基于小波变换与传统时间序列模型的臭氧浓度多步预测

采用最大重叠小波分解与重构方法,将影响O3小时浓度的不同时间尺度的物化过程分离出来,以提高序列的光滑性.同时,选择合适的传统时间序列模型(如ARIMA模型等)来描述不同过程的序列特征,并分别拟合预报.最后,在建模中引入24 h季节项,以实现提前24 h-次性预测未来1d的O3逐时浓度.结果表明,预报的平均相对误差为12.92％,平均绝对误差和均方根误差分别为10.04 μ.g·m-3和13.98μg·m-3,预报值与实测值的相关系数和匹配指数分别为0.96和0.98.随着预测期的延长,预报误差仍处于可接受范围内.该方法同样适用于每日最大O3小时浓度预报,研究结果为发布天气预报式的空气质量预报提供了新思路,便于公众规划出行并减少大气污染暴露.     

北京夏季灰霾天臭氧近地层垂直分布与边界层结构分析

后奥运时期首都北京的空气质量被更加关注,尤其是对于灰霾天与光化学复合污染的状况,而近地层数百米高度内的大气污染物与大气物理参数垂直分布观测对于空气质量变化过程评估至关重要.因此,本研究于2009年8月1-16日,在北京市325 m气象塔进行了相应的立体观测,观测平台垂直分布在距离地面高度8、47、120和280 m四层中.同时,在近地面320 m高度以内,分15层分别观测了大气温度、湿度、风速、风向.另外,使用气溶胶后向散射云高仪观测了边界层2.5 km内气溶胶后向散射系数.利用垂直分层的O3数据与边界层物理观测数据并结合天气形势、后向轨迹模式等方法,综合分析了本次观测数据之间的相互关系和内在联系.结果表明:夏季西北部低压槽控制的北京区域不利于低空大气扩散,容易形成光化学污染叠加灰霾污染,污染形成时白天地面小时最大φ(O3)可达120×10-9,280 m高度处可达155×10-9;来自西北偏西的气流一般较为干净,有利于北京污染物的清除,而来自西南和偏南的气流使北京的O3污染加重,导致区域性高浓度O3污染;在稳定天气条件下,夜间残留层与地面的φ(O3)差别越大,次日光化学生成的φ(O3)起点越高,表明残留层O3在次日混合层抬升过程中卷夹到地面,影响地面空气质量;300 m以内的近地层,在50 m高度左右存在φ(O3)变化程度剧烈层,这是城市冠层界面与大气化学反应共同作用的结果.     

常州市典型臭氧污染天气过程及成因分析研究

臭氧是一种存在于地球臭氧层和近地面的气体,它对人类和环境是否有益取决于大气中存在的位置。高空臭氧层使人类免受紫外线伤害,而近地面臭氧是光化学烟雾产生的主要污染物,损害农作物、树木和其他植物生长,危害人体健康诱发儿童哮喘等疾病。本文结合2013年8月12日常州市出现的臭氧污染天气,利用气象和空气自动监测数据,对污染过程、变化特征和成因进行了分析。结果表明,在连续高温、太阳辐射强度大、风速低、大气扩散条件差等气象因素和臭氧前体物（NMHC）较高等不利条件下,易形成臭氧污染天气,导致空气质量下降。     

利用沉积色素恢复湖泊古紫外强度研究综述

自从南极臭氧空洞被发现以来,平流层臭氧浓度下降导致到达地表的紫外辐射增强的现象引起了人们的广泛关注,目前这一状况还在不断加剧并将在未来很长一段时间里持续下去。为了更好地理解这种现象在长时间尺度上的意义以及合理预测未来地球表面紫外环境的变化以及生态系统的响应过程,科学家开始尝试恢复历史时期地球表面紫外辐射的变化。Scytonemin是蓝绿藻细胞外鞘上的一种抗UV色素,高UV强度照射能够促使细胞合成更多的这种色素以保护细胞免受紫外辐射的伤害,并且这种色素在湖泊沉积物中能够很好地保存。因此,我们可以通过分析不同时间段蓝绿藻细胞的scytonemin含量来反映历史时期湖泊紫外环境的变化。进一步的研究可以推测造成这种变化的原因以及生态系统对这些过程的响应,为预测未来地表紫外环境的变化及生态系统的响应提供合适的理论和证据。     

纳米TiO2催化臭氧化对松花江水中氨氮的影响

研究了以负载于陶粒、硅胶、沸石表面的纳米TiO₂作为催化剂时,催化臭氧化松花江水过程中氨氮浓度的变化.结果表明,在单独臭氧化过程中,氨氮浓度先升高后下降,反应30 min后的氨氮浓度与初始浓度相近.在以TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶为催化剂的催化臭氧化过程中,氨氮浓度也是先升高后下降,但反应过程中氨氮的平均浓度要高于单独臭氧化过程.以TiO₂/沸石为催化剂时,催化臭氧化过程中氨氮浓度先下降,然后略有升高,继而又下降,30 min时对氨氮的去除率接近80%.单独臭氧化和催化臭氧化过程中,增大臭氧投量,氨氮浓度最大值出现的时间提前,并且反应过程中氨氮浓度平均值降低.增大催化剂TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶的投量,催化臭氧化过程中氨氮浓度平均值升高.增大TiO₂/沸石投量,有利于氨氮的去除,但投量增大到50g以上时,对氨氮的去除效果影响很小.温度从10℃升高到30℃,对TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶催化臭氧化过程中氨氮浓度的变化影响不大.而以TiO₂/沸石为催化剂时,温度升高有利于催化臭氧化过程中氨氮的去除.     

第二松花江中下游沉积物汞的时空变化规律

将1973、1976、1983、1991年和本次的研究结果进行对比分析,得出了第二松花江中下游表层沉积物汞含量的时间变化规律.1976年以前汞含量处于增加趋势;1976～1982年汞含量有所下降;1982年汞污染源被切断,汞含量骤降;随后,汞污染浓度处于缓慢净化时期.将本次采集的沉积物样品分为3个粒度等级,最后以63 μm粒级的沉积物汞含量为代表分析了汞的水平变化规律,总体趋势是,排污口处汞含量最高;哨口至朝阳桥断面汞含量增加;朝阳桥至五家站断面,汞含量骤降,在五家站断面汞含量达到最小值;五家站至泔水缸断面汞含量又略有增加.并给出了本次研究中各断面沉积物汞的垂直变化规律.     

滤后水中NOM经臭氧氧化产生的小分子醛、酮和酮酸

以富集、分离得到的滤后水中6种不同特性的天然有机物(NOM)为对象,测定了臭氧氧化NOM各组分后小分子醛、酮及酮酸的生成情况.NOM各组分臭氧氧化后甲醛和丙酮酸产量最大,特别是憎水中性物质(HON)的甲醛产率是其醛、酮总产率的70.58%,单位DOC丙酮酸的产率达103.2 μg/mg;憎水性NOM组分的小分子醛、酮、酮酸产率比亲水性组分的高,特别是憎水中性物质(HON)和憎水酸(HOA)的小分子醛、酮及酮酸类总产率最高,二者之和分别占NOM各组分的醛酮总产率及酮酸总产率的55.56%和60%; NOM碱性组分的醛、酮、酮酸产量最低.用小分子醛、酮、酮酸总量折算DOC占氧化后NOM的DOC的百分比作为衡量氧化后各组分可生物降解性的参考,则臭氧氧化后HON和HOA的可生物降解性比其他组分高得多.     

Aerobic degradation of methyl tert-butyl ether by a Proteobacteria strain in a closed culture system

The contamination of methyl ten-butyl ether （MTBE） in underground waters has become a widely concerned problem all over the world. In this study, a novel dosed culture system with oxygen supplied by H2O2 was introduced for MTBE aerobic biodegradation. After 7 d, almost all MTBE was degraded by a pure culture, a member of β-Proteobacteria named as PMI, in a closed system with oxygen supply, while only 40% MTBE was degraded in one without oxygen supply. Dissolved oxygen （DO） levels of the broth in closed systems respectively with and without H2O2 were about 5-6 and 4 mg/L. Higher DO may improve the activity of monooxygemase, which is the key enzyme of metabolic pathway from MTBE to tert-butyl alcohol and finally to CO2, and may result in the increase of the degrading activity of PM1 cell. The purge and trap GC-MS result of the broth in closed systems showed that tea-butyl alcohol, isopronol and acetone were the main intermediate products.     

Oxidative stress and DNA damages induced by cadmium accumulation

Experimental evidence shows that cadmium （Cd） could induce oxidative stress and then causes DNA damage in animal cells, however, whether such effect exists in plants is still unclear. In the present study, Vicia faba plants was exposed to 5 and 10 mg/L Cd for 4 d to investigate the distribution of Cd in plant, the metal effects on the cell lipids, antioxidative enzymes and DNA damages in leaves. Cd induced an increase in Cd concentrations in plants. An enhanced level of lipid peroxidation in leaves and an enhanced concentration of H2O2 in root tissues suggested that Cd caused oxidative stress in Vicia faba. Compared with control, Cd-induced enhancement in superoxide dismutase activity was significant at 5 mg/L than at 10 mg/kg in leaves, by contrast, catalase and peroxidaseactivities were significantly suppressed by Cd addition. DNA damage was detected by neutral/neutral, alkaline/neutral and alkaline/alkaline Comet assay. Increased levels of DNA damages induced by Cd occurred with reference to oxidative stress in leaves, therefore, oxidative stress induced by Cd accumulation in plants contributed to DNA damages and was possibly an important mechanism of Cd-phytotoxicity in Vicia faba plants.     

Effect of sulfate on the methanogenic activity of a bacterial culture from a brewery wastewater during glucose degradation

The maximum specific methanogenic activity （SMA） of a sludge originating from a brewery wastewater treatment plant on the degradation of glucose was investigated at various levels of sulfate on a specific loading basis. Batch experiments were conducted in serum bottles at pH 7 and 35℃. A comparison of the values indicates that the SMA of this mixed culture was increased and reached its highest level of 0.128 g CH4 gas COD/（g VSS.d） when biomass was in contact with sulfate at a ratio of 1：0.114 by weight.