我国北方典型城市大气中VOCs的组成及分布特征

从2008年4月到2009年1月,利用前级浓缩-气相色谱/质谱法,对天津市和沈阳市大气中的挥发性有机物及浓度变化进行了采样研究.共监测了108种VOCs,包括卤代烷烃39种、苯系物16种、烯烃12种、烷烃30种、醛酯11种,在天津市检测到挥发性有机污染物中,醛酯56.9%,卤代烷烃13.4%,烷烃13.1%,苯系物12.9%,烯烃2.5%,卤代烯烃1.1%.沈阳市醛酯49.3%,卤代烷烃17.8%,烷烃11.8%,苯系物10.3%,卤代烯烃7.8%,烯烃2.9%.2市VOCs的含量季节变化都是春秋季节大于冬夏季节,在不同季节不同点位的VOCs的总量的变化趋势几乎一致,并且分析了天津市和沈阳市苯系物和卤代烃的的主要组成成分以及主要来源,苯系物的主要成分包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯,苯系物的主要来源是汽车尾气,卤代烷烃的主要成分是二氯甲烷和氯乙烯,主要来自于汽车尾气和石油化工.     

VOCs气体在活性炭上的二元吸附过程研究

采用穿透曲线法研究了4种VOCs在活性炭上的的二元吸附过程。研究表明:对于甲苯-苯、甲苯-丙酮、甲苯-乙酸乙酯、苯-丙酮、丙酮-乙酸乙酯二元吸附体系,吸附过程存在置换作用,即随着高沸点组分在床层内吸附量的逐渐增加,相对挥发性大的低沸点组分重新汽化而脱附,出现高沸点组分置换低沸点组分的现象,表现为被置换组分的穿透曲线上出现峰值。之后随着高沸点组分吸附趋于饱和,置换作用停止,低沸点组分吸附也趋于平衡。但对于沸点相近的苯-乙酸乙酯二元体系,吸附过程没有明显的置换现象。吸附量的计算结果表明,有机物在二元体系中的吸附量较同等条件时的单组分吸附量均有不同程度的降低,其中被置换组分降低程度较大,但总吸附量可近似按照浓度为二元组分总浓度低沸点组分的平衡吸附量的近似法计算,平均误差为7.9%。     

基于遥感资料的中国东部地区植被VOCs排放强度研究

本研究充分基于遥感资料获取中国东部地区叶面积指数和叶生物量的最新信息,并广泛调研了植被VOCs排放因子的最新研究进展,以2008—2010年的植被和气象的平均状态为背景,基于MEGAN排放模型,研究了中国东部地区植被VOCs(BVOCs)排放的时空分布特征.结果表明,我国东部地区BVOCs年排放总量为11.3×106t(以C计,下同),其中异戊二烯(ISOP)、单萜烯(MON)和其它VOC(OVOC)质量分数(下同),分别为44.9%、31.5%、23.6%.BVOCs排放呈现明显的季节变化特征,春、夏、秋、冬4个季节分别占全年的11.2%、71.8%、14.1%和3.0%.空间分布上,排放高值区主要分布于大小兴安岭、长白山脉、秦岭大巴山脉、东南丘陵、海南等植被茂密的区域,年均排放强度一般在1500～6000kg·km-·2a-1之间,福建、广东、江西、浙江、湖南、湖北等省份BVOCs的排放总量与平均排放强度均较高.本研究所得到的高时空分辨率的BVOCs排放清单,可以为区域环境与气候的数值模拟研究提供基础.     

基于KPCA-GA-BP的煤矿瓦斯爆炸风险模式识别

为了能够准确识别煤矿开采中瓦斯爆炸事故的风险类别,以提升对瓦斯爆炸事故的应急防范能力,提出了一种高效准确的风险识别模型.考虑到瓦斯爆炸涉及特征指标之间并非单纯的线性关系,采取核主成分提取方法(KPCA)对涉及的煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量、风量供需比等19种特征指标进行属性约简,从而消除信息重叠,并使用遗传算法(GA)对BP神经网络的权值和阈值进行全局寻优,避免了过拟合状况的出现,在降低模型预测损失值的同时提高模型运算准确率.采用KPCA-GA-BP模型对83组实例数据进行分析,选取其中62组数据进行训练,其余21组数据进行测试.预测结果中20组风险等级分类正确且用时较短,识别准确率为95.24％,表明模型对瓦斯爆炸灾害风险等级具有高识别精度和高效率.     

基于灰色关联度的高寒地区混凝土梁桥耐久性评估

在考虑决策者偏好的情况下,为了合理地对高寒地区广泛分布的混凝土梁桥进行耐久性评估,提出了多维偏好线性规划法和灰色关联度相结合的评估模型.根据混凝土梁桥的特点和恶劣环境对混凝土梁桥的影响建立评价指标体系.基于主成分分析获取样本有序对集,并运用多维偏好线性规划法完成指标的初始赋权,再构造变权修正初始权重,引入灰色系统理论计算评价指标的灰色关联系数,建立了基于多维偏好线性规划法的灰色关联度评价模型.通过实例分析证明,该模型能更准确地判断混凝土梁桥的耐久性状态,表明了该评估模型的有效性和可操作性,可为高寒地区混凝土梁桥的维修加固提供理论依据.     

基于SKPCA与NEAT算法的煤与瓦斯突出危险性预测

针对煤与瓦斯突出预测精度不足的问题,为了减少突出灾害的危害,提出了基于稀疏核主成分分析法(SKPCA)与增强拓扑神经进化算法(NEAT)的煤与瓦斯突出危险性预测方法.通过核主成分分析法对突出非线性数据进行降维,然后对主成分数据进行稀疏化,减少原始数据中不重要元素对降维后主成分的影响.搭建增强拓扑神经进化网络(NEAT)预测模型,采用进化算法同时优化神经网络的权值和拓扑结构,得到最佳神经网络预测模型.将处理后的主成分数据输入模型预测突出危险指数,结果表明,该方法危险等级预测准确度达到98％,SKPCA-NEAT模型在煤与瓦斯突出预测上相比PCA和BP神经网络具有优势.     

基于卫星雷达数据的鄱阳湖湿地水面检测与淹露分析

以鄱阳湖自然保护区湿地为例,对多时相、多极化的合成孔径雷达(ENVISAT ASAR)数据作主成分分析,得到主成分分量影像,其中次要分量波段包含大部分的局部变异信息,使用主成分分量波段和log算子提取了ASAR影像中湿地淹没变化信息.结果表明,鄱阳湖自然保护区湿地对外湖水位变化有滞后效应,但总体上,其淹没变化仍显著地受到鄱阳湖外湖洪水的影响.与分类后检测法、分类前变化探测法等方法相比,所采用的变化检测方法可得到更为理想的ASAR影像湿地淹没变化信息提取的精度.使用同极化/交叉极化组合模式的ASAR数据对水面变化检测的精度明显优于同极化波段(HH/VV)组合的数据.     

北京北部水系沉积物中重金属的研究

主要研究了北京市北部水系沉积物中重金属(As、Hg、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn)含量和来源.在潮白河及密云水库流域采集了17个沉积物样品,温榆河流域采集了5个样品,重金属含量As和Hg采用原子荧光光谱法测定,Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn含量用电感耦合等离子发射光谱法测定.研究结果表明,沉积物中重金属元素没有出现明显的富集状况,只有Hg、Cd、Cr和Zn在一些采样点有较高的富集.相关性分析表明Hg、Cd、Zn和Cu互相之间呈显著正相关(r0.06;p0.01),而Hg与Cr、Mn、Ni、Pb和Ti没有明显的相关性.通过主成分分析研究重金属的来源,发现前3个主成分贡献率分别为38%、23%和17%.因此,Hg、Cd、Zn和Cu作为第一主成分被认为与人类活动的工矿业开采有关,第二主成分As和Mn与人类活动的农业生产和生活污水排放有关,第三主成分Cr、Ni和Ti与岩石风化和土壤侵蚀有关.     

Comparative study of microbial community structure in di erent filter media of constructed wetland

Comparisons of microbial community structure, in eight filter media of zeolites, anthracite, shale, vermiculite, ceramic filter media, gravel, steel slag and bio-ceramic, were undertaken by analyzing the phospholipid fatty acid (PLFA) composition. A total of 20 fatty acids in the range of C11 to C20 were determined but only 13 PLFAs were detected in steel slag. They consist of saturated fatty acids, branched fatty acids, monounsaturated fatty acids, and polyunsaturated fatty acids. The variation of fatty acids was revealed in the relative proportions of these fatty acids in di erent media. The aerobic prokaryotes were the predominant group in all media. The PLFA composition showed significant di erences among the eight di erent media by Tukey’s honestly test. It was found that steel slag was significantly di erent in the microbial community as compared to other filter media, probably due to its alkaline e uent. Steel slag alone is probably not a good choice of substratum in constructed wetlands. The principle components analysis (PCA) showed that zeolites, bio-ceramic, shale and vermiculite had a similar microbial community structure while steel slag and ceramic filter media were distinct from other media.     

Organic matter extracted from activated sludge with ammonium hydroxide and its characterization

In order to characterize the organic properties of waste activated sludge in a wastewater treatment plant,organic matter within sludge was extracted with NH 3 ·H 2 O preferentially,and subsequently fractionated into five fractions using XAD-8/XAD-4 resins.Up to a 63.8%-71.1% of organic matter within the sludge could be efficiently extracted by NH 3 ·H 2 O.Fractionation results showed that hydrophobic acid and hydrophilic fraction were two main components among the sludge organic matter (accounting for 32.2% and 48.0% of the bulk organic matter,respectively),whereas transphilic acid,hydrophobic neutral and transphilic neutral were quite low (accounting for 9.2%,5.8% and 4.8%,respectively).Despite that the extractant of NH 3 ·H 2 O showed a relatively higher extraction efficiency of the aromatic components,the relatively low aromaticity of the organic fractions implied that those non-aromatic components could also be effectively extracted,especially for neutral and hydrophilic fractions.In addition,acidic fractions contained more aromatic humic-like components,whereas the neutral fractions had a greater content of aromatic proteins and soluble microbial byproduct-like components.Extraction of sludge organics with NH 3 ·H 2 O and subsequential fractionation using XAD resins could be a novel method for further characterization of sludge organics.