CHARACTERIZATION OF INORGANIC PARTICLES IN SELECTED RESERVOIRS AND TRIBUTARIES OF THE NEW YORK CITY WATER SUPPLY1

ABSTRACT: Individual particle analysis (IPA) by scanning electron microscopy interfaced with automated image and X‐ray analyses was used to characterize inorganic particles in five reservoirs and four tributaries located within the Catskill and Delaware systems of the New York City water supply. Individual particle analysis provides combined elemental and morphologic characterizations. Results are presented in terms of particle projected area per unit volume (PAV), consistent with optical impacts, and partitioned into seven generic particle types according to composition. Minerals of terrigenous origins, particularly clay minerals, dominated the inorganic particle populations of all the study systems except one downstream reservoir. Higher PAV levels were observed in the Catskill system. Particle dynamics represented by PAV were driven primarily by runoff, while the reservoirs were also greatly influenced by the timing of sediment resuspension promoted by drawdown of the surface and fall mixing. The benefit of the serial configuration of the reservoirs in decreasing inorganic particles with progression downstream towards the city is demonstrated. The patterns in PAV levels among the study systems generally tracked those of more common metrics of impacts of suspensoids, including mass concentrations of suspended solids, turbidity, and Secchi disc transparency.     

用于煤矿安全切割的前混合磨料射流加速机理研究

前混合磨料射流具有切割各种材料无火花、所需设备压力低以及操作简单等优点,具有广泛应用井下安全切割的功能。笔者根据建立的磨料粒子运动方程,推导出具有普遍意义的匀速流场内粒子路程函数以及用数值分析法求解出粒子在喷嘴内的速度;通过理论分析和具体的数值计算,磨料最主要的加速过程是在收缩段内完成,磨料粒子从喷嘴喷出时已能高达水流速度的95 %以上,磨料粒子在离开喷嘴在射流的核心段内仍将继续得到加速;同时发现,在条件允许的情况下,喷嘴的收缩段应适当长些,喷嘴圆柱段长度为喷嘴出口直径的2 .5～3.0倍最合适。     

基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。     

南京大气细粒子中重金属污染特征及来源解析

利用2011年1月、4月、7月和10月在南京市区和北郊采集的气溶胶样品，研究了南京大气细粒子中zn、Ph、Hg、As和cd5种重金属的污染水平，通过元素相关性分析和因子分析方法，对细粒子中这些重金属的污染来源进行了初步解析。结果表明，南京大气细粒子及其重金属污染严重，北郊普遍比市区严重；As严重超标，cd在南京北郊超标约5倍，zn在市区与北郊的质量浓度均高于其他重金属元素。每种重金属的浓度均随季节而变化。市区细粒子中，As和zn可能主要与燃煤、轮胎灰尘和建筑扬尘等有关，Pb、Hg和cd主要来自交通尘、城市垃圾焚烧等。北郊细粒子中，As、Hg和zn主要来源于燃煤、钢铁冶炼等工业，Pb和cd主要与农作物秸秆燃烧、汽车尾气、道路扬尘等影响有关。     

长三角典型城市公交车实际道路细颗粒物排放测试

为研究长三角典型城市公交车细颗粒物排放特征，采用便携式排放测试系统（PEMS），对上海、杭州和苏州三大城市的8辆典型城市公交车开展实际道路细颗粒物排放实验。研究结果表明：长三角典型城市车辆的实际道路平均车速为22.7 km/h，怠速比例为20.4%，加减速比例为54.5%；在稳态行驶工况下，随车速增大，公交车颗粒物质量及数量排放呈逐渐增大趋势；在20 km/h车速范围内，上海国III、国IV和苏州国III公交车颗粒数浓度呈双峰粒径分布，其他公交车均为单峰分布；随比功率的增大，公交车颗粒质量呈逐渐增大的趋势，国IV公交车颗粒数量呈先下降再增大趋势，国III公交车颗粒数量呈上升趋势；公交车颗粒质量综合排放因子为0.8~189 mg/km，颗粒数量综合排放因子为6.2×10¹²~9.6×10¹⁴#/km。     

采用支持向量机算法优化电化学处理油田污水的工艺参数

采用支持向量机(SVM)算法,将Box-Behnken设计法与支持向量回归算法(SVR)实验参数优化软件相结合,优化电化学去除油田污水COD的工艺参数。通过量子粒子群算法对SVM算法参数进行优化,从建立的回归模型中找到工艺参数的全局最佳点:电解时间60 min,电解电流3 A,三维电极填充料中石英砂质量695 g。模型得到的COD理论最优去除率为92.48%,验证实验得到的COD去除率为91.43%。     

垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布研究

为了了解垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布规律,在北京市某垃圾卫生填埋场填埋区、渗滤液处理区、生活区分别选定监测点,利用安德森六级微生物采样器,对填埋场空气微生物进行了系统的定点取样、测定和分析。研究结果表明，空气细菌粒径分布均为第Ⅰ级(>8.2 μm)最高,填埋区空气细菌粒径呈偏态分布,渗滤液处理区、生活区分别在第Ⅳ级和第Ⅲ级出现第2个峰值。携带细菌的可吸入微粒在渗滤液处理区比例最大。空气真菌与放线菌均在第Ⅳ级分布最高,携带真菌和放线菌的可吸入粒子的比例显著大于细菌(P<0.05)。填埋区不同作业时段空气微生物粒径在各级分布比例基本一致。填埋区细菌气溶胶中值直径为5.7 μm,渗滤液处理区为3.7 μm,生活区为5.3 μm，显著大于真菌气溶胶和放线菌气溶胶的中值直径(P<0.05)。     

长期施肥下浙江稻田不同颗粒组分有机碳的稳定特征

依托浙江水网地区稻田长期定位施肥试验(1996~2013年),利用固态13C核磁共振波谱技术,研究长期不同施肥措施下土壤各颗粒组分有机碳含量及其化学结构特征.结果表明,与不施肥对照(CK)相比,秸秆与化肥配施(NPKRS)、栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施化肥(NPK)和单施栏肥(OM)处理均显著(P0.05)增加了砂粒(2~0.02 mm)、粉粒(0.02~0.002mm)和黏粒(0.002 mm)组分中有机碳含量;而单施秸秆(RS)处理仅显著增加砂粒组分有机碳含量.此外,与单施化肥处理相比,有机肥和化肥配施促进了新增有机碳在粉粒和黏粒组分的分配,更有利于新增有机碳的稳定.应用13C-NMR波谱技术进行结构表征,结果表明粉粒和黏粒组分有机碳的化学结构存在明显差异,粉粒组分烷氧碳、芳香碳的相对含量高于黏粒,而烷基碳、羰基碳的相对含量低于黏粒.长期有机肥与化肥配施下粉粒和黏粒烷基碳相对含量较单施有机肥处理分别降低9.1%~11.9%和13.7%~19.9%,烷氧碳的相对含量则分别增加2.9%~6.3%和13.4%~22.1%,表明有机肥与化肥配施处理降低了粉粒和黏粒组分有机碳的分解程度.长期单施化肥处理下粉粒和黏粒组分有机质的芳化度和疏水性低于单施有机肥处理和不施肥处理,有机质的矿化稳定性较低.长期有机肥与化肥配施,尤其是NPKOM处理,通过增加化学抗性化合物和碳水化合物的积累,并且减缓活性组分的分解提高粉粒和黏粒组分有机碳含量,是促进稻田土壤有机碳可持续积累的有效措施.     

南京北郊秋冬季相对湿度及气溶胶理化特性对大气能见度的影响

为了解南京北郊秋冬季相对湿度与气溶胶理化特性对大气能见度的影响,利用2012年秋冬季气象要素资料、颗粒物浓度及其主要成分和气溶胶粒子谱分布等观测数据,分析了南京北郊大气能见度与气象要素、颗粒物污染之间的关系.结果表明,南京北郊秋冬季节平均大气能见度仅为4.76 km.颗粒物浓度与能见度存在一定的负相关关系,尤其细粒子对能见度的影响更为显著.随细粒子质量浓度和相对湿度(RH)的增大,低能见度出现的频率呈现上升趋势.能见度从5~10 km衰减到5km时,PM10和PM2.1质量浓度分别增加了7.56%和37.64%;其中SO2-4和NO-3质量浓度均有显著增加.气溶胶粒子数浓度对能见度的影响与相对湿度有关,粒径0.5~2μm的气溶胶数浓度随RH增加增长缓慢,而2~10μm范围内的粒子数浓度随RH增加而减小;结合气溶胶表面积浓度与能见度进行相关性分析,表明0.5~2μm的细粒子及相对湿度是导致南京北郊秋冬季大气能见度下降的主要因素.