高斯混合模型在VOCs泄漏自动识别中的研究

LDAR(leak detection and repair)技术是石化企业减排降本的重要手段,通过定期检测泄漏点,及时发现、修复、替换泄漏组件,从而减少VOCs(volatile organic compounds)的泄漏排放。然而在使用红外摄像仪进行泄漏识别时,单凭人眼的观察难以快速、准确确定泄漏点位置。为此,实时、高效的高斯混合模型被首次用来辨识化工泄漏。首先通过高斯混合模型,建立红外视频背景模型,并由背景模型提取出前景泄漏特征;然后运用μ-σ准则获得二值化图片,随后运用形态学开运算处理,进一步确定泄漏发生的位置信息;最后,采用K-means++算法对泄漏信息进行聚类框选,并把框选结果在原视频中展现,帮助现场检测人员快速确定泄漏发生的位置。实践证明,该方法对红外视频中泄漏发生的位置具有较高的辨识准确率。     

我国东部轻度富营养化湖泊（元荡湖）介形类组成及其生态意义

元荡湖是我国东部平原的一个浅水湖泊，原系淀山湖的一个湖湾，后因芦滩封淤而成，其形成历史短，是探讨动物类群组成与湖泊生态系统演化间关系的理想场所。近年由于人类活动频繁，该湖已处于轻度富营养化状态。研究首次对该湖泊中的介形类进行了研究，共发现9种，它们分别是Cypretta turgida、Cypria kraepelini、Cypridopsis vidua、Cypris subglobosa、Dolerocypria taalensis、Fabaeformiscandona myllaina、F. subacuta、Fabaeformiscandona sp.和Ilyocypris salebrosa。这些介形类均非地方性物种，且都对生态环境有较强的耐受性。结合元荡湖母体湖泊-淀山湖水动力大、无介形类生存的实际情况，研究认为元荡湖中的介形类应由周边迁移而来，且其组成已受到人类活动的干扰。优势度（Y）分析结果也显示，C. kraepelini、F. myllaina、F. subacuta和Fabaeformiscandona sp.共4种出现频率相对较高的介形类中，以富营养化指示物种C. kraepelini的优势度最高。而典型对应分析结果（Canonical correspondence analyses，CCA）发现，自然环境因素水深仍是影响介形类分布的主要环境因子，其次是总氮、叶绿素a、水体透明度和溶解氧。通过分析介形类动物的生活习性和摄食方式发现，元荡湖的介形类分属于底栖动物栖息类型中的游泳型（如C. kraepelini和C. vidua）、攀爬型（如C. subglobosa和C. turgida）和蔓生型(其他5种)，其中蔓生型介形类占比最高，达56%，这也解释了为什么在元荡湖这样一个浅水湖泊中水深却成为影响介形类分布的主要环境因素。总结发现，元荡湖中的介形类组成和丰度分布受到湖泊形成时间的长短、自然环境因素和人类干扰等方面的共同影响，这为今后深入开展介形类组成与湖泊演化间的关系提供了理论证据。此外，研究首次报导了F. myllaina在中国的分布。 关键词： 元荡湖；介形类；水深；人为干扰；优势度Y；栖息类型     

厌氧膜生物反应器的现状、挑战和前景

厌氧膜生物反应器(AnMBRs)不仅可以高效去除污染物,改善出水水质,而且可以实现生物能源回收,对保护环境和缓解能源危机具有重大意义。膜污染作为制约AnMBRs应用与推广的限制因素得到了大量关注,各种缓解和控制膜污染的方法和技术不断涌现。因此,对AnMBRs的运行机理、多元化应用、膜污染情况进行综述,并分析和评估了微生物电催化系统(BES)-AnMBRs组合工艺的可行性和发展潜力,以期为AnMBRs工程应用和未来发展提供理论和技术参考。     

以水鸟保育为目标的水稻田构建技术及效果评估

海岸带自然湿地具有重要的水鸟保育价值。近年来,大规模的海岸带围垦造成了海岸带自然湿地的消失和质量退化,导致水鸟栖息地面积和质量的急剧下降,严重降低了水鸟的保育效果。海岸带自然湿地围垦后,部分转化为水鸟保育效果较差的工业模式水稻田。提升水稻田的水鸟保育效果,关键在于改善水稻田的构建技术。根据海岸带水稻田的种植管理模式和水鸟的生境选择特点,提出了一种以水鸟保育为目标的水稻田构建技术,以生态工程手段提升水稻田的水鸟保育效果。该技术的核心内容为在水稻田中构建水池单元,并设置生境小岛等功能组件,建立水稻田复合生态系统,实现多种种植和养殖。在满足水稻田生产管理需要的同时,为水鸟提供丰富的食物和适宜的多样性栖息场所。为验证该技术的水鸟保育效果,2013年夏季在崇明东滩依此技术构建了10 hm~2水稻试验田。2013年秋季至2014年春季,对比工业模式水稻田,各选取总面积10 hm~2的调查样方,开展一个完整年度的水鸟群落调查,每个季度调查5次,共计15次水鸟调查。水稻试验田共记录到水鸟34种,平均密度为41.87±6.62只/hm~2;工业模式水稻田共记录到水鸟12种,平均密度为2.08±0.45只/hm~2,水稻试验田的水鸟种类和密度均显著高于工业模式水稻田。结果表明,水稻田构建技术能够显著增加水稻田的水鸟种类和数量,提升水稻田的水鸟保育效果,从而弥补海岸带自然湿地缺失对水鸟造成的影响。水稻田构建技术可以为海岸带水稻田的水鸟保育工作提供了科学依据,同时为海岸带受损湿地的修复和水鸟栖息地的优化改造提供了参考案例。     

上海市能源利用碳排放足迹研究

能源利用是人类生存的基础和前提,对其碳足迹及生态压力进行研究具有重要意义.本文运用碳排放足迹的相关含义及研究方法,计算得出1995-2006年上海市能源利用的总碳足迹、各能源类型和产业类型的碳足迹、碳足迹的产值和生态压力值.并以此为基础,利用岭回归函数进行STIRPAT模型拟合,进一步研究经济发展与碳排放足迹之间的关系,最后提出适应性的管理策略.研究结果表明:①总碳足迹从1995年的1.05 hm~2/人上升到2006年的1.36 hm~2/人,呈现波动上升的趋势;②1995-2006年各能源利用的碳足迹及其分配率均以煤炭最大,石油次之,天然气最小,且煤炭利用的碳足迹分配率逐年下降,石油与天然气与之相反;③2001-2006年第一、二产业的碳足迹变化不明显,而第三产业与产业总碳足迹呈明显上升趋势;④能源利用的碳足迹产值从1995年的1.79万元/hm~2增加至2006年的3.79万元/hm~2,碳足迹的生态压力也从1995年的129.6上升至2006年的231.8;⑤能源利用碳足迹与经济增长关系的模型拟合研究结果中没有出现环境库兹涅茨曲线,进一步证实能源利用对环境所造成的压力增大.     

黄浦江流域典型污水中不同粒径胶体的三维荧光光谱特征

基于切向流超滤系统及三维荧光光谱技术,对黄浦江流域典型污水(即生活污水及农业污水)中的胶体进行粒径分级及三维荧光光谱特性分析.结果表明,所选水样的胶体质量浓度及胶体态有机碳质量浓度分别为9.60~32.50 mg·L~(-1)和0.03~6.25 mg·L~(-1),二者均随粒径的增加而呈递增趋势.不同粒径分级胶体的三维荧光图谱表现为类蛋白荧光峰(峰D和峰T)及类腐殖质荧光峰(峰C和峰A)这4个荧光峰,其中类蛋白荧光峰主要存在于M_r1×10~3~5×10~3分级胶体中,类腐殖质荧光峰主要存在于M_r10×10~3~300×10~3分级胶体中.同时,通过表征胶体荧光光谱特性的荧光指数,包括FI值、腐殖化指数HIX及生源指数BIX,分析了所选胶体的来源及光谱特性.结果表明,小粒径胶体主要为陆源来源,芳香性及腐殖化程度较高;而大粒径胶体自生源比重大,类蛋白物质是其主要成分.     

长江口滨岸及近海水体中胶体的分布和理化性质研究

利用切向流超滤技术(CFUF)分离出长江口滨岸及近海水体中的胶体,并对其稳定性和物质组成进行了定量分析.结果表明,XP和WSK胶体的尺寸和Zeta-电位随pH的升高而减小,XP、WSK胶体的等电点分别出现在pH<2、pH=3.8;所采水样的胶体有机碳(COC,M r1×103~1μm)浓度为7.7~35.7μmol·L-1,占总溶解有机碳(DOC)的7.1%~41.7%;三维荧光光谱(3DEEM)分析发现研究区出现类色氨酸荧光峰、类紫外富里酸荧光峰和类腐殖质荧光峰;胶体态Na、Mg、K、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni平均分别占溶解态的0.33%、5.7%、0.975%、1%、7.2%、7%、11.9%、15.7%、5.5%、10.5%、11.3%.Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni与COC的结合能力大于Na、Mg、K、Ca.相关分析表明,胶体的尺寸、DOC、真溶解有机碳(UOC)与盐度呈负相关,COC与盐度无线性关系,胶体态痕量金属(Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni)总浓度与COC呈线性关系.     

水环境中典型纳米颗粒对菲的吸附特征

以典型三环多环芳烃菲为代表,选取11种典型纳米颗粒对水中不同浓度的菲进行吸附实验,探究水体中的纳米颗粒对菲的吸附特征.结果表明,Freundlich模型对所有样品的拟合结果最好.logKFr值显示,有机膨润土及3种炭黑对菲的吸附作用最强,且远远大于其他纳米颗粒.有机膨润土对菲的吸附表现为线性吸附(n=1.08),而3种炭黑均表现出显著的非线性特征(n＜0.5),且非线性特征随吸附能力的增强而增强,其他几种纳米颗粒均表现出非线性吸附特征(n＜0.9).水中所有的纳米颗粒在与菲作用的过程中,吸附的强弱与颗粒表面电位、粒径及比表面积均无显著相关性,即对于所有纳米颗粒来说,这几种性质并不是决定吸附作用的最主要因素,而吸附剂的化学组成及结构特性可能是引起吸附作用差异的主要原因.     

淀山湖浮游藻类群落的早期增长

对2004～2009年淀山湖浮游藻类群落生物量[以叶绿素a（Chla）表示]随时间的变化进行了数学模拟.模拟结果表明,Logistic增长模型能够很好地描述淀山湖浮游藻类群落春季和夏季的早期增长.一般说来,淀山湖春季以硅藻和绿藻为主的浮游藻类群落于2月下旬进入指数级增长,到3月上旬浮游藻类密度已经达到始盛点的2倍,浮游...