基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演

针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方抽样方法和Kriging法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明：在兼顾反演精度及监测成本,并保证每个参数分区内至少有1眼监测井的条件下,5眼井组合监测方案（6,5,1,2,8）为最优监测方案.与信息熵最小的10眼井组合监测方案（1,2,3,4,5,6,7,8,9,10）的参数反演结果相比,5眼井组合监测方案对11个参数α=（X_S,Y_S,T₁,T₂,Q_s,K₁,K₂,K₃,DL₁,DL₂,DL₃）的后验均值偏离率的平均值虽增大1.2%,但监测成本却是10眼井组合监测方案的50%.     

派河水体中DOM的光谱分析及其来源解析

派河是环巢湖流域重要入湖河流,为加强该流域环境综合治理,改善水环境质量,采集派河入河口水样,通过三维荧光光谱和紫外-可见吸收光谱,结合平行因子分析模型及相关性分析,进行DOM（dissolred organic matter,溶解性有机物）光谱学特性研究,分析派河水体DOM荧光组分来源及特征.结果表明:①水体中DOM含2类4种荧光组分,其中,类蛋白物质荧光组分（类色氨酸和类酪氨酸）占总组分荧光强度的68.1%,类富里酸物质（紫外类富里酸和可见类富里酸）占总组分荧光强度的31.9%;②采样点FI（荧光指数）大于1.9,BIX（生物源指数）大于1.0,派河上游HIX（腐殖化指数）小于1.5,下游HIX范围为1.5~3,表明派河DOM具有明显的生物源特征,水体腐殖化程度较低,上覆水体浮游动植物和生物细菌分布均匀且对水体环境有明显影响;③紫外-可见光吸收系数〔a（280）和a（355）〕可很好地表征派河水体中DOM相对含量,紫外-可见吸收光谱测定结果显示,水体中含大量性质相对稳定的有机物;④紫外类富里酸和类酪氨酸的荧光强度均与a（280）、a（355）呈显著正相关,表明水体DOM中紫外类富里酸和类酪氨酸组分的产生及来源具有一致性或相伴发生.研究显示,光谱分析法可有效表征派河水体中DOM兼具陆源和生物来源的双重特性.      

催化湿式过氧化氢氧化处理垃圾渗滤液及其DOM光谱分析

采用催化湿式过氧化氢氧化法对转运站垃圾渗滤液进行了处理,研究了影响催化湿式过氧化氢氧化效果的多个因素,并采用三维荧光和紫外-可见光谱对催化湿式过氧化氢氧化处理后水样中的溶解性有机物(DOM)成分变化进行了表征分析.结果显示,在最优实验条件下,COD去除率可达90%以上.光谱分析结果表明,渗滤液中的DOM组分降解效果明显,含有芳香环、双键和羰基共轭体系的有机物的去除效果也比较显著.     

一种紫外-可见光谱检测水质COD预测模型优化方法

针对紫外-可见光谱法检测水质COD预测模型的精度低和收敛速度慢等问题,研究了一种基于粒子群算法联合最小二乘支持向量机(PSO_LSSVM)的水质检测COD预测模型优化方法,并引入主元分析(PCA)算法对模型输入光谱数据进行降维预处理,借以提高模型的收敛速度.结果表明,利用粒子群(PSO)算法收敛速度快和全局优化能力,优化了最小二乘支持向量机(LSSVM)模型的惩罚因子和核函数参数,避免了人为选择参数的盲目性,克服了传统LSSVM预测模型的精度较低、稳健性较差等缺点.通过以收敛时间、预测平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)为评价标准进行评估,输入样本经过PCA降维预处理的PSO_LSSVM模型的预测能力和输入样本未经过降维预处理的LSSVM模型与PSO_LSSVM模型进行了比较分析,输入样本经过PCA降维预处理的PSO_LSSVM模型预测效果最优,且此算法使用C语言实现,易于移植,这为紫外-可见光谱水质COD在线、实时性检测奠定了基础.     

洗毛废水中羊毛脂含量测试方法的比较研究

应用紫外分光光度法、快速乳化法和四氯化碳萃取法对工业中羊毛脂废水进行了比较研究。结果表明:快速乳化法准确度、灵敏度高,可实现无毒、低能耗、快速操作。紫外分光光度法测定低浓度的羊毛脂废水,仍能保持较高的准确度,但操作过程复杂,有机溶剂毒性较大。四氯化碳萃取法适合较高浓度的羊毛脂废水测定,且操作过程简单,但能耗高,耗时长,有机溶剂对人体有刺激性。     

基于LabVIEW和VC~(++)的水质检测光谱信号小波去噪方法

针对水质检测紫外-可见光原始吸收光谱中含有大量非平稳噪声的问题,该文研究了一种基于LabVIEW与C语言混合编程对水质检测吸收光谱进行改进阈值函数的小波阈值去噪处理方法。研究结果表明,通过引入VC++6.0,基于LabVIEW与C语言混合编程,不仅克服了LabVIEW和Matlab混合编程存在效率低、可移植性差、升级不便等缺点,而且采用db4小波基,使用C语言实现了小波阈值去噪处理。与QE65000科研级光谱仪采集数据进行对比,两者数据的互相关性和均方根误差均取得了满意效果,为实时、在线水质检测紫外-可见光吸收光谱的去噪处理提供了一种新的解决方案。     

鄱阳湖沉积物溶解性有机质光谱特征

目前针对鄱阳湖流域沉积物溶解性有机质(DOM)光谱特征的研究仍较少,因此基于紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,并结合平行因子分析法(PARAFAC),对鄱阳湖沉积物中DOM的物质组成和来源特征进行了解析.结果表明,鄱阳湖沉积物DOM的腐殖化程度较高,是陆源输入和藻类、浮游生物等内源产生的混合型,且以陆源输入为主.与碟形湖区相比,通江水域沉积物DOM的有色溶解性有机质浓度更高、 DOM粒径更大且芳香性及腐殖化程度更高.通过PARAFAC共解析出3个类腐殖质组分(C1、 C2、 C4)和1个类蛋白组分(C3).与碟形湖相比,腐殖质组分均表现为通江水域更高,其中C1组分在两区域的占比均为所有组分中最高,前者为42%,后者为46%.空间分布上,4个组分荧光强度总体上呈现东高西低的趋势,高值主要分布在都昌和南矶湿地水域附近,分析主要与丰水期水位上涨、大量植物被淹死亡和人类活动有关.主成分分析结果表明,湖区不同沉积物DOM荧光组分差异较小,但以碟形湖区沉积物DOM腐殖化程度略高.     

紫外驱动高级氧化法降解水体中的磷酸三苯酯

有机磷酸酯（OPEs）作为备受关注的一类新污染物,已对偏远的南极地区水环境引发了中等风险.磷酸三苯酯（TPHP）是水体中常见的OPEs,已被证实具有毒性效应、生物富集和放大效应,对环境和人体健康威胁较大.利用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和液相色谱-串联质谱联用仪（LC-MS/MS）探究TPHP在紫外-过氧化氢（UV-H₂ O₂）、紫外-二氧化钛（UV-TiO₂）和紫外-过硫酸盐（UV-PS）这3种高级氧化体系（UV-AOPs）中的降解过程,创新性地利用FT-IR实现了TPHP降解过程中红外特征峰变化的在线观测,并对其降解反应动力学、光降解产物和降解路径进行了分析.结果表明,TPHP在UV-H₂ O₂、UV-TiO₂和UV-PS体系下均能得到有效降解,其光降解半衰期分别为74、150和89 min.其中,UV-H₂ O₂体系对TPHP的降解效果最好.TPHP在3种体系下的降解反应均符合一级动力学.当H₂ O₂浓度为0~0.097 mol ·L^-1时,H₂ O₂浓度升高会促进TPHP降解;当TiO₂浓度为0~0.013 mol ·L^-1时,TiO₂浓度升高会促进TPHP降解.TPHP的光降解路径主要是P—O—C键断裂、苯环结构的C—H键断裂和水解反应.利用UV-H₂ O₂体系对成都市环境水体中OPEs进行降解实验,发现对公园景观水体的水样进行降解反应60 min时,TPHP的去除率为66%.     

基于差分进化-NM单纯形法的危化品泄漏源定位*

为确定危化品泄漏源的强度和位置,提出1种基于DE-NM算法的危化品泄漏源定位方法,以监测浓度与扩散模型计算浓度的误差作为优化目标,在差分进化过程中每隔一定代数执行单纯形法,使得二者误差最小的源强和位置即为最优定位结果。研究结果表明:DE-NM算法能够快速有效地反算出泄漏源的强度和位置,满足应急响应的要求;同时,能够避免DE算法的过早收敛,以及NM算法对初值敏感的问题,有效降低单一算法对定位结果精度造成的不利影响。