深度学习方法在上海市PM2.5浓度预报中的应用

为提升PM_2.5浓度预报能力,尤其是对PM_2.5重污染的预报能力,以中尺度气象-化学耦合模式系统（WRF-Chem）为基础,结合中尺度WRF气象预报数据、地面及高空气象观测数据、PM_2.5浓度观测数据,基于人工智能深度学习序列到序列的算法建立了上海市PM_2.5统计预报模型.结果表明,人工智能深度学习算法（Seq2seq）明显修正了WRF-Chem模式由于模型非客观性造成的偏差,提高了上海市PM_2.5浓度的预报能力;该算法优化和修正了WRF-Chem模式结果,并通过检验发现可以使PM_2.5浓度预报值与实况值间的相关系数由0.51上升至0.79,均方根误差由25.9μg/m³下降至15.01μg/m³.而单独使用套索法（Lasso）线性回归算法对WRF-Chem模式优化效果不理想.基于Seq2seq的PM_2.5浓度预报修正模型能够有效提升预报精度.     

三级AO耦合工艺低温污水处理脱氮机理

采用分段进水三级AO耦合流离生化工艺处理低温废水,在温度为（10±1）℃条件下,控制HRT为8h,进水流量分配比为3：2：1,污泥回流比为50%,考察耦合工艺对低温污水中污染物的去除效果、反应器内污染物变化规律、各级氮去除规律及系统硝化反硝化性能.研究表明：耦合工艺COD及NH₄⁺-N去除效率均超过90%,TN及TP去除效率达到80%,反应器内生物膜污泥浓度在400~800mg/L之间,系统各级NH₄⁺-N去除率均超过80%,缺氧反硝化脱氮率及好氧同步硝化反硝化脱氮率分别为50.15%和26.05%.受底物浓度及功能菌群数量影响,系统第二级比硝化速率及比反硝化速率均最高.     

贵阳市秋冬季PM2.5中重金属污染特征、来源解析及健康风险评估

为掌握贵阳市大气PM_2.5中重金属的污染特征、潜在来源和健康危害,于2017年10月—2018年2月白天(08:00—19:00)、夜间(20:00—翌日07:00)连续采集秋、冬两季大气颗粒物PM_2.5样品(n=202),采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法,检测样品中10种重金属(Pb、Cd、Cr、As、Zn、Mn、Co、Ni、Cu和V)含量,分析其昼夜质量浓度特征及变化规律,运用PMF(正定矩阵因子分析)模型和HMHR(健康风险评价模型)分别探讨其来源及健康风险.结果表明:①秋、冬两季大气颗粒物ρ(PM_2.5)日均值分别为(53±18)(62±20)μg/m3,均低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准(75 μg/m3);ρ(As)、ρ(Zn)和ρ(Mn)均呈冬季高于秋季的特征,其他元素变化不明显.②白天ρ(PM_2.5)为(61±20)μg/m3,稍高于夜间〔(58±24)μg/m3〕;ρ(Pb)白天低于夜间,ρ(Ni)、ρ(Mn)、ρ(Zn)和ρ(Cu)则白天高于夜间,其他元素昼夜质量浓度无明显差异.③PMF模型分析表明,交通污染、燃煤、工业冶金和土壤扬尘是采样期间10种重金属的主要来源,其贡献率分别为39%、37%、14%、10%.④HMHR结果表明,Cd和Mn对儿童存在非致癌风险,其他重金属元素对人群无非致癌风险.致癌元素As、Cr和Cd的致癌风险值介于4.3×10-6~4.4×10-5之间,对人群可能存在致癌风险;而Ni和Co的致癌风险值均低于可接受水平(10-6).研究显示,贵阳市秋、冬两季PM_2.5中重金属污染水平整体较低,交通污染和煤炭燃烧是其主要来源,重金属元素中Cd、Mn、As和Cr对人群存在一定的健康风险.      

香港近海海域叶绿素a定量反演及时空变化分析

以2009~2019年HJ-1A/B卫星多光谱数据和对应日期的实测数据为数据源,通过预处理提取出各波段组合反射率并与实测叶绿素a浓度数据进行统计相关性分析,选取相关性最高的波段组合作为特征变量与2/3的实测叶绿素a浓度数据进行建模,并用剩下的1/3实测叶绿素a浓度数据进行精度验证以确定最佳遥感反演模型,最后根据最佳反演模型对2009-2019年的香港近海海域叶绿素a浓度进行反演,明晰该海域近10年的叶绿素a浓度时空变化特征.结果表明：利用HJ-1A/B卫星多光谱数据反演香港近海海域叶绿素a浓度的最佳波段组合为第3波段和第2波段比值（B3/B2）,相关系数（r）为0.893;最佳反演模型为利用B3/B2构建的e指数回归模型（Chl=0.004e^6.693(B3/B2)）,决定系数（R²）为0.934,均方根误差（RMSE）为0.255μg/L,平均相对误差（RPD）为25%;近10年香港近海海域的叶绿素a浓度时空变化特征：空间上整体呈现“东高西低,由东向西逐渐减小”的分布特征,西部海域比东部海域平均浓度低5μg/L左右;2017年内呈“春低秋高,夏升冬降”的随季节变化特点,其中秋季最高,夏春两季次之,冬季最低.     

对二甲苯降解产物对海洋双壳类的急性毒性

为评价微藻降解海水中对二甲苯（PX）的生物安全性,测定了PX降解生成的3种中间产物（对甲基苯甲酸、对甲基苯甲醇和对甲酚）对2种海洋双壳类（菲律宾蛤仔、文蛤）的半致死浓度（LC₅₀）,并计算相应的安全浓度.根据国际海事组织（IMO）“海洋环境保护专家组（GESAMP）提出的化学品危害评估程序判断,对甲基苯甲醇（96h LC₅₀=305.67和560.34mg/L）和对甲基苯甲酸（96h LC₅₀>340mg/L）对2种双壳类的急性毒性等级均为“实际无毒”;对甲酚对菲律宾蛤仔、文蛤分别具有“低毒”和“无毒”（96h LC₅₀=77.95和1271.74mg/L）.对甲酚对菲律宾蛤仔的毒性高于文蛤,可能与其在蛤仔体内易于蓄积有关.总体上看,与母体化合物PX（96h LC₅₀>162mg/L）相比,这些中间产物对双壳类的毒性较低,而毒性稍高的对甲酚仅在PX生物降解开始后的短时间内（2~4d）存在,因此,利用微藻降解PX对海洋双壳类具有较好的安全性.对甲基苯甲醇、对甲酚对双壳类的安全浓度分别为70.42和12.10mg/L;但是,对甲基苯甲酸的安全浓度无需给出,因为海水中该化学品的浓度等于其溶解度时,96h内未见双壳类死亡.为全面评价基于微藻的PX污染海域修复技术的生物安全性,今后应加强中间产物对海洋鱼类、甲壳类的毒性研究.     

针铁矿对再悬浮沉积物吸附磷动力学与固体浓度效应的影响

本文以渤海埕岛油田海域沉积物为对象,通过批次实验探究了无磷（P）针铁矿对再悬浮沉积物吸附解吸P的动力学过程与吸附P固体浓度效应的影响。结果表明:针铁矿提高了沉积物吸附P的速率与容量,增大了快吸附P量占动力学平衡时吸附P量的比例。解吸动力学平衡时,沉积物解吸占预吸附P量的比例随针铁矿添加量的升高而降低,说明针铁矿不利于沉积物解吸P。固体浓度为10 g/L,2 g/L沉积物Freundlich吸附系数的比值K_F10/K_F2随针铁矿添加量的升高更接近于1,说明针铁矿削弱了沉积物吸附P的固体浓度效应。通过K_F与固体浓度（S）的关系式K_F=a*S-b,可以探讨固体浓度（S）变化对吸附可逆性的影响程度。固体浓度影响指数b随沉积物针铁矿含量升高而下降,说明针铁矿减小了固体浓度变化对沉积物吸附P可逆性的影响,使沉积物吸附P的固体浓度效应变弱,揭示了针铁矿对沉积物吸附P固体浓度效应的潜在影响机制。为不可逆性提高、固体浓度效应变弱的吸附体系提供案例。     

鸡冠洞CO2和222Rn变化特征以及与旅游活动关系研究

洞穴空气CO_2和~(222)Rn是岩溶洞穴中重要的小气候参数,理解影响洞穴空气CO_2和~(222)Rn浓度的时空变化特征及控制因素,对合理开发洞穴旅游资源有一定现实意义。本文通过2011年12月至2019年4月对我国南北气候过渡带附近河南省栾川县鸡冠洞空气CO_2和~(222)Rn浓度的多时空尺度的变化特征进行监测研究,主要得到以下结论:(1)在空间变化上,洞穴空气中的CO_2和~(222)Rn浓度主要受洞穴结构和通风效应的影响。越往洞内,CO_2和~(222)Rn浓度越大。(2)洞穴空气中的CO_2和~(222)Rn浓度季节变化特征明显,雨季上升,旱季下降,都受洞外水热环境的影响。鸡冠洞CO_2浓度变化范围为307～4 678 mg/L,受游客旅游活动的影响较为显著,空气~(222)Rn浓度变化范围为33. 0～2 421. 2 Bq/m~3,主要受洞穴结构和通风作用的影响。(3)在昼夜尺度的变化上,洞穴空气CO_2白天上升,夜间下降,主要受旅游活动的影响。空气中的~(222)Rn浓度与旅游活动的关系不明显。(4)鸡冠洞內吸入氡子体所导致的內照射人均年有效剂量为29. 6 mSv/a,虽然氡子体对一般游客产生危害较小,但年累积量需考虑,尤其是鸡冠洞内一线导游的核辐射安全防护。