基于遗传-支持向量机和遗传-径向基神经网络的有机物正辛醇-水分配系数QSPR研究

基于遗传算法(GA)的因子筛选和支持向量机(SVM)的非线性回归,提出了1种改进的有机物定量结构-性质相关(QSPR)建模方法--遗传-支持向量机(GA-SVM),并将其用于38种食品工业常用有机物正辛醇-水分配系数(Kow)的QSPR建模.结果显示,QSPR模型选取了分子量、Hansen极性、沸点、含氧率和含氢率5种参数;模型的预测值与实测值间的误差平方和(SSE)、均方差(RMSE)和决定系数(R2)分别为0.048、0,036和0.999,表明模型具有较强的预测能力;同时,交叉验证的结果(SSE=0.295,RMSE=0.089,R2=0.995)也表明,模型具有良好的稳健性,因此,GA-SVM算法适用于对有机物正辛醇-水分配系数的QSPR建模.此外,将基于GA-SVM的QSPR模型分别与基于遗传-径向基神经网络(GA-RBFNN)和基于线性算法的模型进行了比较,结果表明,应用GA-SVM建立的QSPR模型无论从稳健性还是预测能力上都优于应用其它2种算法建立的模型,因此,GA-SVM算法比GA-RBFNN和线性算法更适合于对有机物正辛醇-水分配系数进行QSPR建模.     

APEC期间北京市PM_(2.5)时空分布与过程分析

运用Models-3/CMAQ模式系统,模拟分析了2014年11月3~11日APEC会议期间北京市PM_(2.5)污染的时空分布特征,并利用过程分析工具IPR研究了会期两次短时间污染过程(4日13:00~5日12:00和10日13:00~11日12:00)中各种大气物理化学过程对城区官园和郊区定陵两个代表性站点近地面PM_(2.5)生成的贡献.结果表明,CMAQ模型合理地再现了北京市PM_(2.5)的浓度水平和时间变化.北京地区4日和10日发生不利于污染物扩散的气象条件,导致PM_(2.5)小时浓度出现高值(分别为188,124μg/m~3),但受减排措施和冷高压的作用,PM_(2.5)高值维持时间较短.4日13:00~5日12:00,水平传输是官园和定陵站点PM_(2.5)的主要贡献者,贡献率分别为49.6%和90.9%.此次污染过程北京地区受南部污染传输影响较强.10日13:00~11日12:00,官园站点PM_(2.5)主要来自源排放在本地的积累(78.8%),定陵站点PM_(2.5)主要来自较弱的水平传输(93.9%).此次过程体现出更加明显的局地性污染特征.两次过程中,PM_(2.5)的主要去除途径均为垂直传输.     

以北运河（北京段）为例模拟评估北京市“水十条”水质改善效果

基于MIKE11构建北运河(北京段)一维水质模型,以氨氮、COD为目标污染物,建立污染源与水质响应关系。以2013年为基准年,考虑不同人口疏解情景预测2020年北运河(北京段)流域人口,并结合北京市"水十条"设置减排情景方案,对2020年水质改善效果进行量化评估。模拟结果表明:北京市"水十条"可实现显著的水质改善效果,到2020年,在中人口疏解方案下,北运河氨氮、COD平均质量浓度相比2013年分别下降40.8%~77.7%、39.3%~59.7%。COD质量浓度可稳定达标,氨氮质量浓度离达标还有一定差距,但日浓度可稳定在8mg/L以下,基本消除了黑臭水体。     

基于降雨和地形特征的输出系数模型改进及精度分析

降雨是非点源污染产生的主要驱动条件,地形是非点源污染输移的重要影响因素,两者均与非点源污染紧密相关。输出系数模型是大尺度流域非点源污染模拟的常用模型,从降雨和地形对非点源污染产生、迁移的影响出发,对现有输出系数模型进行了改进,并给出了改进模型中降雨影响因子和地形影响因子的确定方法,以提高模型在大尺度流域的模拟精度。最后,以长江上游1990和2000年TN负荷估算为例,分析了模型改进前后的精度变化。精度对比表明,通过模型改进,流域综合相对误差从4502%和4249%减小到2393%和1838%,直门达站、沱江大桥站和罗渡溪站控制流域的相对误差有明显减小。改进后的输出系数模型结构更合理,模拟更符合实际。     

考虑水温变化的变降解系数在北京市北运河水质模拟中的应用

综合降解系数是水质模拟预测、水环境容量计算中的关键参数之一,并且受温度影响较大。首先基于北京市北运河代表站2010年逐日水温资料,根据描述氨氮降解系数与温度之间数量关系的经验公式,得到随水温变化的动态降解系数以及年均水温对应的恒定降解系数,并采用模型试错法进行修正。然后基于MIKE11模型,模拟了采用变降解系数和恒定降解系数2种情景下北运河榆林庄断面氨氮浓度的变化。结果表明:2种情景均能较好地模拟氨氮浓度的年变化趋势,但采用变降解系数下大多月份模拟得到的月均质量浓度相对实测值误差较小,尤其是4—12月各月平均质量浓度模拟误差控制在15%以内,全年日均质量浓度模拟误差不足4%,模型表现更为稳定。     

北京市主要水污染物排放特征及水质改善对策

污染排放信息是环境决策的重要依据。分析了北京市水环境质量的现状,基于最新源排放清单,解析北京市当前主控污染物COD、氨氮排放的结构特征和空间特征,以期为北京市开展基于流域综合治理的水污染控制和水环境管理提供依据。按照工业源、农业源、生活源和集中处理设施的环境统计口径,2013年,COD、氨氮的排放构成分别为2.7%、37.1%、35.0%、25.3%和1.5%、20.1%、54.8%、23.6%。其中,农业源中畜禽养殖排放是主要来源,COD、氨氮总排放分别占农业源总排放量的94.7%和87.0%。在北京市五大水系中,北运河流域排放量最大,COD、氨氮排放量分别占全市总排放量的53.3%和57.4%。为改善北京市水环境质量,建议从加快污水处理厂提标改造、推动面源污染治理、加强水利联通、合理规划城市规模布局等4个方面入手。     

北运河流域河流沉积物中氮磷污染物释放规律

北京市北运河流域属于典型缺水型城市纳污河流,沉积物释放的氮磷污染物已成为阻碍水环境质量持续改善的主要因素。利用自制环形水槽,对不同流速下沉积物中氮磷的动态释放规律进行研究,结果表明,静态条件下,沉积物中氨氮平均释放速率1 136 mg/(m~2·d),磷酸盐平均释放速率为145 mg/(m~2·d),在流速0.05 m/s的缓流水体中,氨氮平均释放速率为1 408 mg/(m~2·d),而磷酸盐平均释放速率为125 mg/(m~2·d)。流速增加会显著促进氮素的硝化作用,使水体中氨氮浓度降低,硝酸盐氮浓度上升。同时,流速增加导致水体中颗粒物含量增加,促进磷吸附行为,水体中磷酸盐浓度下降。     

城市径流污染负荷动态更新研究

实现城市径流污染负荷动态更新是城市非点源污染有效控制的重要前提.在采用事件平均浓度估算方法的基础上,引入面积和降雨量更新因子,估算北京市2009-2012年街道路面和园林绿地COD、TN、TP、氨氮排放量.结果显示,随着面积和降雨量的增加,北京市城市径流污染物排放量总体呈增加趋势.     

对我国环境统计制度的思考和建议

随着"十一五"总量减排工作的深入开展,我国的环境统计制度受到前所未有的挑战,如何将污染源的污染物排放量核定准确,已成为环境统计工作的瓶颈;此外,基层环境统计工作缺乏监督、不受重视等问题也直接影响着环境统计的数据质量。本文通过对我国环境统计制度内容和方法的分析,总结了目前环境统计制度中存在的一些问题,并结合国内外的环境统计经验,提出了解决问题的方法。     

水利工程群应对干旱能力定量评价研究:方法及案例

水利工程群是由区域上蓄、引、提、调工程及闸坝工程组成的复杂供水系统,是应对区域干旱的关键支撑。针对当前抗旱能力评价概念表达不统一、定量评价方法不完善等问题,对水利工程群应对干旱能力进行界定;从干旱本质和干旱灾害形成的机理出发,定义了干旱应对能力水平指数(HEGdca),并提出基于HEGdca的水利工程群应对干旱能力定量评价方法。以2010年为评价水平年,评价了漳卫河流域给定水利工程条件应对不同程度气象干旱事件的能力。结果表明:以流域多年平均缺水率为衡量标准,漳卫河流域当前(2010年)的水利工程条件整体可以有效应对不超过30年一遇的干旱。评价结果与流域的实际情况相符,可为流域抗旱规划和干旱风险管理提供技术支撑。