给水厂铁铝泥构建过滤柱去除富营养化河水中过量磷

为避免因FAS释放过量有机物和氮而产生的潜在不利影响,分析了以给水厂铁铝泥(FAS)构建过滤柱处理富营养化河水的特征与机制,研究了以厌氧热处理改性后的FAS作为辅助基质(2%)构建过滤柱。结果表明:在对其他性质无影响的情况下,FAS的添加显著提高了过滤柱对水体中磷的去除率,促使出水磷浓度在整个运行期间小于0.01 mg·L-1;被FAS吸附的磷主要以NaOH提取态、HCl可提取态和残渣态存在。高通量测序分析结果表明,FAS的添加促使过滤柱中富集了Rhodoplanes、Sulfuritalea、Nitrospira、Leucobacter、Geobacter、Dechloromonas等有助于生物地球化学循环和复合污染控制的菌群。FAS作为辅助基质构建过滤柱可有效控制富营养化河水中磷污染。     

羟胺强化Fenton反应降解水中氯酚

针对传统Fenton体系Fe（Ⅲ）累积和pH适用范围过窄等缺点，采用羟胺（HA）强化的HA-Fenton体系，以对氯苯酚（4-CP）为目标污染物进行降解实验，考察了Fe（Ⅱ）投加量、H2O2投加量、HA投加量和溶液pH等工艺条件对4-CP去除率的影响。实验结果表明：HA-Fenton体系适用于酸性和弱酸性条件，最佳pH范围为3.0~4.0；在溶液pH为3.0、Fe（Ⅱ）投加量为5.0 μmol/L、H2O2投加量为0.4 mmol/L、HA投加量为0.20 mmol/L的最适条件下，反应10 min， 4-CP去除率达64.25 %。     

K2FeO4协同TiO2光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

针对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)难降解的特性,采用高铁酸盐-光催化的协同工艺降解水中的DMP;研究了不同参数对DMP降解效能的影响;探讨了光催化降解DMP的机理。结果表明,Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系对DMP的降解率明显优于其他2种体系(高铁酸盐体系和TiO_2-UV降解体系),说明光催化与高铁酸盐的组合产生明显的协同效应;当DMP初始浓度为5 mg·L~(-1)、pH=9、高铁酸盐和二氧化钛投加浓度分别为31.7 mg·L~(-1)和40mg·L~(-1)时,DMP降解率较高(75%);在Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系光降解DMP过程中,TiO_2催化剂表面产生的Fe—O—(有机)络合物会抑制DMP降解,用1%HCl溶液洗涤TiO_2,可恢复其活性;用Fe(VI)-TiO_2-UV体系降解实际生产废水和模拟废水中DMP,DMP降解率分别为67%和78.2%。高铁酸盐-光催化联合工艺的协同作用极大地提高了DMP的降解率。     

基于缓冲区重采样的LSTM林火预测模型*

为提高林火风险预测精度,挖掘地图上隐含的空间信息、时间序列上隐含的长期趋势和循环波动,提出1种基于缓冲区重采样的长短期记忆（LSTM）林火预测模型,选取15个与林火相关的影响因素,以方差膨胀因子为评价指标对其进行多重共线性检验,方差膨胀因子大于10的因素具有共线性,并采用信息增益率验证筛选结果的合理性。考虑到火灾的空间聚集特性,采用缓冲区分析与过采样相结合方法减少样本不均衡现象的影响,最终得到176 732条样本。对12个影响因素和研究时间段的火点建立LSTM预测模型,对森林火灾发生风险进行预测。研究结果表明:基于缓冲区重采样的LSTM林火预测模型有效考虑时空上隐含的信息,预测模型准确率为87.06%,特异性为97.99%,敏感度为76.12%,阳性预测率为97.43%,阴性预测率为80.41%,ROC曲线与AUC值均优于随机森林（RF）和支持向量机（SVM）这2种基准算法。维尔克松秩和检验发现,本文提出的模型与基准算法结果具有显著性差异。研究结果可为提高林火风险预测精度提供参考。     

黄河三角洲自然保护区秋冬季水鸟群落组成与生境关系分析

于2014年10月至2015年1月采用样线调查法对黄河三角洲自然保护区秋季迁徙期和越冬期水鸟群落结构进行调查研究,调查共包括8条样线40个观测点.结果表明:(1)秋季迁徙期共记录水鸟6目14科54种,国家Ⅰ级保护鸟类5种,国家Ⅱ级保护鸟类8种;越冬期共记录水鸟5目7科31种,国家Ⅰ级保护鸟类1种,国家Ⅱ级保护鸟类4种.(2)2个时期雁形目水鸟种类和数量均占优势,豆雁(Anser fabalis)、斑嘴鸭(Anas poecilorhycha)、赤膀鸭(Anas strepera)和绿头鸭(Anas platyrhynchos)为优势物种,丹顶鹤(Grus japonensis)、东方白鹳(Ciconia boyciana)和大大鹅(Cygnus cygnus)等珍稀水鸟也有一定的种群数量.(3)秋季迁徙期水鸟种数、数量和ShannonWiener多样性指数多于或高于越冬期.(4)5种典型生境之间水鸟种类和数量存在差异,天然水域是水鸟群落的主要分布区.(5)自然生境内的水鸟种数、数量和Shannon-Wiener多样性指数一般多于或高于人工生境.相似性分析结果表明,自然生境之间水鸟群落结构相似程度高于人工生境.     

植被收割对滨海湿地沉积物中CO_2和N_2O释放的影响

为了揭示冬季滨海湿地植被收割对其沉积物中温室气体释放的影响,以长江入海口典型滨海湿地——崇明东滩为研究对象,观测季节性(冬季)植被收割(分别于收割后第0天、第10天、第30天、第60天采样)与不收割条件下芦苇(Phragmites australis)、米草(Spartina alterniflora)、芦苇-米草交互带和光滩沉积物中CO2与N2O的释放特征.结果表明:1米草和芦苇-米草交互带植被收割并未增加沉积物中CO2的释放(P0.05),但芦苇收割可能会增加N2O的释放(P0.05),说明植被收割对湿地沉积物中CO2和N2O释放的影响与植被类型密切相关.2与芦苇带相比,米草和芦苇-米草交互带沉积物中CO2累积释放量分别高出12%~57%和17%~43%,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O累积释放量分别比二者高出11%~81%和8%~95%.可见,米草和芦苇-米草交互带沉积物碳的呼吸损失明显高于芦苇带,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O逸失量相对较高.34种植被类型下,沉积物中N2O累积释放量为0.1~0.4 mg/kg,CO2累积释放量则高达1 024~2 645 mg/kg.因此,冬季滨海湿地植被收割不会显著增加N2O的温室效应,但选择性收割米草有望减少沉积物碳的呼吸损失.     

基于多时相遥感数据的老山景区地类信息提取及景观格局动态分析

老山景区是南京市的生态屏障及生物多样性保护区,以森林为主体,生态区位极其重要。以研究该景区近17 a景观格局动态变化为目的,运用基于面向对象的模糊分类法和C5.0决策树分类法以及基于像元的最大似然法、人工神经网络法和支持向量机法对研究区2001、2005、2009、2013和2017年5期Landsat影像进行地类信息提取,并运用Fragstats 4.2软件提取多种景观格局指数,对老山景区2001—2017年景观格局动态进行对比分析。结果表明:基于面向对象的模糊分类法精度最高,分类总体精度为91.79%,Kappa系数为0.83。随着景区生态公园的建设与改革,景区内景观破碎化程度加深,2001—2017年斑块数量(NP)呈上升趋势,2017年景区NP达653块,斑块密度(PD)为5.928 1块·km~(-2);2017年蔓延度指数(CONTAG)比2001年有所增加,达59.41%,优势斑块类型连通度提高;香农多样性指数(SHDI)上下窄幅波动,2009年达到最大值0.725 5。随着景区建设逐渐成熟,总体开发进程缓慢进入有序状态,老山景区逐步向均衡性、稳定性方向发展。     

1984～2017年太湖岛屿的动态变化及驱动因子分析

近些年来,围堰、跨区域调水、清淤等人类活动导致太湖中的岛屿面积的变化及其边界的迁移。基于Landsat遥感影像探究太湖内岛屿面积的变化趋势及边界的迁移方向,一定程度上反映人为因素对岛屿动态变化的的影响,进而指导太湖治理工作。通过波段分析、非监督分类以及分类后处理的方法从Landsat影像中提取岛屿信息,获得1984～2017年不同时期的岛屿面积和边界数据,并对岛屿面积和边界数据进行动态变化趋势的分析,最终结合从文献、年鉴和其他与太湖相关资料中总结的与太湖岛屿相关的人为活动信息分析引起太湖主要岛屿动态变化的原因。研究表明:小贡山、漫山岛和三山岛屿总面积均呈下降趋势,但下降程度与年际间波动幅度不同,岛屿面积变化的人为驱动因素可归纳为清淤和旅游开发,自然驱动因子为流水侵蚀;岛屿边界的迁移与"禁止围网养殖"、"湿地公园建设"等政策实施呈现显著相关性,且具体变化与政策颁布之间存在时间上的滞后性。     

复合链式结构下中国林业碳库系统测度模型构建

温室气体上升导致的全球气候变暖问题不容忽视,增加森林碳汇和木质林产品碳储是缓解温室效应的有效途径。根据森林碳汇功能与林产品碳储功能的关联理论与模型,推导和改进包括森林子碳库、土壤子碳库及木质林产品子碳库在内的林业碳库核算模型及方法,以实现目标碳从森林碳库向木质林产品碳库的过渡与转移。基于气候变化背景下森林-林产品产业链的发展现状,构建包括森林子碳库和林产品子碳库的复合一体化林业碳库模型,使之为中国林业碳库的计量与评价提供判据。首先,对包含森林子碳库和木质林产品子碳库在内的世界林业碳库的发展现状进行探讨,归纳和比较国内外主流的关联林业碳库评估方法模型,从而对中国林业碳库模型的构建提供理论背景支持和逻辑方法支撑。其次,分析现有中国林业碳库评估存在的优势和弊端,找出适合中国林业特点的国家碳库创新评估路径,运用政府间气候变化专门委员会指定的生产法的思路,通过分析目标碳在林产品产业链生产、加工等过程中的流入和支出,提出创新中国林业碳库的模型构想并对其系统内涵进行分析。最后,赋予中国林业碳库系统模型数学表达,分析其数理结构并进行逻辑演绎,在森林子碳库和木质林产品子碳库两个复合链式体系下构建中国林业碳库系统测度模型(ForestProducts Carbon Model/FPCM)。