基于BPNN的一江两河流域水体中重金属浓度预测

本文将反向传播神经网络(BPNN)应用于青藏高原一江两河流域(雅鲁藏布江山南段、拉萨河、年楚河)水体中重金属浓度预测，探讨了输入变量、预测因子、隐藏层节点数和模型结构的影响.模型以溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、总磷(TP)、铁(Fe)作为网络的输入层，重金属砷(As)、锑(Sb)、钼(Mo)、锰(Mn)的含量作为网络的输出层，使用Levenberg-Marquardt (LM)算法进行训练.其中，BPNN隐藏层的传递函数为tansig，隐藏层节点数为9，输出层的传递函数为purelin，输出层节点数为4.结果表明：(1)以单个元素作为预测因子时，As、Sb、Mo、Mn预测值和实测值的决定系数(R²)分别为0.98、 0.933、 0.894、 0.928；均方根误差(RMSE)分别为：9.7168×10^-4、 1.2508×10^-4、 3.3159×10^-4、1.9188×10^-3.(2)以4个元素作为预测因子时，预测值和实测值的决定系数(R²)为...     

青藏高原典型城市拉萨市近地面臭氧污染特征

拉萨市作为青藏高原典型城市,环境空气质量相对较好,但臭氧污染近年来有所凸显。对拉萨市臭氧的现状与污染特征进行分析基础上,探讨臭氧污染的影响因素。结果表明:拉萨市臭氧污染表现出"来得早,去得快"的特征,与内地城市相比,拉萨市臭氧质量浓度在3月即可达到全年平均值(2015年为105μg/m~3),而9月以后将低于全年平均值,并在春末夏初达到峰值;由于青藏高原海拔高,紫外线强,相对内陆地区臭氧均值偏高,2015年拉萨市臭氧年均值比北京市和成都市分别高出7.7%、29.0%,其小时浓度变化呈中午高、早晚低的特征;拉萨市臭氧的浓度变化受空气湿度、日照时间和日均气温的影响;生物质燃料的跨界传输可能也对青藏高原地区臭氧的来源产生一定影响。     

模拟海洋全浸区环境下A517海工钢的腐蚀机理研究

目的 探究A517海工钢在海洋全浸区环境下的腐蚀机理。方法 通过模拟海洋全浸区腐蚀环境,利用失重法、SEM、EDS、XRD、电化学等测试技术,分析A517钢的腐蚀行为历程,并探讨其在全浸区的腐蚀机理。结果 A517钢在厚度方向上的最大电位差为13 mV,小于发生电偶腐蚀的最小电位差50 mV,说明材料在厚度方向上的腐蚀敏感性一致。随浸泡时间的延长,腐蚀质量损失量逐渐增加,平均腐蚀速率先降低、后升高、最后趋于稳定,腐蚀速率约为0.127 mm/a。结论 腐蚀动力初期主要是由溶解氧的极限扩散控制,后期则是腐蚀产物的氧化还原电荷转移控制。腐蚀首先在Al2O3、MgO等夹杂物处萌生扩展,腐蚀产物出现明显的分层现象,外锈层主要是疏松易脱落的γ-FeOOH,内锈层主要是致密均匀的Fe3O4,同时锈层中还检测到了β-FeOOH和α-FeOOH的存在。锈层中存在大量微裂纹,削弱了产物膜的保护作用,促进了腐蚀的进行。     

雷达吸波复合材料外观失效机理分析及控制方法研究

目的 解决多层泡沫夹芯结构的雷达吸波复合材料在环境效应下产生外观失效的问题。方法 制备3种类型的雷达吸波复合材料,开展典型自然环境试验。观察试验样品外观状态,并检测变形量。通过观察泡沫的微观组织形貌,检测热膨胀量变化及泡沫与树脂间的粘黏强度,用气相色谱质谱联用仪GCMS检测复合材料裂解气体成分,分析复合材料外观失效成因,并提出解决技术途径。结果 6个月自然环境试验后,1#、2#样品外观失效,而3#样品无明显变化。复合材料100 ℃裂解气体成分为氮气、二氯一氟乙烷、甲基膦酸二甲脂。4种泡沫在22~85 ℃的最大热膨胀量分别为–0.18%、–0.37%、–0.30%、–0.45%。环氧树脂与4种泡沫的粘黏强度在41~52 N,而聚氨酯树脂达到了54~81 N。结论 雷达吸波复合材料泡孔内残留气体的释放,是导致外观失效的根本原因。通过热处理工艺,减少样品残留气体量,并提升胶黏剂与泡沫的粘黏复合强度,是提升复合材料环境适应性的有效技术途径。     

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

德兴铜矿周边土壤中铜的形态分布

采用Tessier连续逐级形态提取方法,研究了德兴铜矿土壤中铜存在的化学形态和生物可利用性。结果表明,德兴铜矿各功能区表层土壤均已受到不同程度的Cu污染,分布趋势为尾矿库>采矿区>菜田>稻田>生活区。表层土壤中Cu的直接利用性不高,但可利用态Cu所占比例较高,可能造成潜在的生态毒性。土壤剖面中Cu的化学形态分布趋势为残余态>有机结合态>氧化态>碳酸盐结合态>可交换态,各态的跃迁能力都较差,基本不会威胁到该地区的地下水源。     

藏北草地地上生物量及遥感监测模型研究

草地退化已成为藏北地区面临的主要生态环境问题。为了定量监测草地生物量和退化草地的生物量动态变化,利用2004 年8—9 月藏北地区草地地上生物量最大时期的地面实测数据,分析了其地上生物量大小和空间分布特征,在此基础上,结合同期的Terra MODIS植被指数数据,建立了草地地上生物量的遥感监测和估算模型。主要结论如下:①由于受高寒气候、土壤、水分等环境因素的限制,8—9 月藏北地区平均草地地上生物量较小,为96.88g/m²,其中绿色鲜草的比重在80%以上;不同区域不同草地类型地上生物量差异很大,范围在37.10~589.12 g/m²,平均而言,高寒沼泽化草甸的地上生物量最大,达356.84 g/m²,其次是温性草原(64.48 g/m²)和高寒草甸(61.61 g/m²),高寒草原草地最低,为48.87 g/m²;②基于MODIS NDVI的合成、生长型、指数函数、逻辑斯谛等4 个模型是估算藏北草地地上生物量的最优模型;③生物量的空间分布呈东南向西北减少态势,东南部部分地段在100 g/m²以上,西北部则在20 g/m²以下。     

西藏拉鲁湿地不同时期水质现状及污染评价

采用现场调查和室内分析相结合的方法,于2018年12月（枯水期）与2019年5月（丰水期）分别分析了拉鲁湿地的水质,并采用改进的内梅罗污染指数法对2个时期的水质现状进行了评价。结果表明:在枯水期,TN、TP和NH₃-N分别为0.157~26.797,0.003~4.259,0.197~24.084 mg/L;pH、电导率和溶解氧分别为6.99~9.55,72.85~583.50μS/cm和1.83~12.84 mg/L。在丰水期,TN、TP和NH₃-N分别为0.077~3.104,0.004~0.228,0.005~0.094 mg/L;pH、电导率和溶解氧分别为6.94~9.27,129.90~512.87μS/cm和1.12~12.18 mg/L。拉鲁湿地枯水期水体的电导率平均值低于丰水期,但枯水期的溶解氧、pH、TN、TP、NH₃-N和COD的平均值高于丰水期;电导率与pH呈极显著负相关（P<0.01）,与NH₃-N和TP呈极显著正相关（P<0.01）。改进的内梅罗污染指数法表明拉鲁湿地枯水期水质大部分为Ⅴ类,其受污染区域主要分布在东北部,丰水期水质主要为Ⅰ和Ⅲ类,其水质污染区域主要分布在中南部。     

自然环境超高加速光老化试验系统研制

目的 设计一种能够高效强化太阳紫外光辐射强度的自然环境加速试验设备,在自然环境环境中,用于高分子材料及制品、零部件的耐光老化高加速试验与快速评估。方法 自然环境超高加速光老化试验系统研制主要采用模块化设计思路,基于3个太阳辐射强化原理,开展紫外反射镜开发,设计系统总体结构、试验主机、太阳能供电分系统和控制分系统等,对主机结构进行有限元强度和变形量分析,开发以PLC为核心的控制系统和以触摸屏及计算机为媒介的人机交互软件。结果 研制的自然环境超高加速光老化试验系统采用太阳能清洁能源供电,实现了40倍以上的太阳紫外辐射强化。结论 研制的自然环境超高加速光老化试验系统加工与制造难度小,加速倍率高,环境友好,使用效费比高,更适用于户外装备用高分子材料及制品的耐光老化评估。     

德兴铜矿周边地区土壤酶活性研究

采用逐步多元回归和主成分分析的方法研究了德兴铜矿周边土壤中重金属和土壤酶活性的关系.结果表明:德兴铜矿周边各功能区均受到不同程度的Cu、Cd污染,Pb、Zn未超过《土壤环境质量标准》(GB 15618--1995)二级标准;各功能区土壤酶活性有显著差别,逐步回归分析表明土壤酶活性与Cu、Zn全量、生物可利用态Cu含量有显著线性关系,而与Cd、Pb无明显相关;土壤酶活性和生物可利用态Cu呈负线性关系,而与残渣态Cu有正线性关系.主成分分析显示,土壤酶信息系统的第1、第2主成分可反映酶活性总变异的96.27%,根据第1主成分对功能区酶活性的分类结果与土壤生物可利用态Cu含量的分类结果基本一致,提示土壤酶活性指标可以反映土壤生物可利用态Cu含量.