基于前向神经网络的广义环境系统评价普适模型

为了建立由水环境、空气环境、生态环境、水资源环境、灾害环境、遥感环境、社会经济环境等不同环境系统组成的广义环境系统评价都能普适、通用的神经网络模型,针对BP神经网络因收敛速度慢、易于陷入局部极值而使实用性受限的缺陷,提出以双极性sigmoid函数作为网络隐层节点(神经元)的激活函数,而网络输出为所有隐层节点输出的线性求和的前向神经网络的广义环境系统评价模型.在设置广义环境系统指标参照值和指标值规范变换式,并对指标值进行规范变换的基础上,分别构建了适用于广义环境系统评价的任意2个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(2)结构)和任意3个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(3)结构).而对于指标较多的广义环境系统评价,只要将多指标分解为以上2个指标和3个指标的两种简单结构的前向神经网络的广义环境系统评价模型的组合表示即可.理论分析和实例检验结果表明:该模型对任意广义环境系统的规范指标值皆普适、通用,因而使不同环境系统的评价变得简洁、统一.规范变换和优化算法相结合的建模思想和方法对简化广义环境系统评价的多元回归、投影寻踪回归、回归支持向量机和径向基神经网络建模亦有借鉴和启迪作用.     

一株产絮酵母菌废菌体对Cd2+的吸附特性

将一株产絮酵母菌(编号B-02号)发酵后的废菌体制成生物吸附剂,研究该生物吸附剂对废水中Cd2+的生物吸附特性。结果表明:(1)pH值对Cd2+会产生较大的影响,偏酸性(pH=4～6)条件利于吸附;该吸附剂对Cd2+吸附速率较快,8～10 min就可达到吸附平衡;(2)吸附剂的吸附动力学符合二级动力学模型,吸附Cd2+的实验数据对Langmuir等温式的拟合情况良好,吸附剂吸附Cd2+的最大吸附量为70.752 mg/g。用0.5 mol/L HNO3对吸附Cd2+的酵母菌进行解吸,解吸率可达89.7%。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化简

为探索河流水质模型参数新的求解方法，根据有限的实测数据，分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法，对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合，并与实测结果进行了比较。结果表明，将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高，而且相对稳定，从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。     

不同施肥方式下紫色土N2O与NOx的排放特征

利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱-气相色谱法开展紫色土"冬小麦-夏玉米"轮作系统N_2O和NO_x排放的连续两周年(2014年11月~2016年9月)定位观测.研究了氮肥总量相同条件下的常规氮磷钾化肥(NPK)、猪厩肥(OM)、秸秆还田配施氮磷钾化肥(RSDNPK)、猪厩肥配施氮磷钾化肥(OMNPK)和氮磷钾化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)等施肥方式对N_2O和NO_x排放的影响,短期不施肥处理(CK)作为排放系数计算的对照.结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O排放峰均出现在施肥初期和大降雨过程期;NO_x排放过程与N_2O类似,排放峰出现在施肥初期,但强降雨期未出现明显排放峰.NPK、OM、RSDNPK、OMNPK和DCDNPK处理的N_2O年均累积排放量分别为:1.35、4.38、1.43、2.46、0.92 kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.33%、1.41%、0.36%、0.73%、0.18%;相应处理的NO_x年均累积排放量分别为:0.11、0.38、0.10、0.27、0.04kg·hm~(-2),排放系数分别为:0.03%、0.13%、0.03%、0.09%、0.01%.较常规化肥,增加有机物料如施用猪厩肥和猪厩肥配施氮磷钾肥分别显著增加226%和83%的N_2O排放(P0.01),同时NO_x排放分别显著增加262%和157%(P0.01);常规化肥配合硝化抑制剂(DCDNPK)使用减少32%的N_2O排放和62%的NO_x排放(P0.01),秸秆还田配施氮磷钾肥对N_2O排放略有增加(P0.05),NO_x排放略有减少(P0.05).统计分析进一步表明,土壤无机氮含量是N_2O和NO_x二者排放的主控因子,而土壤孔隙充水率与温度分别作为N_2O与NO_x各自排放的主控因子之一.     

一株产絮酵母菌废菌体对Cd~（2＋）的吸附特性

将一株产絮酵母菌（编号B-02号）发酵后的废菌体制成生物吸附剂,研究该生物吸附剂对废水中Cd2＋的生物吸附特性。结果表明：（1）pH值对Cd2＋会产生较大的影响,偏酸性（pH=4～6）条件利于吸附;该吸附剂对Cd2＋吸附速率较快,8～10 min就可达到吸附平衡;（2）吸附剂的吸附动力学符合二级动力学模型,吸附Cd2＋的实验数据对Langmuir等温式的拟合情况良好,吸附剂吸附Cd2＋的最大吸附量为70.752 mg/g。用0.5 mol/L HNO3对吸附Cd2＋的酵母菌进行解吸,解吸率可达89.7%。     

乌海市煤矿区及周边春季降尘污染特征及来源分析

为探究乌海市煤矿区及周边区域春季降尘中重金属元素的含量水平、各功能区的污染特征以及污染物的来源情况,于2018年3～6月选取乌海市5个典型功能区(露天矿区、矿外运煤专线、工业园区、商住混合区和沙区),共采集43个大气降尘样品,利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)测定样品中Al、 As、 Ba、 Be、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Fe、 Li、 Mg、 Mn、 Ni、 Pb、 Sb、 Ti、 V和Zn共18种元素的含量.结果表明,乌海市大气降尘中As、 Cd、 Cu、 Pb、 Cr、 Ni、 Sb和Zn共8种元素平均含量分别为408.78、 1.97、 27.40、 38.93、 45.97、 25.41、 2.71和277.76 mg·kg~(-1),均高于内蒙古土壤元素背景值. 18个元素中仅5种元素在个别区间差异显著,且18种元素在5个功能区具有相似的富集特征,说明乌海市各功能区降尘重金属污染情况相似.降尘中As、 Cd、 Cr和Pb元素综合污染指数分别为3.332、 2.622、 1.369和0.523,是当地降尘的显著污染因子,其中As和Cd是首要污染因子.主成分法因子分析得出,乌海市大气降尘主要来源于工业排放、煤炭燃烧、交通尘和煤炭开采运输.因子分析-多元线性回归结果显示,煤炭是Cd污染的主要来源,其中煤炭开采和运输、工业排放分别占77.58%和22.42%; As来源复杂, 18.99%来源于工业排放、 15.87%来源于煤炭燃烧、 6.79%来源于煤炭开采及运输和58.34%的来源未知.     

基于指标规范值的环境质量引力普适指数公式

为了建立物理意义明确、科学合理、计算简单和普适通用的环境质量评价模型,借鉴自然界普遍存在的万有引力现象和物理学中的规范对称性(不变性)原理,提出环境样本之间也存在类似万有引力的聚类相互作用引力,并在适当设定指标参照值和指标值的规范变换式及"参照级"样本基础上,定义了环境样本的"规范质量"和"规范坐标"的概念,进而分别建立了基于指标规范值的水环境质量和空气环境质量的引力普适指数公式.通过若干实例对公式的实用性进行了效果检验,结果表明,基于指标规范值的环境质量的引力普适指数公式具有形式简洁、规范统一、计算简便和普适通用的特点.     

农村能源消费的环境效应研究

近年来,我国农村能源消费增长迅速,消费模式的转变,传统生物质能源与以煤炭为主的商品能源的消费格局发生变化,与此相关的环境问题日益突出,成为制约农村地区经济—社会—环境和谐发展的重要因素之一,对农村地区应对气候变化能力也产生严峻挑战。本文分析了农村能源消费的变化与主要问题,利用农村能源消费的统计数据,采用排放系数法,估算了1980-2004年时段我国农村能源消费的CO2及主要污染物的排放量;比较了传统生物质能源与煤炭为主的商品能源的消费特点与环境效应,指出基于我国农村地区存量巨大的生物质能资源的高效、可持续利用,是满足我国农村地区能源消费需求,减少温室气体和污染物排放,改善农村环境,提高减缓和适应气候变化能力的重要手段。并在此基础上,对我国农村能源消费提出相应的政策导向建议,实现农村能源的可持续消费与利用。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化

为探索河流水质模型参数新的求解方法，根据有限的实测数据，分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法，对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合，并与实测结果进行了比较。结果表明，将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高，而且相对稳定，从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。