基于神经网络的城市夜间环境监控与预测

因夜间天空亮度分布具有非线性变化特点,故引入神经网络算法,建立基于时间序列的夜天空亮度预测模型,夜天空亮度预测模型可为城市光污染防治提供评价依据.文章对神经网络的原理进行了论述,建立了基于时间序列预测模型.以测试数据为训练样本集,基于MATLAB(矩阵实验室,Matrix Laboratory的简称),采用改进的BP算法(误差反向传播算法)对网络进行学习训练,并对存在的误差进行了分析.基于时间序列BP神经网络的夜天空预测模型,当隐含层神经元数目为5,训练函数为L-M优化算法(trainlm)时,最大绝对误差可达到0.003 6 cd/m2,最大相对误差达到2.361 4%.结果表明,模型的运行结果与试验数据比较吻合,输出与目标矢量之间相关性也较好.     

厌氧折流板式微生物燃料电池堆影响因素研究

微生物燃料电池(MFC)中输出电压/电流的提升,以及反应器体积的扩展放大是其工程化应用的关键。本文构建了一个总体积为6.4 L的新型厌氧折流板式微生物燃料电池堆(ABSMFC)。以葡萄糖作为底物,探讨了阳极材料、液面高程差和水力停留时间(HRT)等因素对ABSMFC性能的影响。结果表明,碳纤维毡作为阳极时,电池单体外电路平均分压(R_(ex)=1 000Ω)为210 mV,填充石墨颗粒后增加到319.8 mV。格室间存在液面高程差时,电池单体、串联和并联的功率密度分别为207.1、181.1和215.7 mW/m~2,当无液面高程差(即水力相连)时为205.8、69.5和151.5 mW/m~2。4个电池单体串联和并联连接时,HRT对ABSMFC的产电稳定性无影响,溶解性COD的去除率和库仑效率均随HRT的增加而升高,且并联效果优于串联。     

北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明：2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m³,是基于生产的直接实体用水量（35.9亿m³）的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长（23.7%）远比直接用水增长（11.8%）快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m³（全部来源于国际贸易）,有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。     

铊污染地下水的微生物修复研究

铊(Tl)是一种高毒性的重金属,具有生物蓄积性,自然界中常以Tl(I)形式存在。铊通过各种途径进入水体、土壤和沉积物等,会对环境造成严重的危害。本研究利用好氧微生物处理技术对铊污染地下水进行了修复研究。以乙酸钠为碳源,初始Tl(I)浓度为100μg/L,周期为6 d时,总铊去除率达到了63.50%。总铊去除率随着pH的升高先升高后降低,随着初始Tl(I)浓度的升高而降低。16S rRNA基因测序分析表明了铊抗性或铊氧化细菌的存在,如Stenotrophomonas、Acidovorax、Rhodococcus等,这些细菌的共同作用实现了铊的氧化与原位沉淀。本研究为铊污染地下水的微生物修复提供了理论基础,也为微生物技术修复其他重金属污染地下水提供了新的思路。     

厨房油烟湿式迷宫分离净化设备的实验研究

利用油烟的特点,在水雾水膜式油烟净化基础上建立迷宫分离油烟装置.从降低能耗和提高油烟捕集效率的角度出发,利用统计学方法建立数学模型,按照正交设计布置试验,进行因素方差分析,应用SPSS、MATLAB软件进行正交设计数据处理,实现产品的结构优化.结果表明,湿式迷宫分离段的最优结构布置方式为:分离装置空腔直径为15 mm、宽度50 mm及表面波纹角度90°,并采用插板式滤油水箱治理含油废水,减少二次污染.本装置在传统油烟分离技术的基础上,结合离心分离、冷凝凝并、液体吸收净化、碱性除油等作用,提高了复合油烟净化设备的净化效率,减少油烟雾中的过水量,其最佳油烟气净化效率可达到96.91%.     

冶炼场地钒污染土壤稳定化研究

该研究对四川省攀枝花钒冶炼场地附近钒污染土壤进行了稳定化实验。结果显示：土壤中钒的含量高达1 028.56 mg/kg。不同添加量下，11种稳定化剂中3%焦磷酸钾、7%磁黄铁矿和7%电石渣的稳定化效果更好，稳定率分别为29.9%、41.4%和72.7%，且稳定化效果随着稳定化时间而提高。稳定化前后的钒形态及土壤性质的分析结果显示土壤中钒的稳定性得到提高。作者进行了复配实验，并使用Design-Expert得到了5.0%焦磷酸钾、2.7%磁黄铁矿和4.7%电石渣的最优配比，稳定率实测值提高到了85.9%。     

运用蚕豆幼苗叶片生物标志物评价铅污染土壤

以蚕豆（Vicia faba L.）幼苗为供试植物,通过室外盆栽实验研究了暴露5周后的蚕豆幼苗叶片应激蛋白（HSP70和HSP60）等相关生物指标对土壤铅胁迫的响应.结果表明,随着外源铅的增加,叶片总铅含量、超氧阴离子自由基（O^·-₂）和膜脂质过氧化产物都在不同程度上得到增加.相关性分析表明,O^·-₂与膜脂质过氧化产物（R=0.973, p<0.01）之间存在显著的相关性.超氧物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活力均被相应的诱导.HSP70和HSP60对铅污染的响应比上述其它生物指标更加敏感.可见,土壤铅进入叶片后,可能通过O^·-₂的作用诱导了膜脂质过氧化,而4种抗氧化酶活力的提高缓解了活性氧的氧化损伤.HSP70和HSP60可作为土壤铅污染早期诊断的潜在的生物标志物,同时还应该考虑铅的暴露剂量并综合利用其它生物指标.     

单室型微生物燃料电池处理黄姜废水的性能研究

以黄姜废水为底物,采用单室型微生物燃料电池,验证了MFC处理黄姜废水的可行性,研究了进水COD和SO42-浓度对产电性能的影响.控制电导率和COD等条件一致,黄姜废水最大功率密度为葡萄糖配水的80.3%.低COD浓度条件下MFC产电稳定,功率密度随COD浓度上升而提高,最高为322 mW/m2;当COD提高至2766 mg/L以上时,MFC稳定产电的时长缩短且更新基质后无法恢复最佳产电水平,表明过高的COD负荷会抑制产电微生物活性.COD最终去除率在68.2%~84.8%之间,且随着初始浓度的提高去除率有所下降.进水SO42-浓度的提高使MFC输出功率密度增大,但当SO42-浓度>7 716 mg/L(电导率>8.19 mS/cm)时,继续提高SO42-浓度无法使功率密度增大.与沉淀SO42-后的废水比较,含硫原水的最大功率密度平均下降14.5%,其库仑效率也随SO42-浓度提高明显下降,表明存在SO42-作为电子受体被还原,降低了MFC的效率.     

厨房复合式油烟净化新工艺的实验研究

采用复合方法获得各种独特的处理效果是油烟污染治理技术的一个主要发展方向。文章综合运用了水雾化学吸收法．冷凝法和过滤吸附法“三法合一”的净化原理，提出了一种新型高效油烟气净化新工艺。并从降低能耗和提高油烟捕集效率的角度出发，利用三因子二次回归正交安排试验，建立数学模型，得出复合式净化效率的回归模型，寻找最优运行工况。在液气比μ=0．27L／m^3，滤料风速v=0．59m／s，运行时间t=21．37d工况下。系统油烟净化效率高达n=96．52％。其排烟效果满足大气环境质量的要求，可直接用于大型和中型公共建筑的厨房，具有明显的社会效益和环境效益。