Inexpensive substrate sampler for macroinvertebrates

Assessment of aquatic macroinvertebrates is a critical component of many watershed monitoring programs and passive samplers are often used to collect long-term site data, especially in environments where active sampling is not possible. However, standard passive samplers can be expensive and lost in extreme conditions. We developed a sampler using plastic soda bottles (PSB) filled with river rock and compared its effectiveness with standard Hester-Dendy samplers in both lotic and lentic environments. Abundance, taxa richness, and macroinvertebrate composition showed no significant differences between sampler types in either habitat type. PSB samplers, which can be constructed for less than one dollar each, collected the same number of organisms and represented the same diversity as Hester-Dendy devices that cost around $38 each. In studies where funds are limited, PSB samplers appear to be suitable for passive monitoring.     

基于人工神经网络的气体泄爆最大超压预测研究

为解决传统经验公式在预测气体泄爆中最大超压出现时的较大偏差或过于保守的问题，提出使用人工神经网络预测气体泄爆最大超压。基于124组实验数据，采用BP与RBF神经网络，通过优化算法计算与迭代循环对泄爆样本中的影响因素进行降维与选择，并确定2类神经网络本身在学习与计算气体泄爆样本时的相关参数。结果表明:PCA（主成分分析法）在当前样本条件下的降维效果较差，而通过迭代对比确认气体泄爆样本中的5类特征全部保留时神经网络的训练模拟效果最好；通过对124组实验数据进行随机挑选训练集与测试集的训练模拟结果发现，神经网络对气体泄爆中最大超压的预测效果较好；通过对比Molkov提出的和经Fakandu等改进的NFPA 68经验公式以及2类神经网络的预测结果表明，神经网络相比于传统气体泄爆经验公式具有明显优势。     

无上部抽吸装置储罐区人工龙卷风风场模拟

为了减少因储罐泄漏位置不确定造成的人员伤亡,指导应急疏散,提出利用人工龙卷风定向控制气体流动方向的模型。首先基于Fluent软件建立了储罐区域人工龙卷风数值模型,分析切向速度和压强沿径向变化规律,发现与经典Rankine涡模型切向速度沿径向分布规律一致,证实可在储罐区以射流相切的方式形成人工龙卷风风场。其次研究了涡流比和进风量对风场控制气流特性的影响,即分析形成的龙卷风风场最大切向速度、压强差变化规律,结果表明,涡流比越大,形成的龙卷风风场中切向速度和压强差越小,即气流向中心汇聚能力越弱;进风量越大,形成的龙卷风风场中切向速度和压强差越大,即气流向中心汇聚能力越强。研究表明,用人工龙卷风控制储罐泄漏气流方向是可行的。     

Efficacy of created and restored nesting sites for the conservation of colonial Laridae in the South of France

By rapidly modifying key habitat components, habitat restoration is at risk of producing attractive cues for animals without providing habitats of sufficient quality. As such, individual fitness components, such as reproduction, could be reduced and restored habitats could become ecological traps. This risk notably appears by using artificial constructions in restoration projects, yet few studies have evaluated their efficacy in a robust way. We investigated this by analyzing 154 islets that were created or restored to improve the conservation status of 7 colonial Laridae species in the South of France. From 2007 to 2016, we compared occupancy dynamics and breeding parameters of these species between the restored sites and 846 unmanaged nesting sites. We also explored species’ preference for different nesting site characteristics and their respective effect on breeding parameters. Restored nesting sites were 2–9 times as attractive as unmanaged sites for all species except the Black-headed Gull (Chroicocephalus ridibundus). Colonization probability was up to 100 times higher in sites already used by other species the previous year and increased with distance to the shore until >0.2 when distance was over 250 m. Abandonment probability was 29–70% lower when breeding was successful the previous year in all species except the Sandwich Tern (Thalasseus sandvicensis). Productivity and breeding success probability were 2 times higher on managed sites. Distance from the shore was an important attractive characteristic of artificial nesting sites in all species. Other nesting site characteristics had species-specific effects on colonization, abandonment, and breeding success. Our results indicate that managed nesting sites are successful conservation tools for colonial Laridae in the Mediterranean and do not act as ecological traps. Our study showed that testing the ecological trap hypothesis is a robust way to evaluate the success of restoration projects of breeding habitats.     

“固化赤泥-人工膜”复合防渗材料研究

赤泥本身具有良好的防渗性能,加入石灰作为激发剂,更可提高其防渗性。根据《土工合成材料测试手册》和GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》进行渗透试验,结果表明:室内试验在赤泥中加入8%石灰,并夹一层人工防渗膜形成的复合防渗材料,在固化28 d后,其渗透系数可达(7.3～7.4)×10-9 cm/s。在工业试验中,夹入不同厚度和质地的人工防渗膜的石灰(8%)固化赤泥,渗透系数可达到6.32×10-9～1.89×10-7 cm/s。研究成果在中原某铝厂赤泥堆场防渗工程中得到了应用。     

智能化有害有毒气体污染源监测仪的研究

为了快速寻找有害有毒气体污染源,利用8个红外激光气体传感器,分别安装步进电机驱动旋转的圆盘圆周上在不同的方向上对污染气体进行数据采集。同时与二维热差式风速风向传感器采集到的风速风向数据,一并送入MSC1210单片机进行数据处理和运用智能人工神经网络进行模式训练与模式识别,从而识别出污染源的位置、浓度和种类。通过GPS全球卫星定位系统和GPRS无线传输网络,把监测到的信息发送给相关部门早做处理,并报警,避免污染进一步扩散。实验表明,该智能化追索气体污染源监测仪具有良好的可靠性、安全性和实用性。     

沸石负载介孔TiO_2的制备及其可见光催化性能研究

以人工沸石为载体,采用溶胶-凝胶法,制备出了沸石负载介孔改性TiO2光催化剂。以亚甲基蓝为目标污染物,研究了不同掺杂金属及介孔薄膜制备方法对纳米TiO2可见光催化性能的影响。用扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等手段研究了掺杂改性前后TiO2的变化。研究发现,N-Fe掺杂可使催化剂的光吸收谱带红移。当掺杂Fe的比为0.2%,焙烧温度为500℃时制备的TiO2效果最好,在可见光照射2 h后,亚甲基蓝的去除率可达90%。研究表明经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂修饰后的TiO2催化效果有明显提高,通过将经过萃取去除模板剂的共掺TiO2和直接高温焙烧的TiO2对比后发现,前者比后者降解亚甲基蓝的效果要好,原因在于,高温直接焙烧去除模板剂很容易使模板剂形成的骨架塌陷,减小了比表面积,从而影响了其光催化性能。     

基于农户行为的土地利用人工社会模型的构造与应用

为探讨人工社会在土地利用变化研究领域中的应用,研究创建了一个模拟土地利用变化过程的人工社会模型(LUC-ASM)。该模型以农户和农民为两类主体(agents),模拟分析不同社会经济条件和政策影响下,两类主体对自己承包土地利用方式的微观决策所可能产生的宏观效应及其时空变化特征。以鄱阳湖区一个现实村落为主要研究对象,以农户从事各类生产活动的行为特征为准则,利用LUC-ASM模型模拟未来30年内该村落土地利用变化过程。结果表明,未来这一地区土地利用的变化与人口增长结构调整方式、国家土地利用与环保政策、社会经济发展态势等因素密切相关;在城市化的影响下,该地区的农业劳动力将会出现短缺,农村土地有可能被撂荒,需要及早采用政策措施予以避免。总体而言,LUC-ASM模型能够形象地反映土地利用变化过程的微观驱动机理及各种社会经济与环境因素影响的宏观效应,有助于深化我们对人与自然环境相互作用的认识。     

基于化学反应动力学的饮用水铝形态分布模型研究

目前饮用水中的总铝超标现象十分严重,其危害与铝的存在形态密切相关.本研究利用三层前反馈式的人工神经网络技术,建立了基于化学反应动力学的铝形态预测模型.结果表明,无机单核铝和溶解铝的浓度变化速率与反应时间及水温、pH、总铝、氟离子、磷酸根和硅酸根等水质参数密切相关,二者的反应级数均为三级.通过人工神经网络可有效地进行饮用水中无机单核铝和溶解铝反应动力学参数的预测;反应速率常数k和初始浓度项1/c02的计算值和模型预测值的相关系数R均大于0.999.由M市管网水铝形态的预测结果可知:当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型对无机单核铝浓度的预测误差较大;而当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型有较好的预测能力,无机单核铝和溶解铝的相对预测误差分别为±15%和±10%.     

Cd在无瓣海桑模拟湿地系统中的分布迁移及净化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑模拟湿地系统,分别用正常、5倍和10倍浓度3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,研究重金属Cd的分布、迁移以及湿地系统对Cd污染的净化效应。结果表明,污水中的Cd主要存留在土壤子系统中(约90%),只有很少部分迁移到植物体和凋落物中;无瓣海桑各器官中Cd含量在根部最高;模拟系统对污水中Cd的净化效果显著,在植物-土壤-水系统中,正常、5倍和10倍浓度组的净化率分别为96.04%、85.19%和92.24%,在无植物系统中,对应组分别为81.18%、85.46%和80.96%。