大气污染物多时间分辨率的小波分析

利用Modet小波函数进行小波变换,利用Daubechies小波函数进行分解及滤波,以乌鲁木齐市的大气污染物时间序列为例,分析了当地单个大气监测站点NO2的多分辨率的演变特性,并对NO2的时间序列进行了滤波消噪.研究结果显示,NO2年际变化和季节性变化的时间尺度在尺度空间中分布不均匀,具有较明显的局部化特征;除了季节性变化的时间尺度和变化趋势之外,还存在大气污染物中、长期变化趋势.基于滤波消噪后的时间序列建立的预测模型可用于有效地提高大气污染物的预测预报精度.     

西安市大气环境质量评价及变化趋势预测

选用SO2、NO2、PM10作为评价因子,采用时间序列的方法对西安市2009年-2014年大气环境质量进行分析评价.结果表明:2009年-2012年西安市空气质量达到了国家二级标准,SO2和NO2的年平均含量下降,2013年都略有上升,但总体上呈下降趋势,而颗粒物的年平均含量呈上升趋势且为影响该市空气质量的主要污染物,主要污染时间为1季度和4季度;利用GM(1,1)模型,预测2015年空气质量变化趋势,提出2015年应该采取措施降低颗粒物的含量,提高本市空气质量.     

兰州市空气污染对呼吸系统疾病入院人数的影响

为评价兰州市空气污染对居民呼吸系统疾病日入院人数的影响,采用时间序列半参数广义相加模型(GAM),在控制了长期趋势、“星期几效应”及气象因子等混杂因素的影响后,分析2007~2009年兰州市空气污染物与呼吸系统疾病日入院人数的暴露-反应关系,并按性别和年龄层建立模型.3种空气污染物有一定的滞后效应,PM10滞后2d或5d,SO2滞后3d,NO2在当天或滞后3d对呼吸系统疾病入院人数的相对危险度(RR)值达到最大,其中PM10、SO2和NO2对呼吸系统疾病全人群的RR值分别为1.015、1.049和1.040.年龄￡15岁的人群对兰州市空气污染最为敏感,其次为年龄365岁的老年人群;空气污染对男性的影响较女性明显.     

北京市空气污染物对呼吸系统疾病门诊人数的影响

为评价北京市大气污染对居民呼吸系统疾病门诊人数的影响,采用时间序列半参广义相加模型(GAM),在控制了长期趋势、“星期几效应”及气象因素的影响后,分析2009~2011年北京市空气污染物与呼吸系统疾病门诊人数的暴露-反应关系,并按性别和年龄层建立模型.结果表明,3种污染物有一定的滞后效应,PM10在滞后0~3d(avg03)或0~5d(avg05)的移动平均值,SO2和NO2均在滞后0~2d(avg02)的移动平均值使呼吸系统疾病门诊人数的增加百分比(PI%)值达到最大,其中PM10、SO2和NO2浓度每增加10μg/m3,对应的呼吸系统疾病全人群的PI%分别为1.72%、1.34%和2.57%.年龄365岁的老年人群对北京市空气污染物最为敏感,其次为年龄￡14岁的人群;空气污染对女性的影响较男性明显.     

安徽及邻区GPS时间序列特征分析

利用安徽及邻区的10个GPS连续观测站数据,分析了站点NEU坐标时间序列、基线座标时间序列变化特征。结果显示,站点的NEU座标时间序列水平方向变化趋势与"中国大陆构造环境观测网络"25个站点的研究结果是一致的;基线座标时间序列在各个构造地质区域内的变化特征是不同的。     

老化土壤中铅对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响

采用赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为测试生物,人工土壤为测试介质,Pb(NO3)2为土壤污染物,研究土壤老化对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响.结果表明,与对照组相比,污染土壤中赤子爱胜蚓体重随土壤中Pb(NO3)2浓度的升高呈现降低的趋势.Pb(NO3)2在人工土壤中老化0、7、28和84 d后,不同老化时间,Pb(NO3)2抑制赤子爱胜蚓的生长也不相同,影响最明显的是1 000 mg·kg-1和1 500 mg·kg-1试验组.不同老化时间的Pb(NO3)2对赤子爱胜蚓繁殖的影响有很大差异,其产茧量的半数有效浓度(EC50)分别为1 085.10、1 163.32、1 666.86和1 606.94 mg·kg-1;幼蚓孵化量的EC50分别为700.01、703.88、1 031.34和1 017.89 mg·kg-1.Pb(NO3)2在人工土壤中经过不同老化时间后,其对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响有很大的差异,这种差异影响到对土壤Pb(NO3)2污染的毒性评估,因此,进行Pb(NO3)2毒性试验时应考虑其在土壤中的老化作用.此研究结果可为老化土壤中污染物的生态风险评估以及土壤环境质量标准的制定提供科学依据.     

飞机铝合金结构腐蚀损伤预测方法对比性研究

依据飞机LD2结构材料的加速腐蚀试验数据,提出了数据拟合、神经网络、时间序列3种腐蚀损伤预测方法,并对3种预测方法的基本原理、预测精度及预测外延性进行了对比分析。研究发现神经网络和时间序列方法预测精度较高;时间序列方法的预测外延性较好,能够以较高精度预测未来一段时期腐蚀损伤的发展趋势及损伤程度。因此,应根据研究需要选用合适的方法进行腐蚀损伤预测。     

生物转鼓过滤器反硝化去除NO过程中微生物群落结构多样性解析

采用PCR-DGGE技术分析了生物转鼓过滤器(RDB)反硝化去除NO过程中的微生物多样性.研究结果表明,RDB中存在16种优势菌,并且沿填料径向不同位置的DGGE图谱差异性不大,细菌群落结构具有较高相似性.通过DGGE图形比较和微生物群落生物多样性指数计算,发现在RDB内加入CuⅡ(EDTA)络合剂后,NO去除率上升,而微生物群落多样性先增加后又下降,但群落结构变化不显著.对DGGE图谱中8条主带进行回收、扩增、克隆和测序,结果显示RDB中微生物群落主要由Cytopahga-Flexibacteria-Bacteroides(CFB)group Bacteroides、β-Proteobacterium、γ-Proteobacterium和Clostridium sp.组成.反硝化功能与条带G-5(属于γ-Proteobacterium)和G-6、G-8(属于β-Proteobacterium)所代表的菌种相关,相似性≥98%.G-3序列与GenBank数据库中2个最相似序列的相似性只有93%和92%,表明这个条带所代表的微生物可能为新的未培养微生物.     

我国空气质量健康指数的初步研究

收集我国16个城市2001~2010年每日PM10、SO2和NO2浓度和居民日死亡数,采用经典的时间序列研究方法和贝叶斯层次模型,分析在全国水平上各污染物与居民每日总死亡率的暴露反应关系,据此构建我国空气质量健康指数(AQHI).比较AQHI与现行空气污染指数(API)和空气质量指数(AQI)预测居民日死亡率的能力.结果显示,AQHI的构建公式为:AQHI=10/16.4×100×[exp(0.00019×PM10)-1+exp (0.00061×NO2)-1].AQHI预测居民每日总死亡率、心血管疾病死亡率和呼吸系统疾病死亡率的强度和精确度均优于现行的API与AQI.     

2002年北京PM10时间序列及其成因分析

以北京2002年的ρ(PM₁₀₎日平均值和气象要素观测资料为例,根据小波分析的原理,利用Matlab小波分析工具,对逐日ρ(PM₁₀₎时间序列进行分解和重构,分析了该地区ρ(PM₁₀₎的年变化规律和突变特征.结果表明:2002年北京PM₁₀污染季节性变化强,春季最严重,冬季次之,夏、秋季节较好;全年共有4个突变点,均出现在沙尘暴或强沙尘暴期间,并指出沙尘天气是北京ρ(PM₁₀₎发生突变的主要影响因素.在此基础上,根据形成原因及气象资料分析,将2002年PM₁₀重污染天气过程分为沙尘型和排放累积型2类,并阐述了形成各类PM₁₀重污染天气的气象原因.      

半干旱山区采矿扰动植被指数时空变化规律

选取潞安矿区7个生产矿井中的8个试验工作面,采用概率积分法预测开采沉陷值;对2004—2007年7个时相(分别为2004年7月8日、11月1日,2005年2月1日、8月26日,2006年5月22日,2007年4月9日和6月1日)的SPOT2/4卫星遥感数据进行大气校正及波段运算,提取工作面开采沉陷前后的NDVI(归一化植被指数)平均值,经离散傅立叶变换得到NDVI时间序列曲线,以研究采矿扰动区植被指数的时空变化规律. 结果表明:①试验工作面地表覆被NDVI变化与采矿扰动区具有空间相关性. 非采矿扰动区(伪不变特征区)森林冠层的NDVI最大值由2004年的0.619451增至2007年的0.739987,平均年净增加6.18%. 在采矿扰动区,虽然开采前地表NDVI最大值呈增加趋势,但开采当年却显著下降,年均降幅达11.91%. ②试验工作面地表NDVI变化与采矿扰动具有时间相关性. NDVI在开采前表现相对稳定,受开采扰动虽出现下降但却滞后4～6个月,并且持续1～2a,其后转入上升期. 常村矿的S1-1#、S3-2#、N1-4#,漳村矿的2101#、2102#、2201#,五阳矿的5100#,王庄矿的5210#等8个试验工作面NDVI最大值年均降幅分别为12.24%、27.81%、15.79%、19.19%、7.19%、21.48%、13.25%和1.66%,平均值为14.83%. 在气候、耕作、采矿扰动等诸多因素影响下,采矿扰动是半干旱山区采矿区地表NDVI变化的主要诱因.      

苏州市空气质量的时间序列变化过程研究

城市空气质量水平是以空气质量指数(API)来表征的,API的时空变化可以反映城市空气质量的变化过程。文章以苏州市2002～2007年各月API值为研究对象,将其构成一组时间序列,采用时间序列理论中的小波分析原理和差分自回归滑动平均模型(ARIMA)原理对这组API序列进行趋势的辨识和数值预测,结果表明(1)苏州市近年来的空气质量水平不断提高,并将稳定保持在一个良好的水平上;(2)差分自回归滑动平均模型ARIMA(2,2,2)在拟合该地区API值时间尺度上的变化趋势效果较好,能够较好的预测苏州市月空气质量水平。     

金属化合物对发光菌的毒性效应及不同发光菌的敏感度差异研究

利用发光菌毒性测试技术,研究了5种重金属化合物HgCl2、Pb(NO3)2、Cd(NO3)2、K2Cr2O7、NaAsO2对3种常见发光菌种——青海弧菌Q67、明亮发光杆菌502、费氏弧菌的毒性效应差异.同时,对发光抑制率和金属化合物浓度进行线性回归分析后计算了EC50值(半数效应浓度值),并对比了不同菌种对各金属化合物的敏感度差异及特点.结果表明,5种重金属对青海弧菌Q67的毒性大小顺序为HgCl2Cd(NO3)2NaAsO2Pb(NO3)2K2 Cr2 O7;对明亮发光杆菌502的毒性大小顺序为:HgCl2NaAsO2Pb(NO3)2Cd(NO3)2K2 Cr2 O7;对费氏弧菌的毒性大小顺序为:HgCl2Pb(NO3)2Cd(NO3)2NaAsO2K2Cr2O7.研究结果对利用发光菌毒性测试技术测定不同废水污染时菌种的选择具有指导作用,在未知污染物的情况下应选用几种菌种同时检测,这样可以保证检测结果的可靠性.     

硝酸还原酶介导的NO合成参与SO2引发的拟南芥气孔运动的调节

以拟南芥为材料,研究了硝酸还原酶(NR)途径在植物适应SO2胁迫中的作用.结果表明:SO2胁迫可诱导4周龄拟南芥植株叶片NR活性增强、一氧化氮(NO)水平提高,NR活性和NO水平与SO2暴露时间呈正相关.NR抑制剂叠氮化钠(NaN3)可缓解SO2诱发的NO水平升高.RT-PCR检测发现,SO2熏气72 h时拟南芥NR途径关键基因Nia1、Nia2和NiR1均转录上调.研究还发现,SO2可诱发拟南芥野生型、突变体nia2、nia1nia2的气孔关闭,NaN3和NO清除剂c-PTIO可阻止SO2诱发的野生型和nia2气孔关闭,说明通过NR途径合成的NO参与了SO2胁迫诱发的拟南芥气孔运动调节.研究结果表明,NR活性的增强介导了SO2胁迫期间拟南芥叶片NO水平的升高,后者参与胁迫期间拟南芥气孔运动的调控,以增强拟南芥植株对SO2胁迫的适应性.     

滇池水质时间序列变化趋势识别及特征分析

应用STL(Seasonal-Trend Decomposition using LOESS)方法对1998—2010年滇池外海8个监测站点、10个水质指标的时间序列数据进行递归迭代,分解出低频率的趋势项、高频率的周期项及随机残差项.在此基础上计算稳态变化指数(RSI),对水质趋势的时、空变化特征进行识别和判定.结果表明,在分析的13年间,滇池外海8个监测站点各指标变化趋势总体一致;BOD5总体呈下降趋势,高锰酸盐指数(COD Mn)总体趋势显著上升,说明有机物可生化性下降;富营养化状态加剧,总氮(TN)总体趋势上升,并逐渐成为藻类的限制性营养盐,总磷(TP)浓度为劣V类,氨氮在氮元素形态中的主导地位正逐渐降低.研究结果表明,"十二五"期间滇池应重点控制氮磷、兼顾有机物污染.     

大气污染物监测数据异常值判别方法研究

大气环境监测数据的质控,特别是异常数据的精准判别是准确分析大气污染成因的重要前提.目前对于异常值的判别主要基于人工经验,这对于快速有效地从海量环境数据中剔除异常值进而保证分析数据的准确性带来巨大挑战.结合大气污染物监测数据的时间序列波动特点,本文基于滑动窗口机制和统计学指标分别构建了滑动四分位、滑动四分位差距及滑动标准差等异常值快速判别方法,然后利用含有异常值的清洁天和污染天常规大气污染物(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃)时间序列数据对3种异常值判别方法的有效性进行测试评估,从而得到不同污染物异常值判别的最优方法及相关参数指标.结果表明：无论是清洁天还是污染天,滑动四分位法对PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃浓度时间序列异常值的判别效果均最优.其中,清洁天最优滑动窗口长度范围分别为10～16、14～16、12～16、38～40、6～38和...     

冬季猪粪固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放特征研究

针对农村猪粪典型处理方式中的固体堆放管理,研究猪粪在冬季(2012年11月~2013年2月)固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放特征.实验共设两个处理——无覆盖(non-covered,NC)和水稻秸秆覆盖(covered,C),堆放时间为73 d,期间进行了3次翻堆操作.实验观测了3种含氮气体(NH3、N2O和NO)的排放通量和堆体剖面N2O浓度变化.结果表明,猪粪固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放累积量(以N计)分别占初始TN的比例为2.1%~2.6%、0.02%和~0.000 25%.两个处理的含氮气体排放通量变化趋势基本一致,且有覆盖堆体的含氮气体的排放量略低于无覆盖堆体.在堆放初期,NH3排放量最先出现峰值,之后N2O和NO排放开始增加.NH3和NO在固体堆放的中前期呈现互为消长的变化趋势;到堆放后期,N2O开始出现比前期高出两倍的排放高峰,而NH3和NO出现小幅增长.翻堆前后,NH3的排放无明显变化,而N2O排放在翻堆后均出现降低的变化,NO排放却出现升高的变化.     

308 nm光作用下α-Fe2O3表面HNO3的光解

采用紫外可见光谱(UV-Vis)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)及离子色谱(IC)技术对HNO3在α-Fe2O3表面暗反应和308nm下光解反应进行了研究.考察了时间、HNO3浓度、相对湿度(RH)等条件对反应的影响.结果表明,随着HNO3浓度、光照时间的增加,HNO3在气相与α-Fe2O3表面光解产物浓度均呈指数增加;HNO3在α-Fe2O3表面光解产生的NO2、NO分别为气相产生的3.27及3.87倍,而无论气相还是表面光解的NO2浓度均约为NO的2倍.随着RH的增加,HNO3光解产生的HONO的浓度随之呈指数增大,其产率从RH 20%时的0.023增加到90%时的0.087.α-Fe2O3的表面效应在HNO3的表面光解反应中起主导作用.     

杭州市空气细颗粒物浓度与哮喘就诊人次的关系

为研究大气细颗粒物污染对哮喘门诊就诊的短期影响及各人群的易感性差异,收集杭州市某医院2013年1月1日至2015年12月31日哮喘门诊(含急诊)资料,以及同期空气污染数据和气象数据,考虑到污染物浓度与呼吸系统疾病就诊人次及气象因素之间的非线性关系,采用时间序列广义相加模型及分层分析的方法研究空气污染对哮喘影响的滞后效应及人群按性别、年龄分层的易感性差异,对平均温度、平均相对湿度及长期趋势等采用自然立方样条函数进行平滑拟合,同时用哑元变量控制星期几效应和节假日效应的影响.在P=0.01水平下PM_(2.5)、NO_2、SO_2之间均呈显著的正相关性,而气温与3种污染物之间呈显著的负相关性.PM_(2.5)日均浓度每升高10μg·m~(-3),对哮喘就诊人次影响的相对危险度(relative risk,RR)在滞后5d达到最大值,为1.005 6(95%CI:1.002 1~1.009 1),且具有统计学意义(P0.05).在男性人群和18~64岁人群中,细颗粒物浓度对于哮喘就诊人次的影响在滞后3~5 d的RR值均具有统计学意义,在女性人群和≥65岁人群中,在滞后5 d时RR值均具有统计学意义.在多污染物模型中,引入NO_2的影响后PM_(2.5)对哮喘就诊人次的影响在滞后5 d时的RR有所提升.杭州市PM_(2.5)浓度的升高可能会造成3~5 d内哮喘门诊就诊人次的增加,且对男性人群和老年人群影响更为明显.     

NO参与亚砷酸钠诱导酵母细胞死亡的调控

以模式生物酵母细胞为材料,研究亚砷酸钠胁迫对细胞死亡率和胞内NO水平的影响,以探讨NO在砷诱导细胞死亡中的作用.结果显示,浓度为1～7mmol·L-1的亚砷酸钠可降低酵母细胞活性,诱导细胞死亡,随着处理浓度的升高和作用时间的延长,细胞死亡率增高;死细胞出现核固缩和核降解等凋亡特征;凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB(2"mol·L-1)与3mmol·L-1亚砷酸钠共同作用后,酵母细胞死亡率下降.在亚砷酸钠胁迫的过程中,酵母细胞内NO水平升高;一定浓度的NO清除剂c-PTIO(0.2mmol·L-1)或NO生成抑制剂NaN3(1mmol·L-1)均可降低亚砷酸钠引起的酵母细胞死亡率.结果表明,砷胁迫诱导的胞内NO升高是酵母细胞死亡的一个诱因,亚砷酸钠诱发的酵母细胞死亡中可能存在细胞凋亡过程.