基于机器学习方法的太湖叶绿素a定量遥感研究

为了比较评价人工神经网络和支持向量机2种机器学习算法在水质遥感中的应用能力,本研究首先从基础理论和学习目的入手,对比分析了2种机器学习算法的理论体系;其次,以太湖为例,基于MODIS遥感影像,构建了反演太湖叶绿素a浓度的2种机器学习方法模型,通过对模型的验证、稳定性和鲁棒性分析以及全湖反演结果对比3个方面评价了2种模型的泛化能力.验证结果表明,支持向量机模型对验证样本预测结果的均方差根和平均相对误差分别为5.85和26.5%,而人工神经网络模型的预测结果均方差和平均相对误差则高达13.04和46.8%;稳定性和鲁棒性评价亦说明,以统计学习理论为基础的支持向量机模型具有更加良好的稳定性、鲁棒性,空间泛化能力优于人工神经网络模型;2种机器学习算法对太湖叶绿素a的浓度分布反演结果基本一致,但人工神经网络模型因其学习目标设定和网络构建中的“过学习”等缺陷,造成了对东太湖以及湖心区叶绿素a的反演结果与实际监测结果差异较大.     

黑烟车电子抓拍林格曼黑度对比验证研究

对同一场景中同一机动车排放黑烟的行为,采用光电测烟望远镜和黑烟车电子抓拍系统2种方法测定林格曼黑度,以光电测烟望远镜作基准,对黑烟车电子抓拍系统的测量结果进行修正。结果表明,黑烟车电子抓拍系统的测量结果经修正后与光电测烟望远镜的测试结果的相关性系数约为0.977,误差平均值为-0.015,方差为0.032,说明2种测量方法具有良好的相关性和可比性,利用光电测烟望远镜可以为黑烟车电子抓拍系统搭建量值溯源链。     

水华蓝藻复苏的研究进展与水华预测

综合分析了当前国内外水华复苏的研究进展,确定了水华蓝藻复苏的定义,介绍了研究蓝藻复苏的方法,以及蓝藻复苏对水体中蓝藻种群生物量以及当年蓝藻水华形成的贡献,探索了驱动水华蓝藻复苏的环境因子。结合太湖的研究成果,阐述了研究水华蓝藻复苏在进行水华预测中的重要作用,并展望了未来研究的重点。     

民用燃煤排放分级颗粒物中重金属排放因子

基于室内模拟燃烧和稀释通道采样,采用FA-3型9级撞击采样器采集了3种蜂窝煤（考虑明烧和闷烧）和4种块煤燃烧排放的不同粒径颗粒物,并分析其中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb等11种重金属含量,计算得到分级颗粒中重金属的排放因子.结果如下：①Zn和Pb是民用煤燃烧排放颗粒物中主要的重金属成分,4种块煤燃烧排放Zn和Pb共占重金属总量的53.16%~65.76%;3蜂窝煤明烧排放Zn和Pb所占重金属含量最高可达96.08%（0.43 μm）;蜂窝煤闷烧使得Ni排放因子大幅度增加,Ni成为主要成分之一,共占重金属总量30.70%~52.36%.因此燃烧方式影响颗粒物中重金属组分含量.②蜂窝煤明烧与块煤重金属排放因子最高的粒径段都分布在1.1 μm以下,而蜂窝煤闷烧排放的重金属则主要分布在5.8~10 μm粒径段,因此在低温闷烧燃烧方式下,重金属多富集于粗颗粒物上,而在高温明烧状态下重金属多富集于细颗粒物上.③根据重金属富集粒径段的不同,可以将11种重金属分为三类,各自对应的峰值粒径段分别为5.8~10 μm（As和V）,1.1~2.1 μm（Cr、Mn、Cu、Ni和Co）和 ≤ 0.43 μm（Pb、Sb、Cd和Zn）,其中第二类元素均属于第四周期过渡金属元素,表现出相似的燃烧释放特征.④蜂窝煤使用会降低颗粒物的排放,但添加剂、氧化剂、黏合剂等的使用,在不同燃烧条件下,使颗粒物富集不同有毒物质,因此蜂窝煤可能不利于某些重金属的减排,蜂窝煤对多污染物的减排效果（尤其重金属）有待系统评估.     

鼎湖山地面臭氧、氮氧化物变化特征的分析

给出了１９９６年夏季在广东肇庆鼎湖山自然保护区对太阳紫外Ｂ辐射、地面臭氧、ＮＯ、ＮＯ２浓度的观测结果，对影响地面臭氧、ＮＯ、ＮＯ２的主要因子进行了分析，并得到了较好的结果．晴天条件下，地面臭氧浓度、ＮＯ、ＮＯ２浓度有明显的日变化；阴天条件下，地面臭氧浓度、ＮＯ、ＮＯ２浓度的日变化要复杂一些．晴天和阴天条件下，ＵＶＢ因子与ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４之间存在着很好的相关关系，其关系式为ｌｎ（ＱＵＶＢ／ｍ）＝ａ１ｑ１＋ａ２ｑ２＋ａ３ｑ３＋ａ４ｑ４＋ａ０．说明大气中的光化学反应是决定地面臭氧浓度、ＮＯ、ＮＯ２浓度变化规律的主要原因．     

黑磷纳米片制备、表征及其对斜生栅藻的毒性效应

黑磷纳米片（Black Phosphorus nanosheets,BPNSs）具有广泛的应用前景,而关于BPNSs的安全性研究还十分匮乏.为探究BPNSs对水生生物的毒性作用,本研究通过液相剥离法制备得到厚度为（58.05±36.48） nm,横向尺寸为（541.25±176.22） nm的BPNSs,选择初级生产者斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为受试生物开展了毒性效应研究.将斜生栅藻暴露于0、10、50、100 mg·L^-1 BPNSs中,结果表明：各浓度的BPNSs均抑制斜生栅藻的生长,120 h时的EC₅₀为74.86 mg·L^-1;与对照组相比,各处理组叶绿素a （Chlorophyll a）含量降低且呈剂量-效应关系,表明BPNSs对斜生栅藻光合系统产生了损害;暴露48 h后3个处理组的活性氧（Reactive oxygen species,ROS）含量显著升高,表明BPNSs对斜生栅藻造成了氧化损伤;显微观测（100×）发现处理组的藻细胞被BPNSs包裹,表明BPNSs可能通过吸附作用团聚在斜生栅藻表面;场发射电子扫描显微镜（FE-SEM）观测发现处理组的藻细胞形态受到显著破坏,表明BPNSs对斜生栅藻产生了物理损伤.本实验结果能够为后续BPNSs在水环境食物链中的潜在富集风险相关研究提供理论支撑.     

区域物种保育更新服务功能综合评估

物种保育更新及生物多样性维持是生态系统服务功能综合评估的热点和难点问题.鉴于当前物种保育更新服务功能综合评估技术方法体系及实际应用过程中区域可比较性的不足削弱了生物多样性的有效监管,以物种保育更新服务功能为研究对象,基于物种濒危程度、生态保护成效、核算结果可重复及陆海统一这4项评估原则,借鉴能值理论构建了综合考虑物种更新率、生境质量调整系数、不同濒危等级指数和单个物种能值转换率的评估方法,并以厦门市陆地和海洋的物种为研究案例,将2010作为基准年、2015年为评估年进行综合评估.结果表明:评估年相比基准年陆地物种保育更新服务的能值量由1.14×1020 sej增至1.21×1020 sej,海洋由1.56×1020 sej增至3.32×1020 sej,海洋变化程度较陆地显著.厦门市北部山区较南部沿海区域生境质量维持较好,2010—2015年期间整体变化趋好,局部受到轻微扰动.厦门陆地与海洋历史时期出现且纳入计算的动植物物种数为5 110种,其中陆地物种数为1 321种,海洋物种数为3 879种,而中国特有种和福建省重点保护物种为物种数占比最多的保护等级.研究显示,陆地物种受保护等级程度较高,面临受威胁和濒危的物种也较多,各类保护等级对物种保育作用显著;修正的综合评估方法体系能够弥补生态系统服务主流化研究的不足,可为生物多样性保护的规范性与科学性提供参考价值.      

曹妃甸甸头海域溢油行为数值模拟研究

采用三角型网格系统结合有限体积法,建立河北省曹妃甸海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在近岸水动力场模拟结果基础上,耦合基于油粒子模式的海上溢油漂移扩散数值模型,对曹妃甸南部甸头航道交汇区域的船舶相撞溢油事故进行了数值模拟研究。研究中拟合了该区域风场与潮流涨落的不利效应的叠加,对该海域船舶相撞溢油事故各响应时间节点处油膜运动可能产生的最大漂移距离、扫海面积及运动趋势等进行了分析。     

气候变化对中国海洋经济可持续发展的影响

为评估气候变化及实施减排政策对中国海洋经济的影响,本文构建了中国海洋经济社会经济核算矩阵(marine social accounting matrix,MSAM),并以此为数据基础构建中国海洋经济可计算一般均衡(computable general equilibrium,CGE)模型,并将该模型与气候变化影响模型相结合,从而实现了从气候变化对自然系统的影响到对经济系统影响的转化。论文设计了实施和不实施温室气体减排两种政策时的可能的6种气候变化情景。各情景的模拟分析表明:海平面上升同时考虑天文潮最高潮位、同时考虑最大台风暴潮和最大天文潮耦合影响两种子情景下,中国实施减排政策对沿海GDP的影响要分别比不实施减排政策低0.19%和0.12%;海平面上升叠加天文潮、风暴潮3种子情景下,实施减排政策对海洋经济的影响要分别比不实施减排政策低1.67%、0.72%、0.37%。     

Isolation and characterization of heterotrophic nitrifying bacteria in MBR

The study presented the method for isolating the heterotrophic nitrifiers and the characterization of heterotrophic nitrification. Continuous tests via a membrane bioreactor (MBR) were operated under the controlled conditions to proliferate the nitrifiers. Heterotrophic nitrifying bacteria were isolated from the system in which the efficiency of total nitrogen(TN) removal was up to 80%. Since no autotrophic ammonium and nitrite oxidizers could be detected by fluorescence in situ hybridization(FISH), oxidized-N production was unlikely to be catalyzed by autotrophic nitrifiers during the heterotrophic nitrifiers‘ isolation in this study. The batch test results indicate that the isolated heterotrophic bacteria were able to nitrify. After 3 weeks incubation, the efficiencies of the COD removal by the three isolated bacterial strains B1,B2 and B3 were 52.6%, 71.7%, and 77.7%, respectively. The efficiencies of the TN removal by B1, B2, and B3 were 35.6%, 61.2% and 68.7%, respectively.