基于多模型优选的区域土壤重金属含量空间预测方法研究

土壤重金属含量空间预测研究对实现区域土壤资源的优化利用以及土壤环境的保护和污染防治具有重要意义。以江苏省常州市金坛区为例,基于源、汇和空间分异因子,利用BP神经网络(back-propagation network)建模方法,分别构建了源汇模型(BP-S)、空间分异模型(BP-K)和改进的多因素综合模型(BP-SK),模拟预测了区域土壤重金属Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的空间分布,并对各模型预测精度进行对比分析。针对不同模型在不同区域和元素间预测精度的差异,优选出预测精度最高的模型组合,以此探求区域重金属含量空间分布最优预测结果。结果表明:(1)BP-SK模型对Cd、Cr、Cu和Zn含量预测精度均高于BP-S和BP-K模型,仅在对Pb含量的预测中BP-S、BP-K模型精度高于BP-SK模型,BP-SK模型比其他模型更能突出局部特征,包含的信息更丰富。(2)优选后最优模型预测精度较原单一模型均有不同程度的提高,对Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的预测精度分别提高15.15%、20.71%、19.19%、1.75%和9.24%。(3)各模型对Cd、Pb、Cr、Cu和Zn含量的空间预测高值区均位于区域中部和东北部,低值区位于西部丘陵山区,BP-SK模型在人为影响剧烈的地区预测效果更好,而BP-K模型在自然因素影响较大的丘陵山地区的适用性更好。     

微曝气阻隔技术处理污染场地土壤气中苯的研究

以北京某焦化厂苯精制车间废弃场地为研究对象,挖开10m×10m×4m的污染土基坑作为风险管控区,并进行微曝气阻隔技术处理,以期实现风险管控区的土壤气苯污染管控。结果表明,不曝气时,土壤中微生物主要为厌氧微生物。曝气1次不足以改变深层土壤的厌氧状态,对浅层土壤而言无法达到好氧微生物所需的足够O2,使得苯既不能被厌氧降解也不能被好氧降解,反而因扰动作用加速了苯的逸出,使得苯含量不减反增。再曝气3次后,各土层O2含量均大幅增加,污染土层中苯质量浓度降至0.79mg/m3,而清洁土层中苯质量浓度全部降到了0.22mg/m3以下,能够满足《污染场地挥发性有机物调查与风险评估技术导则》(DB11/T 1278—2015)土壤气中苯的筛选值(3.95mg/m3)。     

广州PM2.5污染特征及与气象因子的关系分析

基于2014—2016年广州PM_(2.5)浓度逐时观测数据,研究了广州PM_(2.5)污染变化特征及其与气象因子的关系,确定了影响广州大气能见度的PM_(2.5)浓度阈值。结果表明:(1)2014—2016年广州PM_(2.5)质量浓度平均为32.7μg/m3,广州1月PM_(2.5)污染最重,轻度、中度、重度污染频率合计达20.16%;(2)PM_(2.5)浓度与风速、降水、气温、能见度呈负相关,与相对湿度、气压呈正相关;(3)广州地区在南风的条件下PM_(2.5)浓度最低,风速小于2m/s的偏北风下易出现污染;(4)PM_(2.5)浓度与相对湿度共同影响广州能见度的变化,随着相对湿度的增加,PM_(2.5)浓度的敏感阈值不断减小,通常当PM_(2.5)高于37.3μg/m3时,控制PM_(2.5)对改善城市能见度成效相对缓慢,而当PM_(2.5)浓度低于此阈值时,降低PM_(2.5)将显著提高大气能见度。     

不同酸碱度土壤阳离子交换量的测定研究

为了能够快速准确测定不同酸碱度土壤中的阳离子交换量,弥补现行标准方法的不足,对三氯化六氨合钴浸提-分光光度法中的土壤称样量、pH、浸提时间、浸提温度和离心时间等条件进行了优化。优化后的方法检出限为0.43 cmol^+/kg,测定下限为1.72 cmol^+/kg,方法实验室内精密度为0.2%~1.8%,适用于大批量土壤样品中阳离子交换量的测定。     

内电解法处理含N,N-二甲基乙酰胺工业废水

用内电解法处理含N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)工业废水,研究pH、Fe∶C(体积比)、活性炭粒径和水力停留时间(HRT)等对该废水处理效果的影响,并确定最佳工艺条件。实验结果表明:在进水浓度维持在50 mg/L左右,最佳的工艺参数pH、Fe∶C和HRT分别为3.0、1∶1和60 min时,DMAC去除率高达到95%,处理水DMAC浓度小于5 mg/L。处理后废水的可生化性有明显的改善,BOD5/COD由0.21提高至0.66;而DMAC的去除基本符合二级动力学规律。     

低C/N比水产养殖废水生物脱氮实验研究

随着短程硝化-反硝化理论研究的发展,在低C/N比条件下,实现污水的生物脱氮处理已成为可能。为此,设计了水产养殖用水的三级生物膜短程硝化-反硝化处理工艺,并对该工艺在去除模拟水产养殖废水主要污染物的作用进行了初步研究。研究结果表明,在进水pH值7.5~8.5,温度为28~32℃,溶解氧为0.5~1 mg/L,游离氨浓度为5~10 mg/L的条件下,模拟废水的COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别达到94.4%、91.6%和70.1%;并且低C/N比对出水氨氮NH4+-N的去除率影响不大,NO2--N的平均浓度控制在5.2 mg/L以下,低于鱼类的耐受浓度。表明该短程硝化-反硝化工艺设计,可用于低C/N比水产养殖废水主要污染物的生物处理,尤其是可消除NO2--N对水产养殖的潜在威胁,基本达到养鱼回用标准。     

苏南经济快速发展区土壤Cu形态含量影响因素定量分析——以昆山市为例

以江苏省昆山市为典型区,定量研究几种因素对农田土壤Cu形态含量的影响。结果表明:1)土壤有效态Cu含量为8.37 mg/kg,土壤全Cu含量为27.43 mg/kg,土壤Cu的活化率为31.02%;2)土壤重金属Cu各形态含量相对大小为残渣态(13.82 mg/kg)有机质结合态(9.42 mg/kg)铁锰氧化物结合态(2.79 mg/kg)碳酸盐结合态(0.84 mg/kg)、可交换态(0.57 mg/kg),残渣态含量明显高于其它形态,达47.83%,有机质结合态Cu含量也较高,占全量的36.09%;3)pH值是影响可交换态Cu含量的最主要因素,达极显著负相关水平。全Cu含量是影响碳酸盐结合态Cu含量、铁锰氧化物结合态Cu含量、有机质结合态Cu含量和残渣态Cu含量的最主要因素,达极显著正相关水平;4)全Cu含量是影响可交换态Cu含量的重要因素,达显著正相关水平。pH值是影响碳酸盐结合态含量的相对重要因素。CEC是影响铁锰氧化物结合态Cu含量的重要因素。有机质含量是影响有机质结合态Cu含量的重要因素,达极显著正相关水平。0.01 mm黏粒含量是影响残渣态Cu含量的重要因素。     

基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响,将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此,分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点,可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期,应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟;在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况,获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率,研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05,r2>06〖WTBZ〗）,SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟;不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显;降水对地表径流、基流的影响要大于气温;气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

西安采暖期PM2.5及其水溶性无机离子的时段分布特征

为了探讨西安市采暖期大气颗粒物PM2.5及其水溶性无机成分的污染水平,于2010年1月4日—2月1日按一天8个时段(每个时段3 h)连续采集PM2.5样品四周,每周更换一次滤膜。结果显示,西安市采暖期PM2.5的质量浓度时段差异较大,呈现明显的双峰分布特征:21:00—24:00时段(147.516μg/m3)和09:00—12:00时段(141.678μg/m3)。4种被测水溶性无机组分总浓度为39.801μg/m3,占PM2.5总浓度的30.5%。SO24-和NO3-是最主要组分,占到4种无机组分的86.2%。各离子间相关分析显示,Cl-只与NO3-有较强的相关性,表明机动车尾气对Cl-有较大的贡献。SO24-和NO3-时段分布规律较为相似,与PM2.5浓度的时段分布特征相反:在PM2.5污染最轻的15:00—18:00时段,SO24-和NO3-的相对含量达到一天中的最高浓度时段,而在PM2.5双峰时段,它们的含量有所降低。     

填埋垃圾中TOC含量的测定方法优化

垃圾的TOC含量是评价垃圾矿质腐殖化机理研究的重要指标,以本课题组模拟垃圾填埋系统中的垃圾样品为研究对象,以土壤TOC测定方法为基础,通过单因素实验和正交实验(L25(56))对垃圾样品的TOC的测定方法进行优化。结果表明,TOC测定优化条件为:风干样品(0.1±0.0005)g,Ag2SO40.075 g,0.4 mol/L(1/6K2Cr2O7)-H2SO4溶液(含1/2H2SO412.6 mol/L)10 mL,180℃的砂浴加热45 min。此条件下,RSD小于3.23%,表明该方法精密度高,可行性强。