基于小波分解及遗传BPNN耦合模型的地表水As浓度预测研究

随着工业的快速发展,水体中污染物超标事件时有发生,造成了较严重的水环境污染问题.水环境监测与预报是环境科学研究的重要内容.为了实现地表水砷（As）污染的准确预报,本研究提出小波分解、遗传算法与BP人工神经网络的耦合建模方法,并结合某河流监测站1998—2016年共19年的地表水质监测数据,通过皮尔逊相关系数和信息指标评价法对模型输入变量进行筛选,最后对比分析了在不同水质参数输入情况下BP人工神经网络（BPNN）、遗传算法改进的BPNN（GABP）、小波-遗传BPNN耦合模型（W-GABP）对后6年（2011—2016年） As浓度预测结果的均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）、平均绝对百分比误差（MAPE）,以确立最优模型.结果表明：①多水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为17.51%、15.98%、14.46%,单水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为18.78%、16.74%、7.83%;②小波分解数据前处理及遗传算法均能较大程度地提高预测模型的精度;③对于地表水水质预报,需对比不同模型在不同输入变量下的预测结果,以获得最佳的预测精度.单水质参数输入的W-GABP耦合模型能较准确地预报地表水As浓度的变化情况,对数据缺乏地区水质监控和地表水As污染防治具有重要意义.     

基于DPSIR模型的芜湖市水生态承载力研究与建议

《中华人民共和国长江保护法》要求流域产业结构和布局应与流域资源环境承载能力相适应.从社会、环境、经济、资源和生态5个方面出发,采用DPSIR模型,构建了芜湖市水生态承载力评价指标体系,通过熵权法和分级量化方法对芜湖市水生态承载力进行评价.结果表明:2011—2018年,芜湖市及各区县水生态承载力总体呈上升趋势,市区和繁...     

基于DPSIRM框架的区域水资源承载力综合评价

综合考虑影响水资源系统的资源、生态、环境、经济、社会等因素,论文通过对水资源系统内在机理研究,构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）概念框架的水资源承载力DPSIRM评价指标体系,给出各子系统明确的含义,以反映系统内部各要素之间的关系。在此基础上,将模拟退火算法用于投影寻踪优化,构建耦合SA-PP模型。并将模型应用于2003—2012年云南省水资源承载力综合评价,并分析投影特征值的历年变化特征。研究结果表明：2003—2012年云南省水资源承载力呈逐步上升趋势,即在当前社会经济发展水平下,云南省水资源承载力逐步增强,社会经济发展的规模处于水资源可支撑的规模范围内。2006年以前,水资源承载力呈加速增长趋势,其增长潜力较大。2006年以后,水资源承载力波动幅度较大,而2009和2011年年增幅趋于零。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对水资源承载力的影响程度,值越大则对应的评价指标对水资源承载力的影响程度越大。对水资源承载力影响程度最大的5项指标依次为：生活污水排放量、“三废”治理投资、人均GDP、单位GDP水耗和森林覆盖率。压力子系统对水资源承载力影响比重为26.15%,表明压力子系统是影响云南省水资源承载力的最重要因子。研究表明此模型具有实用性,可为区域水资源规划与管理提供科学决策依据。     

农地土壤重金属Pb和Cd有效性测定方法的筛选与评价

作物重金属累积主要受土壤中重金属有效性的制约,由于土壤种类和污染特征的差异,目前尚无公认的有效态测定方法.为筛选建立适宜土壤铅（Pb）和镉（Cd）有效性评价的方法,本文选择重庆市4种性质差异较大的典型农地土壤：酸性紫色土、中性紫色土、石灰性黄壤和钙质紫色土,系统比较了氯化钙（CaCl₂）、醋酸铵（NH₄OAc）、盐酸（HCl）、乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）和二乙基三胺五乙酸（DTPA）这5种化学提取方法与梯度扩散薄膜技术（DGT）对供试土壤Pb和Cd的提取能力,并以黑麦草为指示植物开展盆栽试验,探讨不同提取剂提取量与植物Pb和Cd累积能力的相关性,进而综合评价不同方法的适宜性.结果表明,不同提取方法对Pb和Cd的提取量存在明显差异：酸性紫色土和石灰性黄壤中以HCl-Pb提取态含量最高,中性紫色土和钙质紫色土中则以EDTA-Pb提取态含量最高;除钙质紫色土以EDTA-Cd提取态含量最高外,其余3种土壤则是以HCl-Cd提取态含量最高.考虑提取量与植物吸收量之间的相关关系,在相同类型土壤上,可选择除CaCl₂外的5种提取方法作为Pb的评价方法,Cd则是6种提取方法均较适合.在不同类型土壤中,EDTA-Pb提取态和DGT-Cd提取态含量与黑麦草地上部Pb和Cd含量相关性最高,相关系数分别为0.941和0.919,说明EDTA提取适用于不同类型土壤间Pb生物有效性的比较与评价,而Cd则以DGT技术最好,化学提取剂中以HCl较为适宜.     

滴滴涕农药高温热残留特性

为探明滴滴涕农药的热处理特性,利用高温管式炉,对600～1 200 ℃7个温度段下的滴滴涕农药在残渣和尾气中的残留进行了研究.结果表明:在800 ℃时,DDT去除率(η_DDT)≥99%,在1 100 ℃时,η_DDT≥99.9%.在残渣中,DDT是主要的农药残留物,其中p,p′-DDD占残渣中DDTs总量的比例在温度≤1 000 ℃时随温度升高而增加,但在温度＞1 000 ℃后却随温度升高而递减.在尾气中,p,p′-DDE随温度升高逐渐成为尾气中的主要残留物.除DDTs之外,在温度≤600 ℃的尾气中,有机物残留物多为脂肪烃;在700～900 ℃的尾气中,兼有芳烃衍生物和脂肪烃;而在1 000～1 200 ℃的尾气中,残留物则多为芳烃衍生物.      

污染物浓度与土壤粒径对热脱附修复DDTs污染土壤的影响

采集2种不同性质的土壤(黑土和棕壤)作为供试土壤,自配不同污染浓度(棕壤)和不同粒径(黑土)的DDT及其同系物(即DDTs,包括p,p′-DDT,o,p′-DDT,p,p′-DDD和p,p′-DDE)污染土壤,采用热脱附方法,分别对300 ℃,5个停留时间(10,20,30,40和50 min)下的DDTs总去除率及热处理前后各组分的脱附情况进行研究.结果表明,不同污染水平〔w(DDTs)分别为290.17,498.69和718.69 mg/kg〕的污染土壤中,DDTs的总去除率差异不显著.此外,在整个热处理过程中,污染水平对4种DDT及其同系物在土壤中的去除率也没有显著影响.而土壤粒径(0.25～0.85 mm,0.15～＜0.25 mm,＜0.15 mm)对DDTs的去除率影响显著,粒径越大的土壤越有利于DDTs脱附.单因素方差结果显示,粒径对土壤中p,p′-DDT和p,p′-DDE的脱附和转化有显著影响.      

1,4-二氯苯对小白菜种子萌发和幼苗的毒性

采用室内模拟染毒法,研究1,4-DCB(1,4-二氯苯)对3种小白菜种子(矮青6号、上海青和秦白2号)萌发和蔬菜幼苗的毒性作用. 结果表明:1,4-DCB作用后,3种小白菜种子的发芽势、种子发芽率、发芽指数和活力指数均降低,并呈现一定的剂量-效应关系;种子受1,4-DCB胁迫后,小白菜幼苗的根和苗生长都受到了抑制,根长和苗高降低,根苗比显著下降;随着ρ(1,4-DCB)的升高,受胁迫后的幼苗叶片的w(游离脯氨酸)呈现先升高后降低的趋势,而MDA(丙二醛)含量逐渐升高,与ρ(1,4-DCB)呈正相关;幼苗叶片SOD(超氧化物歧化酶)活性在ρ(1,4-DCB)为5 mg/L时升高,在ρ(1,4-DCB)为10和50 mg/L时明显降低;与对照组相比,各处理组幼苗叶片POD(过氧化物酶)活性均升高,但是ρ(1,4-DCB)为50mg/L时酶活性比ρ(1,4-DCB)为10 mg/L时下降. 表明水体中1,4-DCB污染对蔬菜种子萌发和幼苗生长产生毒性,其毒性机制与膜脂质过氧化有关.      

污泥填埋场气体产量的预测方法研究

为有效利用污泥填埋场内产生的沼气,以上海白龙港污水处理厂污泥为例,对污泥填埋场中气体产生率及产生量进行了预测.应用元素的归一化摩尔化方法得到该污水处理厂污泥有机物的近似分子式为C28H52O16N4.用化学计量法和IPCC模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(以干重计).用动力学模型和IPCC模型预测的甲烷气体产生率分别为13.3,11.1kg/(t×a)(以干重计),2种方法计算的甲烷气体产生率的差别主要在于参数的取值不同,化学计量法和动力学模型法预测的气体产生量和产生率更能反映污泥填埋场实际的气体产生情况,应用IPCC模型更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.     

常温下内循环厌氧反应器的启动研究

研究了内循环厌氧反应器(IC反应器)在常温下处理葡萄糖配水的启动特性。结果表明:在运行温度为25~35℃的条件下,反应器经70 d启动完成,且IC反应器具有较好的处理效果,反应器内能形成大量的颗粒污泥。启动完成后,进水COD浓度在3 000 mg/L左右时,COD去除率一直保持在95%以上,出水COD浓度维持在200 mg/L左右。当HRT为5.8 h,容积负荷为11.9 kg/(m3.d)时,出水VFA低于200 mg/L,产气量为33 L/d,反应器运行正常。     

Species and distribution of rare earth elements in the Baotou section of the Yellow River in China

This paper analyses the contents and species distributions of rare earth elements (REEs) in the water-suspended particulate-sediment system of the Baotou section of the Yellow River, China, with known anthropogenic REE input from industrial discharges. The major forms of REEs were suspended and dissolved in the mainstream and the tributaries of the Baotou section, respectively. The concentrations of the dissolved and suspended REEs had the same trends in the overlying water along the mainstream, which increased from the Seqi section (site A) to the mouth of the Sidaosha River (site D), reaching a maximum value at site D, and tending to decrease thereafter. The contents of REEs in sediment cores showed enrichment with light rare earth elements (LREEs). The bound to carbonates and to Fe–Mn oxides are the major forms of REE in the secondary phase and the REE exhibited LREE enrichment pattern and moderate Eu depletion in suspended particulates and surface sediments. The contents and species distributions of REEs in the water-suspended particulate-sediment system of the Baotou section suggest that the anthropogenic source of REEs from Baotou city have enhanced REE accumulation to the Baotou section. This information is important for predicting possible pollution resulting from anthropogenic REE input into rivers.