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.     

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.     

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.     

多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

基于超声空化原理的废旧线缆回收方法

废旧线缆是一种可以回收利用的资源。目前普遍使用机械破碎方法回收废旧线缆,具体工艺是采用机械磨削的方法分离铜和绝缘皮,然后用筛分法获得。由于此工艺中包含有磨削过程,因此会损失很大一部分铜,从而造成资源浪费。为此,研究使用超声波工艺回收电线,并探讨一些因素对分离率的影响。研究结果表明:利用超声波的空化效应分离电线中的金属和塑料,能有效避免铜的大量损失。当水温为60℃,分离率达到最高值;电线长度与分离率之间基本成反比关系;电线总量的大小对分离率也有一定的影响。     

基于SCI发文的中国生态学研究态势文献计量分析

采用文献计量学的方法,基于《科学引文索引》数据库近十年的检索结果,定量分析中国生态学领域发文的主题、时间、作者、机构、合作国家、被引频次、期刊分布等数据,系统分析中国生态学领域近十年的研究发展态势、研究热点、研究投入主体、国际合作和研究水平等趋势和特征。基于检索得到的3316篇SCI论文数据,研究认为：我国生态学领域的研究发展迅速。研究的热点主要是分子标记、气候变化、生物多样性、土地利用、分类学、物种、草原、荒漠化、模型、多态性等方面。研究主题的关联性随时间有增加的趋势。588个第一作者发文机构中,中国科学院发文量最高,大学近年的研究发展迅猛。生态学领域篇均作者人数是2.2人。国际合作的主要国家是美国。我国生态学研究的SCI发文篇均被引频次为6。第一作者机构为中国机构的论文被引用情况逊于外国机构。中国生态学领域研究最重要的发文期刊是ECOLOGICAL MODELLING和JOURNAL OF ARID ENVIRONMENTS。