基于大数据分析与认知技术的空气质量预报预警平台

为深入认识区域大气污染现象规律,完善并提高城市空气质量预报预警能力,提高大气污染治理决策支持能力,开展城市污染成因分析与空气质量预报预警研究是十分必要的。本文针对环境大数据时代下的城市空气质量预报,提出了一种基于大数据分析与认知技术的专业先进的大气环境业务应用系统体系。该体系基于底层统一的数据资源中心,融合各类不同类型的空气质量监测、不同预报系统的产品数据以及基础辅助数据,建立数据汇交、共享、质控管理机制,通过上层预报预警、综合分析、案例分析、应急决策支持四大子系统,从多模式集合预报结合专家调优支撑高性能预报会商应用,从大数据融合时空关联分析深度挖掘大气复合污染特征与污染成因,从多维度历史污染过程和天气形势全自动化认知分析支撑重污染过程研判,从业务化仿真情景方案与污染溯源助力专业应急决策。最后,通过在北京市环境保护监测中心的系统实现证明体系的高性能、稳定性和实用性。     

好氧堆肥微生物降解土壤中硝基苯的影响因素研究

为进一步了解好氧堆肥降解土壤硝基苯的机理,从堆肥高温期筛选出能以硝基苯为唯一碳源和氮源的微生物,并研究了该菌系降解硝基苯的最佳条件。发现该微生物不能以葡萄糖作为共代谢底物,在p H值为5,当硝基苯初始浓度为25 mg/L时,生长情况最佳,且降解时间最短为84 h,对于100 mg/L的硝基苯最快96 h能完全降解。通过16s r DNA对该菌系进行鉴定表明,该微生物为粪产碱杆菌和戴尔福特菌,硝基苯降解途径为好氧条件下的JS765氧化途径。采用该微生物体系接种到硝基苯污染的土壤中,相比不接种处理组的硝基苯降解率提高了10%左右。     

有机废弃物堆肥培肥土壤的氮矿化特性研究

为了揭示不同有机废弃物堆肥培肥土壤的有机态氮矿化特性的影响,选取了8种有机废弃物堆肥产品(厨余垃圾、鸡粪、牛粪、菜叶、污泥、番茄残体、生活垃圾、草炭等),分别以0%、5%、15%和30%(质量比)施入土壤,通过室内恒温好气培养试验研究了不同来源堆肥培肥土壤后氮素形态转化的分异规律.结果表明,随培养时间延长,土壤NH4+-N含量快速下降,而N03--N含量则迅速增加,土壤氮矿化量也均显著增加,并在培养后期趋于稳定.其中同种堆肥培肥土壤的氮矿化量的提高幅度30%比例处理>15%比例处理>5%比例处理堆肥产物;而相同比例处理中鸡粪堆肥、草炭堆肥和污泥堆肥产物处理氮矿化量相对较高,其中鸡粪堆肥极显著高于其他堆肥产物处理.而厨余垃圾堆肥和菜叶堆肥产物处理氮矿化量较低,其中生活垃圾堆肥产物处理最低.8种不同有机废弃物堆肥均可提高土壤氮的潜在矿化势(N0)和矿化速率(k),促进土壤中有机态氮的矿化.研究结果证实,堆肥产物培肥土壤后,氮矿化的效应因堆肥种类不同和施入堆肥量不同而异.     

基于最优组合预测模型的中国工业固体废物产生量预测

随着经济的发展,工业固体废物的产生量迅速膨胀,已成为制约社会和经济持续健康发展的瓶颈。为了客观地反映中国工业固体废物的发展趋势,在神经网络和逐步回归2种单项预测方法的基础上,建立了最优组合预测模型。并以1991—2007年中国工业固体废物产生量为基础数据,通过实例对模型精度进行分析,预测值与实测值具有良好的一致性。由于非线性最优组合预测模型综合考虑了神经网络对历史数据拟合效果良好和逐步回归对预测对象影响因素考虑全面的优点,得到的结果误差较小,最符合实际情况。采用非线性最优组合预测模型预测未来几年中国工业固体废物的产生量,结果显示,2010年中国工业固体废物产生量将达到183133万t,2020年将达到228511万t,预测结果可以为中国工业固体废物管理提供科学依据。     

水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇,通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析,研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明,酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高,酸处理效果优于碱处理。采用0．5mol／LHCl预处理龙须眼子菜效果最佳,最大氢气、甲烷含量分别达42．65％和52．82％,产氢气速率为4．118mL／h,产甲烷速率最高达14．199mL／h。芦苇经1mol／LHCl预处理效果最佳,最高氢气、甲烷含量分别为32．22％和65．26％。扫描电镜微观结构分析表明,酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构,有效增加植物与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。     

非固定化和固定化啤酒酵母对Cd^2＋和Cu^2＋的吸附特性研究

对比了不同吸附剂对重金属的吸附效果,同时研究了啤酒酵母的固定化方法、菌体用量对吸附效果的影响、非同定化和固定化啤酒酵母吸附热力学特性。研究结果表明,非固定化死啤酒酵母对Cd^2＋的单位菌体吸附量是常用吸附剂活性炭的3倍;由1：3的海藻酸钠与碱处理啤酒酵母（w／w）制得的固定化颗粒吸附效果最好;菌体用量的增加会降低单位菌体对重金属的吸附量;啤酒酵母对重金属的吸附位点有限,Cd^2＋的实际最大吸附量为13．95mg／g,Cu^2＋为7．67μg／g。非固定化和固定化啤酒酵母对Cu^2＋和Cd^2＋的等温吸附过程均可用Linear方程、Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合,但非同定化啤酒酵母以Langmuir方程最优,其拟合计算的最大吸附量qmzxCd和qmxxCu分别为13．96mg／g和8．01mg／g;固定化啤酒酵母以Freundlich方程最优,实际最大吸附量Cd为75．41mg／g,Cu为66．58mg／g。     

复合加筋排水褥垫软土路堤排水设计方法

复合加筋排水褥垫是针对沿海缺砂地区开发的一项可取代水平排水砂垫层、具有水平排水与加筋作用的新型专利技术。本文介绍了复合加筋排水褥垫的性能指标,给出了复合加筋排水褥垫软土路堤排水设计方法,并将复合加筋排水褥垫与水平排水砂垫层的排水性能进行了对比分析。算例结果表明,复合加筋排水褥垫能满足软土路堤排水要求,其排水性能要明显优越于水平排水砂垫层。     

腐殖质氧化还原和电子转移特性研究进展

腐殖质在无氧和有氧条件下都具有一定的氧化还原能力,其氧化还原能力与氧化还原电势有关,而腐殖质的氧化还原电势受芳香度、取代基类型、取代位置等因素影响.除氧化还原能力外,腐殖质还能介导电子转移,其电子转移能力受腐殖质结构和所处环境两大因素影响.水体腐殖酸比土壤和沉积物腐殖酸具有相对较小的电子接受能力(EAC)和较大的提供电子能力(EDC);p H、温度、光照、氧气条件和微生物活动等因素均对腐殖质氧化能力和电子转移能力具有重要影响.腐殖质可以介导重金属和有机污染物的还原降解,不同重金属还原反应效率差异较大,其中Fe(Ⅲ)盐还原速率最高;有机污染物降解速率从大到小为六氯乙烷(HCE)>四氯化碳>三溴甲烷.目前在腐殖质氧化还原特性和电子转移能力研究中还存在诸多不足,需要广大学者做进一步探究.     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

垃圾堆肥工艺过程动态模拟及优化研究

选取通气量、含水率、温度、底物浓度等作为堆肥控制因子，在堆肥生物反应动力学的基础上，根据堆肥反应过程的物料平衡和能量平衡，以及微生物比生长速度与含水率、堆肥温度的依存关系，结合翻转式堆肥反应装置操作运行条件，对厨房垃圾好氧堆肥过程中堆温、含水率、有机物、微生物量及氧气消耗量等变化进行计算机模拟计算，并将模拟结果与堆肥实验结果进行对比。结果证明，除了由于反应装置保温不理想引起堆温和含水率二者有偏差外，总体模拟计算结果与实际堆肥结果基本吻合。另外还开展了利用所开发的模型进行堆肥通气优化的应用研究。模型计算结果表明：当出口氧气控制在10％-18％时，采用间歇供氧，不仅能提高堆肥效率，而且可以使供氧时间减少40％以上。经过堆肥实验验证模拟结果是正确的。由此可见，利用模型模拟堆肥过程，快速优化堆肥方案是可行与有效的。