固体废物全过程精细化环境风险评估框架研究

伴随着我国经济发展和城镇化进程,固体废物产生呈强度高、利用不充分的状态,造成了严重的资源浪费和环境污染. 随着风险意识的加强,准确评估固体废物的环境风险,已经成为确定固体废物管控目标、边界、优先序的重要基础. 由于固体废物的特性复杂、处理链条长、流动过程受区域发展特征的影响,其环境风险呈现风险因子多元、空间异质性强、不确定性高、易产生长期累积性风险等规律. 现有的固体废物环境风险评估大多基于源项分析,针对特定环节或设施开展定量或半定量的污染物暴露与健康风险评估,缺乏对全过程的系统性分析,无法从全局及区域上综合评估固体废物的环境风险水平. 因此,本文提出固体废物全过程精细化环境风险评估框架,包括固体废物全生命周期路径梳理及特征识别、风险因子及其释放转运过程辨析、受体的最大可接受环境风险水平评估、基于多评价指标的固体废物环境风险的量化,以期为实现固体废物环境风险精细化管控提供支撑.      

2001—2020年天津市大气污染特征的演变与防治历程

近20年来,随着经济社会的快速发展与污染防治工作的不断深入,我国大气污染特征发生显著变化,特别是京津冀及周边城市空气质量显著改善,大气污染特征与来源构成出现结构性变化,十分有必要对这20年来大气污染的演变历程加以梳理总结. 本文选取北方特大工业城市——天津市为研究对象,基于20年来连续监测数据与相关统计学方法,结合天津市历年大气颗粒物源解析结果,总结了该地区大气污染特征的演变过程. 结果表明:天津市环境空气质量在过去20年出现明显好转,大气污染类型由燃煤扬尘为主的一次混合型逐渐演变为O₃与PM_2.5为代表的二次复合型. 历年源解析结果表明,天津市2020年秋冬季二次硫酸盐贡献率比2011年同期减少了74.1%,燃煤贡献率则下降了31.6%;扬尘和机动车尾气尘贡献率分别从2011年的17.7%和19.9%降至2020年的15.8%和18.2%;而2020年二次硝酸盐贡献率比2011年增长了63.3%. 过去20年天津市重大污染防治措施的有效性分析表明,能源结构调整和“双散”替代使煤炭消耗量减少,PM_2.5浓度下降与煤炭消耗量减少呈显著相关〔偏相关系数(R)=0.879,P<0.05〕;粗颗粒(PM_2.5~10)浓度下降与绿化覆盖率增加呈显著相关〔偏相关系数(R)=?0.859,P<0.05〕;大规模取缔中小燃煤锅炉及脱硫除尘等重大举措的实施,使得SO₂浓度显著下降〔秩相关系数(r_s)=?0.958 6,P<0.05〕. 研究显示,近20年来大气污染防治减排措施的实施使得天津市环境空气质量明显改善,未来要紧密结合国家“双碳”战略,进一步优化产业与能源结构,实现空气质量的持续改善.      

毫米波近炸探测器超宽带电磁脉冲防护加固措施研究

目的 研究毫米波引信近炸探测器超宽带(Ultra-wideband,UWB)电磁脉冲防护加固措施,提高引信的电磁防护能力。方法 利用超宽带辐照试验平台,开展辐照试验,通过测试,确定受损探测器的损伤部位,明确辐照效应机理,并提出针对性加固措施。结果 超宽带电磁脉冲可使探测器出现死机或硬损伤的现象,受试探测器的效应场强阈值在50~80 kV/m。死机可在重启后恢复,而硬损伤为不可恢复现象。结论 毫米波引信近炸探测器对超宽带电磁脉冲较为敏感,锁相环回路是探测器的敏感部位。探测器暴露在辐照场下的射频电路和天线窗口是超宽带能量的主要耦合通道。采取改进元器件布局、更换器件和屏蔽线等加固措施后,探测器超宽带的防护能力有较大提升,证明了加固措施的有效性。     

复杂电磁环境仿真软件中的大地形文件传输技术研究

为了提高仿真速度,仿真软件一般采用多台计算机进行协同工作,首先搭建一套电波传播仿真并行系统,该系统能够导入地理信息,并在导入的地图上进行电磁辐射源建模及电磁环境仿真工作。但是,对于一些很大的地形,其海量的三维地形数据的传输时间过长,这加大了总的仿真等待时间。所以为了综合利用多台计算机的资源优势,提出使用BitTorrent方式,使得服务端与客户端的计算机均可以为地形文件的传输做贡献,极大减少了地形文件传输时间,可以从侧面提高仿真工作的效率。     

基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价研究

利用支持向量机在处理分类问题、小样本问题和泛化推广方面的优势,构建了基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价模型.同时,对广州市最大的人工湖——白云湖的水质及生物群落情况进行了监测,最后运用该模型对白云湖生态系统健康状况进行了评价.评价结果表明,白云湖生态系统处于病态状态,不能达到其净化水质的设计作用.建议从提高进水水质、实施湖区截污和丰富生物量3方面改善白云湖生态系统健康水平.与传统熵权综合健康指数法和熵权模糊综合评价法相比,所建模型更加客观、科学地评价了湖泊生态系统健康状况,能够为湖泊生态系统健康管理提供一定依据,具有广阔的应用前景.     

基于DPSR模型的区域河流健康综合评价指标体系研究

深入的河流健康状态评价技术研究,有助于管理者了解河流现状,尤其是健康状况,进而合理地开发利用河流,实现河流生态、经济、文化的可持续发展.研究基于DPSR(驱动力D-压力P-状态S-响应R)模型,构建了河流健康评价理论框架,遵循科学性、系统性、稳定性、可比性原则,从驱动力、压力、状态、响应4个维度构建区域河流健康综合评价指标体系.研究可为水生态环境健康管理提供决策依据,对于区域河流恢复、生态环境建设、转变经济增长方式及社会的可持续发展有着重要的理论和现实意义.     

2015年调水调沙期间黄河悬浮颗粒Pb及其稳定同位素组成变化

通过对2015年黄河调水调沙期间利津水文站悬浮泥沙以及小浪底水库表层沉积物的分析,研究了调水调沙期间黄河入海泥沙中Pb元素的含量及同位素组成的变化特征,探讨了其物质来源及对调水调沙进程的响应.结果表明,调水调沙期间黄河入海泥沙Pb元素含量为18.09~28.35μg/g,平均为21.64μg/g,稳定同位素²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb为0.8367~0.8481,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.0839~2.0997,与黄土等物质较为接近.Pb含量及稳定同位素组成在调水调沙前、后期均较高,而在调水调沙中间主要时段则较低.利津站悬浮泥沙及小浪底水库沉积物中Pb同位素组成均符合黄河源Pb演化规律,但小浪底水库沉积物Pb元素含量较高,部分站位受到了人类活动的影响.调水调沙进程对该期间黄河入海泥沙Pb的变化及来源有着显著影响,在调水调沙前期和后期,水沙通量小,洪水对下游河床冲刷作用弱,Pb受到中上游沉积物来源影响,导致含量和同位素组成较高.在调水调沙中间的主要时段,利津悬浮泥沙与小浪底水库沉积物显著不同,Pb主要来自洪水对下游河床的冲刷,以自然来源为主,未受到人类活动影响.     

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

北运河流域(北京段)沉积物中PAHs污染特征与风险评估

为探明北运河流域（北京段）多层沉积物中PAHs（多环芳烃）的污染状况,利用活塞式底泥取样器于2014年11月采集了9处沉积物样品,取样深度为30~80 cm,每处样品根据其垂向介质特征大致分成3~4层,分别测定各层样品的粒径、TOM（总有机质）及16种PAHs的质量分数,探讨PAHs在河道沿程与垂向上的分布特征、来源及生态风险评价.结果表明,北运河流域（北京段）沉积物以砂质壤土为主,w（TOM）（以干质量计,下同）为103.4~146.8 g/kg,w（∑₁₆PAHs）为598.1~28 730.6 ng/g,各层w（∑₁₆PAHs）为108.5~8 810.8 ng/g.沉积物中PAHs以高环为主,主要包括有Phe（Phenanthrene,菲）、Fla（Fluoranthene,荧蒽）、Pyr（Pyrene,芘）、BbF〔Benzo（b）fluoranthene,苯并[b]荧蒽〕.在河道沿程变化上,中下游沉积物的污染程度远高于上游.在垂向变化上,w（TOM）和沉积物粒径对PAHs的分布影响有限,PAHs的垂向分布主要受所处沉积环境与历史污染程度影响.根据主成分分析与同分异构体比值法推断,PAHs主要来源于化石燃料与生物燃料的燃烧,少部分为石油源.利用效应区间值得出的生态风险评价结果表明,北运河流域（北京段）沉积物中PAHs可能已对环境产生负面影响,其中BbF、BkF、InP与BgP已对环境产生毒副作用,需要给予关注与解决.      

天津海岸带生态修复效果评估方法研究

将生态系统服务功能引入到生态修复效果评估方法研究中,构建了包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务等15个指标的海岸带生态修复效果评估指标体系;采用层次分析法确定了各个指标的权重值,并引入商业银行利率的概念构建生态修复效果评估模型;采用该指标体系和评估模型估算了1983年、2005年、2012年和2016年天津海岸带生态系统服务功能价值。结果表明:以1983年为基准年,2005年、2012年和2016年天津海岸带生态系统服务总价值分别下降了82.47%、89.78%和88.66%,呈衰退趋势;但休闲娱乐占总价值比重呈升高趋势,表明通过局部的生态修复,该功能得到较快的提高,基本能实现生态修复的文化目标;生态系统的生命支持服务功能难以恢复到历史水平。总体来看,近30 a来天津海岸带所开展的生态修复工程对整个海岸带生态系统服务功能的恢复并未取得良好成效,生态修复效果在短时期内难以弥补海岸带不断退化带来的损失。