基于时间序列模型的饮用水源地重金属健康风险分析与预测

饮用水源地作为高敏感环境风险受体,重金属健康风险的时间变化特征和预测分析对于饮用水源地的风险管控、水环境治理和生态系统安全保障等具有积极的意义.为评价饮用水源地重金属健康风险及掌握健康风险的时间变化特征,以某饮用水源地为研究对象,监测并记录了该点位重金属As、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn在2015年1月至2018年12月的浓度值,并以月均值作为研究基础数据,对饮用水源地重金属健康风险评价,并进一步利用Spearman秩相关系数法和ARIMA模型对重金属健康风险时间变化特征进行分析.结果表明,部分月份的重金属浓度值超过我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）规定的Ⅲ类水质的标准限值,尤其是Hg,其浓度最小值超过该标准的4倍;饮用水源地重金属致癌风险和非致癌风险的大小顺序分别为：As>Cd和As>Hg>Cd>Zn>Cu>Ni,儿童健康风险均高于成人健康风险,在2015年2月之外的所有月份的成人综合非致癌风险均低于1,儿童综合非致癌风险在2017年10月之后均低于或接近1,而儿童综合致癌风险均超过10^-4;As的儿童致癌风险、儿童综合非致癌风险和儿童综合致癌风险在数据监测期间总体上具有明显的下降趋势,其Spearman秩相关系数分别为-0.714069、-0.773122和-0.62234,但是儿童综合致癌风险在2018年的Spearman秩相关系数为0.902098,均有显著地上升趋势,对应的儿童综合致癌风险均值为0.000234;基于ARIMA （3,1,3）模型预测的饮用水源地重金属儿童综合致癌风险具有较高的预测效果,预测结果表明后续两年内的儿童综合致癌风险的范围为0.000200~0.000302,需引起关注.     

铁硫改性生物炭去除水中的磷

磷元素向天然水体中的过度排放引发了严重环境问题.以吸附剂为技术核心的吸附法作为一种有效的除磷方法而受到研究人员的关注.本研究中,以壳聚糖、硫酸亚铁和硫化钠为改性剂研发的污泥生物炭对水中磷的去除效果良好.批次实验表明在最佳原料配比下,298 K时材料可吸附49.32 mg·g^-1的磷.此外,实验模拟表明材料对磷的吸附符合伪二级动力学和Langmuir模型;吸附速率主要受到孔隙内部三维扩散影响;吸附方式认定为物理化学吸附;吸附机制可概括为静电吸引、孔隙填充、表面化学沉淀、氢键结合和配位体效应.本研究证明了合成的材料是一种新型的高效除磷吸附剂,为吸附剂设计以及吸附机制的探讨提供借鉴.     

炭化苹果枝通过减少土壤DTPA-Cd降低苹果砧木镉积累和镉伤害

为探究炭化苹果枝对苹果砧木镉积累和镉伤害的影响,以盆栽苹果砧木（平邑甜茶）实生苗为试材,在施有0.5%和1%（质量分数）的炭化苹果枝的盆土中灌入含镉（CdSO₄）营养液,分析盆土中二乙烯三胺五乙酸（diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA）所提取镉（DTPA-Cd）及根茎叶镉含量,检测根系和叶片抗氧化酶活性和根系细胞死亡情况以及叶片光合速率.结果表明,施用炭化苹果枝的盆土DTPA-Cd含量显著低于未施用炭化苹果枝的,其中施用0.5%和1%的炭化苹果枝使盆土DTPA-Cd含量在处理第12 d分别比未施的降低17.50%和25.55%;施入炭化苹果枝明显降低苹果砧木根茎叶镉积累量,提高根系和叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,降低根系和叶片·O₂^-生成速率、H₂O₂和MDA含量,还降低根系细胞死亡比率,提高叶片光合速率,其中施用（ω）0.5%和1%的炭化苹果枝使根系镉含量在处理第12 d分别比未施的降低29.49%和37.18%,使根细胞死亡比率分别比未施的降低22.73%和29.09%.这些说明施用炭化苹果枝可通过降低土壤DTPA-Cd含量,减少苹果砧木对镉的吸收和积累,减轻根系细胞以及叶片光合性能所受到的伤害,施用1%的比施用0.5%的效果更显著.     

中国主要河流中硝基苯生态风险研究

基于文献报道的中国主要河流中硝基苯(NB)的浓度数据,结合USEPA毒性数据库中NB对水生生物的毒性数据,运用商值法和概率风险评价法对中国主要河流中NB的水生生态风险进行评价分析.结果表明,中国主要河流中NB的潜在生态风险相对较小:风险熵(HQ)均<1,极端情况(环境中最大暴露浓度)下,影响1%和5%的水生生物的概率分别为1.49%和0.22%.然而,按照我国污水综合排放标准中硝基苯类的一级、二级、三级最高允许排放标准,将分别有35.57%、48.38%和64.59%的生物受到影响.     

北京东北部城区大气细粒子与相关气体污染特征研究

于2008年7月~2009年4月的4个季节,在北京市朝阳区北部,利用VAPS通用型大气污染物采样仪(URG3000K)对大气细粒子(PM2.5)和环境空气中相关气体进行了同时采集,并利用IC离子色谱仪(DX-600型)分析了PM2.5中水溶性无机离子成分和环境空气中相关气体的含量.结果表明,PM2.5质量浓度春季>夏季>冬季>秋季;SO42-、NO3-和NH4+是PM2.5中最主要的3种水溶性无机离子,年均质量浓度分别为14.82μg/m3、11.57μg/m3和8.35μg/m3,三者浓度之和占PM2.5中总水溶性无机离子浓度的86.28%.SO42-、NH4+浓度占PM2.5浓度百分比均为夏、秋季高于冬、春季; NO3-浓度占PM2.5浓度的百分比为秋季>春季>夏季>冬季.空气中的SO2、NO2和NH3等气态污染物的含量直接影响PM2.5中二次离子SO42-、NO3-和NH4+的浓度, SO2、NO2浓度的季节特征为冬、春季高于夏、秋季,与SO42-、NO3-的季节变化规律相反; NH3浓度在夏季最高,冬季最低. PM2.5酸度在夏、秋季高于冬、春季,且夏、秋季PM2.5样品全部呈酸性,冬、春季PM2.5样品一部分呈酸性,一部分呈碱性.夏季SOR值和NOR值分别为冬季的4.8倍和3倍,表明夏季SO2和NO2更易转化生成SO42-和NO3-.PM2.5中SO42-、NO3-和NH4+主要以(NH4)2SO4、NH4NO3的形式共存于气溶胶体系中.     

石棉破碎车间粉尘质量浓度分布的数值模拟及实测

为改善破碎车间内部粉尘浓度超标的现状,掌握石棉选矿厂破碎车间内粉尘浓度的分布规律,依据气固两相流、气溶胶力学等相关理论,建立粉尘在空气内运动、扩散及沉降方程。以西南某石棉选矿厂破碎车间为研究背景,采用计算机流体力学的离散相模型,运用Fluent软件对石棉破碎车间粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与现场粉尘浓度实测数据比较分析。研究表明:模拟结果和实测数据相吻合;粉尘集中在胶带输送室和破碎机给料口附近,全尘浓度最大为86.24 mg/m3,纤维浓度最高为12.46 f/mL;粉尘浓度随着距破碎机入口的距离增加而逐渐变小;地面呼吸带高度粉尘浓度相对处于较低水平,维持在9~16 mg/m3区间。     

单巷单机掘进通风系统阻力数值积分法研究

基于计算流体力学和积分基本原理,将单巷单机掘进通风系统的总阻力划分为风筒阻力、掘进头阻力和均匀流巷道阻力三部分,并用不同的方法分别计算这三部分的阻力:掘进头阻力用数值模拟计算,风筒阻力和均匀流巷道阻力用积分求解,从而形成计算单巷单机掘进通风系统总阻力的数值积分法,以此来计算某矿的掘进通风系统阻力,且与常规方法计算的结果进行比较。比较发现:常规方法计算单巷单机掘进通风系统的总阻力不够准确,在于其忽略了掘进头阻力和均匀流巷道的阻力,而这两者阻力之和对掘进系统总阻力影响较大,不容忽视;用数值积分法计算则更加准确。     

煤矿作业人员人因可靠性的径向基神经网络评价模型研究

依据人因可靠性原理、事故致因理论,结合煤矿生产系统的特点,提出了观测可靠度的概念,确立了一系列便于统计和赋值的人因可靠性评价指标。针对人因失误事件过程的动态性、复杂性以及数据的不完整性,利用径向基（RBF）神经网络学习速度快、抗干扰能力强的特点,建立了基于RBF神经网络的煤矿作业人员人因可靠性评价模型。对于岗位工龄短或有效记录不足的煤矿作业人员,利用训练好的RBF神经网络模型进行人因可靠性评价,经过实例验算证实了模型的可信性。     

基于未确知测度理论的公路隧道水害危险性评价

基于未确知测度理论,建立公路隧道水害危险性评价模型。从内因和外因的视角分析,同时将内因分为水害来源、通道、水量三个部分,采取隧道区降水量、地表水文情况、隧道区渗透系数、构造断裂带类型、围岩分级、岩土分类、单位涌水量、隧道区平均气温、隧道区植被覆盖率、隧道区地下水腐蚀性(酸性)、防排水措施情况、隧道施工分级、安全管理情况等共13项指标作为为确知测度模型的判别指标;根据相应的实测数据构建未确知测度函数,同时利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依据置信度识别准则进行等级判定,最后得出公路隧道水害危险性评价结果。运用该方法对国内6条典型公路隧道的水害危险性进行评价,评价结果与公路隧道实际情况相吻合。因此,这种新方法能够应用到公路隧道水害的危险性评价中,并能解决公路隧道危险性评价的诸多因素不确定性问题,对其进行合理有效的评价。     

基于LDA的均直巷道断面风速分布规律实验研究

针对传统井下测风方法以及传统接触式流速测量方法的局限性,以矩形均直巷道断面风速实验测试为例,利用非接触式测试技术激光多普勒测速仪（LDA）对断面风速进行实验测试。实验表明:在平均风速为3m/s左右的均直巷道内的稳定流动下,断面风速分布近似呈矩形环状封闭波动曲线,测点风速具有极度的脉动现象,但测点速度大小服从正态分布。在不同断面平均风速下,断面轴线上风速分布均近似服从指数函数形式。研究表明,LDA测试技术能够较好的反映实验巷道流场风流湍流脉动特性,可以作为研究矿井通风一系列复杂流动的实验手段。