大气污染防治综合科学决策支持平台的开发及应用

大气污染防治和环境治理的紧迫性和复杂性需要科学有效的决策,而以费效评估为标志的综合决策评估模型是支撑环境决策和管理的重要工具.当前以ABaCAS（Air Pollution Control Cost-Benefit and Attainment Assessment System,空气污染控制成本效益与达标评估系统）为代表的综合决策评估模型可以实现对特定减排方案的费效评估,然而无法支持开展基于费效的达标路径优化,以及对应不同环境目标下减排策略的优化制定.针对上述问题,建立了大气污染防治综合科学决策支持平台.该平台以ABaCAS的4个核心模块为基础,建立了新的基于环境目标的反算技术（LE-CO）及优化集成运行模式（ABaCAS-OE）,实现了对不同环境目标要求的减排量反算,并对优化的减排策略下的空气质量改善效果、目标可达性、控制成本及健康收益进行快速估算.将大气污染防治综合科学决策支持平台应用到京津冀及周边地区"2+26"城市,反算了2035年达标要求下的减排情景,以及对应减排方案的费用与效益.结果表明,相较于2015年,预测了2035年京津冀及周边地区的PM_2.5、SO₂、NO_x、VOCs、NH₃排放量需分别减排70%~87%、49%~85%、66%~74%、51%~66%、0~40%才可达标,并且该情景可以带来可观的效益,费用-效益比达3.7.未来大气污染防治综合科学决策支持平台的研究将进一步面向多目标、多行业、多组分、多区域的精细化调控技术,实现经济、能源、排放、浓度、成本、健康、生态、气候一体化的综合决策,以全面支撑我国大气污染防治的综合科学决策.      

基质性毒物对厌氧氨氧化富集培养物的单独和联合抑制效应

采用分批培养试验和连续培养试验研究了基质性毒物(氨和亚硝酸)对厌氧氨氧化富集培养物的单独和联合抑制效应.试验结果表明,分批培养时,氨和亚硝酸对厌氧氨氧化富集培养物的半抑制浓度及95%可信限分别为1670.3(1518.3~1832.4)mg·L~(-1)和565.3(239.0~916.3)mg·L~(-1),亚硝酸毒性大于氨;氨和亚硝酸对厌氧氨氧化富集培养物的联合抑制效应为独立作用,二者各自对厌氧氨氧化富集培养物产生毒害.在中性环境和高浓度基质条件,高浓度的游离氨和游离亚硝酸会抑制厌氧氨氧化富集培养物,防止游离态基质浓度过高是解决基质自抑制的重要手段.连续培养时,随着氨浓度的上升,反应器效能和联氨含量基本稳定;随着亚硝酸浓度的上升,反应器效能急剧下降,联氨快速累积.基质亚硝酸对厌氧氨氧化富集培养物的抑制源于联氨脱氢步骤受阻,细胞能量代谢不畅,所积累的中间产物联氨作为抑制物可能会进一步加剧抑制效应.     

天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征研究

为了解天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征,于2013年12月23日—2014年1月18日,利用Andersen撞击式采样器在天津大气边界层观测站采集10 m和220 m高度颗粒物样品,分析了水溶性离子、碳组分.结果表明,不同天气下不同粒径颗粒物质量浓度分布均呈双峰形,峰值出现在1.1~2.1μm和9.0~10μm粒径段.PM10浓度均随高度的增加而降低,污染日和清洁日最大浓度峰值分别出现在1.1~2.1μm、9.0~10μm粒径段.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+等二次离子质量浓度、百分占比及OC/EC的比值均随高度的上升而增加;清洁日二次离子质量浓度随着高度的上升而降低,但百分占比随着高度的上升而增加,OC/EC的比值均随高度的上升基本保持稳定.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-质量浓度及百分占比均较清洁日增加明显,燃煤、机动车及二次离子为颗粒物的主要来源,并在220 m高度二次污染较重.污染日和清洁日下NO_3~-/SO_4~(2-)的比值均随着高度的上升而增加,低层机动车排放对亚微米模态(1μm)贡献明显,而对于粗粒径段,燃煤源的贡献则大于机动车.污染日和清洁日二次离子、OC、EC主要富集于细粒子,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+等一次离子主要富集于粗粒子.     

超声波促进污泥过程减量化的研究进展及展望

随着污泥处理处置问题的日益严峻,基于清洁生产理念的污泥过程减量化技术已成为业界的研究热点。超声波以其"绿色、高效"在污泥过程减量化工艺中引起了广泛关注。探讨了超声波促进污泥过程减量化的机理和主要影响因素,概述了单独利用超声波及超声波与其他技术联用促进污泥过程减量化的研究现状,展望了低强度超声波在污泥过程减量化中的应用前景和研究方向。     

庙岛群岛南五岛土壤性质空间分布及其影响因子

土壤是海岛生态系统的基底,对维持海岛生态系统活力具有重要意义。独特的自然环境条件和日益增强的人类活动使得海岛土壤性质受到复杂因素的影响。以庙岛群岛南五岛为研究区,通过现场调查和遥感技术,从样地尺度和海岛尺度分析土壤性质的空间分布特征及其影响因子,结果显示:（1）庙岛群岛南五岛土壤含水量、pH、含盐量、有机质、总碳、总氮、速效磷和速效钾的平均值分别为18.98%、6.53、0.088%、20.75 g/kg、15.05 g/kg、1.23 g/kg、3.83 mg/kg和85.87 mg/kg。土壤性质在海岛之间和海岛内部均表现出了一定的空间分异性。（2）样地尺度上,地表覆盖类型和植被生长状况是海岛土壤性质的主要影响因素,地形主要通过影响地表覆盖类型进而影响土壤性质,离岸距离对土壤性质空间分布影响较小;海岛尺度上,土壤性质对各影响因子的响应较不灵敏。     

基于空间监视雷达散射回波的电离层电子密度探测方法

目的提高空间监视雷达的电离层电波环境适应性。方法 VHF-L波段大功率雷达信号经过电离层传播时会发生非相干散射,散射回波中包含电离层信息。结合雷达方程和电离层目标特征,基于电离层非相干散射原理,理论分析空间监视雷达用于电离层电子密度非相干散射探测的条件(包括雷达参数设置和波束扫描方式),给出电离层回波功率、自相关函数和电子密度表达式,利用Matlab编程对某大功率空间监视雷达原始数据处理得到电离层散射回波及电子密度。结果给出了空间监视雷达用于电离层电子密度非相干散射探测的基本条件,实测数据发现电离层回波和电子密度符合电离层变化特征。结论利用VHF-L波段大功率雷达空间散射回波探测电离层电子密度是可行的,为空间监视雷达电离层环境感知与传播自适应修正提供了一种可能的新途径。     

临近空间大气扰动风场的探测与分析

目的深入了解掌握临近空间大气风场的扰动状态,给临近空间飞行器的精确入轨、有效运行提供可靠的环境信息。方法用昆明站(25.6°N,103.8°E)临近空间观测平台中的MF雷达开展临近空间大气风场扰动观测。基于谐波拟合方法得到昆明地区2008年8月至2010年8月期间的周日和半日潮汐分量及背景风场,分析昆明地区临近空间80~100 km之间潮汐波动的变化特征。结果周日潮汐振幅具有明显的年变化和半年变化,最大值均出现在10月份和3月份的86~92 km高度范围内,同时第一年度的潮汐幅度明显强于第二年度,类似准两年变化。纬向半日潮汐的变化特征不是非常明显,而经向半日潮汐在88~94 km之间具有年变化,在其他高度处则出现多个峰值。结论潮汐相位的变化结果表明潮汐的下行传播,潮汐振幅的高度变化符合先增大后减小的特征,呈现胞状结构。     

飞溅区挂样位置、高度对钢腐蚀的影响

目的研究飞溅区挂样位置、高度对钢腐蚀的影响。方法采用海水飞溅区暴露试验。结果在青岛和三亚获得了5种钢在飞溅区暴露的腐蚀结果。结论在不同海域试验地点的飞溅区暴露,因环境条件不同,钢的飞溅区范围区间有较大差别,腐蚀速率峰值相对平均高潮位的高度也不同。在同一试验地点,暴露位置、条件的不同都会使钢的飞溅区范围区间及腐蚀速率峰值的高度不同。     

富里酸对重金属在沉积物上吸附及形态分布的影响

以连续碱提取法获得的乌梁素海沉积物中的富里酸为基础,以原状沉积物和去除有机质沉积物为吸附剂,开展了富里酸对重金属在沉积物上吸附行为和形态分布的影响实验研究.结果表明,有机质的去除和富里酸的添加对沉积物吸附重金属均有一定影响;未添加富里酸条件下,有机质的去除对Cu~(2+)影响最大,可导致沉积物对Cu~(2+)的吸附率下降17.85%;随富里酸添加量的增加,2种沉积物对重金属离子的吸附率均逐渐降低,下降速率表现为Cu~(2+)?Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+);当富里酸添加量超过5%时,富里酸逐渐成为影响重金属离子吸附率下降的主导因素;随富里酸添加量的增加,原状沉积物和去除有机质沉积物中重金属的形态分布均有明显变化,添加富里酸增加了体系中H~+的浓度,H~+能够置换碳酸盐结合态金属,使碳酸盐结合态金属从沉积物中释放出来,从而导致重金属的碳酸盐结合态与富里酸添加量呈显著负相关,重金属的有机硫化物结合态含量与富里酸添加量呈显著正相关,Cd因亲有机性较弱,其有机硫化物结合态的含量最低且变化幅度最小.     

基于MERIS影像的洪泽湖叶绿素a浓度时空变化规律分析

叶绿素a(Chl-a)浓度是衡量藻类生物量及评价水体营养状态的重要指标.基于洪泽湖2016年7月、2016年12月共49个实测水质参数与同步光谱数据,验证了5种可应用于MERIS/OLCI数据的Chl-a遥感估算模型(包括波段比值模型、三波段模型、FLH模型、MCI模型以及UMOC模型)在洪泽湖水域的适用性.结果表明,UMOC模型是最适用于洪泽湖水域的Chl-a浓度估算模型,其平均相对误差为32.30%,低于波段比值模型的75.17%,三波段模型的62.44%,FLH模型的45.87%和MCI模型的56.95%.进而利用UMOC模型,结合MERIS数据,获取了洪泽湖2002~2012年Chl-a浓度遥感估算产品,并分析了洪泽湖Chl-a浓度的时空变化规律.洪泽湖Chl-a浓度具有明显的时空差异性.依据水体像元长时间序列月平均Chl-a浓度的差异,将洪泽湖水体分为了区域A、区域B和区域C这3种类型.区域B和区域C水体无明显的变化趋势,区域A则显著增加.与气象因子的相关性分析表明,区域B和区域C年平均Chl-a的波动主要受年降水量的影响,反映了该2个区域Chl-a浓度的变化主要受湖流强度的控制,区域A年平均Chl-a浓度的变化与年平均风速呈显著负相关性,风速下降的气候大背景可能会加重这一区域的富营养化程度,威胁南水北调的水质安全.此外,在汛期(7~9月)洪泽湖水体Chl-a浓度与离淮河入湖口的距离呈显著的正相关关系,证明了这一时期淮河对洪泽湖藻类浓度具有明显的抑制作用.