基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射

目的 针对深潜耐压球壳在真实下潜过程中全局应力场难以直接获取的问题,提出一种基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射算法。方法 构建深潜耐压球壳有限元模型,并开展仿真分析。提出深潜耐压球壳监测布点方案,进而利用长短时记忆神经网络(Long-short Term Memory Network,LSTM),将测点应力信息作为输入,将全局应力场信息作为输出,构建深潜耐压球壳应力场映射模型。最后,对不同测点下的映射结果进行分析。结果 与模型试验结果相比,仿真误差小于2%。与DNN模型及BP模型相比,映射误差分别下降94.92%与97.76%。结论 所提映射算法可在部分测点失效的情况下仍可以保持较高精度。     

郑州市碳素行业无组织VOCs排放特征分析及健康风险评价

选择郑州市3家典型碳素企业,研究了不同功能区的挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)的排放特征及其臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP),并利用美国环保署(EPA)的健康风险评价模型对碳素行业排放的VOCs的健康风险进行了初步评价.结果表明,3家企业生产区VOCs质量浓度在89. 77～964. 60μg·m~(-3)之间,管理区在51. 46～121. 59μg·m~(-3)之间,萘和二硫化碳是碳素企业厂区内浓度最高的污染物;生产区VOCs的臭氧生成潜势在75. 42～1 416. 73μg·m~(-3)之间,管理区在65. 32～202. 42μg·m~(-3)之间,主要来自于芳香烃和烯烃的贡献.生产区VOCs致癌健康风险(Risk)为3. 5×10~(-5)～2. 8×10~(-3),管理区为2. 0×10~(-5)～9. 4×10~(-5),高于EPA推荐的最大可接受水平(10~(-6));生产区VOCs非致癌健康风险危害指数(hazard index,HI)为3. 2～1. 4×10~2,管理区为4. 3×10~(-1)～3. 8,除企业甲的管理区外均大于1,可能会对暴露人群的健康造成致癌和非致癌危害.     

淹水增加对闽江河口淡水潮汐湿地孔隙水地球化学特征及CO2和CH4排放通量的影响

海平面上升使得河口潮汐湿地淹水高度增加,对CO_2和CH_4的排放通量产生重要影响,但目前绝大多数研究集中在淹水增加对河口盐沼湿地的影响,淹水增加对于河口淡水潮汐湿地的影响缺乏数据.鉴于此,本研究利用模拟潮汐池和中型生态系,研究淹水增加15 cm和30 cm后对闽江河口淡水潮汐湿地孔隙水(NH_4+、NO_3-、DOC、溶解性CH_4和DIC)浓度及CO_2和CH_4排放通量的影响.结果表明,淹水高度增加15 cm和30 cm后,CO_2的排放通量分别下降28. 53%和36. 56%;淹水增加15 cm时,CH_4的排放通量没有显著变化,增加至30 cm后,CH_4的排放通量显著增加29. 27%;淹水高度增加15 cm和30 cm,孔隙水CH_4的浓度分别增加47. 83%和73. 91%.淹水增加对孔隙水DOC浓度变化影响不显著.淹水增加促进孔隙水NH_4+浓度,并降低孔隙水DIC和NO_3-的浓度.淹水增加降低CO_2和CH_4排放通量的温度敏感性.根据研究结果,未来海平面上升50 a和100 a后,闽江河口淡水潮汐湿地的综合增温潜势将分别降低28%和35%.     

畜禽粪添加对菌糠堆肥过程中酶活性的影响

堆肥是农林废弃物资源化利用的重要途径之一,可以有效地转化和利用生物能源。在堆肥过程中生物酶能转化有机质,形成植物与微生物所需的能量与矿质元素,促进物质循环和能量流动。因此,研究堆肥过程中生物酶活性的变化特征可以为农林废弃物资源化利用提供有效的数据与理论支持。食用菌菌糠富含纤维素、木质素等有机质,以及氮、磷、钾等营养成分。以香菇菌糠为底料、鸡粪和羊粪为辅料、EM复合菌为起始菌剂进行菌糠堆肥试验,监测了脲酶活性、蔗糖酶活性和纤维素酶活性的变化特征。研究结果表明：（1）鸡粪对脲酶活性和蔗糖酶活性提升显著,混合粪对蔗糖酶活性提升显著;（2）鸡粪添加后,三种酶活性之间呈显著正相关关系;（3）酶活性随堆肥时间变化呈先上升后下降的趋势,pH与酶活性负相关,EC与酶活性正相关。研究结论显示鸡粪比羊粪更适合用作菌糠堆肥辅料,且最佳堆肥配方为XG︰JF︰HZ︰YK︰HS︰CM = 6︰2︰1︰1︰1︰1。未来的工作中,有必要进一步研究菌糠堆肥过程中的其他酶活性及其控制因素,这将有助于推进食用菌菌糠的资源化利用进程（比如有机肥生产）。     

方位聚散因子及其在PM2.5浓度预报中的应用

污染物浓度预报是应对大气污染问题的重要手段.现有的模式类预报方法受限于排放源清单的准确性,而在污染物排放源短期少变的条件下,基于气象要素的统计类预报方法是一种更具实用性的方法.但现有统计类预报方法的计算模型输入量缺乏对气象要素累积效应的表征,以及对气象因素影响大气污染物聚散过程的表征,严重影响了预报的精度.为此,本文提出了一种着眼于改善计算模型输入量的统计类PM_(2.5)浓度预报方法.该方法采用方位聚散因子作为计算模型输入量,既可表征出PM_(2.5)累积与消散的过程,又考虑了气象要素在一定时段内的累积效应,为提高预报精度奠定了良好的基础.同时,通过BP神经网络训练,本方法在方位聚散因子与PM_(2.5)浓度值之间建立起关联模型,从而完成对PM_(2.5)浓度值的准确预报.     

太湖流域双酚AF和双酚S人体健康水质基准的研究

作为双酚A(Bisphenol A, BPA)的替代物,双酚AF(Bisphenol AF, BPAF)和双酚S(Bisphenol S, BPS)在工业中被广泛使用.近年来,BPAF和BPS在水环境中不断被检出,由于其难降解特性和较高的毒性效应,可能会对水生态系统和人体健康造成不利影响.基于此,本文以太湖流域为研究对象,开展太湖的人体健康基准研究,依据本土化人体暴露参数、水质参数、BPAF和BPS的生物累积系数等相关数据,推导出太湖流域BPAF和BPS基于人体健康风险的水环境质量基准值(Ambient Water Quality Criteria, AWQC)分别为0.4455μg·L~(-1)和10.02μg·L~(-1).此外,通过对特殊人群和普通人群的人体健康基准值进行比较,发现特殊人群的基准值均低于普通人群的基准值.该研究推导的BPAF和BPS基于人体健康风险的水环境质量基准值,可为我国双酚替代物的环境风险管理、人体健康基准研究和水环境质量标准的修订工作提供技术支持.     

闽江河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度土壤胞外酶活性特征

为了揭示河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度下土壤胞外酶活性的时空变化差异,对闽江河口淡水潮汐沼泽湿地和半咸水潮汐沼泽湿地短叶茳芏(Cyperus malaccensis)植被下不同季节的土壤胞外酶活性、土壤容重和含水率、植物生物量、以及有机碳特征值(SOC、POXC、DOC和C∶N比)进行测定与分析.研究结果表明在闽江河口天然盐度梯度上,当土壤盐度从0‰增加至4.2‰,土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)活性均显著增加,增幅分别为201%、305%、493%和252%.沿着闽江河口天然盐度梯度,土壤容重和含水率以及孔隙水DOC浓度没有显著变化,但土壤易氧化有机碳(POXC)含量、有机碳(SOC)含量和土壤C∶N比逐渐减少.半咸水潮汐沼泽湿地站点短叶茳芏的地上生物量低于淡水潮汐沼泽湿地站点,但地下生物量则显著高于淡水潮汐沼泽湿地站点.4种土壤胞外酶活性均与土壤C∶N比呈现显著的负相关,酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)与土壤SOC含量呈负相关.土壤β-葡萄糖苷酶(BG)活性最高值出现在春季,而纤维素水解酶(CBH)活性最高值出现在夏季.以上研究结果表明,土壤盐度是影响闽江河口潮汐沼泽湿地生态系统土壤胞外酶活性和碳库演变的重要环境因子.从河口淡水潮汐沼泽湿地至低盐的半咸水潮汐沼泽湿地,沼泽植物地下生物量增加,与碳分解相关的土壤胞外酶活性增加,并抑制土壤的有机碳积累.     

Potential factors and mechanism of particulate matters explosive increase induced by free radicals oxidation

Atmospheric particulate pollution in China has attracted much public attention. Occasionally, the particle number concentration increases sharply in a short time period, which is defined as a “particulate matter explosive increase”. Heavy particulate matter pollution not only reduces visibility but also has an adverse effect on human health. Hence, there is an urgent need to discover the causes of particulate matter explosive increase. During this campaign, the particle number concentration and free radicals were measured at a tall building on the campus of Lanzhou University of Technology. Additionally, we examined a series of chemicals to reproduce the observed particulate matter explosive increase in a smog chamber to determine its potential factors. Then, we analyzed the mechanism of particulate matter explosive increase in the presence of free radicals. We found that, among the potential inorganic and organic sources analyzed, a mixture of organic and SO₂ in the research region had a major effect on particulate matter explosive increase. Moreover, free radical oxidation has a large effect, especially in the formation of organic particulates.     

Effect of wet flue gas desulfurization (WFGD) on fine particle (PM2.5) emission from coal-fired boilers

In this study, the characteristics of fine particles before and after wet flue gas desulfurization(WFGD) in three coal-fired heating boilers in northern China were investigated by using a dilution-based emission sampling experimental system. The influences of the WFGD process on the mass and number concentrations as well as the chemical composition of fine particles were analyzed. The removal efficiency of desulfurization processes on particulate matter mass was 30.06%–56.25% for the three study units. The WFGD had a great influence on the size distributions of particle mass concentration and number concentration. A significant increase in the number and mass concentration of particles in the size range of 0.094–0.946 μm was observed. The watersoluble ion content accounted for a very large proportion of PM_(2.5) mass, and its proportion in PM_(2.5) increased from 28.39%–41.08% to 48.96%–61.21% after the WFGD process for the three units. The desulfurizing process also drastically increased the proportion of cation component(Ca~(2+) for unit A, Mg~(2+) for unit B, and Na+for unit C) and the proportion of SO_4~(2-) in PM_(2.5), and it increased the CE/AE values of PM_(2.5) from 0.82–0.98 to 0.93–1.27 for the three study units.     

基于不同毒性终点的壬基酚生态风险评价

NP（nonylphenol,壬基酚）作为一种具有雌激素效应的持久性有机污染物,可对水生态系统产生不可忽视的有害影响,并且随着生产及使用量的增加,NP在国内外水环境中被不同程度地检测出来,引起较大关注,因此有必要对其生态风险进行研究.通过综述部分淡水水体中NP的污染现状,采用物种敏感性分布法（SSD）和联合概率曲线法（JPC）对NP的生态风险进行分析;构建基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点的物种敏感度分布曲线;基于4个毒性终点数据,采用联合概率曲线法评估国内外部分淡水水体中NP的生态风险.结果表明:①我国辽河、珠江和骆马湖的ρ（NP）均高于国内平均水平,且总体上我国ρ（NP）平均值为0.709 μg/L.②基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点推导的HC₅（5%物种受损有害浓度）值分别为0.694、0.589、0.142和0.317 μg/L.③在所调查水体中,以生长和发育为毒性终点的生态风险相对较小,处于可接受水平;以繁殖、细胞和生物化学为毒性终点的生态风险较高,应采取相关措施保障水生生物的安全.因此,NP对水生生物繁殖的毒性较明显,应持续关注其长期危害.