利用多模式最优集成方法预报上海PM2.5

采用多模式最优集成方法(OCF),对PANDA项目中国和欧洲7个空气质量模式的PM_(2.5)预报结果进行集成释用.2016年6月—2017年5月对上海逐日预报试验结果表明:和最优单模式预报结果相比,OCF预报的PM_(2.5)日均质量浓度的均方根误差降低1.9μg·m-3,相关系数提高0.04,日均质量浓度的精度评分TI提高了2.4,污染TS评分提高了0.28,污染空报率降低了20%,显著提高了PM_(2.5)污染等级预报、趋势预报和精度预报的技巧.对长三角合肥、南京、苏州、杭州、宁波5个城市的预报试验也得到类似的结果,为城市空气质量预报提供了新的方法和思路.但OCF对客观预报的改进幅度在夏季不如冬季显著,在降雨日相对较低.     

城市立体交通系统中污染物传播特性数值模拟

构建了一个包含交通转盘、隧道、高架桥和下沉式公交站的立体交通几何模型,建立了该系统中流体流动与污染物传播的耦合数学模型,数值分析了环境风变化时,该系统中流体流动与气态污染物的传播规律.结果表明,环境风向的变化直接改变了公交站区域流体的流向途径,在公交站区域;北风时的平均污染物浓度是西风时的3.5倍,而在转盘中央区域,北风时平均污染物浓度是西风时的5倍.西风时,环境风速从0.5m/s增加到3.5m/s,东侧公交站区域的平均污染物浓度减少95.21%;交通隧道内,环境风速的增加使空气流通速度增加,污染物浓度迅速降低.     

高温条件下高速碰撞试验技术研究

目的建立高温条件下结构的高速碰撞试验技术。方法基于理论和试验方法,研究影响试样加热/保温、碰靶速度和姿态的关键因素,利用次口径发射技术和电炉技术实现试样的加热、保温和加速。采用间接方法测试试样碰靶时的温度,联合应用次口径发射技术和靶体,控制试样的碰靶姿态,并利用高速摄影技术对其进行测试。通过薄壁圆柱筒的高温高速碰靶验证高温试验技术的有效性。结果建立了加热、加速和姿态控制一体化的高温高速碰撞试验技术,获得了不同尺寸薄壁圆柱筒不同姿态碰靶时的高温冲击动力学响应。正碰时,撞击端镦粗,尾端收缩,尾端的凹陷大于碰撞端的变形;侧碰时,圆筒呈马鞍状;角碰时的变形为楔形。随着圆筒的强度和刚度的降低,圆筒的变形增加,整体发生坍塌,出现大量的皱褶。结论建立的试验技术切实有效,可以用于高温条件下结构高速碰撞效应的研究。     

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.     

基于随机森林模型的中国近地面NO2浓度估算

NH₃针对传统近地面NO₂浓度空间模拟过程中NO₂浓度与其影响要素之间关系的复杂非线性机制解释不充分的缺陷,本研究基于随机森林（RF）算法、融合多源地理要素开展了近地面NO₂浓度空间分布模拟研究.以卫星OMI对流层NO₂柱浓度数据和多源地理要素（道路交通、气象因子、土地利用/覆盖、地形高程、人口数量）为输入变量,近地面NO₂浓度为输出变量,利用RF算法构建近地面NO₂浓度反演模型.通过对比地面观测数据与传统土地利用回归模型（LUR）检验RF模型的有效性,基于所构建的最优RF模型在不同时间尺度下模拟分析中国大陆地区近地面NO₂浓度空间分布特征.结果表明：（1）集成多源地理要素的RF回归模型精度高,月均模型整体拟合度R² 0.85,RMSE 6.08μg/m³,交叉验证的R² 0.84,RMSE 6.33μg/m³,显著高于LUR模型（拟合R² 0.53,RMSE 10.48μg/m³,交叉验证的R² 0.53,RMSE 10.49μg/m³）; （2）地面NO₂浓度与预测变量呈现显著的复杂非线性与时间尺度依赖关系,卫星OMI柱浓度对模型影响程度最大,重要性指标IncMSE介于97.40%~116.54%,多源地理特征变量对RF模型同样具有不可忽视的贡献力（IncMSE在23.34%~47.53%之间）;（3）中国大陆地区NO₂污染程度较高,年均模拟浓度为24.67μg/m³,存在明显季节性空间差异,NO₂浓度冬季（31.85μg/m³） > 秋季（24.86μg/m³） > 春季（23.24μg/m³） > 夏季（18.75μg/m³）,呈现以华北平原为高值中心、向外围逐渐减轻的空间分布格局.较已有研究揭示对流层NO₂柱浓度宏观分布特征,本研究对近地面NO₂污染特征的研究成果对于合理制定污染防控策略、降低居民暴露健康损害具有指导意义.     

基于数据分解的AQI的CEEMD-Elman神经网络预测研究

针对Elman神经网络在预测空气质量指数（AQI）时易受到数据非平稳性的影响导致预测趋势良好但准确度较低的问题,提出以互补集合经验模态分解（Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD）为基础的CEEMD-Elman模型.应用CEEMD对AQI序列分解成不同时间尺度上的本征模态函数分量和剩余分量,进而首次将对非平稳的AQI序列的预测研究转化为对多个平稳的本征模态函数分量的研究.分别与Elman单一模型、EMD-Elman模型、BP单一模型及CEEMD-BP模型进行实验对比.结果表明：应用该方法建立的模型的均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为4.80、0.71、1.84%,均小于其他模型结果;对应空气质量等级预报正确天数的频率为94.12%.该模型能有效的降低非平稳性对实验预测结果的影响,实现对空气质量等级的准确预报;该研究为进一步预测AQI的走向提供了有效依据,也为政府决策和管理部门制定空气污染控制提供了更充分的参考.     

新疆巴音布鲁克草原不同退化程度对土壤特性影响

以高寒草原巴音布鲁克草原为研究对象,通过对不同类型草场的草地利用方式、土壤退化程度和植被类型差异的调查,分析不同类型草场退化程度对土壤理化特性的影响,揭示植被和地表特征及草地利用方式对土壤肥力的影响。结果表明:高寒沼泽草场、高寒草原草场的草地利用方式合理,草地未退化,土壤养分含量高,植被状态良好,高寒草甸草场随放牧压力增大,生境退化程度加重,土壤退化程度加大,表现为土壤容重增大,含水率减少,土壤全磷和有机质浓度减少,植被盖度降低;不同类型草场退化程度与土壤容重、pH和水溶性盐浓度呈显著正相关,与含水率、全磷浓度、有机质浓度和植被盖度呈极显著负相关,与植被盖度相关系数高达-0.907,草场退化过程中土壤肥力因子与植被状态呈极显著正相关。     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

黄河流域生态环境保护投资分析及优化建议

以黄河流域生态环保投资为研究对象,统计并分析近年来全社会和中央财政投入情况,从时间、空间和领域3个维度分析变化趋势,发现存在投资总量不足、效益跨区域外部性、地方投入渠道受制约等问题。从政府、企业、社会和金融机构4个主体层次分别提出相应的对策建议,以期为保障黄河流域生态环保资金投入提供支撑。     

我国能源资源税改革对城乡居民的收入分配效应——基于CGE模型的分析

通过构建包含7个城镇居民组和5个农村居民组的多收入阶层CGE模型,并将劳动力要素分为农业劳动力、技术工人和生产工人3类,在低税率、实际税率和高税率三种情景下模拟了煤炭、石油和天然气资源税改革单独实施和同时实施对城镇和农村居民的收入分配效应,并对税收补偿措施的效果进行分析.结果表明：单独实施煤炭资源税或天然气资源税改革对城镇居民组收入差距有正向的缩小作用,有利于收入分配公平,但对农村居民组收入差距起到负向的扩大作用,不利于收入分配公平;单独实施石油资源税改革则同时缩小了城镇和居民组的收入差距,有利于收入分配公平;同时实施三类能源资源税改革的收入分配效应与税率组合方式有关;将能源资源税收入以补贴的方式返还给农村居民可以缩小其收入差距,有利于收入分配公平.