基于小波分解及遗传BPNN耦合模型的地表水As浓度预测研究

随着工业的快速发展,水体中污染物超标事件时有发生,造成了较严重的水环境污染问题.水环境监测与预报是环境科学研究的重要内容.为了实现地表水砷（As）污染的准确预报,本研究提出小波分解、遗传算法与BP人工神经网络的耦合建模方法,并结合某河流监测站1998—2016年共19年的地表水质监测数据,通过皮尔逊相关系数和信息指标评价法对模型输入变量进行筛选,最后对比分析了在不同水质参数输入情况下BP人工神经网络（BPNN）、遗传算法改进的BPNN（GABP）、小波-遗传BPNN耦合模型（W-GABP）对后6年（2011—2016年） As浓度预测结果的均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）、平均绝对百分比误差（MAPE）,以确立最优模型.结果表明：①多水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为17.51%、15.98%、14.46%,单水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为18.78%、16.74%、7.83%;②小波分解数据前处理及遗传算法均能较大程度地提高预测模型的精度;③对于地表水水质预报,需对比不同模型在不同输入变量下的预测结果,以获得最佳的预测精度.单水质参数输入的W-GABP耦合模型能较准确地预报地表水As浓度的变化情况,对数据缺乏地区水质监控和地表水As污染防治具有重要意义.     

某铀尾矿库地震和渗流耦合作用下稳定性研究

为了研究某铀尾矿库在不同工况下渗流流态和安全系数,以南方某铀尾矿库为对象,耦合GEO-Studio软件中SLOPE/W和SEEP/W模块,并利用极限平衡理论模拟研究了不同工况下坝体渗流流态和安全系数。结果表明:水流主要通过尾粉土层流过尾矿坝,使水力坡降主要集中在初期坝坡前底部;随着水位上升,坝体中水力等势线越来越稀疏,同时尾矿坝3个渗流截面流速加大; 6~9度地震烈度激励下,尾矿坝安全系数维持在1.23~0.91之间,不能满足规程要求。建议初期坝坡坝底埋设排水管,减小水流对初期坝压力,同时对尾矿坝,特别是尾粉土层进行灌浆加固,提高尾矿坝稳定性。     

生物膜系统中部分反硝化实现特性

以移动床生物膜反应器（moving-bed biofilm reactor,MBBR）为例,考察生物膜系统中部分反硝化NO₂^--N积累特性,并通过耦合厌氧氨氧化验证生物膜系统中部分反硝化耦合厌氧氨氧化（partial denitrification with anaerobic ammonium oxidation,PD+ANAMMOX）工艺的可行性.结果表明,在C/N为3.0,填充率为20%的条件下,经过40 d的富集培养,实现部分反硝化,NO₂^--N积累率达（69.38±3.53）%;接种生物膜NO₃^--N还原酶（nitrate reductase,NAR）活性为0.03 μmol·（min·mg）^-1,NO₂^--N还原酶（nitrite reductase,NIR）活性为0.18 μmol·（min·mg）^-1,富集培养后生物膜NAR活性增至0.45 μmol·（min·mg）^-1,NIR活性降至0.02 μmol·（min·mg）^-1,从酶学角度验证了部分反硝化实现;高通量测序结果显示,Thauera属从0.3%增加至37.27%,在微生物群落中占主导地位,该菌属被认为是部分反硝化过程的主要功能菌.随后与厌氧氨氧化耦合,出水总氮达（6.41±1.50） mg·L^-1,总氮去除率达（88.16±2.71）%,证明了生物膜系统中PD+ANAMMOX的可行性及稳定性.     

硫氧同位素解析典型岩溶地下河流域硫酸盐季节变化特征和来源

全球约1/4的饮用水源为岩溶水,但岩溶含水层极易遭受人类活动污染.以八步地下河为例,利用硫酸盐（SO₄^2-）浓度、硫氧同位素（δ³⁴S-SO₄和δ¹⁸O-SO₄）和水中氧同位素（δ¹⁸O-H₂O）研究岩溶小流域SO₄^2-的丰、枯水期两个季节变化特征和来源.结果表明：①受酸性矿坑水（acid mine drainage,AMD）直接影响的采样点SO₄^2-浓度较高（≥250 mg·L^-1）,枯水期>丰水期,其他采样点浓度季节变化相对较弱且浓度低.②地表水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-10.5‰和4.7‰,枯水期为-11.5‰和1.3‰;地下水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-2.9‰和7.1‰,枯水期为-3.2‰和6.2‰.地表水和地下水中δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄值都存在丰水期偏重、枯水期偏轻的特征.③丰、枯水期流域内地表水和地下水中各采样点δ³⁴S-SO₄值变化不明显,表明在特定的采样点SO₄^2-的来源相对稳定.④地表水和地下水中SO₄^2-主要来源于雨水、硫化物和石膏,地下河出口各来源丰水期所占的比例分别为13%、40%和47%,枯水期为18%、39%和43%.     

跨流域调水生态补偿机制探讨

跨流域调水工程已经成为解决我国缺水地区水问题的重要手段之一,而由跨流域调水引发的生态补偿问题是制约调水工程社会、经济效益发挥的关键因素。目前跨流域调水生态补偿机制设计主要是沿用流域内生态补偿的一般理论与方法,导致跨流域调水生态补偿主体缺失、补偿对象不全面、补偿标准不合理、补偿方式单一,极大地限制了跨流域生态补偿实践的开展。通过比较分析流域内生态调水与跨流域调水在受工程影响、水权转移形式、涉及的利益主体关系、生态补偿主导部门、生态补偿核算标准等方面的特征,提出了以区域水权为理论基础,以生态补偿客体、补偿标准、补偿形式以及补偿保障体系为主要内容的跨流域调水生态补偿机制框架。     

Fenton试剂对垃圾渗滤液中腐殖酸的去除特性

采用Fenton试剂处理反渗透浓缩渗滤液,通过腐殖酸相对含量(UV₂₅₄),COD_Cr,TOC,腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α)及氧化/混凝去除率比(φ)等表征手段,比较不同初始pH,H₂O₂投量〔c(H₂O₂)〕和Fe2+投量〔c(Fe2+)〕对渗滤液COD_Cr和UV₂₅₄的去除效果. 结果表明:在试验范围内,UV₂₅₄去除率(48.5%～78.2%)高于COD_Cr去除率(40.3%～62.5%);腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α>0.77)远高于反应前(α_〖WTBZ〗00.61),说明腐殖酸的降解影响和控制着整个体系COD_Cr的去除. 混凝作用(COD_{Cr coag},UV254 coag)受氧化作用(COD_{Cr oxid},UV254 oxid)的影响并与之拮抗,氧化作用越大混凝作用越小. 当c(H₂O₂)/c(Fe2+)>2时,氧化作用占优势;当c(H₂O₂)/c(Fe2+)<1.2时,混凝作用占主导. 当初始pH为4.0,c(H₂O₂)为240 mmol/L,c(Fe2+)为40 mmol/L,反应时间为2 h时,COD_Cr和UV₂₅₄的氧化/混凝去除率比最大(φCOD_Cr8.6,φ _<sub>UV2546.0),COD_Cr,UV₂₅₄,HA和FA去除率分别达到62.5%,78.2%,95.0%和62.7%.      

无机离子对磷钨酸光催化活性艳橙脱色降解的影响

报道了10种无机离子(NO3-,SO42-,CO32-,PO43-,Cl-,Mg2+,Ca2+,Cu2+,Mn2+和Al3+)对磷钨酸光催化活性艳橙(KGN)溶液反应的影响.研究表明,NO3-,SO42-,CO32-和PO43-对光催化KGN溶液降解有一定的促进作用,但随着NO3-浓度的增大,该促进作用不再增大;SO24-和CO23-在不同浓度下对光催化反应有较强的促进作用,但随着SO42-和CO32-浓度的增长,其促进作用呈降低趋势;当PO34-浓度高于0.15mmol.l-1时,随着PO34-浓度的增大,光催化反应发生抑制,并且随着浓度的增长,抑制作用有增强的趋势;Cl-对光催化脱色反应存在较强的抑制作用,除在0.075mmol.l-1的浓度时,Cl-对反应无明显影响外,其它浓度下都使光催化反应发生抑制,并且随着Cl-浓度的增加,抑制作用明显增强.Mg2+和Ca2+在不同浓度下对磷钨酸光催化KGN反应略微有促进作用;Cu2+对活性艳橙光催化脱色反应影响不显著;而Mn2+和Al3+离子对光催化反应效率存在一定抑制作用.     

固相萃取-高效液相色谱法测定畜禽粪便中的土霉素、金霉素和四环素

固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)检测猪、鸡和牛等畜禽粪便中土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)等四环素类抗生素.畜禽粪便采用EDTA-Mcllvaine缓冲提取液提取,并用LC-18固相萃取柱富集畜禽粪便样品中的抗生素.结果表明,采用该预处理方法,三种抗生素的加标回收率介于51.3%-93.7%之间.以0.01 mol·l-1草酸溶液/乙腈/甲醇(V/V/V=76/16/8,pH=2.5)混合溶液为流动相,在355nm检测波长条件下,三种抗生素能完全分离,且检测灵敏度较高;土霉素、四环素和金霉素的检出限分别为0.029mg ·kg-1,0.055mg·kg-1和0.073mg·kg-1采用该方法分析安徽省合肥地区的畜禽养殖场的畜禽粪便,除部分牛粪外,均有抗生素检出.     

稻草还田方式对双季稻田耕层土壤有机碳积累的影响

选择南方典型双季稻田,研究不同的稻草还田方式对土壤不同层次有机碳的积累、表土碳密度、C/N比值及水稻产量的影响。结果表明,不同的稻草还田和耕作处理对水稻产量无显著影响;不同稻草还田处理的土壤有机碳和C/N均随土层加深而减小;3个稻草还田处理0-5 cm土层土壤有机碳质量分数显著高于不还田对照,其中,以高桩免耕处理最高,比无草翻耕处理提高13.8%（P〈0.01）;5-10 cm土层表现为高桩翻耕处理显著高于其他处理,增加幅度为1.39-1.66 g kg-1;10-15 cm为翻耕处理（包括稻草不还田和还田）显著高于各免耕处理;稻草翻耕处理（0-15 cm）的耕层有机碳密度显著高于其他处理。因此,南方双季稻田采取稻草翻耕还田方式有利于增加土壤有机碳汇。     

外来红树植物无瓣海桑的入侵生态特征

无瓣海桑因其具有速生性的特点而被广泛的用于滩涂海岸造林和控制外来杂草互花米草。但是同样作为外来种,无瓣海桑其自身的入侵性及生态风险已经成为近年来研究的一大热点。依据外来种风险评估的侧重点,分别从定居特性、传播特性及其影响等方面总结了国内外无瓣海桑的入侵生态特征的相关研究,表明无瓣海桑具有速生、高生产力、对低温和土壤具有一定的适应性、已在澳门等地出现扩散入侵现象等利于入侵的特点;但是同时它生态位宽度中等,繁殖率较低,并且它的种植会改善红树林生态系统土壤养分,有利于乡土红树植物的生长。现有对无瓣海桑入侵生态特征的定性研究并不能完全确定其入侵性和生态风险。因此今后需采用风险评估模型等手段对无瓣海桑入侵性进行更为深入地评估。