水库中重金属迁移的神经网络模拟

重金属在水环境中的迁移转化是一个多因素影响的复杂过程,快速而准确地模拟水体中重金属的迁移一直是水环境研究领域的焦点。神经网络模型计算迅速、能以较高精度拟合任意非线性函数,在水文水质模拟中已有很多成功的应用,但对重金属的模拟还很少见到。文章以大伙房水库为例,用神经网络模型模拟了重金属镉、铜、汞和锌在水库中的浓度迁移过程。建模时依据水环境中重金属迁移转化机理并借鉴数学建模中边值问题的解决思想,确定了模型的输入和输出因子;对实际监测中重金属浓度低于检测方法的最低检出限的情况,将其浓度以0计算。模型对水库中镉和铜的浓度的模拟值与实测值的最大相对误差分别为17.5%和17.9%,对汞和锌的浓度的模拟值与实测值的确定系数分别为0.741和0.762,而对镉和铜的确定系数更是达到了0.96以上。对各重金属的模拟结果表明用神经网络模拟水环境中的重金属迁移是可行的,能快速得到比较准确的结果。文章建立的模拟大伙房水库重金属浓度迁移的神经网络模型对该水库水环境管理有一定的参考价值。     

城市污水厂活性污泥强化自养反硝化菌研究

采集北京高碑店城市污水厂的反硝化污泥样品,以硫磺作为电子供体进行驯化培养. 测定污泥的增长率来确定污泥活性,分别测定NO^-₃-N、SO^2-₄浓度来确定硝酸盐的去除效率和硫酸盐生成速率. 当硝酸盐去除率达到90%以上时,提取污泥中微生物总DNA,构建16S rRNA基因片段克隆文库来分析细菌群落结构. 结果表明,污泥的增长率为0.177 g/(L·d),污泥中硝酸盐浓度与时间的关系符合一级反应. 污泥中细菌类群主要为Beta-Proteobacteria、Deta-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria和Unclassified bacteria,其中Beta-Proteobacteria类细菌占主导地位. 在成熟的反硝化污泥中,自养反硝化菌Thiobacillus denitrificans占所占比例高达48.65%. 此外,反应器中还存在Denitratisoma sp.、Curvibacter sp.、Thermomonas sp.、Geobacter sp.等细菌. 对自养反硝化污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥的硝酸盐去除率.     

负载型纳米Pd/Fe对氯代烃脱氯机理研究

采用实验室制备的负载型纳米Pd/Fe对几种常见的挥发性氯代烃:四氯乙烯(ICE)、三氯乙烯(TCE)、1,1-二氯乙烯(1,1-DCE)、氯乙烯(VC)和林丹(γ-HCH)进行了还原脱氯研究.负载型纳米Pd/Fe对PCE、TCE、1,1-DCE、VC和γ-HCH的还原脱氯符合准一级反应动力学方程,其反应速率常数分别为2.79 h-1、2.35 h-1、1.12 h-1、2.14 h-1和4.02 h-1.氯代烃降解过程中几乎没有中间产物生成,终产物主要为C2 H6和C2 H4,如对TCE进行降解时,生成的C2H6和C2 H4分别占总碳质量比的70%和10%.采用暴露在空气中24 h的负载型纳米Pd/Fe对PCE进行脱氯,8次循环后仍能对PCE快速完全降解,表明负载型纳米Pd/Fe的稳定性能良好.以γ-HCH为目标污染物对负载型纳米Pd/Fe的反应持久性进行了研究,200 h后负载型纳米Pd/Fe的反应性没有明显降低,表明负载型纳米Pd/Fe反应持久性能良好.温度对负载型纳米Pd/Fe的脱氯反应影响较大,测得各氯代烃脱氯反应的活化能均高于29 kJ·mol-1.对PCE、TCE进行了脱氯动力学模拟,模拟结果与试验数据基本吻合,表明负载型纳米Pd/Fe对氯代烃的脱氯,是连串、平行及多步骤反应的结合.     

笼养肉鸡生长过程NH3、N2 O、CH4和CO2的排放

为确定规模化笼养肉鸡生产过程NH3、N2O、CH4和CO2的排放因子,并探讨不同生长阶段排放特征,本研究选择山东某商业化肉鸡养殖场,利用INNOVA 1312多气体分析仪-连续采样测试系统和风机风量现场测定系统(FANS),对肉鸡舍NH3、N2O、CH4和CO2的排放进行为期42 d的测定,确定了肉鸡整个生产过程气体的平均排放因子和累积排放因子.结果表明,整个肉鸡生产过程中NH3排放因子呈现出先升高后降低的趋势,变化范围在8.5～342.1 mg·(d·bird)-1,平均为137.9mg·(d·bird)-1[48.6 g·(d.AU)-1],CH4和CO2排放因子随着日龄的增加而增大,CH4排放因子的变化范围在19.5～351.9mg·(d·bird)-1之间,平均为154.5 mg·(d·bird)-1[54.4 g·(d.AU)-1],CO2的排放因子在2.2～152.9 g·(d·bird)-1之间变化,平均为65.9 g·(d·bird)-1[23.2 kg·(d.AU)-1],整个生产过程没有监测到N2O的排放;肉鸡的NH3累计排放因子为(5.65±1.02)g·(bird·life cycle)-1,第1阶段(0～17 d)、第2阶段(18～27 d)和第3生长阶段(28～42 d)氨气排放占总排放的比例分别为33.6%、36.4%和29.9%,第2阶段的NH3累计排放因子显著高于第1和第3生长阶段;CH4和CO2的累计排放因子分别为(6.30±0.16)g·(bird·life cycle)-1和(2.68±0.18)kg·(bird·life cycle)-1,第3阶段的CH4和CO2累计排放因子显著大于1和2阶段,占总排放量的50%以上.研究结果为控制气体排放提供了数据基础.     

济南白泉泉域地下水位动态对降水响应的年内时滞分析

利用1990~2011年间济南白泉泉域内4个碳酸盐岩裂隙岩溶水及泉域内及北侧3个松散岩孔隙水水位动态观测资料与同期降水数据,采用相关分析、交叉小波分析方法对研究区地下水位动态与降水的关系进行了研究。结果表明:1相关分析可概略的描述水位动态对降水响应的滞后特征。2交叉小波分析表明,全时段岩溶水观测点水位动态对降水时滞为101.41~141.56d,孔隙水为114.14~185.37d,泉域径流区及排泄区的各点对降水的滞后明显,且岩溶水径流路径越长,水位动态越滞后。3高降水时段岩溶水动态时滞为80.80~118.31d,孔隙水为128.59~167.52d,说明年降水量及降水组合形式对水位时滞有影响,总体降水量越大则地下水位响应越快。地下水位对降水响应的定量描述,可耦合入地下水位预测模型,从而对地下水资源的保护及合理开发利用起到积极作用。     

梯级水库建设下的水沙营养盐协同变化规律研究：以嘉陵江为例

水库建设在兴利防洪的同时对多个环境要素造成了影响,现有研究主要分析水、沙、营养盐等单一要素变化,缺乏不同要素间的协同分析.本研究基于IHA指标、MK分析、Spearman相关分析等方法讨论了1995—2017年嘉陵江梯级水库建设对流域水-沙-污染物等单个要素和多个要素协同性的综合影响.结果表明,水库建设对河流流量具有"削峰填平"作用,其中枯水期流量增加13.3%～47.0%,丰水期流量下降率最高则达19.4%;相对于流量,水库建设对泥沙的削减作用更为明显,且对上游河流泥沙输移影响更大.同时,水库建设后其下游水、沙、营养盐过程线趋同,尤其是丰水期,水、沙、营养盐指标相关系数显著提升,均达0.75以上.该结果补充了目前水库建设对水、沙、营养盐综合影响研究的不足,为水利工程影响下的水环境综合管理提供了支撑.     

硝化类型对污水脱氮过程中N2O产生量的影响

采用好氧-缺氧SBR系统,研究实际生活污水脱氮过程中N2O的产生与释放情况,重点考察硝化类型对脱氮过程中N2O产生量的影响.结果表明,实际生活污水脱氮过程中N2O主要产生于硝化阶段,而反硝化阶段有利于降低N2O产生量.硝化类型对脱氮过程中N2O产生量有显著影响.全程硝化和短程硝化过程中N2O-N产生量分别为1.87,0.90mg/L,短程硝化过程中N2O产生量远低于全程硝化过程中N2O产生量.在DO浓度不受限制的情况下,应用实时过程控制,实现短程硝化反硝化,可降低污水脱氮过程中N2O产生量.     

山东省环境监测转型发展实践与探讨

山东省环境监测工作经过近40年的发展,取得历史性的突破,目前正处于继往开来、转型发展的关键阶段。按照国家的统一部署和要求,将工作重心转到环境监测业务和技术上来,实现各级监测站的成功转型,是环境监测系统深化改革、促进科学发展的必然要求。在转型中成长,在转型中发展是体制机制改革的基点。文章从山东省环境监测的发展历程回顾和评价出发,提出了转型发展的定位、制度、技术体系、重点领域等方面的对策措施。     

水肥气耦合对温室番茄地土壤N2O排放及番茄产量的影响

为揭示水肥气耦合对温室番茄地土壤N₂O排放的影响,提出适宜的温室番茄增产减排措施,采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N₂O的排放,分析水肥气耦合条件下土壤温度、灌溉水利用效率(WFPS)、NO^-₃-N、O₂含量的变化规律以及N₂O排放的影响机制.加气条件下设两个灌水水平0.6 W和1.0 W(分别代表亏缺40%灌溉和充分灌溉,W代表充分灌水时的灌水量)和3个施氮水平(120、 180和240 kg·hm^-2,分别代表低、中和高氮,以50%F、 75%F和F表示,其中F为当地推荐施氮量),以不加气充分灌溉(O为加气灌溉,CK为常规滴灌)条件下3种施肥水平为对照,共9个处理.结果表明,充分灌溉(W2F1O、W2F2O和W2F3O)的N₂O累积排放量较亏缺灌溉(W1F1O、W1F2O和W1F3O)处理平均增加了55.7%(P<0.05);高氮条件下(W1F3O、W2F3O和W2F3CK)土壤N₂     

黑土真菌群落互作及其与梯度有机质碳分子结构的关系

真菌在土壤有机质积累、转化以及养分循环中发挥着重要功能.本文利用高通量ITS扩增子测序和固态¹³C核磁共振波谱技术,比较低有机质(2%～5%)和高有机质(7%～9%)条件下,土壤真菌各类群间的互作关系及其与有机碳官能团结构的联系.¹³C-NMR分析结果表明,O-Alkyl C占总有机碳的比例随着有机质含量的升高而增大(25.8%～35.9%).有机质含量越高,A/A-O(Alkyl C/O-Alkyl C)越小,有机质分解程度越低.真菌群落中粪壳菌纲(Sordariomycetes, 14.33%～28.17%)和被孢毛霉菌纲(Mortierellomycotina, 7.32%～23.14%)为优势类群,其相对丰度均随着土壤有机质含量的升高而显著增加(P<0.05).网络分析结果表明,相比高有机质土壤,低有机质土壤中真菌生态网络的节点数、连接数和平均聚类系数较小,真菌互作关系更简单,且真菌与有机碳官能团联系更紧密,尤其与LOC联系更紧密.随机森林模型显示LOC对低有机质土壤真菌互作关系的解释量最高(10%),其次是难分解碳组分(ROC...