北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明：2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m³,是基于生产的直接实体用水量（35.9亿m³）的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长（23.7%）远比直接用水增长（11.8%）快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m³（全部来源于国际贸易）,有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。     

基于LEI和MSPA的南昌市城市扩张类型与生态景观类型变化关联分析

中国正处于城市化快速发展阶段,城市扩张导致大量生态景观日益破碎,分析城市扩张类型与生态景观类型的变化及其关联机制能为改善生态环境提供指导。以南昌市为研究区,采用景观扩张指数（LEI）和形态学空间格局分析法（MSPA）识别南昌市的城市扩张类型和生态用地景观类型,并通过建立缓冲区带分析城市扩张类型与生态景观类型变化的关联特征。结果表明：（1）南昌市城市扩张主要以边缘型扩张为主,生态用地以“核心”形态为主;（2）不同圈层的城市扩张类型和生态景观类型的关系在不同发展阶段差异显著;（3）在城市扩张过程中,总体上生态景观越加破碎,边缘型扩张会加速大型绿色斑块的减小,飞地型扩张促进绿色景观单元的破碎化,填充型扩张则有弱化这一过程的作用。研究结果可为控制城市无序扩张提供可靠的理论参考,并为研究区的城市有序扩张和生态环境保护提供决策依据。     

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.     

壳聚糖-海藻酸钠固定化菌小球处理猪场沼液

采用包埋法,以海藻酸钠-壳聚糖为载体、自行筛选的高效脱氨氮菌为目标菌制备固定化菌小球,用于去除猪场沼液中的氨氮.优化了固定化小球的制备条件,考察了废水处理条件对氨氮去除效果的影响.结果表明,固定化菌小球的最佳制备条件为：壳聚糖投加量20g/L、海藻酸钠投加量10g/L、目标菌种包埋量2：5（V/V）.处理含氨氮废水时,在不调节废水pH值的条件下,当固定化菌小球投加量为15g/L、反应时间为4h时,氨氮的去除率为93.9%,其中吸附作用对氨氮的去除率为64.3%,微生物作用对氨氮的去除率为29.6%.扫描电镜表征结果表明,处理废水后,固定化菌小球外部及内部微生物数量明显增多.动力学与等温线拟合结果显示,固定化菌小球对废水中氨氮的去除过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.9252）和Langmuir等温线方程（R²=0.9578）.     

基于动态时间弯曲算法的核电厂瞬态识别方法研究

目的对核电厂运行瞬态识别进行有效识别。方法基于动态时间弯曲算法,计算运行瞬态中温度、压力和流速数据与设计瞬态中对应数据之间的相似程度,通过定义等效相似度反应温度、压力和流速的不同权重。在完成当前运行瞬态与各条设计瞬态之间的相似程度后,通过比较相似度值,将运行瞬态归类为设计瞬态。结果通过对"华龙一号"核电厂的设计瞬态和基于设计瞬态摄动获得的虚拟运行瞬态进行验证,文中提出的方法能够快速有效地对运行瞬态进行分类,结果显示,有95%以上的运行瞬态能够被正确识别。结论基于动态时间弯曲算法和等效相似度建立的瞬态识别方法具有高效、准确等优点,能够有效应用于核电厂的疲劳监测系统。     

双螺旋浆干涉降噪试验研究

目的研究在机体两侧螺旋桨声波干涉状态下,机体假件表面的降噪效果。方法通过模拟双螺旋浆在机体两侧的分布结构,以壳体结构模拟机身壁板,两侧对称布置电机驱动的螺旋桨旋转台,搭建双桨干涉试验平台,控制螺旋桨运行状态,测量机身表面声压级分布,得到螺旋桨旋转平面内机身外表面的声压级分布规律。通过对比单桨运行状态与双桨干涉状态测点的声压级,验证双桨干涉对机体的降噪效果。结果双桨干涉具有明显的降噪效果,尤其是机体45°方向测点降噪效果最明显。与单桨运行状态相比,双桨对消状态下,最大降噪量为1.84 dB,靠近螺旋桨旋转中心测点(0°测点)声压级降低1.58 dB,机体最上方测点(90°)噪声略有上升,声压级增加0.29dB。结论双桨同时运行状态下,降低了机体表面一定区域的声压级,且对其余区域声压级增加较小,通过控制双桨运行状态能达到降噪的目的。     

某型号无人机环境试验技术策划

根据某型无人机结构特性与使用环境,对其气候环境与力学环境试验进行技术策划,确定其环境试验内容、试验条件与方法。采用经验总结与气候、力学环境载荷分析的方法,分析环境因素对无人机工作可靠性的影响和该型无人机飞行环境,总结工作使用状态下的环境载荷,并确定其气候与环境试验内容、条件与方法。总结确定了该型无人机的主要环境载荷,确定了该型无人机环境试验项目与试验条件,并最终进行了环境可靠性试验实施。     

一种新型"Turn-on"荧光探针用于硫化氢可视化检测

硫化氢(H2S)是表征水体污染的重要参数之一,对其进行快速、有效地检测十分重要.荧光检测法由于具有不可比拟的优势得到了广泛的关注.以2-(2'-羟基苯基)苯并咪唑为荧光团,基于H2S的亲核性,设计合成了一种新型检测H2S的荧光探针.该探针与H2S作用后,荧光强度随H2S浓度的增加逐渐增强,颜色由淡黄色变成紫色,因此能够进行可视化检测,可视化检测限为3μmol·L-1.探针的最佳激发/发射波长为320/460 nm,对H2S表现出了良好的选择性和很快的响应速度(5 min),在较宽的p H(6~9)范围内,仍然表现出较好的荧光性能,荧光检测限为6μmol·L-1.该探针为H2S的检测提供了新方法.     

京津冀地区高分辨率PM2.5浓度时空变化模拟与分析

为了全覆盖、高分辨率和高精度识别京津冀地区大气PM_2.5质量浓度时空变化,选取多角度大气校正算法遥感反演的1km AOD为主要预测因子,多种气象要素和土地利用要素为辅助预测因子,构建了混合效应模型+地理加权回归模型的两阶段统计模型,并针对京津冀地区PM_2.5污染较严重的特点,模型中引入了AOD²等独特预测因子.通过上述两阶段模型定量预测了研究区2017年1 km²空间分辨率的每日PM_2.5质量浓度.结果表明,模型交叉验证的决定系数R²为0.94,斜率为0.95,均方根预测误差为13.14 μg·m^-3,在前人基础上预测精度进一步提升,可用于PM_2.5浓度时空变化预测与分析.2017年,京津冀地区PM_2.5浓度年均值为44.96 μg·m^-3,年均值范围在0~89.89 μg·m^-3之间.PM_2.5浓度时空变化差异性明显,整体上呈现"平原西南部浓度高、平原东北部浓度中等和山区高原浓度低"的空间分布格局以及"冬季浓度高、夏季浓度低和春秋过渡"的季节变化特点.模型预测结果的高时空分辨率可以支持流行病学研究在较小区域的暴露评估和识别小尺度污染源的时空变化,分析发现在大气污染防治行动计划实施以来,污染较严重的冀中南山麓平原区可能出现了重要污染源的空间变化.模型预测与分析结果可以为京津冀大气污染防治提供科学支撑.     

中国农田土壤Cd累积分布特征及概率风险评价

通过检索2000~2022年国内外公开发表的文献资料,获得31个省240个市（县）区域160446个农田土壤样点的镉（Cd）含量数据,利用单因子污染指数、地累积指数和概率风险评价方法从整体上分析了我国农田土壤Cd污染时空分布特征及其健康风险,为农田土壤Cd污染治理和风险管控提供了科学依据.结果表明,我国农田土壤ω（Cd）范围在0.012~23.33 mg ·kg^-1,几何均值为0.473 mg ·kg^-1,是我国农用地土壤Cd风险筛选值（6.5华南>西北>东北>华东>华北;从时间尺度来看,我国农田土壤Cd含量在各时间段并无统计学意义的显著性差异（P>0.05）.我国农田土壤Cd对儿童、青年、成年人和老年人尚无非致癌风险,但其对成年人和老年人存在潜在致癌风险,约5.81%和4.49%的成年人和老年人的致癌风险超过美国环保署规定的限量值（1E-06）.为提高农田土壤Cd健康风险评价的准确性,概率生态风险评价中还需要进一步考虑土壤Cd的生物有效性和农产品的摄食暴露途径.