基于BP神经网络的三峡库区土壤侵蚀强度模拟

降雨侵蚀力变化是一复杂过程,其变化存在一定的随机波动性,土壤侵蚀是三峡库区生态环境脆弱最主要的影响因素之一,查明库区土壤侵蚀强度的演化过程及未来趋势是库区生态文明建设过程中急需解决的关键科学问题。论文基于三峡库区1990年侵蚀降雨特征,利用BP神经网络对2010年75个站点降雨侵蚀力进行模拟、验证,预测2030年75个站点降雨侵蚀力。选取2030年预测结果中位于库区周围的27个站点,结合2030年库区自然增长、生态保护情景下土地利用模拟数据,使用RUSLE计算2030年土壤侵蚀强度。结果表明：1）2010年库区降雨侵蚀力模拟相对误差为15%,测试样本数据相对误差为14.67%,预测相对误差为19.65%,NE系数为0.85,说明BP神经网络对库区降雨侵蚀力具有良好模拟效果;2）2010年库区土壤侵蚀强度的Kappa指数为0.75,计算结果能满足模拟与预测需求;3）在土地利用不变情况下,2030年库区轻度、中度侵蚀面积均有所增加,微度及强烈以上侵蚀面积均呈减少趋势,且侵蚀强度转变中的58%来源于相邻侵蚀强度,跨侵蚀等级区的较少;4）在降雨侵蚀力不变情况下,自然增长、生态保护情景下未来土地利用变化所导致的土壤侵蚀均呈下降趋势,后者下降的趋势更为明显;5）在降雨侵蚀力及土地利用均变化的情况下,自然增长、生态保护情景下土壤侵蚀均呈下降趋势。     

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.     

河南夏邑县长寿现象与饮用水水质的关系

基于野外调查采样和室内分析,探讨了夏邑县饮用水中化学元素和长寿人口分布特征以及夏邑县不同乡镇饮用水中化学元素的差异及其与长寿人口分布的相关性。结果表明,夏邑县长寿人口具有明显的空间聚集性,县境内80岁以上及95岁以上人口均呈东北-西南带状分布;与对照相比,夏邑县饮用水中Ca、Cu、Mg、Mn、Pb、Se、Sr、Zn等元素含量较高,而Cd、Cr、Fe、Hg、K、Na等元素含量较低;长寿水平相同的乡镇中百岁人口比例存在明显差异,百岁人口比例较高的乡镇饮用水中Ca、Fe、Mn、Se、Sr等元素富集,而Cu、K、Pb等元素亏损。研究表明,富Ca、Mg、Mn、Se、Sr等生命元素且无重金属污染的弱碱性饮用水是区域长寿的一个重要原因,而饮用水中Ca、Mg、Mn、Se、Sr、Pb分布不均是限制夏邑县百岁人口分布的关键因素。     

西北石化区周围毒害类空气污染物污染特征及健康风险评价

采用SUMMA罐、活性炭吸附及玻璃纤维滤膜富集3种方式,于2014年12月对西北地区3个代表性炼化生产基地周围环境空气收集样品,并采用气相色谱-质谱联用、气相色谱法及高效液相色谱法3种方法,对13种典型毒害类物质进行分析,以研究其污染特征和人群健康风险.结果表明,3个石化区周围环境空气中8种毒害类物质普遍检出,检出率超过80%;石化区苯系物、1,3-丁二烯、对二氯苯、苯并[a]芘平均质量浓度范围分别为48.01~182.75μg·m~(-3)、6.28~7.95μg·m~(-3)、5.53~12.62μg·m~(-3)、7.03~36.08 ng·m~(-3).其中,苯并[a]芘超标最为严重,日均浓度超二级标准限值1.8~13.4倍,苯、甲苯、二甲苯也存在不同程度超标现象.3个石化区苯并[a]芘、1,3-丁二烯非致癌健康风险均已超出可接受的风险水平,兰州石化区周围人群遭受苯的非致癌不良影响风险也较高.与此同时,苯、乙苯、苯乙烯、1,3-丁二烯、对二氯苯、苯并[a]芘的致癌风险均超出了可接受的范围,其中苯、1,3-丁二烯、对二氯苯的致癌风险最为显著.     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料对水中单宁酸的吸附性能研究

通过简单方法制备出Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料,并利用XRD、FT-IR、VSM和SEM等手段对其物理化学性质进行了表征,最后对水中单宁酸进行了吸附性能研究.结果表明,所制备复合材料上的氨基基团(N—H的特征吸收峰出现在1549.53cm-1)能够与单宁酸上的酚羟基反应,使—NH2质子化形成NH+3,并利用良好的磁性(42.5emu.g-1)使单宁酸从水中分离去除;对单宁酸的吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级吸附动力学方程;在pH=6时,基于氢键和静电吸附的协同作用,吸附能力达到最强,为85.18mg.g-1(吸附温度为25℃,吸附时间为60min).研究证实,Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料与Fe3O4@SiO2和SiO2相比,对单宁酸有更好的吸附性能,同时通过外磁场可以达到固液分离的效果.     

邯郸市妇女空气污染暴露对妊娠期高血压的影响

选择河北省邯郸市某医院孕妇数据,探讨了6项空气污染物暴露对孕妇患妊娠期高血压(GH)的影响和不同人群的效应差异,采用传统Logistic回归模型评估了各项污染物的效应,采用主成分改进的Logistic回归模型评估了各项污染物在额外调整其它污染物后的效应.结果显示,单污染物模型中,妊娠期前26周每20μg/m3增量的O3...     

重庆市典型城区PM2.5含碳气溶胶季节变化和来源解析

于2015年10月、12月和2016年3月、8月在重庆大学A区采集秋、冬、春、夏4个季节PM_2.5样品,观察其微观形貌,分析含碳气溶胶及其碳组分的浓度水平,并探讨其季节变化及进行来源解析.结果表明,重庆沙坪坝区PM_2.5中有机碳（OC）、元素碳（EC）、烟灰（char）和烟炱（soot）的年均质量浓度分别为20.66、6.16、5.42和0.74 μg·m^-3.OC季节变化显著,冬季最高,夏季最低;EC秋季最高,冬季最低,但与其它季节相差不大;char表现为秋季 > 春季 > 冬季 > 夏季;soot表现为秋季 > 夏季 > 春季 > 冬季.正定矩阵因子（PMF）解析出3个因子,分别代表生物质/煤燃烧和道路扬尘的混合源（52.7%）、汽油机动车排放源（22.9%）和柴油机动车排放源（24.4%）.机动车尾气是秋、春和夏3个季节含碳气溶胶的主要来源,冬季主要受煤炭/生物质燃烧和道路扬尘混合源的影响.秋季污染事件可能是因为本地及周边城市汽油车通行量增加,冬季污染事件可能是本地煤炭/生物质燃烧排放增加和周边农村地区输入的共同作用,春季污染事件可能与来自西北方向的沙尘长距离传输有关.     

典型城市浅水湖泊沉积物磷形态的分布及与富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对典型城市浅水湖泊:玄武湖、莫愁湖和大明湖的表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.研究表明,表层沉积物中铁磷和钙磷是磷的主要存在形态,占总磷的80%左右,玄武湖和莫愁湖的铁磷明显高于大明湖,可达30%～40%.3个湖泊表层沉积物中有机磷形态以碱可提取有机磷为主,酸可提取有机磷含量较低,但其与总磷的比值可以较好地反映湖泊富营养化程度.     

3株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻效应

从武汉市的池塘分离到3株编号分别为M6,M8和M13的溶藻细菌,对这3株细菌的生理生化特性、溶藻专一性和溶藻原因进行了研究.结果表明:M6,M8和M13分别属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和节杆菌属(Arthrobacter sp.);它们分别能溶解鲍氏织线藻、念珠藻、鱼腥藻、坑形席藻、铜绿微囊藻、鞘丝藻等多种蓝藻,并且它们的液体溶藻现象较固体溶藻现象明显;3株溶藻细菌培养液的过滤液仍有溶藻效应,说明溶藻原因可能是细菌释放某种化学物质所致.      

热处理天然褐铁矿制备γ-Fe2O3及其NH3-SCR活性探究

以天然褐铁矿为前驱体,通过热处理制备γ-Fe_2O_3作为NH3-SCR催化剂.借助XRD、XRF、XPS、NH3-TPD、FR-IR等表征方法,考察反应温度、褐铁矿中的锰氧化物以及H_2O和SO_2对催化剂选择催化还原NO活性的影响并与α-Fe_2O_3作对比.结果表明,由于γ-Fe_2O_3表面比α-Fe_2O_3具有更强的酸性,使得γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口(200~350℃)宽于α-Fe_2O_3(200~300℃),且在活性温度窗口下,催化剂脱硝效率达到99%以上;γ-Fe_2O_3催化剂中少量MnO_2的存在,提高了催化剂低温段(100~200℃)脱硝活性,降低了高温段(400~450℃)脱硝活性;SO_2的存在会使γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口向高温区偏移100℃、体积分数为5%的H_2O对脱硝反应的抑制作用很小,但当SO_2和5%H_2O同时存在,尤其是SO_2的体积分数达到0.12%时,硫酸铵盐类的迅速生成会大大降低γ-Fe_2O_3的脱硝活性;此外,γ-Fe_2O_3经过NH3-SCR反应后,其磁化率略有降低,催化剂仍然具有磁回收循环利用的潜力.