基于高光谱的土壤全氮含量估测

基于高光谱(350~2 500 nm)数据,研究了我国中、东部地区5种主要类型土壤全氮含量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了基于偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)和特征光谱指数的土壤全氮含量估算模型。结果表明,以500~900 nm、1 350~1 490 nm区域波段反射率经Norris滤波平滑后的一阶导数光谱为基础,构建的基于PLS和BPNN的土壤全氮含量估算模型精度较高,建模决定系数分别为0.81和0.98;独立观测资料检验结果显示,模型预测决定系数分别为0.81和0.93,均方根误差RMSE为0.219 g·kg^-1和0.149 g·kg^-1,相对分析误差RPD为2.28和3.36,说明PLS和BPNN模型对土壤全氮含量具有较高的预测精度。在光谱指数的分析中,基于近红外872 nm和1 482 nm 两个波段的差值光谱指数DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)对土壤全氮含量最敏感,建模决定系数、预测决定系数、RMSE和RPD分别为0.66、0.53、0.31 g·kg^-1和1.60。比较而言,三种方法估算土壤氮含量的精度顺序为BPNN模型＞PLS＞DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂),基于PLS和BPNN两种方法建立的土壤全氮含量高光谱估测模型具有较高的精度,可以用来精确估算土壤全氮含量;基于两波段构建的DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)预测效果低于前两者,但也可以用来粗略估测土壤中的全氮含量。     

无锡市桃花山生活垃圾填埋场扩建工程渗沥液导排设计

通过分析无锡市桃花山垃圾填埋场原工程渗沥液导排在实际运行中存在的问题,针对当前卫生填埋场的现状,提出扩建工程在原工程和扩建工程和新场渗沥液导排2个关键环节上采取的措施。     

物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

太湖两种水生植物群落对沉积物中氮素的影响

2012年6月对太湖贡湖湾、南部湖区以及东西山之间水域的两种水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Limnanthemun nymphoides)群落内外的沉积物进行样品采集,调查了沉积物中的氮素分布现状.结果表明:①草藻过渡型湖区(贡湖湾)马来眼子菜群落内部0~25 cm的沉积物中Org-N和TN的含量分别比群落外部高38.06%和25.65%.②草型湖区新生植物群落的形成可以促进沉积物(0~25 cm)中各形态氮含量的降低,其中马来眼子菜群落内沉积物(0~25 cm)中TN、Org-N、NH+4-N和NO-3-N的含量较群落外平均降低了43.29%,50.78%,7.09%和10.86%;荇菜群落内部比外部分别降低了4.65%,4.63%,5.01%和2.76%,可以发现马来眼子菜群落的促进作用比荇菜群落明显.③植物群落的存在可以影响沉积物的理化性质.相关性分析显示,植物群落外沉积物的pH与TN显著正相关(P<0.05,n=24),植物群落内部沉积物中pH与沉积物中NH+4-N呈显著负相关(P<0.05,n=24),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05,n=24);植物群落内部和外部沉积物的Eh均与TN显著正相关(GMN,P<0.01,R=0.922 8**;NMN,P<0.01,R=0.827 7**;GMW,P<0.05,R=0.748 9*;NMW,P<0.05,R=0.663 7*),但较群落外部而言内部的相关性更强.     

混凝-生物强化联合处理环氧树脂高盐废水

环氧树脂高盐废水是目前较难处理的工业废水之一.采用混凝联合生物强化工艺:通过混凝过程进行预处理后,投加嗜盐菌进行生物强化考察盐度变化对系统降解有机物的影响以及污泥性状的变化情况.结果表明,当废水中氯离子浓度达到驯化目标10 g/L时,系统对COD的去除率仍稳定在85％左右;以没有投加嗜盐菌的反应器为对照组,在进水COD平均浓度为550 mg/L左右,氯离子浓度由12 g/L增至21 g/L时,对照组COD平均去除率由82％降至60％以下,而投加了嗜盐菌的反应器(投加组)则仍保持在85％以上;此外,盐度的变化同时影响污泥的活性及其沉降性能,随着盐度增大,两组中的污泥活性均有所降低,但投加组的污泥活性相对较高,其污泥的沉降时间和污泥体积指数(sludge volume in-dex,SVI)值也较低.采用本工艺处理环氧树脂高盐废水,使得生物处理过程能够长期稳定运行,且能够保持较高的耐盐度和COD去除率.     

实用高效的油烟净化技术及设备

随着餐饮业的快速发展 ,油烟的污染日益严重。探讨分析了目前油烟污染的净化处理现状 ,论述了新型高效的油烟净化技术机理 ,从而开发研制出经济实用的油烟净化设备 ,为我国控制油烟污染开辟了新途径     

基于剩余污泥的超声法提取微生物絮凝剂

通过超声系列实验,对超声法从剩余污泥中提取微生物絮凝剂(MBF)进行了系统研究。从剩余污泥中提取的MBF在碱性条件下表现出较好的絮凝活性。提高污泥浓度有利于提取出较高絮凝活性的MBF。由于超声波的破解作用,超声频率或功率过高均不利于MBF的提取。在20 kHz的超声频率下,连续超声比脉冲为1、4或8 s超声时的提取效果均要好。经过工艺优化,采用20 kHz、120 W的超声波对剩余污泥(19.4 g/L)连续超声30 s,所提取的MBF对高岭土悬浊液的絮凝率接近70%。结果表明,超声法可用于从剩余污泥中直接提取MBF,在降低MBF生产成本的同时实现污泥的资源化利用。     

不同酶强化污泥为燃料微生物燃料电池特性对比分析

采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池(MFC),对比分析了蛋白酶和淀粉酶强化剩余污泥为燃料的MFC(ESMFC)产电特性、酶特性和污泥减量化效果。研究表明,投加蛋白酶的ESMFC最大功率密度比对照组增加106.2%,投加淀粉酶时ESMFC最大功率密度比对照组增加48%。蛋白酶作用主要体现在投加后的前12小时,而淀粉酶作用时间则较长,为投加后的前144小时,但在运行前期,由于高温作用,导致系统内的酶活性较强,投加的淀粉酶作用则不明显。投加蛋白酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别为82%、65%和85%,而投加淀粉酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别达到86%、67%和88%。此研究对于ESMFC中外加酶的选择具有一定意义。     

Understanding the patterns and mechanisms of urban water ecosystem degradation: phytoplankton community structure and water quality in the Qinhuai River, Nanjing City, China

The temporal and spatial distribution characteristics of environmental parameters and the phytoplankton community were investigated in October 2010 and January 2011 in the Qinhuai River, Nanjing, China. Results showed that the water quality in the study area was generally poor, and the main parameters exceeding standards (level V) were nitrogen and phosphorus. The observed average concentrations of the total nitrogen (TN) were 4.90 mg?L^?1 in autumn and 9.29 mg?L^?1 in winter, and those of the total phosphorus (TP) were 0.24 mg?L^?1 in autumn and 0.88 mg?L^?1 in winter, respectively. Thirty-seven species, 30 genera, and four phyla of phytoplankton were detected in the river. Cyanophyta and Bacillariophyta were the dominant phyla in autumn, with average abundance and biomass of 221.5?×?10⁴?cells?L^?1 and 4.41 mg?L^?1, respectively. The dominant population in winter was Bacillariophyta, and the average abundance and biomass were 153.4?×?10⁴?cells?L^?1 and 6.58 mg?L^?1, respectively. The results of canonical correspondence analysis (CCA) between environmental parameters and phytoplankton communities showed that Chlorophyta could tolerate the higher concentrations of the permanganate index, nitrogen, and phosphorus in eutrophic water; Bacillariophyta could adapt well to changing water environments; and the TN/TP ratio had obvious impacts on the distributions of Cyanophyta, Euglenophyta, and some species of Chlorophyta. CCA analyses for autumn and winter data revealed that the main environmental parameters influencing phytoplankton distribution were water temperature, conductivity, and total nitrogen, and the secondary factors were dissolved oxygen, NH₄ ⁺–N, NO₃–N, TN, COD_Mn, TN/TP ratio, and oxidation-reduction potential.