基于机器学习利用低成本传感器数据构建城市近地面PM2.5浓度的高分辨率空间分布

PM_2.5是当前影响中国城市空气质量的一种重要污染物,它对人体健康有不利影响,高时空间分辨率的PM_2.5浓度分布是城市大气污染 精细化防控和健康影响评估的重要基础.低成本传感器在中国城市空气质量监测领域得到越来越多的应用,但由于其数据质量不够高,其价值没有得到充分的挖掘.本研究以在长三角地区蚌埠市城区作为研究案例,首先基于国控站监测数据对低成本传感器观测数据进行校准.接着通过6种机器学习模型的预测性能的比较选取随机森林作为本研究的核心方法.然后利用随机森林方法结合土地利用类型、人口密度和通过WRF模式模拟得到的气象数据、监测数据等多源数据,构建了时间分辨率为1 h、空间分辨率为0.005°（接近500 m）的近地面PM_2.5浓度的时空分布.最后对几种方法的结果进行了比较和评估.反演得到的高分辨率PM_2.5浓度的10倍交叉验证结果显示,空间R²=0.95,RMSE=9.32 μg·m^-3,时间R²=0.88,RMSE=9.24 μg·m^-3.结果表明,低成本传感器观测数据可以帮助人们构建具有更高精度的高时空分辨率的PM_2.5浓度 分布,使得低成本传感器数据的时空特征价值得到更好的利用,同时也可为低成本传感器更好地服务于空气质量精细化管理提供一种新的 应用思路.     

乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的荧光及紫外光谱研究

运用紫外可见光吸收光谱与荧光光谱研究乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的来源、结构及腐殖化程度。r_(A,C)、HIX、SUVA₂₈₀和SUVA₂₅₄等被用于表征DOM的腐殖化程度和芳香构化程度及结构,f_450/500用于指示DOM的来源。研究结果表明：腐殖化程度最高的点为湖泊东部的W4样点,腐殖化程度最低的为总排干影响区域的W1样点。E_253/203表明湖泊入口处沉积物孔隙水中有机质主要为不可取代的芳香环结构。荧光指数f_450/500为1.57～1.82之间。总体而言,f_450/500的值更接近于1.6,处于2个端源中间,说明乌梁素海DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入。相关分析的结果表明, DOM的不同来源对其腐殖化程度产生影响。随着腐殖化值的增大,DOM的来源由生物源向陆源过渡。     

亳清河水体细菌群落的结构和分布特征

城镇生活和工业生产均会对水生环境中细菌群落的结构和分布产生影响.亳清河是黄河小浪底水库的重要支流,流经铜尾矿库和城镇,为了厘清亳清河水体中的细菌群落结构和分布特征,通过采集亳清河沿线具有空间代表性的水体样品,分析亳清河水体中细菌群落的多样性特征,探讨了其与重金属等环境因子的响应关系.结果表明,亳清河下游细菌群落丰富度和多样性高于上游,表现出先降后升的趋势,在汇入小浪底水库之前达到峰值,在铜尾矿库及其附近水体中具有最低的群落丰富度和多样性;变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)和不动杆菌属(Acinetobacter)、Limnohabitans、假单胞菌属(Pseudarthrobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)分别是亳清河水体中的主要优势菌门和主要优势菌属;不动杆菌属在城镇水体中具有最高的相对丰度,其与TC显著正相关;黄杆菌属与As具有共现性且显著正相关,As对亳清河流域致病菌的传播可能具有促进作用.研究结果对多因素影响下的水体健康评估具有重要...     

影响太子河流域鱼类空间分布的不同尺度环境因子分析

鱼类的退化受到不同类型环境因子的影响,为制定更合理的鱼类保护计划,本研究采用了非度量多维标度法(NMS)研究了太子河流域不同尺度环境因子对鱼类空间分布的影响.鱼类聚类结果发现太子河流域鱼类可分为3种分布类型区,即上游森林及支流源头区、中游山地区和下游平原区.NMS分析表明太子河流域鱼类空间分布受到流域、河段和微生境这3种尺度上环境因子的影响,海拔、河流等级和土地利用在流域尺度上对鱼类分布表现出显著影响,速度与深度结合等级、栖境复杂性等级和电导率等因子在河段尺度上表现出显著作用,底质等级是在微生境尺度上具有显著作用.因此,在流域鱼类保护管理中应考虑不同尺度上环境因子的影响.     

低影响开发(LID)雨水径流控制效果模拟

随着城市化发展,防洪工程面临严峻挑战,新版《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)对雨洪系统提出更高要求。为研究降雨径流变化规律,利用SWMM(storm water management model)软件对开发前后场地进行径流模拟,分析径流量变化情况。LID(low impact development)是一种新型的雨洪管理理念,采用雨水源头控制技术,通过滞留、渗透作用,对降雨径流进行控制。LID对雨水径流具有明显的削减和调控作用,能够有效降低城市内涝隐患。为探究LID径流控制效果,以生物滞留池、渗渠、透水路面3种典型LID工程措施为例,模拟不同LID措施对降雨径流控制的效果,探究各措施性能特点。制定LID措施组合方案,模拟其效果,提出合理的LID使用建议。     

植被在大气汞收支中作用的研究进展与展望

在汞的生物地球化学循环中,对于"源"和"汇"的认识还存在许多不确定性。大气汞收支不平衡的问题使得植被在汞循环中的作用日益凸现;开展植被在大气汞收支中作用的研究有助于为全球汞减排政策的制定提供参考。本文首先概述了植被中汞的来源和影响因素及其与大气汞的源汇关系;进而重点论述了植被参与大气汞收支的主要方式:凋落物沉降、生物质燃烧和植被表面与大气汞的动态交换,并阐述了植被在大气汞污染监测中的应用;最后在总结我国相关研究的基础上展望了未来的发展方向。     

Uptake, translocation and metabolism of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in maize (Zea mays L.)

A hydroponic experiment was conducted in the present study to investigate and compare plant uptake, translocation and metabolism of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) of BDE-15, BDE-28 and BDE-47 and polychlorinated biphenyls (PCBs) of PCB-15, PCB-28 and PCB-47 in maize. Root concentrations of BDE-15, BDE-28 and BDE-47 were consistently higher than PCB-15, PCB-28 and PCB-47, respectively. A significantly positive correlation was found between logRCF (root concentration factor) and logKow of these PBDEs and PCBs, suggesting a control role of their partitioning in plant uptake. The translocation factors (TFs, Cstem/Croot) of PBDEs were generally lower than those of PCBs of the same halogen-substitutions, demonstrating easier transport of PCBs than PBDEs. Metabolites mono-, di- and tri-BDEs and PCBs were detected, suggesting the existence of in vivo metabolism of PBDEs and PCBs in maize. Dehalogenation and rearrangement of halogen atoms were identified, and some similarities but also significant differences existed between the PBDEs and PCBs. PBDEs in maize were, in general, more susceptible to metabolism compared with PCBs of the same halogen-substitutions. This is the first comparative report on the uptake, translocation and metabolism of PBDEs and PCBs in plants.     

Behavior of decabromodiphenyl ether (BDE-209) in soil: effects of rhizosphere and mycorrhizal colonization of ryegrass roots

A rhizobox experiment was conducted to investigate degradation of decabromodiphenyl ether (BDE-209) in the rhizosphere of ryegrass and the influence of root colonization with an arbuscular mycorrhizal (AM) fungus. BDE-209 dissipation in soil varied with its proximity to the roots and was enhanced by AM inoculation. A negative correlation (P < 0.001, R² = 0.66) was found between the residual BDE-209 concentration in soil and soil microbial biomass estimated as the total phospholipid fatty acids, suggesting a contribution of microbial degradation to BDE-209 dissipation. Twelve and twenty-four lower brominated PBDEs were detected in soil and plant samples, respectively, with a higher proportion of di- through hepta-BDE congeners in the plant tissues than in the soils, indicating the occurrence of BDE-209 debromination in the soil-plant system. AM inoculation increased the levels of lower brominated PBDEs in ryegrass. These results provide important information about the behavior of BDE-209 in the soil-plant system.     

吸附融合菌的固定化及对铬吸附特性研究

研究了融合菌的固定化方法及吸附特性,结果表明:1.5%海藻酸钠为包埋剂包埋50 g/L融合菌可制成物理和吸附性能较好的固定化吸附剂;40 g/L(约含5 g/L融合菌)的固定化吸附剂对30 mg/L含Cr废水的去除率可达94.54%;当投加量为50 g/L(约含6 g/L融合菌)时,固定化吸附剂可完全去除实际电镀废水(pH:2.67,Cu:1.70 mg/L,Cr:20.62 mg/L,N i:29.97 mg/L,Zn:1.11 mg/L)中的Cu和Cr,且对N i和Zn的去除率也分别达到了48.05%和61.09%;吸附过程符合准二级吸附动力学模型;填充柱工艺适用于固定化吸附剂连续处理含铬废水,当流速为150 mL/h和250 mL/h时填充柱一次稳定处理水量分别为7.2 L和11.5 L,且延长水力停留时间可提高出水水质。     

蚯蚓生物滤池对小城镇污泥处理效果简

针对小城镇污泥的处理问题,提出了蚯蚓生物滤池解决方案,为此在实验中设置了无蚯蚓对照组,并对污泥的稳定性、污泥性状、蚯蚓与微生物的协同作用以及污泥含有的各种元素存在状态进行了研究,通过蚯蚓生物滤池处理后污泥有机质含量平均相对减少量为11.1%,溶解性化学需氧量（SCOD）增加,滤液中氨氮（NH₃-N）含量由20.6~23.9 mg/L降至1.9~4.6 mg/L、滤液中硝态氮（NO₃^--N）含量由0.2~9.5 mg/L升高到42.0~50.8 mg/L,因此,实验结果表明,蚯蚓生物滤池能显著提高污泥的稳定性,改善污泥脱水性能,有利于污泥后续处理。