基于GM(1,1)模型的铜绿山矿井水害预测与防治

本文针对铜绿山矿区复杂的水文地质条件,分析了其含水层和隔水层的分布特征以及矿井突水原因和充水因素,同时在分析矿井涌水影响因素复杂机理的基础上,建立了灰色GM(1,1)预测模型,预测了未来涌水量的发展变化趋势,并针对矿区水害威胁源的实际情况,提出了在青山河流域、南北露采坑、井下同时开展综合防治水的措施,以为矿山的安全生产提供依据。     

热能（火用）平衡在芳烃分离装置清洁生产审核中的实践

运用热能（火用）平衡理论于芳烃分离装置清洁生产审核中,建立了芳烃分离装置热能（火用）平衡。热能（火用）平衡测算结果表明：此芳烃分离装置的热能利用效率（实际）为61．65％、热（火用）利用效率（实际）为59．77％、热力学第一定律效率和热力学第二定律效率分别为23．93％和7．76％。依据清洁生产审核思路,对此芳烃分离装置的热能（火用）利用效率进行了原因分析并提出了预防对策,可为提出清洁生产方案提供定量化依据。     

MFC-MBR耦合系统中SMP与EPS特性的研究

将膜生物反应器与以剩余污泥为底物的微生物燃料电池结合建立了能够有效控制膜污染的MFC-MBR耦合系统,以传统MBR作为对照研究了MFC-MBR耦合系统内泥水混合液的溶解性微生物产物(SMP)与胞外聚合物(EPS)浓度、分子量分布及荧光特性的变化情况.结果表明与传统MBR相比耦合系统中SMP与TB-EPS浓度分别升高了8.5%与9.2%,而LB-EPS浓度则降低了47.9%,并且LB-EPS中芳香性蛋白质与腐植酸的浓度也显著降低.同时还考察了传统MBR与MFC-MBR耦合系统中膜污染情况,结果发现,在传统MBR中TMP达到30KPa所需时间为38d,而MFC-MBR耦合系统则为55d.说明MFC污泥回流能够有效减缓膜污染的发生.     

电动修复过程中电解质浓度对U(Ⅵ)迁移和能耗的影响

采用了柠檬酸与氯化铁组合的一种复合电解质,研究不同的电解质浓度对U（Ⅵ）的迁移行为和能量利用率的影响.结果表明：柠檬酸和氯化铁的最佳浓度为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl₃,该浓度时铀的去除效率约为（61.55±0.41）%,累积消耗能量为0.2559kW·h,能量有效利用率β为（0.24±0.02）×10³.采用Visual MNIETQ软件模拟铀在pH值为3.0的柠檬酸和氯化铁溶液中的存在形式,结果表明主要以大量铀-柠檬酸根络合物（UO₂-Citrate^-）和少量的铀酰离子（UO₂²⁺）存在,此时铀主要从阴极向阳极迁移.当氯化铁浓度增加至0.05mol/L时,铀的去除率相应减少,产生此现象与电渗流强度及方向、氢氧化铁胶体吸附等因素有关.相较于单一的柠檬酸和盐酸,以柠檬酸和氯化铁组合的电解液具备去除效率高、浸出毒性低、土壤修复后危害小等优势.     

哈尔滨市大气细颗粒物污染特征及其毒性效应

为研究哈尔滨市大气细颗粒物的污染特征及其毒效应,分别采集PM_2.5、PM_1.0样品,分析其质量浓度、数浓度的变化分布特征以及对小鼠肺损伤的影响.结果表明：2017年全年PM_2.5、PM_1.0的质量浓度均呈冬高夏低趋势;PM_1.0质量浓度占PM_2.5总质量浓度的62%~85%,PM_1.0数浓度变化趋势为两边高中间低,且其大小与温度呈负相关,与相对湿度无显著相关性;研究大气颗粒物对小鼠肺损伤影响时发现,染毒组小鼠肺组织细胞中LDH、ACP、AKP、ALB增高,说明大气颗粒物PM_2.5和PM_1.0对小鼠肺组织细胞具有毒效应;肺灌洗液中MDA、NO、NOS水平升高,SOD活性下降,说明PM_2.5和PM_1.0都使机体发生氧化损伤,且PM_2.5和PM_1.0质量浓度增加,会使小鼠肺组织细胞毒效应增强,由此引发的机体氧化损伤程度增大.     

廊道与源地协调的国土空间生态安全格局构建

构建生态联系紧密且生态干扰更小的生态安全格局,是平衡国土空间规划中生态保护与经济社会发展的重要手段。在国土空间中,为形成廊道与源地的协调与保护兼顾的生态安全格局,以环洞庭湖区域33个县（区）为例,针对核心生态源地与自然廊道、经济社会源地与人工廊道分别形成的生态格局、城镇格局,揭示两者之间生态关键点及生态干扰点的分布特征,并差异化应对。结果表明：（1）为促进生态要素的空间联系,1537条生态廊道应纳入生态安全格局中,908处生态关键点需要保护,而0.48%的经济社会源地面积应退让给自然廊道。（2）受干扰的核心生态源地面积占比和自然廊道长度占比分别为1.36%、12.95%,8800处生态干扰点可采取缓冲、预警等主要应对策略,以协同发展自然—人工系统。（3）为满足生态保护用地应持续增加的需求,非核心生态源地内,面积分别为203.22 km²、125.67 km²、35.59 km²的一、二、三级自然廊道可分批作为生态安全格局未来发展的储备用地。研究结果可为协调国土空间规划体系中生态用地与城镇建设用地提供参考。     

白洋淀重金属污染特征与生态风险评价

为了解雄安新区核心水系——白洋淀重金属污染情况,在白洋淀布设了15个采样点,对水体和沉积物重金属浓度分布特征进行分析,利用综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度进行评价,并结合历史数据对2004—2016年沉积物中重金属浓度及潜在生态风险指数变化进行分析。结果表明:白洋淀水体中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb平均浓度分别为2.38、6.56、5.57、67.17、4.13、0.034、0.39 μg/L,其中烧车淀点的Cu和Zn浓度,寨南、洛网淀、圈头、枣林庄、光淀张庄、郭里口和安新大桥点的Zn浓度超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ类水质标准,其他采样点均优于Ⅰ类水质标准,且Cr、As、Cd和Pb在各采样点均优于Ⅰ类水质标准;沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb平均浓度分别为48.53、25.51、28.83、91.19、161.51、3.21、45.26 mg/kg,其中Cr和Ni浓度在各采样点均优于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》Ⅰ类标准,Cu、Zn和Pb浓度在各采样点优于Ⅱ类标准,As和Cd浓度在各采样点显著高于Ⅲ类标准。综合污染指数显示白洋淀水体重金属无污染,地积累指数(I_geo)和潜在生态风险指数(RI)表明白洋淀沉积物中Cd污染极为严重,As污染较重,应引起足够的重视。2004—2016年白洋淀沉积物中As、Cd和Pb浓度急剧增加,尤其是Cd对RI贡献率为83%以上,是主要的污染因子,应加强Cd入湖污染控制和底泥污染治理。     

北京市场常见淡水食用鱼体内农药残留水平调查及健康风险评价

利用超声波提取-气质联用法调查了北京市不同水产品市场4种常见淡水食用鱼体内25种农药的残留水平,并利用商值法评价了农药的潜在健康风险.在采集的48个样品中,除七氯、o,p’-DDT、敌敌畏、对硫磷、毒死蜱、仲丁威和久效磷以外,其余18种农药均有不同程度检出.其中,检出率最高的为乙草胺(97.9%)和β-六六六(93.8%);检出农药含量最高的为百菌清(1 779.4μg·kg-1),其次为溴氰菊酯(620.3μg·kg-1).鱼体中有2～10种农药共存,其总浓度为2.7～1 932μg·kg-1.潜在健康风险评价结果表明,按照北京市民的平均水产品消费量,北京水产品市场上的4种主要食用鱼中的农药风险商值为0.043 43,处于较低水平.     

Elman神经网络在矿井突水水源判别中的应用

矿井突水是矿建与生产过程中最具威胁的自然灾害之一,准确判别突水水源是防治水害的关键。选取6种离子的质量浓度作为突水水源的判别因素,将河南省焦作矿区不同水层的39组水化数据以2种样本设计方案进行Elman神经网络模型的构建与检验。以不同的35组水源样品作为训练样本,运用Matlab软件进行Elman神经网络训练,将所建立的判别模型应用于(相应的)4组待测样本的判别,并与DDA、FDA、Bayes三种判别方法的判别结果进行分析比较。2种方案应用结果表明:将具有非线性动态特征的Elman神经网络应用于突水水源判别,在结合相应的水文地质条件前提下,可以准确判断突水来源;矿井多年的开采促使地下各水层水质呈动态变化,Elman神经网络判别模型能够反映这种变化特性,对探寻地下水运移与演化具有一定的应用价值。     

水泥基泡沫形成机理及抑制煤堆自燃试验研究

煤炭开采面临煤自然发火等灾害的严重威胁,在分析现有防灭火技术特征的基础上,制备了1种水泥基泡沫材料。探讨了水泥基泡沫形成机理,包括水基泡沫与浆液扰流混合发泡,表面活性剂增加颗粒疏水性及颗粒稳定泡沫液膜,液膜中水泥、粉煤灰颗粒水化反应及促凝剂加速凝结固化。搭建了小型抑制煤堆自燃试验平台,开展了煤堆自燃温升变化及黄泥浆、无机凝胶、阻化泡沫、水泥基泡沫等防灭火介质降温效果试验,结果表明:水泥基泡沫具有向上堆积的能力,能对高温煤颗粒进行覆盖、包裹,并具有较好的热稳定性,总体降温性能最佳;压注后,监测时间0~900 s内,径向距离为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 m处温度分别从376.98,376.00,374.38,372.14,369.27 ℃下降到21,26,29,35,42 ℃。