海上含聚污水电化学处理装置的优化

为解决传统电化学方法在含聚污水处理时电极板消耗严重、絮渣量大的问题,通过改进电极板材料、组合数及结构等,研究适度降解-除油一体化电化学技术,在降低渣泥量的同时保证处理效果。实验结果表明:最佳电极板组合为"网状惰性金属复合物极板(阳)-网状铝极板(阴)-网状铝极板(阴)-网状惰性金属复合物极板(阳)";在电解电流为4.0 A、极板间距为8.0 cm、面体比(电极板面积与处理污水量的比值)为2/17 cm~2/mL、电解时间为30 min的最佳处理条件下,几乎无絮渣产出,含聚污水的浊度去除率为93.3%、聚合物降解率为92.0%、除油率为95.0%,展现了优良的处理效果。     

黄、渤海滨海带大气颗粒物时空分布与来源特征

PM10作为大气污染物监测的主要指标之一,探究大气PM10浓度对大气环境质量和人体健康评价具有重要意义。黄、渤海滨海带包括京、津和辽、冀、鲁、苏等工、农业大省,区域大气PM10污染的时空分布和来源特征具有复杂性和典型性。在锦州、北京、天津、烟台、青岛、连云港和盐城7个城市布设10个采样点,含7个城市点和3个农村点,开展为期一年的大气颗粒物的采样;同时,于冬季1月和夏季7月在锦州、天津和烟台进行合计60 d的加密采样,藉以确定研究区域大气PM10的时空分布和来源特征。结果表明,黄、渤海滨海带大气年均PM10总浓度为(129’18)"g·m~(-3),单月最低值出现在2015年7月盐城农村样点15"g·m~(-3),最高值为2015年3月北京城市点307"g·m~(-3)。盐城大气PM10浓度(城市点(85’27)"g·m~(-3)和农村点(66’35)"g·m~(-3))显著低于其他样点大气PM10浓度。渤海滨海带中西部的京(140’68"g·m~(-3))、津(169’60"g·m~(-3))两市大气PM10年均浓度显著高于东部的锦州(125’41"g·m~(-3))和烟台(109’31"g·m~(-3));而且黄海滨海带大气PM10年均浓度(114"g·m~(-3))显著低于渤海滨海带年均浓度(136"g·m~(-3)),总体上表现出西高东低、北高南低的特征。黄、渤海滨海带城市点和农村点年均浓度分别为(129’18)"g·m~(-3)和(112’30)"g·m~(-3);农村点春冬季大气PM10浓度和城市点浓度相当,无显著差异,夏秋季大气PM10浓度略低于城市浓度,表明农村地区大气颗粒物污染情况也较为严重,需受到关注。区域内PM10浓度季节变化整体表现为春冬高、夏秋低。利用多元回归分析初步判断黄、渤海滨海带PM10属于复合来源,大气PM10浓度约30%的变化与降水、人均能耗和沙尘天气相关。黄、渤海滨海带大气PM10浓度的昼夜变化不大,大气PM10浓度与气温呈现正相关,与风速和降水呈现负相关,表现为受各种气象因素综合作用的影响。     

基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

利用重组大肠杆菌SOS法评价污水厂出水的遗传毒性以及工艺去除效果

SOS/umu测试法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,由于该技术所用菌种为致病菌且操作步骤繁琐等原因,制约了技术的推广应用。研究建立了基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法(专利号:ZL201110022476.1),应用该方法评价了某市4座污水厂出水的直接遗传毒性效应,同时以污水处理一厂为例考察了直接遗传毒性效应的季节变化规律以及不同的工艺对水中直接遗传毒性物质的去除情况。结果显示:各污水厂出水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO毒性当量浓度范围为0.018~0.514 mg·L-1;一年四季中夏季进出水直接遗传毒性效应最高,现有工艺中生化处理工艺段对直接遗传毒性去除效果最佳,去除率为33.33%。该方法操作便利、检测敏感性较高、操作危险性较低,可用于水中直接遗传毒性效应的测试。     

长江经济带PM_(2.5)时空特征及影响因素研究

大气细颗粒物(PM_(2.5))因其对空气环境质量乃至人类健康的巨大危害而逐渐引起学者们的关注。本文以我国综合实力最强、战略支撑作用最为突出的区域之一——长江经济带为研究对象,基于城市级空气质量监测数据,运用地理学时空分析与GIS可视化方法探索并呈现了2015年长江经济带PM_(2.5)的时空分布特征及其演变规律;在此基础上,结合空间回归模型考察了PM_(2.5)浓度与区域城市发展之间的内在关系。结果表明,就空间特征而言,长江中下游地区PM_(2.5)污染较长江上游地区更为严重,长江北岸地区比长江南岸地区更为严重;PM_(2.5)高浓度集聚地带主要位于鄂皖苏大部分地区,与空气质量较佳的云南及其周边地区呈"对角"分布状态。长江经济带内城市间PM_(2.5)浓度存在着显著的正向空间自相关,且自相关性随距离增大而不断减弱,其门槛尺度约为900 km;在这一范围内,PM_(2.5)空间集聚效应较为明显。就时间特征而言,冬季PM_(2.5)浓度相对较高,春秋两季次之,夏季空气质量最好;各地区浓度分布在年初相对离散,后有所趋同。此外,PM_(2.5)与其他类型的大气污染物(如SO2、NO2、O3)浓度两两之间均存在着显著的正相关性,暗示大气污染物从原发污染演变为二次污染,形成恶性循环。空间回归分析结果表明,PM_(2.5)污染随经济发展水平的提高呈现先上升后下降的趋势,在一定程度上支持了"环境库兹涅兹曲线"假说;且人口密度、公共交通运输强度均在不同程度上导致长江经济带PM_(2.5)浓度的升高。最后,从区域性联防联控、不同类型大气污染物协同治理、促进经济发展方式转型等方面为长江经济带的大气环境治理提出切实可行的政策建议。     

3种组合工艺处理农村生活污水

进行了厌氧折流板反应器-垂直潜流人工湿地(ABR-VSFCW)、复合厌氧反应器-水平潜流人工湿地(HAR-HSFCW)、膨胀颗粒污泥床-人工快速渗滤系统(EGSB-CRI)3种组合工艺处理农村生活污水的研究。结果表明,在温度为10~29℃,进水COD为325.3~386.5 mg/L的条件下,3种组合工艺对COD均有较高的处理效果,当厌氧段HRT大于16 h时,3种组合工艺出水COD浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准;EGSB-CRI、HAR-HSFCW对TP的去除效果较好,出水TP浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准,且显著优于ABR-VSFCW,ABR-VSFCW出水TP浓度达到了二级标准;ABR-VSFCW、HAR-HSFCW、EGSB-CRI出水NH+4-N浓度分别为25.24~42.20、29.59~41.60和9.80~15.35 mg/L,其出水NH+4-N浓度达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准;3种组合工艺对TN的去除效果无明显差异,去除率仅为23.9%~46.4%。因此,EGSB-CRI对农村生活污水的处理效果最好,HAR-HSFCW次之,ABR-VSFCW较差。     

兰坪铅锌矿区不同污染梯度下优势植物的重金属累积特征

对兰坪铅锌矿区污染程度不同的3个样地(云南松林、魁蒿群落和马桑灌丛)进行植被调查,选择其中9种共有的自然生长的优势草本植物为研究对象,测定了土壤及植物体的重金属含量。结果显示,3个样地土壤Cu、Cd、Pb和Zn等4种重金属含量均表现为马桑灌丛>魁蒿群落>云南松林;植物体内重金属积累呈现出随着土壤污染程度增加而增加的趋势;所选择的9种植物均不符合超富集植物的标准,依据不同的耐性机制将9种植物分为3类,野棉花能较强吸收土壤中重金属,并转移到地上部分,属于富集型植物;西南金丝梅、倒提壶、长籽柳叶菜、魁蒿、翻白叶和四脉金茅吸收的重金属主要积累在根部,属于根部囤积型植物;尼泊尔蓼和中华山蓼体内重金属含量较低,属于规避型植物。讨论了利用这些植物进行矿山治理。     

中国三大城市群城市化动态特征对比

1990年代以来,中国步入快速城市化阶段,其中京津冀、长江三角洲和珠江三角洲三大城市群成为引领我国城市化发展的主导力量。本研究耦合城市异速增长和标准化区位商分析方法,对三大城市群1990年代至今的城市化动态特征进行对比研究,探讨城市形态扩张与功能演变的耦合作用过程。结果显示:①在城市形态扩张方面,三大城市群异速增长类型差异显著,其中长江三角洲和珠江三角洲分别呈现持续的负异速增长和正异速增长形式,分别表现为人口高度聚集和建成区急剧扩张特征;而京津冀呈现正负异速增长交替增长形式,人口集聚与建成区扩张程度均较低;②在城市功能演变方面,三大城市群第二产业发展阶段不同,第三产业格局演变差异明显;③城市形态与功能耦合作用促成了城市群城市化进程向不同方向发展;对外开放、技术创新、政府干预等是影响城市群形态扩张和功能演变的主要驱动力。鉴于三大城市群对我国城市化发展的主导作用,对其形态扩张与功能演变动态特征的对比研究能够深入理解国家及区域尺度的城市化发展规律和机制,并对我国其他城市群的科学、持续发展提供理论和实践指导。     

中国旅游经济与生态环境协调发展水平的空间差异与演变特征

本文在构建旅游经济与生态环境耦合系统评价指标体系的基础上,运用AHM权重和熵值权重相结合的方法及协调发展度测度模型,对1996-2010年我国东中西部11省区旅游经济与生态环境协调发展水平的时空演变特征进行了分析。研究结果表明:①近10余年来,我国东中西部11省区旅游经济与生态环境的协调发展水平均在不断提高,2010年11省区均已进入协调发展状态,但总体上仍处在较低水平;②我国旅游经济和生态环境协调发展水平的空间差异十分显著,但差异主要表现在东部地区与中西部地区之间,中部地区和西部地区之间差异不明显;③旅游经济综合效益与生态环境综合效益对比分析显示,我国东部省市多为生态环境滞后型区域,而中西部省区多为旅游经济滞后型区域。     

基于遥感反演长江中游地区悬浮泥沙研究

悬浮泥沙定量研究对于调查长江的水质、地貌、生态环境等起着至关重要的作用。以长江中游武汉地区2012~2013年14幅不同时相的Landsat ETM+遥感影像为主要数据源,结合野外采样悬浮泥沙浓度数据,分析了悬浮泥沙遥感定量反演方法,数据处理中针对ETM+SLC OFF影像缝隙问题,采用自适应局部回归匹配算法（ALR）进行影像自动恢复处理,在波段选择中对悬浮泥沙浓度和光谱反射率数据进行相关性分析,并运用传统关系建模方法和高斯模型方法对比,比较悬浮泥沙定量反演模型,利用实测验证数据对反演模型精度进行评估。研究结果表明：（1）ALR可以有效的获取悬浮泥沙敏感波段的遥感光谱反射率;（2）ETM+Band3悬浮泥沙浓度的高斯模型相关系数最高,通过对比得到模型反演的验证精度较高,研究证明遥感定量反演适合于长江流域武汉段泥沙含量大范围监测