基于奇异谱分析—遗传算法反向传播神经网络模型的湘江新港断面水质预测

运用奇异谱分析(SSA)对湘江新港断面557周的pH、DO、高锰酸盐指数和氨氮数据进行了预处理,再运用遗传算法优化反向传播神经网络模型进行拟合与预测。结果表明:SSA有较好的降噪能力,遗传算法反向传播(GABP)神经网络模型相比BP神经网络模型均方根误差(RMSE)平均缩小了6.96%,具有良好的预测精度;预测期内新港断面的pH、DO、高锰酸盐指数、氨氮均能满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准,但氨氮在预测期内呈上升趋势,需警惕氨氮浓度过高引发的水污染问题。     

长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学

在室内模拟条件下,通过沉积物磷释放动力学实验,研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征,并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响,结果表明:(1)指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征,前20h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大释放量;(2)沉积物磷释放动力学特征与其组成有关,其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关,与沙粒含量呈显著负相关,而与粘粒含量没有达到显著水平,与Olsen-P(0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷)和易解吸态磷(RDP)含量达极显著正相关水平;(3)可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征,且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。     

长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录

长江中下游湖群区，历来是人类最活跃的场所，但由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重，对湖泊湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。长江中游湖泊——龙感湖的湖中心钻孔沉积物中硅藻组合和总磷变化记录了近百年来龙感湖富营养化过程。沉积物中湿地花粉与人湖营养盐关系以及磁化率的分析表明，流域内人类活动对湖周滩地的改造，破坏了湿地植被，助长了人湖物质的增加，湖泊营养相对富集，而流域农业化肥的使用导致了水质的进一步恶化。     

长江中下游铜矿集中区地层、岩相、古地理控制条件

长江中下游地区铜、铁、金多金属矿床的形成和分布格局明显受特定的层位、岩性、岩相和古地理环境控制．矿床主要赋存于上石炭统黄龙组、下二叠栖霞组、下、中三叠统大冶群和东马鞍山组．而以上石炭统和下、中三叠统为最主要．主矿体都于碎屑岩相向联酸盐岩相或碳酸盐岩相向碎屑岩相的过度部位．上石炭统的矿床多数在碳酸盐浅滩相与泻湖相和浅水盆地相交接处．下、中三叠统的矿床主要分布于浅滩相与泻湖和泻湖相与交接部位．区内晚石炭世威宁期和早、中三叠世奥伦尼期（鄂东南地区）及安尼锡期（苏皖区）广泛形成的白云岩及蒸发岩沉积．与金属矿床的形成和定位关系密切．特别是膏盐层对燕中期岩浆热液的演化与成矿可能有重要作用。     

湘江衡阳段沉积物对硝态氮的吸附特性研究

为探究沉积物对水体中硝态氮的吸附特性,以湘江衡阳段上游沉积物为研究对象,通过室内模拟吸附试验,探讨沉积物吸附硝态氮的影响因素、动力学规律及吸附等温线特征,并且利用SEM、FTIR等表征手段揭示吸附机理。结果表明,环境因素的改变会对硝态氮的吸附产生一定影响,泥水比的增大使沉积物的固体浓度效应明显,吸附量减小;硝态氮初始质量浓度越高,吸附量越大;温度越低越有利于沉积物对硝态氮的吸附;扰动速率偏高和偏低都会使吸附量减小。吸附过程在60 min后逐渐达到稳定,其吸附过程符合准二级动力学模型方程和Langmuir等温吸附方程,以化学吸附和单分子层吸附为主。SEM表征分析表明,沉积物呈粗糙多孔的片层结构,具有较多的吸附位点;FTIR表征分析表明,沉积物对硝态氮有一定的吸附作用,沉积物中含有羟基、酰基等多种基团,与硝态氮反应的机理主要表现为置换和吸附作用。     

Cd~(2+)、Pb~(2+)在湘江流域河床表层沉积物上的吸附特性研究

以湘江流域河床表层沉积物为吸附剂,用于去除水中Cd~(2+)、Pb~(2+),系统研究了沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附规律,并探讨了其吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后的化学稳定性。结果表明,当2种离子单独存在时,沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)均具有较好的吸附效果;当2种离子同时存在时,由于竞争作用,沉积物对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附量分别减小了约40%和16%。对吸附平衡的溶液进行曝气和用双蒸水清洗吸附饱和的沉积物后,Cd~(2+)、Pb~(2+)的释放比例较小,说明湘江流域河床表层沉积物吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后,其化学稳定性较好。沉积物的SEM、FTIR和XRD分析发现,沉积物结构多孔,表面含有大量—OH、—NH,这些基团在吸附重金属阳离子过程中起重要作用。研究结果表明,湘江流域河床表层沉积物对去除水中的Cd~(2+)、Pb~(2+)有较好的效果,该成果对湘江流域重金属污染控制具有重要参考价值。     

汉江中下游冬春季硅藻水华成因研究

文章通过研究冬春季硅藻水华发生前后汉江中下游水质、水文及气象因素的变化,分析了环境因素对汉江中下游硅藻水华形成的影响。根据研究,汉江中下游硅藻水华发生时,浮游植物中以硅藻门种类最多,且以硅藻门的小环藻生物量最大。统计分析表明,汉江中下游冬春季硅藻生物量与平均气压、p H值、透明度呈显著负相关关系,而与化学需氧量、总氮指标呈显著正相关关系,说明早春季节特有的气候条件(气压值较低)、水文水质条件(枯水期水体流速缓慢、COD及氮含量略高、透明度较低)可能给硅藻生长繁殖创造了适宜条件,是汉江中下游硅藻水华发生的重要影响因素。     

黄河中下游干流沉积物中重金属的赋存形态及其生态风险

在黄河中下游干流采集6个表层沉积物样品,采用Han和Banin连续提取法提取并采用ICP-MS和ICP-OES测定不同化学形态的Pb、Cu、Cd、Cr、Ni、Zn、Mn含量,在计算重金属富集因子、迁移系数、次生相和原生相分布比值的基础上,对重金属赋存形态、迁移能力、生物活性、污染状况和潜在生态风险进行了研究.结果表明,黄河中下游干流表层沉积物中重金属元素含量沿河流向先增加后降低,高含量点位出现在汜水汇入黄河后,支流的输入对黄河重金属含量具有较为明显的贡献.形态分析研究表明,Pb、Cu、Cr、Zn、Ni等5种重金属残渣态在其不同形态中有绝对优势,Cd可浸取态占明显优势,Mn的残渣态与可浸取态所占比例相当.富集因子分析表明,黄河中下游表层沉积物中重金属可分为3类:Cu、Cr、Mn基本无富集,Pb、Ni、Zn轻度富集,Cd中度到极高度富集;迁移系数研究表明黄河中下游表层沉积物重金属迁移系数和生物活性顺序为MnCdZnNiPbCuCr.次生相原生相比值法表明Cu、Cr、Ni、Zn无污染,Pb在3点位轻度污染,其它点位无污染,Mn在1、3、6点位轻度污染,其它点位无污染.综合各种评价方法,Cd是黄河中下游沉积物中污染程度最高的重金属,具有潜在生态风险,应引起重视.     

湘江底泥对氨氮的解吸动力学研究

以湘江底泥为研究对象,探讨了湘江底泥解吸氨氮的影响因素和动力学规律。实验结果表明,当水溶液pH处于中性时氨氮的解析量最小,酸性或者碱性条件都能够使氨氮解析量增加;温度越高,氨氮的解吸量越大且解吸初期的速度越快,能够更快的达到解吸平衡状态;泥水比的增大虽会使上覆水的氨氮浓度升高,但单位底泥的氨氮的解析量会减小;粒径对解吸的影响是2个方面共同作用的结果。湘江底泥解吸氨氮的动力学实验结果表明,一级动力学模型和扩散方程不能很好的描述底泥对氨氮的解吸过程,Elovich方程能够较好的描述解吸过程。     

“冷冬”酿造了长江中下游的冰雪环境

本刊上期《探索争鸣》专栏发表了任振球研究员的文章，他认为“天地耦合”是今年年初我国发生50年来最严重的暴雪冻雨灾害的根本原因，而不是什么“气候变暖”和“拉尼娜”的影响。最近，我国资深气象专家王绍武在接受记者采访时对此提出了另一个观点：“冷冬”酿造了长江中下游的冰雪环境。