天山北坡经济带土壤重金属来源及污染评价

为定量识别与评价天山北坡经济带中奇台、吉木萨尔、阜康等地区土壤重金属来源与生态风险,对该区域171个表层土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As和Cd7种常见重金属的含量进行测定.运用统计学方法、主成分分析、正定矩阵因子分解（PMF）与潜在生态风险指数进行重金属污染程度评价以及来源分析.结果表明,研究区土壤Zn、Cu与Cr之外,Pb、Hg、As和Cd分别超过了新疆土壤背景值4.1、2.0、8.0和48.0倍;与国家土壤重金属风险筛选值相比,Zn、Cr和Hg浓度在安全范围内,Cu与Pb有少部分样点污染较严重,超出筛选值,As与Cd平均值分别超出筛选值的3.09倍与19.17倍.污染来源分析结果显示研究区土壤中的重金属元素主要来自于燃煤源、交通运输、大气降尘、农工业排放和自然因素.生态风险评价结果分析表明,Zn、Cu、Cr和Pb处于轻微风险状态;Cd处于极高风险水平;73.68%的Hg处于中等风险,18.71%处于高风险;43.86%的As生态风险处于中等风险,51.46%处于高风险.综合潜在生态指数介于472~2575.69,Cd对综合潜在生态指数贡献率达到了89.24%,其次是As与Hg,表明研究区Cd对土壤生态环境危害很大,As与Hg也需要特别引起重视.     

Predicting geogenic groundwater fluoride contamination throughout China

Endemic fluorosis exists in almost all provinces of China. The long-term ingestion of groundwater containing high concentrations of fluoride is one of the main causes of fluorosis. We used artificial neural network to model the relationship between groundwater fluoride concentrations from throughout China and environmental variables such as climatic, geological. and soil parameters as proxy predictors. The results show that the accuracy and area under the receiver operating characteristic curve of the model in the test dataset are 80.5% and 0.86%, respectively, and climatic variables are the most effective predictors. Based on the artificial neural network model, a nationwide prediction risk map of fluoride concentrations exceeding 1.5 mg/L with a 0.5 × 0.5 arc minutes resolution was generated. The high risk areas are mainly located in western provinces of Xinjiang, Tibet, Qinghai, and Sichuan, and the northern provinces of Inner Mongolia, Hebei and Shandong. The total number of people estimated to be potentially at risk of fluorosis due to the use of untreated high fluoride groundwater as drinking water is about 89 million, or 6% of the population. The high fluoride groundwater risk map helps the authorities to prioritize areas requiring mitigation measures and thus facilitates the implementation of water improvement and defluoridation projects.     

Ozone episodes during and after the 2018 Chinese National Day holidays in Guangzhou: Implications for the control of precursor VOCs

The impact of reducing industrial emissions of volatile organic compounds (VOCs) on ozone (O₃) pollution is of wide concern particularly in highly industrialized megacities. In this study, O₃, nitrogen oxides (NOx) and VOCs were measured at an urban site in the Pearl River Delta region during the 2018 Chinese National Day Holidays and two after-holiday periods (one with ozone pollution and another without). O₃ pollution occurred throughout the 7-day holidays even industrial emissions of VOCs were passively reduced due to temporary factory shutdowns, and the toluene to benzene ratios dropped from ∼10 during non-holidays to ∼5 during the holidays. Box model (AtChem2-MCM) simulations with the input of observation data revealed that O₃ formation was all VOC-limited, and alkenes had the highest relative incremental reactivity (RIR) during the holiday and non-holiday O₃ episodes while aromatics had the highest RIR during the non-pollution period. Box model also demonstrated that even aromatics decreased proportionally to levels with near-zero contributions of industrial aromatic solvents, O₃ concentrations would only decrease by less than 20% during the holiday and non-holiday O₃ episodes and ozone pollution in the periods could not be eliminated. The results imply that controlling emissions of industrial aromatic solvents might be not enough to eliminate O₃ pollution in the region, and more attention should be paid to anthropogenic reactive alkenes. Isoprene and formaldehyde were among the top 3 species by RIRs in all the three pollution and non-pollution periods, suggesting substantial contribution to O₃ formation from biogenic VOCs.     

火工品温湿度加速老化模型和算法研究

目的 研究对火工品适用的温湿度加速模型,以及加速系数计算程序,获取准确的温湿度加速系数外推公式.方法 通过分析国内外使用的各种双因素加速模型的适用性,确定火工品适用的温湿度加速模型,采用免费自由的开源统计分析软件——R软件,对通过加速试验获取的某点火头2种温湿度加速条件下的试验数据,进行单组数据拟合和多组数据拟合两种温湿度加速老化算法的开发,并且对2种算法、3种寿命分布下寿命外推的准确性进行对比分析.结果 确定了Peck模型适合用于火工品的温湿度加速模型,获取了某电点火头对应的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数.结论 基于多组数据拟合的温湿度加速老化算法,比基于单组数据拟合的温湿度加速老化算法对试验数据的兼容性好.3种寿命分布中,Weibull分布的加速系数计算结果最保守.     

机器学习在材料服役性能预测中的应用

针对材料服役性能预测存在误差大、计算复杂、适用性差等问题,提出了基于数据挖掘的机器学习预测方法。首先阐述了机器学习的应用流程,并总结了常用模型原理及其在材料性能预测中的应用。然后采用多种机器学习模型对RPV钢的辐照性能进行预测,并通过Stacking集成方法提高了模型的预测精度。结果表明,机器学习可用于材料服役性能预测,具有较高的预测精度和可靠性。根据材料服役数据的不同特征选择合适的学习模型,同时进行模型融合和参数优化,可有效提高模型的预测精度及运算速度。     

随机不确定性影响下某航炮发射动力学仿真

目的研究随机不确定性对航炮发射动力学响应的影响,提高其射击密集度。方法建立某航炮刚柔耦合动力学模型,利用ADAMS软件进行发射动力学仿真分析。考虑航炮射击过程中的不确定因素,采用非概率凸集模型进行量化,揭示缓冲器弹簧刚度、平衡机弹簧刚度、炮膛合力等参数不确定性对航炮射击密集度的影响规律。结果炮口振动在不确定性因素的影响下,出现振动幅值增大,在区间范围内波动的现象。结论航炮射击时的炮口振动严重影响了射击密集度,因此在设计时必须考虑不确定性因素,所得结果对于提高航炮系统射击密集度具有一定的指导意义。     

基于随机森林的南京市PM2.5和O3对减排的响应

自2013年《大气污染防治行动计划》实施后,南京市大气污染有所改善,但仍面临着细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)污染问题.为探究污染物浓度对其前体物减排的响应,获得有效的减排策略,常利用大气化学模式进行多组基于排放扰动的敏感性试验,而这需要消耗大量计算时间和计算资源.应用随机森林算法对2015年大气化学传输模式(GEOS-Chem)模拟结果进行机器学习,高效地预测了南京2019年PM_2.5浓度日均值和日最大8 h臭氧(MDA8 O₃)浓度对不同人为源排放控制情景的响应.随机森林结果表明2019年中国人为排放每减少10%,南京ρ(PM_2.5)季节平均值下降2～4μg·m^-3.当2019年中国人为源减排比例高于20%时,南京ρ(PM_2.5)年均值将低于国家二级限值(35μg·m^-3).若仅对中国地区O₃前体物氮氧化物(NO_x)和挥发性有机污染物(VOCs)同比例减排,反而...     

社会资本对农村贫困代际传递影响机制研究

社会资本在反贫困领域的重要作用已被理论和实践所证实。在新时代脱贫攻坚的决胜阶段,有效发挥社会资本的周急济贫功能,缓解乃至阻断贫困代际传递,已成为当前反贫困战略推进中亟待探讨的问题。研究整合了四期中国家庭追踪调查(CFPS 2010、2012、2014、2016)个体家庭和村庄的嵌套数据,建立了“认知型”和“结构型”两种类型以及“个体家庭”和“村庄”两个层级的社会资本框架,并基于探索性因子分析构建了社会网络、社会信任、社会声望、社会参与、集体参与以及公共服务6个社会资本变量。研究利用HLM软件构建了多层广义线性模型(HGLM),通过四阶段的空模型、截距模型、随机效应模型以及完整模型分析了绝对贫困背景下社会资本对农村贫困代际传递的影响机制。研究结果表明:①个体社会资本总量与贫困代际传递呈显著负相关。②在个体家庭层面,社会网络、社会声望、社会参与对贫困代际传递有显著负向影响,但社会信任和地方信任对贫困代际传递的影响并不显著。③在村庄层面,公共服务对贫困代际传递具有显著负向影响,集体参与对贫困代际传递具有显著正向影响,且公共服务水平对社会网络和贫困代际传递具有正向调节作用。研究提出要大力培植贫困群体和乡村两个层级的社会资本以缓解农村贫困代际传递趋势:①要通过协调“乡政”与“村治”以形成良性的乡村治理格局。②要促进精准扶贫与乡村振兴战略紧密衔接,在保障个体脱贫的同时完善农村公共服务及基础设施建设,推进城乡基本公共服务均等化;③须提振贫困群体脱贫信心,增强村级自治与集体参与的水平和能力。     

历史抗生素胁迫改变磺胺甲唑和甲氧苄啶对活性污泥的影响:ARGs及其潜在宿主

抗生素共暴露对污水处理厂抗生素抗性基因（ARGs）及微生物群落聚集过程有着重要影响.然而,历史抗生素接触胁迫差异（遗留效应）是否能决定微生物和ARGs对抗生素复合污染的响应尚不清楚.通过选择高浓度（30 mg ·L^-1）磺胺甲唑（SMX）和甲氧苄啶（TMP）作为历史接触胁迫条件,探究SMX和TMP复合污染对ARGs、细菌群落及其交互作用的短期影响.基于高通量荧光定量PCR,共检测出13种ARGs,它们的绝对丰度介于2.21~5.42 copies ·μL^-1（对数值,以DNA计,下同）,其中sul2、ermB、mefA和tetM-01是样品中最主要的亚型,绝对丰度在2.95~5.40 copies ·μL^-1之间;SMX和TMP复合污染会引起ARGs和可移动基因元件（MGEs）的富集,但其对各亚型的影响不同,且SMX的历史遗留效应高于TMP;不同接触史的复合污染下,ARGs间的共现与互斥模式均存在;MGEs （尤其是intI-1）与磺胺类（sul1、sul2）、四环素类［tet （32）］和大环内酯-林可酰胺-链霉菌素类抗性基因（ermB）均呈显著正相关性;基于微生物全尺度分类发现各类群微生物群落结构对复合污染的响应不同,且条件丰富菌属（CAT）得到了显著富集;陶厄氏菌属（Thauera）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和副球菌属（Paracoccus）是优势的抗性菌属;网络分析共发现31个ARGs的潜在宿主,以条件稀有菌属（CRT）为主,尤其是Candidatus_Alysiosphaera和纺锤状菌属（Fusibacter）与多种ARGs呈现正相关,是多种ARGs的潜在公共细菌宿主;部分稀有菌属［RT,变异杆菌属（Variibacter）、气单胞菌属（Aeromonas）和管道杆菌属（Cloacibacterium）等］是转座子IS 613的潜在宿主,在ARGs的增殖传播中发挥重要作用.综上,研究揭示了污水处理系统中抗生素历史胁迫对ARGs赋存特征和及其宿主细胞的遗留效应,可为削减抗生素复合污染引起的ARGs污染提供新思路与理论依据.     

长期覆膜条件下农田土壤微生物群落的响应特征

地膜覆盖是农业生产中保障粮食增产增收的重要措施.为明确长期地膜覆盖对农田土壤微生物群落结构特征的影响,采集4个不同覆膜年限的农田土壤,利用高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构变化,探讨长期覆膜农田土壤中微生物群落的变化及其对微生物生态环境效应的影响.结果表明,长期覆膜对土壤细菌多样性无显著影响,但降低真菌多样性;长期覆膜使土壤细菌酸杆菌（Acidobacteriota）和真菌被孢霉菌（Mortierellomycetes）物种丰度降低,增加土壤放线菌（Actinobacteriota）物种丰度.长期覆膜可以使土壤富集细菌中的芽孢杆菌（Bacillus）和类诺卡氏菌（Nocardioidaceae）,及真菌中的肉座菌目（Hypocreales）和曲霉菌（Aspergillus）等有益微生物菌群.然而长期覆膜使土壤真菌共生网络变得简单而脆弱,其关键物种仅有子囊菌门中的粪壳菌目（Sordariales）中的未知菌属一种,因此对农田土壤生态环境带来潜在风险.本研究为深化了解长期覆膜对农田微生物生态环境效应的影响提供理论依据.