基于神经网络的碳排放预测及影响因素分析

基于新疆1995—2014年农业生产碳排放源,建立碳排放关系数据库。应用广义神经网络(generalized regression neural network,GRNN)构建了排放量预测模型,结合平均影响值(mean impact value,MIV)方法对碳排放影响因素进行量化。结果表明:1)GRNN模型预测碳排放的平均绝对百分误差和拟合优度分别为2.7860%和0.8720;2)新疆人口、人均GDP、农业贡献值、农机总动力和农户固定资产投资等因素对农业生产碳排放的影响程度分别为0.6210、0.2377、0.3698、0.8500和0.1000。该成果可为新疆碳排放总量分析和影响因素量化方面提供参考。     

碳素纤维在近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐处理中的应用

对碳素纤维进行氧化改性,利用改性后的碳素纤维处理近岸污染海水,重点研究了改性碳素纤维对海水中活性磷酸盐和活性硅酸盐的吸附作用。考察了碳素纤维液相改性时间、碳素纤维投加量、活性磷酸盐初始浓度、活性硅酸盐初始浓度、吸附时间、海况、pH值等单因素对近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐吸附效果的影响。研究结果表明:改性碳素纤维对硅酸盐的吸附效果较好,去除率可达70%,对活性磷酸盐的去除率为31%左右。通过正交实验确定改性碳素纤维材料修复模拟近岸海水的优化条件为:碳素纤维改性时间为1.5 h,投加量为0.01 g,硅酸盐初始浓度为3mg/L,磷酸盐初始浓度为20 mg/L,海况为3级,pH值为8,吸附时间为3 h。在此条件下,碳素纤维对磷酸盐的去除率可达31.06%,硅酸盐去除率可达70.88%。     

Mesoporous carbon nanomaterials induced pulmonary surfactant inhibition, cytotoxicity, inflammation and lung fibrosis

Environmental exposure and health risk upon engineered nanomaterials are increasingly concerned. The family of mesoporous carbon nanomaterials(MCNs) is a rising star in nanotechnology for multidisciplinary research with versatile applications in electronics,energy and gas storage, and biomedicine. Meanwhile, there is mounting concern on their environmental health risks due to the growing production and usage of MCNs. The lung is the primary site for particle invasion under environmental exposure to nanomaterials. Here, we studied the comprehensive toxicological profile of MCNs in the lung under the scenario of moderate environmental exposure. It was found that at a low concentration of 10 μg/mL MCNs induced biophysical inhibition of natural pulmonary surfactant. Moreover, MCNs at similar concentrations reduced viability of J774 A.1 macrophages and lung epithelial A549 cells.Incubating with nature pulmonary surfactant effectively reduced the cytotoxicity of MCNs.Regarding the pro-inflammatory responses, MCNs activated macrophages in vitro, and stimulated lung inflammation in mice after inhalation exposure, associated with lung fibrosis.Moreover, we found that the size of MCNs played a significant role in regulating cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this nanomaterial. In general, larger MCNs induced more pronounced cytotoxic and pro-inflammatory effects than their smaller counterparts. Our results provided valuable information on the toxicological profile and environmental health risks of MCNs, and suggested that fine-tuning the size of MCNs could be a practical precautionary design strategy to increase safety and biocompatibility of this nanomaterial.     

白云岩石漠化坡地土壤改良盆栽试验研究报道——以种植黑麦草为例

本文针对白云岩坡地土壤漏水、漏肥问题,通过对白云岩坡地土壤施用保水剂和活性炭,开展土壤改良的盆栽试验,探讨保水剂和活性炭对白云岩坡地土壤的理化性质和水分养分流失以及黑麦草生物量的影响。结果表明:(1)通过添加保水剂,可以有效改善土壤理化性质、减少水分渗漏,提高植物可利用水分。添加0.5%和1%的保水剂,渗漏水量和容重明显降低,孔隙度、土壤含水量、全氮、碱解氮、速效钾和有机质含量显著提高,总生物量分别比未添加保水剂处理增加了15.71%和22.79%。(2)添加活性炭,可以有效减少养分淋失,增加农作物产量,缓解白云岩坡地土壤"漏肥"问题。添加3%和5%的活性炭,土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质含量显著增加,总生物量分别比不添加活性炭处理增加了42.55%和64.76%。(3)保水剂和活性炭的建议添加比例分别为1%和5%。保水剂和活性炭作为土壤改良剂,可以有效改善土壤物理结构,降低土壤水分渗漏量,减少养分漏失,提高作物产量,为白云岩石漠化坡地土壤的"漏水"和"漏肥"问题探寻一种新的解决途径,提高土地生产力。     

喀斯特常绿与落叶阔叶混交林过去50年来的碳循环模拟

通过对Forest-DNDC模型的植被和土壤参数本地化校准,以气象插值数据为输入,模拟了贵州省普定县高原型喀斯特次生常绿与落叶阔叶混交林1965~2014年的土壤、植被和生态系统碳循环特征。结果表明,与冷模拟和实测值相比,参数本地化校准后的模型能更准确地模拟春、秋、冬3个季节的土壤呼吸动态,而模拟的夏季土壤呼吸偏小;但统计检验指出,参数修订后的Forest-DNDC模型能够较好地模拟喀斯特森林土壤呼吸,降低了模拟误差,可用于喀斯特常绿与落叶阔叶混交林碳动态的模拟。进一步分析发现,1965~2014年喀斯特森林的碳通量除模拟早期的前3~4年急剧增加之外,随后总初级生产力(GPP)保持相对稳定,植物呼吸(Rplant)和生态系统呼吸(R_(ecosystem))随着森林发育而增加,土壤呼吸(R_(soil))减少,植被净初级生产力(NPP)呈迅速减小趋势;净生态系统碳交换量(NEE)亦较迅速下降,在2013年达到最低值-0.17 t C/ha,喀斯特森林由碳汇变为弱碳源。相关分析表明,年均温度和年降水对喀斯特常绿与落叶阔叶混交林的GPP和R_(soil)没有显著影响,但却显著影响NPP、R_(plant)、R_(ecosystem)和NEE。     

二氧化碳捕集技术进展研究

CO2排放主要源于化石燃料燃烧过程,减少化石燃料燃烧过程排放的CO2对于降低大气中CO2浓度具有重要意义.针对燃烧过程排放的CO2,分析了CO2捕集技术的原理、工艺流程、优劣性和适用性,并归纳了CO2捕集技术的研发趋势.结果表明:CO2捕集技术主要包括燃料燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧.为了有效缓解因CO2排放导致的一系列环境及社会问题,后续需要进一步降低CO2捕集技术的成本以及通过立法以约束企业的CO2排放行为.     

福建省工业CO2排放效率评价研究

运用基于非期望产出、非径向、非角度的SBM-DEA模型,对2005年-2014年福建省工业35个行业CO2排放效率进行评价,然后通过行业效率值动态聚类深入揭示福建省工业行业CO2排放特质,最后提出福建省工业低碳发展的建议.研究表明:福建省工业存在较大的节能减排空间,高效率行业具有技术进步显著的优势,中效率行业效率值受贸易结构影响,低效率行业普遍存在产能过剩的问题.因此,福建省工业低碳转型需要调整能源消费结构、推进低碳技术进步、优化贸易结构、消化过剩产能.     

系列混合碳源在EBPR系统颗粒化进程中的影响研究

在SBR反应器中接种富含聚磷菌的活性污泥,以一系列不同比例的丙酸与乙酸混合为碳源条件,进行了EBPR系统颗粒化培养,考察了混合碳源中丙酸所占质量分数(以COD质量浓度计)的提高对EBPR系统颗粒化进程中颗粒粒径生长、污泥沉降性能、系统除磷效率等宏观特性的影响规律.结果表明,EBPR系统污泥颗粒生长速率随碳源中丙酸所占质量分数的增加而提高;碳源中丙酸所占质量分数较高的反应器污泥SVI值相对较高.经90 d培养,碳源中丙酸所占质量分数分别为0%、25%、50%、75%及100%的系统中成熟颗粒体积平均粒径分别为550.64、599.41、642.38、680.99和745.08μm,污泥SVI值分别稳定在30、40、50、60及75 mL.g-1左右.在相同的磷处理负荷下,各试验系统除磷性能产生了显著性差异.0%、25%、50%、75%及100%丙酸碳源系统平均净除磷能力(以MLSS计)分别为0.78、2.29、2.96、3.23及3.77 mg.g-1,平均除磷效率分别为31.5%、56.5%、77.4%、85.9%及97.0%.     

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

粉末活性炭粒径对水中菲吸附动力学的影响效应研究

以菲为目标污染物,研究了粉末活性炭(PAC)在微尺度(1～ 100.Μm)下的粒径效应对多环芳烃吸附性能的影响.实验中按照中值粒径将研磨后得到的粉末活性炭划分为:PAC-1 (19 μm)、PAC-2(46μm)、PAC-3(76 μm).通过比表面积及孔隙度自动分析仪、原位拉曼光谱、扫描电镜等手段对PAC物化性质进行表征,发现粒径减小使PAC的BET比表面积和总孔容增加了10％ ～20％左右,而对PAC表面化学性质的影响较小.PAC的粒径分布对其吸附性能有显著影响,这种影响主要体现为吸附速率成倍的增加,其次是吸附容量有30％ ～36％的增幅.分别用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,伪二级动力学方程的拟合程度最高,PAC-1有最大的吸附速率常数k,并且随着粒径的减小,k值逐渐增大.