基于复合LSTM模型的PM2.5浓度预测

在对淄博市19个空气质量监测站点监测数据进行分析后,提出了一种基于机器学习的复合模型——灰色关联度分析(GRA)-改进的完备总体经验模态分解(ICEEMD)-长短期记忆网络(LSTM)模型。通过分析淄博市2019年大气污染物和气象数据,选用LSTM模型预测PM_2.5浓度。由于传统单一模块机器学习模型具有训练时间较长和预测精度较低的问题,提出了复合LSTM模型。该模型由3部分组成：GRA,用于PM_2.5浓度影响因素变量筛选;ICEEMD,用于PM_2.5分解、分量筛选和原始大气污染物及气象数据处理;LSTM,用于PM_2.5浓度预测。预测结果表明：淄博市中部丘陵地带PM_2.5浓度高于南部山区和北部平原,东部高于西部;淄博市逐月PM_2.5浓度呈“U”形分布,1月最高,8月最低;淄博市PM_2.5浓度受PM₁₀和CO影响较大,受湿度和温度影响较小。对比单一LSTM模型和GRA-LSTM模型,GRA-ICEEMD-LSTM模型...     

Nitrate removal from aqueous solutions by magnetic cationic hydrogel: Effect of electrostatic adsorption and mechanism

Excessive nitrate(NO₃^-) is among the most problematic surface water and groundwater pollutants.In this study,a type of magnetic cationic hydrogel(MCH) is employed for NO₃^-adsorption and well characterized herein.Its adsorption capacity is considerably pHdependent and achieves the optimal adsorption(maximum NO₃^--adsorption capacity is95.88±1.24 mg/g) when the pH level is 5.2-8.8.The fitting result using the homogeneous surface diff...     

三级AO耦合工艺低温污水处理脱氮机理

采用分段进水三级AO耦合流离生化工艺处理低温废水,在温度为(10±1)℃条件下,控制HRT为8h,进水流量分配比为3:2:1,污泥回流比为50%,考察耦合工艺对低温污水中污染物的去除效果、反应器内污染物变化规律、各级氮去除规律及系统硝化反硝化性能.研究表明:耦合工艺COD及NH₄⁺-N去除效率均超过90%,TN及TP去除效率达到80%,反应器内生物膜污泥浓度在400～800mg/L之间,系统各级NH₄⁺-N去除率均超过80%,缺氧反硝化脱氮率及好氧同步硝化反硝化脱氮率分别为50.15%和26.05%.受底物浓度及功能菌群数量影响,系统第二级比硝化速率及比反硝化速率均最高.     

氮、磷吸附/解吸法确定环保疏浚深度方法探讨——以太原汾河示范段为例

有效疏浚深度是决定疏浚工程造价和治理效果的关键指标,目前我国现行标准规范尚未明确底泥营养盐浓度的标准,对营养盐超标河湖污染底泥的评价和有效疏浚深度确定十分不利。以太原汾河示范段为例,取其代表性柱状样0.3~0.4、0.9~1.0、1.4~1.6、1.9~2.0 m深度的底泥,分别设计Ⅰ类~劣Ⅴ类氨氮( N H 4 + -N)、正磷酸盐( P O 4 3 - )的模拟水和柱状样实际上覆水,进行氮、磷吸附/解吸试验,并分析不同深度底泥氮、磷吸附/解吸特征。结果表明:柱状样1.6 m深度以内底泥中 NH 4 + -N对水体呈释放状态,1.9 m深度底泥对水体中 NH 4 + -N具一定吸附性;1.6 m深度以内底泥中 PO 4 3 - 对水体有释放风险,1.9 m深度底泥对水体中 PO 4 3 - 具一定吸附性;1.3 m深度底泥中总氮(TN)、 NH 4 + -N浓度出现较明显的拐点,1.6 m深度底泥中总磷(TP)浓度出现较明显的拐点。结合底泥对上覆水体影响及底泥中氮、磷浓度垂向变化等因素,确定太原汾河示范段有效疏浚深度为1.6 m。     

中国保护水生生物的甲基汞水质标准制订初探

甲基汞是具较强生物有效性和毒性的有机汞形态,其具有高生物累积性和生物放大效应,能对水生态系统中高营养级生物产生极高的危害,对脊椎动物造成神经毒性、内分泌干扰和生殖毒性等。我国不同环境介质(水、沉积物和生物体组织)中均检测到了甲基汞的存在。传统的水质基准仅依据水环境中水生生物急慢性毒性数据推导得到,未考虑污染物的生物有效性和生物累积性,采用该水质基准可能会对水生态系统造成欠保护。组织浓度是累积性物质生物有效性的直接体现,使用基于组织浓度的毒性数据推导水质基准进而确定水质标准,科学性更强,能更加合理、可靠地保护水生态系统。综述了甲基汞暴露最新毒性研究,在此基础上,采用物种敏感度分布法计算了甲基汞基于组织浓度的基准值为23.15 μg/kg,确定了其保护水生生物的水质基准值为0.12 ng/L,由此推导了其适合我国水环境的水生生物水质标准值为0.35 ng/L。研究结果可为甲基汞水质基准向水质标准的转化及生物累积性物质的水环境质量管理提供思路和支持。     

Enhancing sensitivity of microbial fuel cell sensors for low concentration biodegradable organic matter detection: Regulation of substrate concentration, anode area and external resistance

The relatively low sensitivity is an important reason for restricting the microbial fuel cell (MFC) sensors’ application in low concentration biodegradable organic matter (BOM) detection. The startup parameters, including substrate concentration, anode area and external resistance, were regulated to enhance the sensitivity of MFC sensors. The results demonstrated that both the substrate concentration and anode area were positively correlated with the sensitivity of MFC sensors, and an external resistance of 210 Ω was found to be optimal in terms of sensitivity of MFC sensors. Optimized MFC sensors had lower detection limit (1 mg/L) and higher sensitivity (Slope value of the linear regression curve was 1.02), which effectively overcome the limitation of low concentration BOM detection. The essential reason is that optimized MFC sensors had higher coulombic efficiency, which was beneficial to improve the sensitivity of MFC sensors. The main impact of the substrate concentration and anode area was to regulate the proportion between electrogens and nonelectrogens, biomass and living cells of the anode biofilm. The external resistance mainly affected the morphology structure and the proportion of living cells of the anode. This study demonstrated an effective way to improve the sensitivity of MFC sensors for low concentration BOM detection.     

拉曼光谱在比较水中杂质浓度的研究

为了比较不同水样品中所含杂质浓度的相对大小,运用激光拉曼光谱的分析方法,测量了四种不同水样品的激光拉曼光谱,同时还测量了蒸馏水的激光拉曼光谱.计算了它们的弯曲振动强度与伸缩振动强度之比,并对测量和计算结果进行了比较和分析.结果表明,水中所舍杂质浓度的相对大小不仅可以从其拉曼谱杂峰和毛刺的多少做定性比较,而且还可以从弯曲振动强度与伸缩振动强度的比值的相对大小做定量比较.这为水质分析提供了新的有效途径.     

西宁市非采暖季和采暖季PM2.5中14种金属元素特征

于2012年11月采暖季和2013年9月非采暖季,在青藏高原典型城市西宁市4个采样点采集细颗粒物(PM_(2.5))样品,共获得40个有效样品。用微波消解-ICP-MS法、原子荧光法分析了样品中14种重点防控金属。结果表明:14种重点防控金属中Ag、Tl平均质量浓度为0.10~0.50 ng/m~3,Co、Sb、Hg平均质量浓度为0.50~4.00 ng/m~3,V、Cd、Cr、Ni、Cu、As平均质量浓度为4.00~50.0 ng/m~3,Mn、Pb、Zn平均质量浓度为50.0~2 000 ng/m~3。采样期间,采暖季相比非采暖季,PM_(2.5)质量浓度有下降趋势,不同采样区金属元素浓度有增有减。富集因子分析结果表明,重点防控金属元素在非采暖季主要来源于土壤风沙扬尘、机动车尾气和工业排放,采暖季主要来源于土壤风沙扬尘、燃煤、燃油、机动车尾气和工业排放。非采暖季Zn、Ag、Cd、Hg、Tl和Pb富集因子较高,采暖季Zn、As、Ag、Cd、Sb、Hg、Tl、Pb富集因子较高,更容易受到人为源的影响。     

四种化学需氧量测定标准方法的比较

对国内外四种测定低浓度化学需氧量(COD)的方法进行了比对分析。从精密度、准确度、不确定度等方面对这四种方法进行了系统对比。结果表明,在测定低浓度COD的样品时,在准确度方面,除HJ/T399—2007[7]之外的其它三种方法中的任何一种都可以得到稳定可靠的回收率;在精密度方面,5220B.4b[3]和ISO15705—2002[4]的数据与标准文本中的参考数据具有一致性;在不确定度方面,四种方法相差不大,主要影响因素均为样品重复测定引起的不确定度;在方法间的差异及相关性上,采用HJ/T399—2007和其他三种方法得到的结果存在显著差异,而采用其它三种方法测定低浓度COD样品时,得到的结果没有显著差异,并且三种方法之间具有很好的相关性。在实际应用中,5220B.4b、ISO15705—2002和GB 11914—89的数据之间存在较大的随机极差。对比结果表明,5220B.4b、ISO15705—2002和GB11914—89具有可比性,得到的数据都可用。     

不同光照和磷水平下两种沉水植物磷富集和钙磷含量的比较

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO₃-P共沉淀,将水体磷迁移到基质,避免植物腐烂后的二次污染.但沉水植物形成CaCO₃-P共沉淀的能力依赖植物种类和环境条件.本研究以菹草和粉绿狐尾藻为研究对象,设置无机添加磷质量浓度(0、 0.2和2mg·L^-1)和光照强度[66μmol·(m²·s)^-1和110μmol·(m²·s)^-1]两个变量,测定其培养一周后植物相对生长速率、植株总磷、植株灰分磷和钙磷的含量,以比较不同植物富集水体磷的实际能力和植物腐败后对水体磷增加的影响.结果表明:①菹草在各种培养条件下的相对生长速率显著高于粉绿狐尾藻,在外源性磷质量浓度为2mg·L^-1和光照强度为66μmol·(m²·s)^-1时,相对生长速率达到最大;②无机磷添加显著影响了两种植物的灰分总磷(菹草95.681%和粉绿狐尾藻85.432%), 2种沉水植物灰分磷中Ca-...