人工神经网络模型在水质预警中的应用研究进展

水质预警模型是大数据时代构建环境智能决策与管理体系的关键技术.近年来,水质自动化监测能力的提升以及测管协同对环境模型的强烈需求,激发了研究人员探索新的建模方法并努力提高模型预测性能.其中,人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)模型发展迅速.本文综述了3大类ANN模型的发展历史和模型结构特点,梳理了ANN模型在水质数据软测量、数据异常检测和时间序列预测等方面的研究进展,归纳了一般建模流程、技术建议和常用的模型性能指标,发现ANN模型的应用依赖于监测数据质量,存在模型可解释性差、模型运行硬件资源要求较高等不足,提出未来水质预警模型的研发思路和重点,需要加快推进水环境监测技术与预警模型的协同发展和业务化应用,通过多种应用场景检验实现技术迭代,形成大数据驱动的水质在线监测-智能预警-应急管理支撑体系,助力我国环境治理能力现代化.     

2014年10月上旬北京市大气重污染分析

使用垂直观测、地面观测和PM2.5化学组分观测等手段,对2014年10月上旬北京市一次重污染过程进行分析.结果表明,本次大气重污染发生时北京市近地面后散射激光强度变强,气溶胶消光系数升高,说明污染物在近地面层积累.重污染期间气象要素特征为:风场弱,湿度大,地面受弱气压场控制.从PM2.5浓度变化趋势来看,这次重污染过程大体分为四个阶段:“两个台阶”型的浓度爬升阶段(P1和P2)、高浓度维持阶段(P3)和迅速清除阶段(P4).结合地面观测、遥感反演和PM2.5组分分析可发现,区域传输是导致本次重污染的诱因,其中秸秆焚烧是影响因素之一,随后区域传输和本地污染物排放共同维持并加重了重污染过程.大气氧化剂OX与PM2.5浓度、二次离子浓度均表现出显著正相关性,表明较强的大气氧化性能促进PM2.5浓度增长.     

甲基汞对大鼠脑即刻早期基因c-jun mRNA表达影响

为了探讨甲基汞神经毒性早期预报指标和信息传递分子机制,本文应用RT-PCR方法研究了不同浓度甲基汞暴露不同时间后,大鼠脑中即刻早期基因c-jun mRNA表达变化(对照组为0.9%生理盐水、暴露组浓度分别为0.05、0.5、5 mg·kg^-1;取样时间分别为20、60、240、1440 min).结果表明大鼠脑c-jun mRNA表达优先于汞的蓄积,大鼠脑c-jun mRNA表达变化对于甲基汞神经毒性具有早期预报作用, 即刻早期基因c-jun参与了甲基汞对中枢神经系统损害的毒性过程.     

宁夏汛期地质灾害气象预报预警模型研究

利用近20a宁夏地质灾害及降水资料分析了宁夏地质灾害分布规律,研究了降雨与地质灾害发生的关系,发现连续性降水、短时强降水和暴雨是造成地质灾害的主要气象诱因,并介绍了宁夏汛期地质灾害潜势预报模型及2004年试运行情况.     

我国气象灾害的分类与防灾减灾对策

本文根据气象灾害特征、致灾因子和天气现象类型,将我国的气象灾害划分为7大类20种.为了适应科学防灾减灾和社会、经济快速发展的需求,必须加快大气监测、信息加工和气象灾害预警能力为主要内容的气象现代化建设;加强气象灾害的机理研究;制定科学防灾减灾对策.     

中国湿地生态质量预警研究

简要介绍了中国湿地的特点、主要类型、开发利用现状以及中国湿地生态环境面临的主要问题;分析了湿地生态系统的整体性、结构的复杂性、调控的滞后性、系统的脆弱性与敏感性等4个基本特征,指出了开展湿地生态质量预警研究的理论与实践意义,阐述了湿地生态质量预警系统所包含的警义、警情、警源、警兆、警度和预测模型等基本内容,并提出了构建中国湿地生态质量预警系统的基本思路和方法。     

江苏省循环经济发展预警系统研究--以江苏省为例

本文利用层次分析．去和灰色关联分析的原理，借鉴循环经济发展评价指标体系，建立预警模型，对循环经济的预警作初步尝试。通过对江苏省循环经济发展预警的实证，得出：该模型能从定量的角度准确地度量出江苏省经济发展模式偏离循环经济运行模式的程度。在此基础上，对未来江苏省循环经济发展状况作出明确的警度界定。本文目的在于尝试构建循环经济发展预警系统的框架，从而为循环经济发展预警的定量研究提供一个新的思路。     

气象因素与早稻产量因子的相关性分析

为了探明气象因素对南方稻区早稻产量因子及产量的影响,应用杂交早稻组合金优402于2003—2009年种植在湖南省内7个生态点的产量因子和相应的气象数据,建立早稻不同生育时期的日平均气温、日最高气温、日最低气温、相对湿度和日照时数等气象因素与总苗数、成穗率、每穗总粒数、结实率、千粒重等产量因子的回归方程,研究影响湖南早稻产量因子的主要气象因素及其敏感时期。结果表明:移栽后24～27 d的低温阴雨导致早稻分蘖数不足;分蘖成穗率主要受移栽后33～41 d的气温和日照时数影响,随温度升高和日照时数延长而升高;每穗总粒数与始穗前9～1 d的日均温、始穗前9～4 d的日最高气温及始穗前10～5 d的日照时数呈正相关,而与此期的相对湿度呈负相关;结实率与始穗前14～9 d的日均温、日最低气温呈正相关,而与始穗前9～5 d的日最高气温和日照时数表现为负相关;千粒重与始穗前25～20 d的相对湿度、始穗后14～20 d的日照时数呈正相关,而与始穗前25～20 d的日均温、始穗后17～22d的日最低气温表现出负相关。     

Characteristics and distribution of low molecular weight organic acids in the sediment porewaters in Bosten Lake, China

The composition and vertical profiles of low molecular-weight organic acids (LMWOAs) and the contribution of them to dissolved organic matter (DOM) in sediment porewaters in Bosten Lake, Xinjiang, China were investigated. The results showed that total concentration of LMWOAs was up to 94.5 μmol/L and their proportion in DOM was 5.6%, suggesting that LMWOAs were important chemical components in DOM in lake sediment porewaters. Among the seven LMWOAs, pyruvic and acetic acid had the highest concentrations with 26.30 and 8.31 μmol/L, accounting for 51.4% and 14.92% of LMWOAs, respectively. Trifluoroacetic and sorbic acid had the lowest concentrations, indicating that the compositions of LMWOAs in relative reducing environments were largely different from those reported in glacier, atmosphere and soils. The concentrations of lactic, acetic, formic, sorbic and oxalic acid decreased with increasing depth, probably relating to stronger microbial activities in the initial stage of early diagenesis. Trifluoroacetic acid was mainly anthropogenic with its concentration, showing a diusive trend from the surface to bottom sediments. The concentrations of lactic acid and nitrate generally showed a consistent profile. The increasing concentration of pyruvic acid in the vertical profile was just opposite to that of sulfate, revealing a significant negative relationship between them. Oxalic acid remained constant except for an obvious peak at 6 cm depth. The results indicated the diversities in sources and behaviors for various LMWOAs during early diagenesis in sediments.     

泉州湾重金属污染生态地球化学预警

水中的重金属元素易附着于表面积较大的悬浮颗粒物上而进入水底沉积物中,当外界条件改变时,又会重新释放到水体中而形成二次污染。因此,沉积物是水中重金属污染物的集蚋器,是研究湖泊、河口和港湾污染现状和污染历史的最可靠的采样介质。对接受了漂染、制革等工业废水污染源的福建省泉州湾沉积物和沉积柱进行生态地球化学调查取样,用原子荧光法（AFS）和质谱法（ICP—MS）测试了样品中的重金属元素As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni的含量。并进行了沉积柱^210Pb测年分析。通过数学法和增长趋势线法对海湾沉积物和沉积柱中重金属污染分别进行了生态地球化学预警,结果表明：八种重金属元素除Pb外,其它各重金属元素运用两种预警方法所得的顸警结果基本一致,As、Cr、Cu、Ni、Zn五种重金属含量有逐年增大的趋势,未采20～30年内将会对泉州湾生态环境产生巨大负面影响,在沉积过程中,Hg和Cd的含量基本上不变化或出现了负增长。但也对泉州湾生态环境造成一定的影响。