Determination of the principal factors of river water quality through cluster analysis method and its prediction

In this paper, an artificial neural network model was built to predict the Chemical Oxygen Demand (COD_Mn) measured by permanganate index in Songhua River. To enhance the prediction accuracy, principal factors were determined through the analysis of the weight relation between influencing factors and forecasting object using cluster analysis method, which optimized the topological structure of the prediction model input items of the artificial neural network. It was shown that application of the principal factors in water quality prediction model can improve its forecasting skill significantly through the comparison between results of prediction by artificial neural network and the measurements of the COD_Mn. This methodology is also applicable to various water quality prediction targets of other water bodies and it is valuable for theoretical study and practical application.     

人工湿地处理酸性矿井水的研究

介绍人工湿地处理酸性矿井废水系统及其机制,分析了酸性矿井水的形成、特点和人工湿地处理酸性矿井水的可行性,列举国内外应用实例,说明人工湿地是治理酸性矿井水的有效方法。     

模拟酸雨对五爪金龙幼苗光合生理特性的影响

在华南地区,酸雨引起的农作物和经济作物生长发育障碍常导致严重的经济损失,而一些有害入侵种在酸雨条件下仍在扩散,危害性未受到明显的抑制.因此,酸雨条件下入侵种生物学特性研究有助于揭示其入侵规律.在人工环境条件下（光照培养箱的温度为30 ℃,相对湿度为47.6%,光合有效辐射为63.6 μmol·m^-2·s^-1）进行五爪金龙（Ipomoea cairica L）盆栽试验.五爪金龙幼苗每天喷施营养液.采用模拟酸雨（pH梯度为2、3、4、5、6）对幼苗进行胁迫实验,利用LI-6400便携式光合仪和分光光度法测定其光合生理特性指标.结果表明：五爪金龙叶片净光合速率随酸雨pH值的下降而降低.当光合有效辐射（PAR）低于200 μmol·m^-2·s^-1时,不同酸雨处理叶片的净光合速率均随光合有效辐射强度的增加而增大;当光合有效辐射高于200 μmol·m^-2·s^-1时,同一光合有效辐射不同pH处理叶片的净光合速率均为：CK（对照） 〉 pH6.0 〉 pH5.0 〉 pH4.0 〉 pH3.0 〉pH2.0.随着酸雨pH值的下降,光饱和点、光补偿点、最大净光合速率、表观量子效率和暗呼吸速率均呈下降的趋势.其中,pH3.0和pH2.0酸雨处理对各项光合特性参数的抑制作用均达到了显著水平.酸雨胁迫导致五爪金龙叶片叶绿素含量下降,丙二醛含量（MDA）和可溶性糖含量均显著增加,表明酸雨胁迫对叶片细胞膜系统产生了破坏作用.pH6.0、pH5.0和pH4.0酸雨处理对五爪金龙的光合生理特性影响较小,pH值为3.0和2.0的酸雨处理对五爪金龙的光合能力抑制显著.酸雨胁迫导致五爪金龙利用强光能力下降,提高了其利用弱光的能力.五爪金龙光合生理特性对酸雨环境较为敏感,对酸雨胁迫具有一定的耐受性和适应性.     

水稻、小麦和油菜种子萌发POD与CAT对酸雨胁迫的响应

研究了pH 2.5～5.0模拟酸雨对水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)和油菜(B.chinensis var.oleifera)种子萌发过程中POD、CAT活性影响.静态与动态实验结果表明,酸雨胁迫下,3类种子萌发时CAT与POD活性的变化幅度是水稻(28.8%,31.7%)<小麦(34.7%,48.3%)<油菜(79.3%,50.0%);CAT与POD与CK达到差异显著水平(p<0.05)的胁迫强度是水稻(pH3.5)>小麦(pH4.0)>油菜(pH5.0),说明保护酶抗酸雨能力是水稻>小麦>油菜.相同胁迫强度下,水稻、小麦和油菜种子CAT变幅     

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.     

Behavior of aqueous stable colloidal nano-C60 aggregates exposed to TX100 micelles under different environmental conditions

C₆₀, as one of carbon nanomaterials widely used in various fields, could be released into the water environment thus exerting some potential health risks to human beings. This work examined the behavior of aqueous stable colloidal nano-C₆₀ (nC₆₀) aggregates under different environmental conditions including Polyethylene glycol octylphenol ether (TX100) micelles concentration, pH, and reaction time when exposed to TX100 micelles. Results show that the nC₆₀ aggregates became more dispersive and restored the capability of generating the singlet oxygen when exposed to TX100 micelles. With the increase of TX100 concentration, smaller average size of nC₆₀ aggregates was observed in dynamic light scattering (DLS) analysis, the fluorescence intensity of TX100 was more quenched by nC₆₀ aggregates, and the kinetic rate constant of generating the singlet oxygen for nC₆₀ aggregates was improved. The mean size of nC₆₀ aggregates in the presence of TX100 had no obvious variations when the pH ranged from 4 to 8. The longer reaction time between nC₆₀ aggregates and TX100 led to a higher kinetic rate constant of generating the singlet oxygen. Collective data suggest that variations in physicochemical properties of nC₆₀ aggregates are strongly dependent on the surrounding media under different environmental conditions and directly govern nC₆₀’s transport behavior and potential toxicity.     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地中土著微生物量及酶活性的影响研究

从山东南四湖人工湿地的底泥中分离驯化出在低温条件下生长速率及代谢速率最高的一株菌,经形态特征、生理生化特性及16S r DNA序列分析鉴定,确定该菌株为黄假单胞菌(Pseudomonas flava),命名为Pseudomonas flava WD-3.同时,探索了在北方冬季条件下,该菌投加到人工湿地中在提高废水处理效率的同时,对湿地中土著可培养微生物类群数量和酶活性的影响.结果表明:随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加,人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著变化(p0.01).与对照组相比,湿地系统中可培养细菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌数量最大分别增加了1.3、1.9、2.3、1.3倍,而可培养真菌数量最大减少了23.3%.土壤酶活性也随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加而增强,当Pseudomonas flava WD-3为水处理效果最佳投加量(6.00%)时,与对照组相比,过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性最大增幅分别高达69.2%、41.3%和54.5%,蔗糖酶最大增加了2.3倍.研究表明,Pseudomonas flava WD-3在提高冬季人工湿地污水净化效果的同时,还能促进湿地土著可培养微生物的生长和酶的活性.     

酸雨对生菜的光合、抗氧化系统和产量的影响研究

目前国内外有关酸雨对植物生长危害的影响研究多集中在森林植物和粮食作物,而酸雨对叶菜类蔬菜生长的相关研究较少。酸雨的频发可能会影响蔬菜的生长,进而降低蔬菜产量。为探究酸雨对叶菜类蔬菜生理和产量的影响,选取生菜(Lactuca sativa L.var.ramosa Hort.)作为试验材料,采用野外原位研究方法,探究模拟酸雨(pH梯度为3.0、4.0、5.0)和自然降水(CK)对生菜光合、抗氧化系统和产量的影响。结果表明,pH 4.0和5.0酸雨对生菜光合系统影响不显著,pH 3.0酸雨对生菜光合系统影响显著;在整个试验期内,pH 3.0酸雨显著降低生菜净光合作用8.4%—17.0%。pH 3.0、4.0和5.0酸雨均显著提高生菜超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,表明酸雨会激活生菜抗氧化系统,同时会对生菜叶片膜系统造成损伤;在第20天后,pH 3.0酸雨下生菜过氧化氢酶(CAT)活性显著下降13.8%%—35.2%。pH 5.0酸雨对生菜产量影响不显著;pH 4.0和3.0酸雨显著降低生菜地上部产量,分别降低14.6%和16.7%。pH 3.0酸雨使生菜地下部产量显著降低19.0%。综上可见,模拟酸雨对生菜的光合系统、抗氧化酶系统和产量均产生显著影响,且酸雨对生菜的影响阈值在pH 4—5之间,pH 4.0以下的酸雨明显降低生菜产量,但酸雨强度为pH 5.0时已存在生菜减产的风险,研究结果可为生菜栽培的相关农户以及决策部门提供参考。     

基于人工神经网络模型预测2017~2018年成都市危险废物增量研究

危险废物对环境或者人体健康会造成有害影响,有效地预测其产量是优化管理和合理处置的重要依据。以2008~2016年成都市危险废物产生量为基础,通过数据带入和整合及综合各参数因子的影响,利用人工神经网络模型预测方法客观反映并预测成都市危废产量的变化趋势。结果表明该模型预测2017~2018年成都市危险废物年产量分别达到24.46万t和26.88万t,模拟精度偏差低。因此,人工神经网络模型可以作为一种预测危险废物产生量的工具,其预测结果可以为职能部门提供决策参考。     

基于人工影响天气技术的石河子冬季城市空气质量改善试验效果统计分析

采用2019年12月天山北部石河子（目标区）和昌吉（对比区）地区的空气质量指数（AQI）资料,对石河子人工改善空气质量的效果进行了分析,提供了基于人工影响天气技术消减AQI的证据.试验为期31 d,其中在13个试验日中进行了飞机作业.采用区域回归方法,建立两地AQI回归方程,计算目标区在未进行人工作业时的AQI期望值,将其与实测值对比,统计分析作业效果.试验期间,目标区与对比区AQI日变化呈高度的相关性,数据样本相关性经t检验满足要求,经F检验可信程度达到99%,显著性非常高.此外,基于两个随机试验验证统计结果的可靠性.结果表明,在石河子开展人工消雾作业期,AQI指数相较于不进行作业时平均减小52,相对减小28.1%.进一步进行90%置信区间估算结果表明,开展作业后目标区AQI平均值减小了23.71,相对减小15.1%.通过两个蒙特卡洛随机试验表明,人工作业对AQI产生的作用超过了试验期间大部分情况下两地AQI自然变化的区别,因此,统计结果有较高的可信度,在样本数足够时,人工作业的作用可以从复杂的自然变化中体现出来.但是,对于单日内的污染过程,其自然变化十分复杂,人工作业的作用难以进行定量化计算.