基于深度学习的大数据空气污染预报

为了更好地反映环境污染变化趋势,为环境管理决策提供及时、全面的环境质量信息,预防严重污染事件发生,开展城市空气质量预报研究是十分必要的.本文针对环境大数据时代下的城市空气质量预报,提出了一种基于深度学习的新方法.该方法通过模拟人类大脑的神经连接结构,将数据在原空间的特征表示转换到具有语义特征的新特征空间,自动地学习得到层次化的特征表示,从而提高预报性能.得益于这种方式,新方法与传统方法相比,不仅可以利用空气质量监测、气象监测及预报等环境大数据,充分考虑污染物的时空变化、空间分布,得到语义性的污染物变化规律,还可以基于其他空气污染预测方法的结果(如数值预报模式),自动分析其适用范围、优势劣势.因此,新方法通过模拟人脑思考过程实现更充分的大数据集成,一定程度上克服了现有方法的缺陷,应用上更加具有灵活性和可操作性.最后,通过实验证明新方法可以提高空气污染预报性能.     

成都市PM10中多环芳烃来源识别及毒性评估

对成都市2009年冬夏两季可吸入颗粒物(PM10)中16种多环芳烃(PAHs)含量进行了研究,并进一步分析其空间分布、组成特征及来源.结果表明,16种PAHs中15种被普遍检出(Nap未检出),冬季和夏季的ΣPAHs浓度范围分别为40.25~150.68ng/m3和44.51~71.16ng/m3,平均浓度分别为88.36ng/m3和64.21ng/m3.空间分析表明,PAHs浓度在工业区较高,背景点较低.从PAHs组分分析结果显示,低环含量较低,4~6环所占比例较大,其比例范围为86.7%~96.1%.各组分含量季节差异不明显.利用特征化合物比值法、等级聚类法、PCA解析法分析了污染源类型,结果表明成都市PM10中PAHs的主要来源是机动车尾气排放源,以及煤与木材燃烧源.通过BaP当量(BaPE)进行了毒性评估,结果显示成都市冬夏两季的BaPE均值分别为13.41ng/m3和9.54ng/m3.     

基于数据物流服务思想的流域水环境监测数据交换与集成技术

提出了面向流域水生态监控预警的水环境信息完整性管理理念,分析了多源、多手段采集的流域水环境监测数据的交换与集成技术需求,重点针对中国环境监测部门流域监测断面管理存在的不足,提出了目录管理架构.基于数据物流服务思想,利用微软BizTalk平台和XML技术设计了支持多源水环境数据接人、可灵活配置并监控的水监测数据交换平台原...     

Near-term forecasts of stream temperature using deep learning and data assimilation in support of management decisions

Deep learning (DL) models are increasingly used to make accurate hindcasts of management-relevant variables, but they are less commonly used in forecasting applications. Data assimilation (DA) can be used for forecasts to leverage real-time observations, where the difference between model predictions and observations today is used to adjust the model to make better predictions tomorrow. In this use case, we developed a process-guided DL and DA approach to make 7-day probabilistic forecasts of daily maximum water temperature in the Delaware River Basin in support of water management decisions. Our modeling system produced forecasts of daily maximum water temperature with an average root mean squared error (RMSE) from 1.1 to 1.4°C for 1-day-ahead and 1.4 to 1.9°C for 7-day-ahead forecasts across all sites. The DA algorithm marginally improved forecast performance when compared with forecasts produced using the process-guided DL model alone (0%–14% lower RMSE with the DA algorithm). Across all sites and lead times, 65%–82% of observations were within 90% forecast confidence intervals, which allowed managers to anticipate probability of exceedances of ecologically relevant thresholds and aid in decisions about releasing reservoir water downstream. The flexibility of DL models shows promise for forecasting other important environmental variables and aid in decision-making.     

可离子化有机污染物对大型溞的毒性及QSAR研究

取代苯酚、苯胺和苯甲酸类化合物是在环境水体中具有较强生物毒性的芳香族可离子化有机化合物,它们在水体中对水生生物和水生生态系统都有较大危害。测定此类化合物在p H值为6、7.8和9的条件下对大型溞的24 h急性毒性,计算化合物在不同p H值条件下的中性态分子所占比例F0。研究毒性与F0的相关性,结果表明F0对取代苯酚和苯甲酸类化合物的毒性的影响较大而对取代苯胺毒性的影响很小。对于卤代苯甲酸类化合物,毒性与疏水性的相关性较好,但是羟基苯甲酸类化合物的毒性与疏水性参数的相关性很差,引入量子化学参数EHOMO和取代羟基个数NOH,可以改进苯甲酸类化合物的模型的质量。     

地理信息系统Metadata共享和安全

地理信息系统 (GIS)的核心是数据 ,数据的共享及其安全是GIS技术的关键 ,特别是GIS网络 ,而元数据 (Metadata)机制提供了有效的方法。笔者介绍了Metadata及其共享和安全的重要性 ,并对ArcSDE安全机制与Metadata共享及安全实施进行了分析 ,探讨基于GIS软件技术的Metadata共享和安全技术的可行性     

Towards a long-term integrated monitoring programme in Europe: network design in theory and practice

Long-term integrated monitoring is an important approach forinvestigating, detecting and predicing the effects ofenvironmental changes. Currently, European freshwaters,glaciers, forests and other narural and semi-natural ecosystemsand habitats are monitored by a number of networks establishedby different organisations. However, many monitoring programmeshave a narrow focus (e.g. targeting individual ecosystems) andmost have different measurement protocols and sampling design.This has resulted in poor integration of ecosystem monitoring ata European level, leading to some overlapping of efforts and alack of harmonised data to inform policy decisions. The need fora consistent pan-European long-term integrated monitoring ofterrestrial systems programme is recognised in the scientificcommunity. However, the design of such a system can be problematic, not least because of the constraints imposed bythe need to make maximum use of existing sites and networks.Based on the outcomes of the NoLIMITS project (Networking ofLong-term Integrated Monitoring in Terrestrial Systems), thisarticle reviews issues that should be addressed in designing aprogramme based on existing monitoring sites and networks. Fourmajor design issues are considered: (i) users' requirements,(ii) the need to address multiple objectives, (iii) role ofexisting sites and (iv) operational aspects.     

基于改进DEA交叉效率模型的洪水灾害区域脆弱性评价

为了评价洪水灾害区域脆弱性,提出了应用改进DEA交叉效率模型和熵权法相结合的洪水灾害区域脆弱性评价方法。首先,在洪灾形成理论的基础上,构建洪灾区域脆弱性指标体系和评价标准;其次,应用改进DEA交叉效率模型计算不同区域的成灾效率,利用熵权法计算权重集结全局成灾效率。根据成灾效率的实际意义分析不同区域脆弱性的相对大小。最后,选取我国各省份洪灾作为实证分析的研究对象。研究结果表明:该方法能够准确评价区域洪灾脆弱性程度,评价结果与实际情况一致,具有较好的适用性。     

安全生产大数据的5W2H采集法及其模式研究

为从安全生产大数据中挖掘安全规律并最终提炼安全生产基础原理,首先在对安全生产大数据的定义及其内涵进一步阐释基础上,提出安全生产大数据采集的定义,并将其分解为3个过程;然后提出安全生产大数据的5W2H采集法,并对其内涵(采集原因,使用主体、采集者及采集对象,采集数据类型,采集边界,采集时间,采集数据量及其采集方法）进行详细分析;最后以思维路径为主、过程路径和技术路径为辅,建立安全生产大数据采集的一般模式。结果表明,安全生产大数据采集模式的研究可为安全生产大数据的存储、处理及其应用提供基础。     

三唑酮对青鳉鱼和大型溞不同测试终点的毒性效应评价

以青鳉鱼和大型溞为代表性水生生物,研究三唑酮对其不同测试终点的慢性毒性效应.结果显示,以生存、生长、繁殖为测试终点,青鳉鱼的NOEC分别为76,60,5μg/L,基于大型溞蜕皮次数、生长和繁殖的NOEC分别为25,100,200μg/L.由此可见,青鳉鱼比大型溞对三唑酮的毒性更敏感.比较不同测试终点,青鳉鱼的繁殖类指标最敏感,其次是生长、生存;相比大型溞的繁殖以及幼溞的生长,其幼溞的蜕皮次数指标更为敏感.因此,低剂量长期暴露下三唑酮会对水生生物的繁殖能力造成一定的损伤,评价其水生态安全应全面考虑不同生物种群的不同测试终点,尤其是鱼类繁殖毒性效应.