非点源污染模型研究

随着工业污染源的有效控制,非点源污染已经成为我国重要污染类型之一,如何科学地认识并有效控制非点源污染因而成为一个紧迫的研究课题.本文回顾了描述非点源的基础工具--非点源模型30多年来的发展历史,就非点源模型的主要类型、结构和特点进行了系统的总结,并对目前主要的非点源模型进行了比较分析,探讨了非点源模型发展的趋势,以期为我国非点源污染的控制提供可借鉴的经验.     

产酸脱硫反应器中COD/SO42-比制约的群落生态演替规律

通过产酸脱硫反应器的动态试验和配套的静态试验,考察致变因子 COD/SO₄^2-比制约的乙酸型顶极群落的结构、优势种群的组成和生态演替的规律; 阐明乙酸型代谢和乙酸型顶极群落是产酸脱硫生态系统的典型特征;揭示乙酸型顶极群落内平衡与反馈调节的生理代谢机制,并以因变因子**pH值、氧化还原电位和碱度来表征生态演替过程中优势种群的三维实现生态位.     

油污染土壤气体抽排去污模型及影响因素

为了开展适合我国实际情况的有机污染土壤气体抽排净化技术研究,在对油污染土壤的通风去污过程机理进行分析的基础上,建立了一个简化机理模拟模型.以华北地区典型土壤为实验土样,油污染物为例,通过一维土柱实验,研究了抽排气体流速、土壤含水率和土质对去污过程的影响.实验表明抽排气体流速存在最佳值,土壤含水率对不同土质土壤净化时间影响不同,对粉砂土,含水率升高,净化效率增强;而对粘质土壤,结果正好相反.对模型预测结果进行实验验证表明,本文建立的模拟模型在实验限定条件范围内是准确和适用的.     

环境模型参数识别与不确定性分析

在对水文模型实例的参数不确定性分析基础上,分别采用传统灵敏度分析方法、HSY算法、线性回归等方法对模型参数特性进行了识别与比较研究.结果表明参数优化算法与传统灵敏度分析方法不能解释模型结构复杂性特征,采用不确定性分析方法对环境模型参数进行识别提供了深入分析与理解模型系统的有效途径.     

基于多表面形态模型的土壤镉在小白菜中的富集效应

基于土壤理化性质和热力学化学平衡的多表面形态模型(multi-surface speciation model,MSM)近年来已成功被应用于描述多种痕量元素在土壤固/液相间的分配,但在土壤-植物系统中的应用尚不多见.本文采用室内盆栽实验,调查了我国6种代表性土壤中Cd(Ⅱ)在小白菜中的生物富集情况,首先比较了5种化学提取方法(总Cd、CaCl_2、HNO_3、Mehlich-3和BCR)测定的有效态Cd与小白菜中Cd富集量之间的相关性,其次基于MSM预测土壤中溶解态Cd(Ⅱ)浓度并与Cd在白菜中富集量进行了相关性分析,同时考察了不同模型架构下模型对相关性的影响.结果表明,MSM预测的土壤中溶解态Cd浓度与小白菜中Cd富集量之间有较好的相关性,大部分模型架构下优于化学提取法,说明MSM一定程度上反映了土壤理化性质对Cd生物有效性的影响.由于MSM在计算过程中基于热力学参数,因此具有很好的外延性,说明其在土壤-植物系统中重金属生物有效性和风险评价方面具有较大的潜力.     

化学品环境归趋模型及应用

环境归趋模型是化学品管控的重要工具.环境中化学品归趋模型的开发和应用逐渐增多,然而有关应用化学品归趋模拟的模型综述报道较少.本文汇总了目前已用于模拟化学品归趋的模型清单,结合模型结构特点,将化学品归趋模型分为四类:以源排放估算为基础的化学品归趋模型、以环境多介质模型为基础的化学品归趋模型、以水文水质模型为基础的化学品归趋模型及化学品综合管理模型.介绍了模型的基本原理和发展历程,概述了各种模型特点和不同环境条件下模型的应用情况,并进一步探讨化学品归趋模型的应用前景和发展趋势.文章以期为目前化学品归趋模拟研究提供更清晰的现状分析,为化学品归趋模型的选择提供参考.     

基于PBPK模型评价三氯乙烯的职业暴露健康风险

三氯乙烯(TCE)作为脱脂和清洗剂被广泛应用于五金、电镀和电子等行业。TCE的职业暴露会产生一系列健康风险,包括过敏症和致癌等。2012年TCE被美国环保局(US EPA)和国际癌症研究机构列为1类致癌物。采用吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法分析了大连市某企业车间生产工况下空气中TCE浓度。基于生理学的药代动力学(PBPK)模型预测了呼吸暴露途径下TCE在职业工人体内组织中的动态分布、代谢产物生成情况和致癌风险。TCE在不同组织中预测的最大浓度呈现出脂肪肠充分灌注室支气管非充分灌注室肝脏静脉血动脉血的趋势。预测的与致癌有关的代谢产物最大浓度表现为三氯乙酸二氯乙酸三氯乙醛S-二氯乙烯基-L-半胱氨酸。在监测的TCE水平(39.2±24.4)μg·m-3下,暴露8 h·d-1,连续暴露20年,基于外暴露评价的职业工人致癌风险均值为1.31×10-5,该暴露水平下,基于PBPK模型预测的TCE内暴露与外暴露计算的致癌风险水平相近,但基于具有致癌性主要代谢产物的内暴露致癌风险值是外暴露风险值的1.17～1.73倍。TCE的暴露水平越高,基于内暴露方法和外暴露方法的致癌风险评价结果差异越大。敏感性分析表明,心输出血流量和充分灌注室血流量对PBPK模型输出结果具有重要影响。不确定性分析表明,模型参数变化会显著地影响PBPK模型输出结果,但变异在可接受水平。本研究结果说明,评价TCE暴露对人的致癌风险需要考虑其在体内的分布和代谢过程。     

不同气象条件下Biome-BGC模型碳通量模拟精度评价

建立在植物生理生态机理上的过程模型Biome-BGC,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征并被广泛采用。现有基于Biome-BGC的研究多侧重于模型季节和年尺度模拟精度的评价和应用,对不同气象条件下模型模拟精度的评价则较少。本研究利用全球长期通量观测网络Fluxnet验证了4个代表性针叶林站点——Lavarone(意大利)、Renon(意大利)、Loobos(荷兰)、Fyodorovskoye(俄罗斯),模拟了2011—2013年日总初级生产力(gross primary productivity,GPP),并着重分析该模型在上述研究区域不同气象条件下日GPP的模拟精度。结果表明:模拟值在整体趋势上较通量验证值偏小(4%~25%);有降水的条件下,Biome-BGC模型较无降水的条件下具有更好的模拟效果(相关系数rno rain为0.843~0.936和rrain为0.887~0.952,P<0.01),并且典型雨天的模拟精度高于典型晴天(rsun为0.830~0.915和rrain为0.887~0.952,P<0.01)。本文结果加深了Biome-BGC模型在不同气象条件对GPP模拟的不确定性理解,明确了不同气象条件下模拟碳通量的适用性,为进一步提高模型模拟精度提供了参考。     

不同轴压/侧压下逐步开挖马蹄形巷道围岩分区破裂化数值模拟

基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形（U形）巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明：U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分区破裂化可出在现掌子面的前、后方;在掌子面前方,随着远离掌子面,分区破裂化有所减弱,直至消失;轴压与侧压之比越大,分区破裂化越明显;在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化有所不同,这与不同剪切带的特征不同及发育不同有关;共轭剪切带的出现,会使分区破裂化变得复杂。启动于巷道表面的空间圆锥剪切面的充分发展产生了分区破裂化。     

一种复合绝缘子爬电距离测量工具的研制与应用

复合绝缘子在高压输电线路中主要起到支持、固定和绝缘作用,其爬电距离是复合绝缘子检测的必测项目。由于复合绝缘子爬电距离测量存在困难,在传统测量方法的基础上,开发研制了一种复合绝缘子爬电距离测量工具,采用激光直线仪和手持测量仪相配合,进行复合绝缘子爬电距离的测量,并在实际应用中与传统方法相对比。结果表明:该套测量工具不仅解决了试验人员测量复合绝缘子爬电距离时工作量大、测量精度低的问题,而且能够实时显示测量结果,具有双向测量、暂停、停电记忆等功能,提高了测量工作的灵活性和可靠性,同时缩短了复合绝缘子爬电距离测量时间,提高了工作效率。