Vibrational energy loss analysis in battery tab ultrasonic welding

In ultrasonic metal welding processes, high-frequency ultrasonic energy is used to generate friction and heat at the interface between weld parts to produce solid-state bonds. It has been observed that sufficient energy is required to produce proper bonding, while excessive energy can cause such quality issues as weld fracture and perforation. Therefore, it is important to have a product/process design in ultrasonic welding to ensure efficient energy conversion from ultrasonics to welding energy, minimizing energy loss in the process. In this work, vibrational energy loss associated with the longitudinal and flexural vibrations of the Cu coupon during ultrasonic welding is studied by applying one-dimensional continuous vibration models. To facilitate our modeling, experimental results from the free response of Cu coupon were obtained to determine the damping characteristics of the Cu coupon in the welding process. Our analysis shows that substantial energy loss can occur during welding due to the flexural vibration of the Cu coupon, especially when the overhang (the upper part of the Cu coupon extended from the anvil) of the Cu coupon resonates at or close to the welding frequency (about 20 kHz), degrading the weld quality of battery tabs. This study contributes to understanding the fundamental dynamics of the Cu coupon during ultrasonic welding and its impact on weld quality.     

雾霾重污染期间北京居民对高浓度PM2.5持续暴露的健康风险及其损害价值评估

开展短期内高浓度空气污染造成的人体健康风险评价以及健康经济损失研究,对推进城市大气污染防控,保证人民群众的健康水平具有重要的科学价值和实际意义.研究选择2013年1月发生的北京市雾霾重污染事件,采用泊松回归模型评价全市居民对10~15日高浓度PM2.5暴露的急性健康损害风险,并采用环境价值评估方法估算人群健康损害的经济损失.结果表明,短期高浓度PM2.5污染对人群健康风险较高,约造成早逝201例,呼吸系统疾病住院1 056例,心血管疾病住院545例,儿科门诊7 094例,内科门诊16 881例,急性支气管炎10 132例,哮喘7 643例.相关健康经济损失高达4.89亿元(95%CI:2.04~7.49),其中早逝与急性支气管炎、哮喘三者占总损失的90%以上.建议应针对不同人群不同健康终点的健康风险进行健康预警并开展及早医学干预,以降低类似空气重污染事件给居民健康带来的风险和损失.     

基于棕地的居民小区土壤重金属健康风险评价

以河南省某市不同类型的棕地居民小区为研究对象,采集土壤样品,测定重金属(As、Hg、Cd、Pb)含量,采用美国环境保护署(US EPA)推荐的健康风险模型对其展开健康风险评价.结果表明,棕地居民小区土壤重金属含量和健康风险比原棕地有了明显改善,但均高于非棕地居民小区;各小区土壤重金属的HQ和HI均小于1,不存在非致癌健康风险;CR和TCR略超过US EPA推荐的土壤治理标准,但低于一些专家所提出的宽松标准,存在致癌风险的可能;儿童4种重金属的HI大于成人,约相当于成人的7倍左右.HQAs对HI的贡献率在75%左右,CRAs对TCR的贡献率在80%左右,As是最主要的非致癌和致癌风险因子.     

焦炉排放多环芳烃与人体健康风险评价研究

焦炉炼焦产生多环芳烃物质(PAHs)具有较强毒性和致癌作用,本研究以某大型钢铁企业焦炉为例,采用AERMOD扩散模式来预测分析焦炉排放PAHs共13种污染物在大气中迁移扩散情况,采用BREEZE Risk Analyst根据人体健康风险评价导则HHRAP计算评价范围内受体人群PAHs污染物致癌和危害指数,对焦炉排放PAHs的健康风险进行了定量评价.结果表明,应重点关注焦炉排放萘危害指数值影响(最大值为0.97).焦炉排放各污染物单因子致癌风险均小于1.0E-06,而综合考虑多环芳烃总致癌风险值最大达到2.65E-06,对当地居民的人体健康可能存在一定的影响.     

化学合成类制药行业工艺废气VOCs排放特征与危害评估分析

以浙江台州6家典型化学合成类制药企业为代表,对其排放工艺废气中的18项挥发性有机物(VOCs)特征污染物(如甲苯、甲醛、二氯甲烷等)进行监测和分析,并采用臭氧产生潜力(OFP)和健康风险评价指标对VOCs所产生的环境与健康危害进行初步的评价.结果表明,化学合成类制药企业排放的总VOCs浓度为14.9~308.6 mg·m-3,其产生环境危害的OFP值为3.1~315.1 mg·m-3,主要贡献物质为甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯等6种物质,存在较大的潜在环境危害.另外,健康危害中的非致癌风险指数和总致癌风险指数介于9.48×10-7~4.98×10-4a-1和3.17×10-5~6.33×10-3之间,主要是苯、甲醛和二氯甲烷这3种致癌物.     

基于化学与生物复合指标的流域水生态系统健康评价——以滇池为例

水生态系统在人类社会的发展过程中发挥着至关重要的作用,由于人类活动的干扰,水生态系统的健康状况受到严重威胁.因此,本研究在对滇池流域水生态系统状况深入调查研究的基础上,根据水质状态和生态特性,利用层次分析法构建以化学完整性和生物完整性为标准的滇池流域水生态系统健康评估指标体系,计算各样点健康评价指标,综合评价滇池流域水生态系统健康状态.结果表明:滇池全流域水生态系统整体健康状态处于中下水平,流域上游区域健康等级多为良好,流域中游区域健康等级多为一般,流域下游区域健康等级多为一般和极差;滇池湖体健康等级则多为一般和差,尤以滇池北部(草海)健康状况较差;滇池流域河流和水库的健康状态整体比滇池湖泊的健康状态好,河流和水库的健康状态差异性不显著;生物状况是滇池流域水生态系统健康状态较差的主要限制性因素.     

基于“径流-地类”参数的非点源氮磷负荷估算方法

东江作为广东省重要的饮用水源,其上游农业集水区非点源氮磷流失量备受关注.因此,本文以东江上游上莞河小流域为研究区,利用2011年的集水区水质监测数据,在平均浓度法及输出系数法的基础上,构建基于"径流-地类"参数的非点源氮磷负荷计算式,其径流、地类参数分别通过校正后的SCS模型和土地利用现状图获取,并分别对上莞河流域及流域各地类的非点源氮磷流失量进行估算.研究结果表明,汛期上莞河流域氮磷流失量主要来源于非点源污染,其非点源氮、磷流失量分别占氮、磷流失总量的97.32%、98.05%.坡度对流域非点源氮磷流失影响较小,地类是影响非点源氮磷输出的重要因素.构建的计算式能较好地估算非点源氮、磷负荷量,在次暴雨尺度非点源氮、磷输出量模拟精度分别为84.78%、81.06%.2011年度上莞河流域非点源氮、磷输出量分别为48923.4、7189.3 kg,耕地、居民地分别是非点源氮、磷输出的关键源区,其非点源氮、磷输出量分别占流域非点源氮、磷输出总量的84.20%、58.54%.     

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面入渗特征及影响因素

采用环刀法研究了紫色丘陵区不同碎石含量弃土弃渣下垫面的入渗特征及影响因素.结果表明,不同弃土弃渣下垫面入渗性能随碎石含量的增加而差异显著,其中,碎石含量为40%的弃土弃渣下垫面初始入渗率、稳定入渗率及平均入渗率分别是土质弃渣下垫面的1.30、1.13和1.54倍.不同下垫面初始入渗率和稳定入渗率与弃渣初始含水率、容重呈显著负相关,与下垫面总孔隙度、非毛管孔隙度呈显著正相关.其中,初始入渗率与初始含水率相关系数在-0.689~-0.912之间,稳定入渗率与容重相关系数为-0.745~-0.999,且稳定入渗率随非毛管孔隙度增加而显著提高.Horton模型对不同弃土弃渣下垫面入渗率与时间拟合的可决系数在0.899以上,且Horton模型计算入渗率与实测入渗率的相对误差在0.07%~6.60%之间,是紫色丘陵区分析不同弃土弃渣下垫面入渗过程的适宜性模型.研究结果可为紫色丘陵区弃土弃渣水土流失量预测和评价提供技术参数.     

淠河灌区集中式饮用水源地水质健康风险等级研究

为了解淠河灌区集中式饮用水源地水质健康风险状况,选取Cr6+、As、Cd、Pb、Mn、Cu、Zn、Fe、F、NH+4-N等10项污染因子作为健康风险指标,运用三角模糊集理论和α-截集技术,确立置信度为0.8,得到各污染指标的健康风险区间值;同时建立模糊化特征的风险等级判别标准和判别方法.结果表明,该水源地水质总健康风险值为4,风险等级为Ⅳ级(一般).3种化学致癌物Cr6+、As、Cd合计风险区间值介于5.586×10-5~9.365×10-5之间,风险由高到低的顺序依次为:Cr6+AsCd,浓度在空间上变化不大,具有一定的负面效应,但均未超过美国环保署推荐的最大可接受水平1.0×10-4;Cr6+风险区间值较大,风险等级较高,应将Cr6+作为首要的健康风险管理控制指标.其余7种非致癌化学有毒物没有风险,不存在负面效应,非致癌健康风险明显低于致癌风险.     

东亚大气可吸入颗粒物时空分布的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式(Nested Air Quality Prediction Model System,NAQPMS)模拟研究了2010年东亚地区可吸入颗粒物(PM10)的时空演变,并初步评估了其对人群健康的危险度.结果表明,NAQPMS模式能够合理地反映东亚地区PM10的时空分布,不同季节观测值和模拟值的总体相关系数达到0.65~0.85.2010年东亚PM10的地面浓度高值区(100μg·m-3)出现在我国华北、华中和内蒙古中西部等地区.其中,无机盐(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)对我国东部PM10的贡献最大(10~70μg·m-3,20%~50%);一次PM10次之(5~50μg·m-3,10%~30%),有机物(5~30μg·m-3,10%~20%)和黑炭(3~20μg·m-3,3%~5%)紧随其后.PM10可以引起我国东部人群急性总死亡率增加2%~5%,对我国居民的健康水平构成了一定威胁.