基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、Cu、Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943（Pb）、1.419（Cu）、3.074（Cd）和3.567（Hg）倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性（CV>65%）.其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716（Pb）、7.095（Cu）、92.292（Cd）和142.469（Hg）,区域综合潜在生态风险指数（RI）均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为：较高（38.98%）>中度（38.55%）>高（5.89%）>轻微（5.15%）>极高（3.56%）,Cd、Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微（94.89%）、中度（66.85%）、较高（23.62%）、高（3.9%）和极高（2%）,其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.     

基于动态毒性负荷的人员疏散安全评估方法

毒气泄漏事故在高含硫气田及化工园区频繁发生,一旦发生事故,周边公众迅速进行疏散是应急的首要任务。我国很多地区制定了疏散方案,但是如何评估疏散的安全性和可行性,是亟待解决的问题。分析了我国泄漏事故特点和周边居民情况,对以往评估方法缺陷进行了剖析,提出基于动态毒性负荷分析的安全疏散评估方法。该方法在毒气扩散的精确3d模拟及疏散模拟的基础上,用差分法对人员行走过程中的毒性负荷Pc进行的计算,最终得出相应的致死概率Pr,并通过一个实例验证该方法的可行性。结果表明,运用该方法能够详尽、准确规划疏散区域、搬迁区域和避难区域。     

基于新内点测试与Grid-SCAN的铀尾矿库监测定位算法

面向铀尾矿库放射性核素污染WSN监测中,由于监测环境制约,针对该条件下节点密度低、带状分布网络连通性差等问题,为保证一定定位精度,提出一种新的定位算法。新内点测试利用RSSI值与海伦公式判断是否在三角形内外,无需未知节点周围其他节点信息,并采用Grid-SCAN寻找概率模型选取点,使该算法满足低密度条件的定位并减少其计算量。约束范围内计算网格内各点RSSI值的概率,并以最大概率坐标为定位结果。经过仿真,新算法较APIT算法在定位精度上提高了55%~69%。     

一种毒气事故避难所效果评估方法

目前我国针对公众防护只有疏散这一单一方法,现实情况下往往疏散不利导致大量人员伤亡,而同时避难策略由于缺乏理论和评估依据,往往难以推广。为了更好的全面保障毒气泄漏事故周边居民的生命安全,提出一套避难场所的效果评估方法。该方法主要包括房屋气密性测试、屋外浓度场计算、屋内浓度场计算分析、屋内致死概率分析。并举出实际应用案例,展现该方法的多种数据支撑作用。最终给出该方法对于制定避难策略过程中关键影响因素。该方法的提出为高含硫气田、化工园区周边公众防护策略的实施,提高其周边居民安全具有重要意义。     

基于化工生产过程历史数据的报警优化方法研究

为了有效降低报警装置漏报率和误报率,基于化工生产的过程历史数据,探讨了报警优化的两种方法。以误报率和漏报率为优化指标,建立报警阈值目标函数,从最小化目标函数的角度出发,采用数值优化的方法进行报警阈值的优化设计。基于报警时长的变异系数,应用自适应报警延时方法来降低报警数量。实例研究表明,应用基于化工生产过程历史数据的方法,可有效减少无效报警数量,降低误报率和漏报率,提高报警质量,对于提高石化生产过程的安全性具有积极意义。     

Probability distributions of arsenic in soil from brownfield sites in Beijing (China): statistical characterization of the background populations and implications for site assessment studies

A probabilistic analysis was performed on soil arsenic concentration data from 4 brownfield sites at Beijing (Chaoyang and Haidian Districts), involved in environmental assessment studies. The available data sets were processed to provide a statistical characterization of the background populations and differentiate “anomalous data” from the natural range of variation of arsenic concentrations in soil. The site-specific background distributions and the existing wide-scale background values defined for the Beijing area were compared, discussing related implications for the definition of metal contamination soil screening levels (SSLs) in site assessment studies. The statistical analysis of As data sets discriminated site-specific background populations, encompassing 88% to 94% of the sample data, from outliers values, associated with either subsoil natural enrichments or possible anthropogenic releases. Upper Baseline Concentration (UBC) limits (+ 2σ level), including most of the site-specific metal background variability, were derived based on the statistical characterization of the background populations. Sites in the Chaoyang South District area had UBC values in the range 10.4–12.6 mg·kg^-1. These ranges provide meaningful SSL values to be adopted for As in local site assessment studies. Using the wide-scale background value for the Beijing area would have erroneously classified most of the areas in the subject sites as potentially contaminated.     

概率统计在矿井通风系统可靠性评估中的应用

构建一个随机非稳定地下矿山通风系统,此通风系统有三个机组,机组的随机运行状态构成了一个完整的“系统的概率结构”。对此通风系统的运行状态进行概率统计分析,探讨了该随机系统的特征。由此推导出了通风系统故障的平均时间是一个显式的概率表达式。同时,假设系统失效时间和更换时间符合指数分布的情况下,得出计算系统故障平均时间的一个五阶多项式公式。通过验证,证明了系统故障平均时间的大小依赖于系统维修和更换的比率,而且是检验系统可靠性的重要指标,有利于提高矿山安全水平。     

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

RBCA、CLEA及CalTOX模型在苯并[a]芘污染场地健康风险评估中的应用比较

为探讨不同模型对污染场地健康风险评估结果的影响,以苯并[a]芘为例,采用RBCA、CLEA和CalTOX模型对某工业污染场地表层土壤进行健康风险评估,分析了评估结果的差异和原因,同时对模型的主要暴露参数进行了敏感性分析,并推导出基于风险概率分布的土壤修复限值。结果表明,RBCA、CLEA和CalTOX模型计算的苯并[a]芘致癌总风险分别为2.40×10-4、6.32×10-4和7.04×10-6,且经口摄入和皮肤接触2个途径对人体健康造成的危害最大。降解作用是影响CalTOX模型风险评估结果不同于RBCA和CLEA模型的重要因素,3个模型间参数取值及方法学的差异也会导致风险评估结果不同。各模型暴露参数的敏感性排序也有差异。采用基于风险概率分布的方法推导土壤修复限值,RBCA、CLEA和CalTOX模型所得结果分别为0.18、0.08、0.13(不考虑降解作用CalTOX模型)和10.74(考虑降解作用CalTOX模型)mg·kg-1,为各模型直接推导值的1.5～2.6倍。基于风险概率分布的方法可有效降低风险评估过程中参数不确定性的影响,为工业污染场地土壤修复值的制定提供参考。     

海上搜救中发现概率的研究

对海上搜救中发现概率及其影响因素进行了研究。重点探讨了影响发现概率的核心因素扫海宽度和指数探测函数的得出和应用,并提出了扫海宽度的修正模型和指数探测函数的修正模型。以期为实际的海上搜救行动提供更加准确的理论依据,推动我国海上搜救辅助决策系统的开发与应用,最终促进搜寻成功概率的提高,保障海上员生命财产安全。