基于无人机多光谱的土壤全氮含量反演模型研究

土壤全氮含量是评价土壤肥力及作物生长支持的核心指标之一。本研究构建一种新型反演模型VMD-SSA-LSSVM模型,旨在增强土壤全氮含量预测的精确性与泛化性。首先,使用大疆精灵四多光谱无人机收集作物冠层5个波段的光谱反射率数据;随后,对田间表层土壤进行取样,并通过实验室分析,确定土壤全氮含量,通过分析光谱数据和土壤全氮含量之间的关系,选出敏感波段,并以此为基础构建预测模型;此外,通过比较VMD-SSA-LSSVM模型与其他2种模型(VMD-LSSVM、传统LSSVM)的预测性能,评估不同方法对模型准确性的影响。结果表明,相对于传统LSSVM模型、VMD-LSSVM模型,VMD-SSA-LSSVM模型在土壤全氮含量的反演预测上表现最优。该模型的决定系数(r^(2))为0.8933,均方根误差(RMSE)为0.0313;在之后的拔节、灌浆、孕穗期的验证中,决定系数分别到达0.431、0.481、0.537。这些性能指标表明,VMD-SSA-LSSVM模型能够有效提高土壤全氮含量的预测准确度。通过结合变分模态分解并利用麻雀搜索算法优化的最小二乘支持向量机模型,展现出较高的预测精度和良好的泛化能力。VMD-SSA-LSSVM预测模型可作为土壤全氮含量监测和农田管理的有效工具,为农业生产提供科学的决策支持。

北固山湿地水文情势与湿地植被的关系

湿地水文情势与湿地植被相互关系与作用机制研究是湿地科学的重要内容,为了加强对湿地的优化管理,改善湿地功能和效益,提高湿地生产量.通过对湿地植被、水文情势的调查,计算不同高程滩面的淹水深度与淹水历时,分析湿地水周期与芦苇分布,研究了镇江内江南岸北固山-大东沟湿地的水文情势与湿地植被分布的关系.结果表明:该湿地水文具有显著的年周期、月周期和日周期特征,不同高程植被带的淹水频率、淹水历时和淹水周期都有明显差异,由此控制着湿地植被分布呈现显著的带状特征.研究发现,76.4%的芦苇群落主要集中在3.38～3.88 m的高程滩面上,淹水历时为180天,淹水频率为49.31%,露干周期为11月～次年4月,其中关键的露干时期为3～4月.根据芦苇植被分布范围与水文情势的关系,提出了湿地水文管理建议.

北固湿地底泥氮磷释放特征初步研究

通过连续测定上覆水体中氮、磷的浓度,考察氮磷元素的释放过程和污染物在底泥中的污染水平。结果表明,扰动使得氮磷的释放有一定程度的增加,可见外在环境条件的变化可加速底泥氮磷元素的释放;湿地不同样点控制区底泥氮磷释放的空间变异性高;底泥氮磷释放对水体养分浓度的贡献不容忽视。

脉宽调制型变量喷雾系统雾量沉积分布

通过实验和理论分析建立了雾量分布模型,研究了雾量分布规律。研究表明：喷杆方向沉积变异系数在两喷头之间出现最低,而在两喷头正下方出现极高值;行驶方向的沉积变异系数沿着一定规律周期性变化,其周期与占空比相关;在相同压力的情况下,同一喷头的行驶方向及喷杆方向沉积变异系数的峰值均随着车速的提高而上升,随占空比的上升而下降;在研究范围内（40-60cm）,变异系数的峰值随喷头高度的升高而降低;若车速和占空比均相同,110°扇形喷头的雾量分布较80°扇形喷头在时空方向上都更加均匀。

新型旋流分离器内固液两相流的数值模拟

旋流分离技术在水体中消减固体污染物质的应用是一项新兴的污染控制技术,通过对传统旋流器进行改进设计的旋流分离器体积小,安装便利,可用于城市污水处理。文章通过利用CFD软件FLUENT对其进行数值模拟,其中湍流相采用带旋流修正的K-ε模型,离散颗粒相采用DPM模型,通过数值模拟可知该旋流分离器内部三维流场的动、静压力分布以及切向、轴向和径向速度场分布云图,并且计算出该新型旋流分离器虽然没有明显的分级作用,但其分离效率高达66%。并在此基础上,提出了该新型旋流分离器的部分设计要点。

生物接触氧化工艺用填料的生物膜特性

为阐明不同类型填料对生物膜的影响,选取弹性立体填料、组合式填料、多面空心球作为接触氧化池的填料,通过考察挥发性生物膜量、生物膜耗氧率、生物膜多聚糖等指标,研究填料的挂膜效果与生物膜特性.结果表明:弹性立体填料挂膜速度较慢,约为8天左右,组合式填料与多面空心球挂膜速度相当;组合填料上的生物膜对于底物有较高去除率,约为90%,生物膜量高;多面空心球受气水作用能够悬浮转动,因而具有较强的布水、布气功能,生物膜活性较高,但生物膜容易脱落导致系统受负荷冲击时生物量流失而处理效果变差;弹性填料具有处理效果稳定,受环境变化影响较小,且便于反冲洗,因此其综合性能较好.

生态浮床与接触氧化法协同处理生活污水

针对接触氧化法N、P去除能力有限以及生态浮床水力停留时间(HRT)过长,提出生态浮床与接触氧化法协同处理高N、P含量的生活污水。研究了单一接触氧化法处理生活污水,HRT、进水有机负荷以及水温对COD、TN、TP去除效果的影响,并将生态浮床与接触氧化综合法和单一接触氧化法处理高浓度N、P污水的效果进行比较,得出综合法对TN、TP有更高的去除率。在HRT为10.5h,TN进水浓度为32.1mg/L,TP进水浓度为18.0mg/L时,TN、TP的去除率分别提高了12.0%和16.8%。

城市污水细菌多样性及其生物安全性研究

为掌握镇江城市污水中微生物种群结构特征,笔者通过构建并分析城市污水中细菌16SrRNA基因文库,对其系统族群研究发现:污水中细菌16S rRNA基因主要来自变形细菌(proteobacteria)的各亚族,占总检序列的86.3%,还有脱铁杆菌门(Deferribacteres)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等类群,表明城市污水中微生物丰富多样。通过生物安全评价发现,污水中存在多种病原微生物,包括Arcobacter;Sulfurospirillum;Acinetobacter;Aeromonas;Fusobacterium;Bacteroides;Esch-erichia coli;Enterobacter;Clostridium等。研究表明,近似弓形杆菌属(Arcobacter)的细菌比例高达74.2%,为城市污水中的主要优势菌群,PCR扩增23S rDNA上的特异性序列后进一步证实污水中Arco-bacter为致病性弓形杆菌,该发现为制定治理城市污水生物性污染的措施提供了科学依据。

海泡石、膨润土改性壳聚糖对景观水絮凝效果的研究

壳聚糖及海泡石、膨润土均是纯天然、无害物质,利用海泡石、膨润土等粘土改性壳聚糖制备生态絮凝剂是絮凝剂发展的重要方向,将其应用于景观水的治理,可以有效地改善景观水的观赏性。以苏州艺圃园林景观水为例,研究了两种改性絮凝剂的絮凝效果。苏州艺圃园林景观水内藻类以绿藻Chlorphyta为主,鉴于景观水的特殊观赏性,以浊度大小设定正交试验,得出了投放量、配比、醋酸用量、搅拌时间的最优值。试验证明海泡石、膨润土均对壳聚糖絮凝产生矾花的密实度和分形维数[1]有明显的增强效果,膨润土效果略好,克服了壳聚糖分子量较小、吸附架桥能力差、矾花不够密实的缺点。在最优条件下,这两种改性后的絮凝剂可使水样浊度降至5NTU以下,叶绿素a的去除率达93%以上,明显好于单独使用壳聚糖絮凝剂的情况。随原水浊度的增加,浊度去除率缓慢减小,pH值在7.5～8.5之间浊度去除率最高,温度对絮凝效果影响不大。试验表明壳聚糖及海泡石、膨润土两种改性絮凝剂对景观水的治理和生态絮凝剂的制备具有指导意义。

镇江内江底泥重金属分布特征及潜在生态危害评价

对镇江内江的底泥进行采集,测定底泥中的Cu、As、Hg、Cr、Pb、Cd、Zn、总磷、总氮、有机质的含量,采用潜在生态风险评价和相关性分析的方法,研究了底泥中重金属的污染水平、生态危害、分布特征和溯源。结果表明,(1)内江底泥中的重金属污染主要为Hg、Cd、As。各重金属单项潜在生态危害指数大小关系为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Cr>Zn。(2)内江的整体生态环境受重金属的危害程度处在中等水平,重金属的生态威胁主要来自Hg,建议在达到强生态威胁程度的3#、8#、20#、21#采样点附近清理淤泥。(3)由重金属分布特征可知,湿地生态系统对重金属具有较好的吸附去除作用;在内江流速慢、死水多的地方易造成重金属富集;入江河口重金属富集也较明显;污染企业与重金属含量有直接关系。(4)由相关性探源可知,Cu、Zn、Cr主要来自于自然界,Hg、Cd、Pb主要来自于企业污水排放,As则来自于自然界和人为排放。

北固山湿地虉草氮磷积累和转移能力的研究

通过研究镇江北固山湿地中优势种虉草（Phalaris arundinacea Linn）的生物量以及不同时期各器官总磷／总氮含量及氮／磷累计的动态变化规律，探讨了虉草对氮磷的转移能力．结果表明：1）虉草生物量呈先增加后减少的趋势，茎的生物量远大于叶和根．2）叶中的氮含量大于茎和根，在4月份时达到峰值33．02mg·g^-1；根中的磷含量远大于叶和茎，在8．94—9．83mg·g^-1之间．3）各器官对氮的累积以茎为最高，在5月份时达峰值，为16272mg·m^-2；根中的磷累积最高，茎其次，峰值分别为3196mg·m^-2、5097mg·m^-2．4）相关性分析结果提示氮／磷的去除量与植物的生物量成正相关，适时收割虉草可以从湿地中转移氮和磷．

芘污染土壤的脉冲放电等离子体修复分析

脉冲放电等离子体作用于难生物降解有机污染物表现出高氧化性。土壤污染物中,多环芳烃具有高稳定性特征。为此,以典型多环芳烃——芘为目标物,建立了多针-网电极形式的脉冲放电等离子体土壤修复体系,考察了该体系用于芘污染土壤修复时其主要电气参数如脉冲峰值电压、脉冲频率和电极间距,以及系统空气载气速率等变化对修复体系中芘降解速率的影响规律。制成的模拟芘污染土壤中,芘的初始质量分数为0.01%。研究结果表明:建立的芘污染土壤修复体系中,升高脉冲峰值电压和脉冲频率可以提高修复体系的输出功率,有利于修复体系中芘的降解;加大电极间距不利于修复体系中芘的降解,10 mm的电极间距条件下该修复体系中芘的降解速率较高;相较0和2 L/min,该修复体系采用1 L/min的空气体积流量时的芘降解效果最佳。

北固山湿地AHP方法生态评价

湿地因其具有多种生态功能,越来越受到人们的重视。湿地生态评价是湿地保护的基础,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简记AHP),以湿地生态服务功能、生态保护功能、生态资源评价为综合评价层,以11个单项生态评价因子为指标层,建立北固山湿地生态评价结构。通过权重的计算,可以得到在综合评价层中,湿地生态保护功能的影响力最大为0.408,湿地生态服务功能权重与之接近为0.399,生态资源功能则次之,最小为0.193。而各个生态指标中影响力最大的是湿地的调节功能,其权重为0.237,湿地的稳定性次之,权重为0.158,影响力最小的为湿地的生物资源,权重为0.032,代表性次之为0.036。通过进一步可以得到湿地综合评价指数CEI=0.57,同时根据综合评价指数值将湿地生态质量分为5类。因为0.55<CEI<0.7,认为北固山湿地生态现状为一般偏下,需要进一步加强保护措施,促进其生态恢复,实现湿地生态系统的可持续发展。

亚甲基蓝废水的光磁耦合降解

基于光磁耦合试验系统,利用新型复合磁性光催化剂,研究亚甲基蓝废水的降解性能,并讨论磁场强度、旋转速度、反应时间以及催化剂投加量对光磁耦合反应的影响.结果表明:旋转磁场能够显著加强光催化降解亚甲基蓝效果,当磁场强度为50 m T,转速为70 r·min-1,反应时间为120min,催化剂投加量为1.2 g·L-1条件下,光磁耦合处理系统对初始质量浓度为10 mg·L-1亚甲基蓝溶液的降解率为93.02%.通过对反应前后溶液的紫外-可见光扫描,发现经过光磁耦合处理系统作用反应后的溶液中,偶氮键与苯环特征峰均已消失,大部分亚甲基蓝得到有效降解.

北固山湿地植物对氮磷元素吸收能力的研究

湿地作为一种高效低耗的污水处理技术,其在脱氮除磷方面的应用倍受人们的关注。为研究北固山湿地植物对氮磷元素的吸收能力,以该湿地优势植物芦苇(Phragmites australis)和虉草(Phalaris arundinaceaLinn)为研究对象,测定3月至11月期间,其地上生物量以及各组织中总氮、总磷的含量,分析其氮磷积累的动态变化规律。结果表明,(1)芦苇、虉草的地上生物量均呈先增加后减少的趋势,且茎的生物量远大于叶和穗。(2)芦苇、虉草叶中的氮、磷含量均高于同期芦苇茎中的含量。芦苇对氮、磷的积累在8月份达到最大值,分别为38.97g·m-2、18.22g·m-2。而虉草对氮、磷的积累在5月份达到最大值,分别为23.19g·m-2、6.32g·m-2。(3)芦苇、虉草对氮、磷的吸收均呈单峰值曲线,对氮的吸收都远大于磷,且芦苇对氮、磷的吸收能力较好。(4)适时收割芦苇、虉草,可从北固山湿地中移除1248.90kg总氮和381.8kg总磷,同时还可以将其作为纸浆来源,创造一定的经济价值。

脉冲磁场处理含菌废水的实验研究

利用脉冲磁场杀菌设备对含菌废水进行处理,以生活污水脉冲磁场杀菌为例,研究磁场强度、脉冲数、pH值和污水温度对杀菌效果的影响。结果表明:①随着磁场强度,脉冲数或pH值的增加,细菌去除率会出现一峰值,杀菌效果最好;之后随着磁场强度、脉冲数或pH值的进一步增加,杀菌效果反而变差。在磁场强度分别为7.6T和6.6T左右时,细菌总数杀菌率和大肠菌群杀菌率分别出现了峰值;在脉冲数分别为10和12时细菌总数和大肠菌群杀菌率出现峰值。②细菌总数去除率和大肠菌群去除率都随污水温度的上升而升高,污水温度越高,微生物对磁场的敏感性越强,杀菌效果越好。③脉冲磁场对生活污水杀菌的主次因素为:磁场强度>脉冲数>污水温度>pH值。

久效磷在悬铃木植株体内动态分布的研究

该文通过试验测定了茎部施入的久效磷在悬铃木植株体内的含量,给出了描述久效磷含量变化过程的灰色动态模型,分析了影响久效磷在悬铃木体内动态分布的有关因素及其影响情况。研究结果为开发植株茎部施药技术及机具提供了理论依据。

光磁耦合技术降解亚甲基蓝染料废水

针对偶氮类难降解有机物的染料废水具有色度大、难降解等问题,模拟了具有偶氮结构的亚甲基蓝染料废水,对光磁耦合技术降解亚甲基蓝染料废水进行了研究,讨论了二氧化钛投加量、磁场、亚甲基蓝溶液初始质量浓度、pH值和光照时间对降解亚甲基蓝溶液效果的影响.试验结果表明:磁场有助于加强改善光催化氧化作用,增强亚甲基蓝溶液废水的降解效果;在场强为250 mT的磁场作用下,二氧化钛投加量1 g·L-1,亚甲基蓝初始质量浓度10 mg·L-1,pH=11,光照时间90min条件下,光磁污水处理技术对亚甲基蓝溶液COD去除率和脱色率分别为82.76%和86.02%.对比亚甲基蓝溶液处理前后紫外-可见光谱图的变化,发现经光磁耦合方法降解后,偶氮键及苯环都受到破坏,大部分亚甲基蓝已经被氧化分解.

气助式静电喷雾靶标物背部沉积特性

为了研究气助式静电喷雾中,药液雾化特性对其靶标背部沉积效果的影响,采用Ф80 mm的西红柿果实作为靶标,配制1 g/L的刚果红溶液模拟农药进行喷雾试验.运用OLID测试系统对不同施药条件(气体压力、静电电压、喷雾距离)下药液的雾化特性进行了测试,借助分光光度计定量分析靶标背部沉积量,结合试验结果对药液雾化特性与靶标背部沉积效果的关系进行了分析和讨论.结果表明:非静电喷雾时,雾滴不易粘附于标靶背部,与荷电喷雾时相比,背部沉积量较小可以忽略;在气动力和静电力的前后作用下,雾滴的粒径随气体压力、静电电压的增加而减小且分布愈均匀;增加气体压力、静电电压均可提高药液靶标背部的沉积量,其中静电电压影响最大;荷电喷雾时,雾滴的粒径愈小分布愈均匀有利于荷电药液在靶标物背部沉积.

强电离放电等离子体洗消沙林模拟剂DMMP试验

利用强电离放电等离子体对沙林的模拟剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)进行处理,通过试验考察pH值、放电气体流量、放电功率、放电室压力、等离子体流量等因素对DMMP处理效率的影响.试验结果表明,碱性条件下DMMP的降解效率要高于酸性条件下的降解效率,酸、碱性条件下DMMP的降解分别符合零级和一级反应动力学特征;DMMP降解效率随着等离子体体积流量和放电功率的增加而上升;随着放电气体流量和放电室压力的增加,DMMP的降解效率先上升后下降;在最佳反应条件下50mg/L的DMMP水溶液可以在7min内被完全降解.