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[硕士论文] 高三双
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:重金属离子Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等从工业生产中随废水排放出来,对环境造成了极大的污染,因其具有高毒性、高稳定性和可传播性,并且可以通过食物链积累摄入人体,只要在非常低的浓度下都会对人的身体机能产生损伤,威胁着人类的健康,因此如何快速有效的定量检测出铅、镉的含量显得尤为重要。目前有多种方法可以检测重金属含量,其中包括质谱法、光谱法、液相色谱法和电化学检测法,然而,上述方法昂贵,耗时,不方便,并且需要复杂的预处理,而电化学检测是其中一种比较简单高效的检测方法,具有灵敏度高、选择性好、成本低廉、操作方便等优点,尤其适用于实时检测电极修饰材料能够改进电极的表面活性,提高检测效率,因此电极修饰材料的制备是电化学传感器研究的主要方向。
  碳基质材料被认为是用于重金属检测的最重要的电极材料之一,但即便如此,用于优化追踪镉和铅的碳纳米纤维电极材料仍然具有挑战性。因此,沸石咪唑骨架(ZIF-8)/聚丙烯腈(PAN)衍生的氮掺杂多孔碳纳米纤维和三聚硫氰酸,二氧化硅纳球和聚丙烯腈衍生的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维作为测定矿区自来水,选煤废水和铅锌矿污染水中镉和铅离子浓度的新型电极材料。通过优化电化学测试条件,如沉积电位,沉积时间,缓冲溶液的pH值,以及负载在玻碳电极(GCE)上的氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维的含量可以获得镉和铅的线性响应曲线。由于氮掺杂多孔碳纳米纤维独特的结构特征和氮含量使其具有优异的镉离子(0.8μg L-1)和铅离子(0.3μg L-1)的检出限。
  为了体现传感器的实际使用效果,监测选煤废水和铅锌矿污染水中的镉和铅离子的浓度。根据ICP-MS结果,计算得到氮掺杂多孔碳纳米纤维的回收率在97.0-107%之间,表明氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维具有作为监测选煤废水和铅锌矿污染水中镉离子和铅离子浓度的能力。静电纺丝技术制备得到的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维用于修饰玻碳电极对镉离子的检测显示出高度灵敏度。与裸露的玻碳电极和萘酚修饰的玻碳电极相比,氮硫共掺杂多孔碳纳米纤维修饰的玻碳电极在差分脉冲阳极扫描伏安法中显示出良好的灵敏度。在2-500μg L-1的Cd(Ⅱ)浓度范围内峰电流呈线性增加。这归因于大表面积(109m2g-1),多孔结构和高比例的氮硫含量。该方法用于测定铅锌矿污染水中的镉离子获得的回收率介于95%和103%之间。
[硕士论文] 梁佳
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着国家经济的不断繁荣,人类活动加剧,造成各地出现雾霾天气的频率持续上升。由于雾霾天气中含有大量的大气污染物,会给自然环境产生很大的危害,也会对人们的身体造成损害。人类在工业生产和生活中排放的大气污染物能够在化学反应的转化下形成二次气溶胶,进而演变成霾,使PM2.5在大气中的含量不断升高,而PM2.5是造成雾霾天气的主要污染物之一,进而出现雾霾天气。
  目前,我国主要是通过建立地面监测站的方式来监测大气污染状况。该方法监测精度高,可靠性好,但成本较高,地面监测站点密度不足,无法对大区域的空气污染物进行连续性强、覆盖率高的实时监测。卫星遥感监测手段与常规的地面监测方式对比,具有可监测区域大、实时性更好和成本较低等优点。气溶胶光学厚度是气溶胶胶体重要光学特性之一,对气溶胶进行反演获取其光学厚度,分析AOD与PM2.5浓度之间的相关性,并建立相关模型,通过该相关模型能够获得较大区域PM2.5的浓度,可以弥补地面监测站点数目有限,导致的监测区域偏小的不足。
  本文以成都市双流区作为研究区域,选取2017年7月到2018年1月云层较少的Terra-MODIS卫星遥感影像数据作为反演数据,通过目前最常用的暗像元法借助ENVI5.3软件平台反演出不同时期双流区的气溶胶厚度。同时收集双流区12个监测站点与影像对应的PM2.5浓度值,并利用统计分析原理对双流区PM2.5浓度的整体特性进行分析。通过反演得到的气溶胶光学厚度值和对应监测站PM2.5浓度值的相关性,构建以线性函数、指数函数、对数函数和乘幂函数为基础的回归估算模型,通过对回归估算模型拟合优度R2及模型精度的比较,选择出最优模型。通过分析气象因子,土地利用因子对PM2.5浓度的影响,将影响因子与PM2.5做相关性分析,最后将各影响因子加入到AOD与PM2.5浓度多元回归估算模型的构建中,并验证多元回归估算模型的精度。通过对AOD的监测来实现对大气环境中PM2.5浓度实时动态监测的目的。本文通过上述研究方法,得到如下成果:
  (1)通过暗像元法对双流区的MODIS影像进行反演,得到不同时间的AOD反演结果图像。
  (2)对双流区PM2.5浓度值在时间轴上的变化进行了分析,冬季PM2.5值普遍高于夏季和秋季。
  (3)获取以监测站点为中心周围9平方公里范围的土地利用类型情况,并分析土地利用因子中的农用地、建筑用地、交通用地、水域用地等对PM2.5浓度的影响和相关性。
  (4)通过气溶胶光学厚度与PM2.5浓度值间的pearson相关系数与双侧显著性来分析气溶胶光学厚度与PM2.5之间的相关性,并构建了气溶胶光学厚度与PM2.5值的线性函数、指数函数、幂函数、对数函数等4种回归估算模型,并对拟合优度R2进行比较,筛选出拟合优度R2最高的线性模型,确定了一元一次函数是四种估算模型中秋季、冬季效果最优的估算模型。
  (5)在AOD和PM2.5浓度最优的一元回归估算模型基础上,加入气象因子和土地利用因子对线性函数进行优化,建立一个多元线性回归估算模型,并验证了其精度比一元一次线性函数精度要高,证明了在回归模型中加入气象因子和土地利用因子进行优化的方法的可行性。
[硕士论文] 冀庆恩
机械设计及理论 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:针对各流域、湖泊、沿海水资源污染事件频发,水质状况不容乐观的现状,我国各级政府相继出台了一系列水资源保护和水污染治理的政策,以加强对环境与水资源的保护。其中对水环境进行持续有效的监测,及时发现测试水域水质状况的异常变化,对当前水环境做出诊断报告并及时追踪污染源,是实现这一目标的重要途径。针对现有水环境监测系统多为固定点监测,成本昂贵,无法准确确定污染源等不足,本课题以仿生机器鱼为载体,研制了一套可移动分布式智能水环境监测平台,并将之应用于水产养殖行业,该系统具有监测范围广、成本低、无人化等特点,主要内容如下:
  (1).完成了基于仿生机器鱼的智能水环境监测平台的整体方案设计与开发。水环境监测的参数指标根据所测水域的用途不同而不同,主要指标有温度、pH值、浊度、溶解氧、电导率、化学需氧量COD、生物需氧量BOD、总氮、总磷、氨氮等,还包括一些重金属离子等参数。系统完成了水温、pH值和浊度三个参数的样机调试,能够准确测出采样水域上述参数的值。其他水质参数的检测,可以同样方法实现。上位机子系统由基于LabVIEW的电脑客户端和基于Android系统的手机客户端两部分组成,具有实时接收、显示、存储和分析下位机所采集数据的功能。能够以曲线方式显示给定时间段内水质参数的变化情况,以及当任一水质参数超出预设阈值时自动报警。同时,上位机还具有监视和遥控机器鱼平台的功能,以确保机器鱼能够到达指定区域进行水样采集,以及当机器鱼自主游动出现故障时,能够通过遥控进行回收。下位机子系统由机器鱼、数据采集系统、定位模块三部分组成,其功能包括:通过地图导航,机器鱼能够在所测水域进行自主游动;数据采集模块能够分时段获取所在水域pH值、水温、浊度、溶氧和电导率等水质参数;基于BD-126的导航定位模块能够实时获取所在水域的位置信息。上位机与下位机采用机智云和串口通信,串口通信主要用于近距离水质数据的传输,机智云用于网络远程数据传输。
  (2).基于仿生机器鱼的水环境监测系统应用于污染源定位。根据污染物在液体中的扩散模型—由内向外污染物浓度依次降低,机器鱼采用基于浓度梯度的污染源搜索方法,实现对污染源的定位。多条机器鱼同时工作,通过机器鱼之间的通信,实现污染源的分布式定位。
  (3).基于仿生机器鱼的水环境监测系统应用于水产养殖领域。针对甘肃省冷水淡水资源丰富,冷水淡水鱼如鲑鳟鱼养殖潜力巨大,但对养殖水域的水质标准要求极高,如水温、pH值、溶解氧、氨氮等水产养殖行业关注的重要指标,需要准确实时地掌握养殖水域重要指标的变化情况,将所开发水环境监测系统应用于水产养殖行业,能够很好地完成监测任务,而且分布式监测更科学,使养殖数字化,使农业智能化。同时,机器鱼在工作的过程中,对真鱼运动行为的影响,使鱼类更活泼,更接近野生鱼的成长方式,有利于产量和质量的提高。
[硕士论文] 刘曙光
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿区沉陷水域一般为封闭系统,不与外界流通,不易排除有害物质,受煤尘及周边环境的影响较大,其主要水源携带周边污染物,进而影响工农业生产。高光谱遥感技术具备常规水域监测手段难以实现的特点,可对水质进行较高精度的检测。
  本文以淮南市潘集创大生态园沉陷水域为研究对象,通过地物光谱仪对水域采样点进行光谱数据采集,同时实地取样并进行实验室分析,测量出6种重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr)的浓度。以遥感变换数据和采样点实测数据的相关性统计为基础,选择特征波段及波段组合建立水体重金属含量的高光谱反演模型,由各反演模型的决定系数及均方根误差为评判标准,选出各重金属元素的最佳反演模型,并检验其精度。实验结果表明:
  (1)研究区水体重金属元素变异系数大小顺序:Cu>Zn>As>Pb>Cr>Cd。水体样品6种重金属元素含量偏度及峰度系数均不等于0;Cu与As、Pb与Cr的相关系数较高,其分布受到某些共同因素的影响,拥有相似的污染源和污染转移过程。
  (2)基于不同变换形式的光谱特征波段及双波段比对沉陷水域各重金属含量进行不同模型(线性、对数、二次、幂、指数)的拟合,得到6种重金属的最佳反演模型。水体重金属含量的单波段反演模型对Cr的预测精度最高;二阶微分变换形式的光谱反演模型效果最佳;二次项模型对各种金属含量预测精度相对较高。基于双波段比的反演模型较单波段反演模型对6类重金属含量的预测精度并不都是提高的,对部分重金属而言,甚至出现精度大幅降低的情况。
  (3)利用光谱二阶微分变换形式得到的各种金属的逐步多元回归模型稳定性较好,精度较高。水体重金属含量预测值与实测值的拟合程度较高,各回归方程的估测效果优于其他三种方法,可为本地区沉陷水域高光谱快速估测水体重金属含量提供依据及支撑。基于BNA波段深度特征指数反演重金属含量模型精度高于其他波段深度特征指数反演模型;重金属Cu的各类波段深度模型的决定系数均高于0.6,具有一定的参考意义。
[硕士论文] 孟雄
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:汽车的诞生极大地方便了人们的出行,我国的汽车保有量在近些年也在快速增加,随之而来的是汽车尾气对环境的污染也愈加严重。制定适应我国国情的排放标准就显得极为迫切。由于实验室里是采用的标准测试循环,并不能准确反映机动车在实际道路上的排放,所以立足于实际道路上的排放研究意义深远,本文结合汽车在城市道路交通状况下的行驶工况特征、道路形态特征和车辆比功率,分析了汽车在城市道路上尾气污染物的排放规律。构建了汽车在城市实际道路上尾气污染物的排放模型,并对构建的模型进行了准确性验证。以SEMTECH-ECOSTAR车载尾气分析仪为基础搭建了对城市道路上轻型车尾气污染物准的排放确测量的平台,相比较在底盘测功机上固定工况下测得的排放数据,这种方法可以实时测量,更加准确,对汽车在城市道路上的行驶工况和三种尾气污染物的排放进行了宏观统计分析,得到汽车在市区道路上行驶时,加速工况所占比例最大,匀速工况次之,减速工况再次,怠速工况所占比例最小,分别为31.29%、30.93%、29.97%和781%。城市道路车辆平均行驶车速也比较低,基本在28km/h左右,各工况的排放率是加速工况下最高、匀速工况下次之、减速工况下再次之、怠速工况下最小。车辆在加速工况和匀速工况下对整个行驶过程的排放贡献率最高。不同路段下轻型车的排放情况也有很大的差异,在主干道上,NOx、CO、HC三者的平均排放率都比较高,这主要是因为主干道车速相对较高,但是车流量密集,车辆加减速频繁,所以都有利于三者的生成。而在快速路上,车辆的行驶速度达到最大值,约为50km/h,而且车速比较平稳,所以有利于NOx的生成,NOx的排放率较高。在次干道上,CO、HC的排放率较高而NOx的排放率相对较低,在支路上,坡道阻力大,所以三者的排放率都比较高。
  引入了排放因子的概念,并计算了各个路段的排放因子,得到试验车辆在城市道路上三种污染物的实际排放因子,并与国家排放标准限值作比较,试验车辆的三种污染物的排放严重超标,对于CO,实际的排放因子为3.13g/km,高于现行国Ⅴ排放限值2.27g/km,超出率约为38%;对于HC,实际的排放因子为0.47g/km,也是高于国Ⅴ排放限值O.16g/km,高出约3倍;对于NOx,情况就更加严重,试验车的实际排放因子约为国Ⅴ排放限值4.8倍。本文也研究了车辆在城市道路上行驶时三种尾气污染物随车辆的加速度和速度的分布规律,绘制了污染物随加速度、速度的三维联合分布图,引入了车辆比功率的概念,并且研究了加速度、速度、比功率三种因素分别对三种污染物排放因子的影响,通过回归分析法建立了车辆在城市道路典型工况下基于车辆行驶速度和车辆比功率的排放率模型、典型路段上基于比功率的排放率模型,并且对模型的准确性进行了分析,结果表明这些模型对于预测车辆在城市道路上的排放率有一定效果。
[硕士论文] 吴丹
环境工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:空气质量指数(AQI)是衡量区域环境空气的综合性指标,可通过计算二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、可吸入颗粒物和细颗粒物六种污染因子的空气质量分指数而获得。本文选用时间序列分析方法,以北京市12个自动空气站点,从2014年5月到2017年12月的AQI日均值历史数据为研究对象,开创性的将应用于经济和商业分析的基于可加回归模型的Prophet程序用于预测AQI的变化。通过数据整理和处理、定义模型、训练模型、构建预测集和进行预测等工作,来分析研究对象的变化规律。进行AQI的预测研究,可以为环境管理部门制定环境保护决策和污染防治措施提供帮助,还可以为人们的生活和工作提供参考,从而降低大气污染对人体造成的伤害。
  从地理位置上分析,北京市北部地区的AQI增长趋势小于南部地区,从时间上分析北京市AQI整体表现出逐年下降的趋势,证明近年来大气污染的防治初见成效;节假日对AQI的影响较大,其中春节前后受人为因素(燃放烟花爆竹等)影响AQI上升,而清明节期间降低;一年中AQI增长呈现出冬季>春季>秋季>夏季的季节性规律,周变化呈现出周一至周五持续上升,周六和周日开始下降的规律,与人们的作息规律相符,这说明AQI的变化与人为因素息息相关。在对研究区2018年1月到3月的AQI变化趋势进行预测后,与实测值进行验证得出:研究模型预测准确度平均MAE为46.3,模型对研究区AQI整体变化趋势预测效果较好,但对不满足历史规律的突发情况处理不好,预测结果出现较大偏差,后续还要结合多方面因素调整优化模型从而提高预测的准确度。
[硕士论文] 陈奇
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:湖泊资源作为全球水资源的重要组成部分之一,具有多重生态功能及多种服务价值。近年来湖泊水质恶化,湖泊富营养化状况严重,而湖泊水生植被的遥感监测则可以综合反映湖泊的富营养化状态。本文选取黄河流域最大的淡水湖泊乌梁素海为研究区,基于我国高分一号WFV16m分辨率数据及美国Landsat系列遥感影像数据,综合分析水生植被光谱曲线,首次构建凹凸性判定函数,对乌梁素海水生植被进行精确识别与提取,进而对反映湖泊富营养化程度的浮游植被黄苔进行覆盖度反演及影响因子分析,旨在揭示乌梁素海水环境演变过程,主要结论如下:
  (1)基于植被信息较为丰富的2015年7月、8月两期高分一号16m遥感影像数据,将乌梁素海水生植被划分为挺水植被、沉水植被、黄苔三种类型。首次构建凹凸性判定函数,精准区分极易混淆的沉水植被与水体两类地物,克服传统方法分类精度低的缺陷,同时使用分类决策树模型提取黄苔与挺水植被,结合卫星过境同一时间内野外样点调查数据,对分类结果进行精度验证,得到两期高分影像分类后精度分别达到92.59%和91.79%,表明高分一号数据在干旱区浅水草型湖泊水生植被提取中具有较好的适用性,加之4天的短重访周期及高空间分辨率,是长时序水生植被生长监测的可靠数据源。
  (2)基于Landsat系列数据,采用新型AVI指数构建二分像元模型,对乌梁素海黄苔覆盖度进行了逐像元计算。使用2016年7月25-27日野外黄苔覆盖度数据进行反演精度验证,得到其拟合精度R2=0.8661,表明该反演模型可用于黄苔覆盖度提取,继而基于该反演模型对2006-2016年黄苔月覆盖度、年均覆盖度、多年平均覆盖度进行估算,结果表明,时间上而言,2008、2009、2010年黄苔爆发严重,年平均覆盖度分别达到14.43%、14.06%、12.56%,2011年黄苔覆盖度骤然降低,2013年达到最低值0.33%。空间分布而言,黄苔覆盖度表现出东高西低的现象,黄苔爆发主要集中在中东部水域,南部水域也较为密集,而西部水域则相对较少。
  (3)基于2006-2016年黄苔覆盖度数据与营养盐数据、气象数据进行相关分析,结果表明,黄苔年平均覆盖度与年平均氮磷没有较好的相关关系,但黄苔爆发前3月、5月氮磷浓度与6月、8月黄苔平均覆盖度分别呈显著正相关关系,其Pearson相关系数分别为0.629,0.642,3、5月的水体营养盐浓度对黄苔的生长表现为促进作用。气象因子中,降水对黄苔覆盖度的影响表现出两个月的滞后性;气温对黄苔生长有较大影响,当月、前推1月、前推2月、前推3月的气温均与当月黄苔覆盖度呈极显著正相关,Spearman相关系数分别为0.411、0.497、0.438、0.446;春季风速可促进黄苔生长,当月黄苔覆盖度与前推3月风速呈极显著正相关关系,Spearman相关系数为0.495,但与当月风速呈显著负相关,主要原因在于黄苔爆发后风力扰动会影响水面黄苔的稳定生长。
[硕士论文] 范亮
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻暴发产生的微囊藻毒素(Microcystins,简称MCs)污染问题已经成为一个全球关注的热点。微囊藻毒素是蓝藻产生的次级代谢产物,具有强烈的致肝癌作用,其分子结构复杂、种类繁多,以痕量形式稳定地存在于各类不同程度富营养化水体中,传统的处理工艺很难有效去除,这对人体健康构成潜在威胁。因此,水体中微囊藻毒素的监测和季节性变化研究对预防和控制微囊藻毒素污染,减少藻毒素的危害,保护人体健康等具有重要意义。
  本文首先优化和验证了实验所需的酶联免疫试剂盒,基于优化后的酶联免疫方法对于桥水库、尔王庄水库和天津滨海新区人工湿地水体中微囊藻毒素的浓度进行长期监测;此外,利用石墨烯的偏振依赖吸收特性,基于还原氧化石墨烯(RGO)开发了微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。主要研究结果如下:
  (1)在振荡条件下(400rpm)孵育抗体和微囊藻毒素共轭溶液成功优化酶联免疫(ELISA)试剂盒,经四参数曲线拟合标准曲线,测定结果准确度高达85%,批次内和批次间精确度小于15%,检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.011μg/L与0.032μg/L,测定不同浓度地表水样的加标回收率范围为70%-130%。试剂盒的变异性仅为1%。实验表明优化后的ELISA试剂盒性能很好。
  (2)在验证酶联免疫试剂盒的实验中,将实验所需的验证参数进行选择、分类和辨析,分别为必要参数:标准曲线/线性、准确性、精确性、检出限、定量限、加标回收率和仪器误差;非必要参数:真实性、稳定性、鲁棒性、特异性/选择性、灵敏性/反应性、交叉反应性/包容性、基质效应和偏差/干扰。同时,本研究设计了一个标准的ELISA试剂盒验证的流程,可适用于大多数的生化实验验证。
  (3)比较于桥水库、尔王庄水库和滨海新区人工湿地三个不同研究区域的微囊藻毒素浓度季节性变化,水体中微囊藻毒素浓度变化规律可概括为:夏季>秋季>春季>冬季,与研究区域的富营养化程度、水体功能区划分和微囊藻毒素浓度无关,为微囊藻毒素预防和治理建立科学的预警机制提供支持。
  (4)人工湿地系统对原水中(进水口)低浓度的微囊藻毒素具有稳定的去除效果,平均去除率为57.34%。人工湿地植物组合方式芦苇/千屈菜/鸢尾、香蒲/千屈菜/花叶芦荻/鸢尾、芦苇/千屈菜对水体中微囊藻毒素的平均去除率分别为:58.9%、57.5%、62.0%。
  (5)通过旋涂后的高温热还原法,制备得到厚度为8nm左右的还原氧化石墨烯。基于全内反射条件下石墨烯偏振依赖吸收特性,制得一种应用于微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。该传感器具有较好的灵敏度和重现性,分别为0.08V/(μg/L)、3.7%,在微囊藻毒素LR浓度为0.15μg/L-5μg/L范围内呈现良好的线性关系,自来水样和水库水样平均加标回收率在80%-106%之间,具有良好的应用前景。
[硕士论文] 孙楠
物理海洋学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义。本文获取长江口1979-2016年13景Landsat-MSS/TM/OLI多光谱影像和2015年13景GF1-PMS数据,对两个典型实验区(崇明东滩和启东海岸带)的分类算法进行对比,其中PMS高空间分辨率数据采用易康的面向对象分类方法,Landsat-OLI影像采用五种分类算法(非监督分类的ISODATA,监督分类中最大似然和支持向量机分类,以及决策树和面向对象分类),其中基于CART的决策树算法总精度最优,达到87%,Kappa系数达到0.84,最终选用面向对象加决策树的算法应用到长江口Landsat时间序列影像中,得到沿岸湿地要素近40年的面积变化情况。研究表明,2015年长江河口海岸带湿地总面积为4,725km2,自然湿地占63.5%(3,000km2),人工湿地占21.2%(1,002km2),非湿地占15.3%(723km2),湿地总面积相比1979年增加了662km2,自然湿地面积减少了163km2,而人工湿地面积增加了766km2。湿地总的变化趋势为河口区不断淤积,自然湿地转变为人工湿地,人工湿地转变为建筑用地等非湿地。
  结合Costanza生态系统服务价值估算模型,本文细化并修正了七种湿地类型和三种非湿地的单位生态服务价值,得到1988,1995,2000,2009,2015年生态服务价值ESV(Ecological Service Value)分别为658.7,551.4,681.7,1244.1,1379.1亿元/年。研究表明自然湿地单位价值明显大于人工湿地,且自然湿地ESV占总生态服务价值大于80%,近30年间自然湿地ESV从572.8亿元/年增加到1113.3亿元/年,人工湿地也从83.8亿元/年增加到240亿元/年。其中沼泽ESV增加明显,滩涂ESV先增加,随后从2000年后开始降低,主要由于滩涂作为重要的土地后备资源,开垦严重导致减少。长江口三个区域中,南北支自然湿地ESV变化不大,但人工湿地ESV增加显著;中支河道湿地生态服务价值最高,其中84.7%来源于自然湿地的贡献,人工湿地生态服务价值仅有略微上涨。
  比较分析长江口三个区域湿地变化的驱动因子,表明南北支湿地主要受人类活动影响明显,中支河道区主要为自然湿地,主要受多种自然水文因素影响。北岸启东沿岸和南岸南汇东滩湿地因经济快速发展和港口水利工程修建,以及过度开垦滩涂等自然湿地转变为水库、养殖鱼塘,GDP增长与人工湿地的增长具有相同的趋势,而与滩涂面积变化趋势相反;当长江处于丰水年,中支湿地因淹没和冲刷入海明显减少;因长江上游水库和水坝的修建导致从2000年后,长江输沙量骤减,同时近年来受海平面上涨等气候变化影响,分析表明崇明东滩淤积速率下降明显;其他自然因素如海水入侵,土壤侵蚀等都控制着中支河道区自然湿地的变化。
[硕士论文] 徐雨
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:NO2作为重要大气痕量气体,是生成臭氧、二次气溶胶等光化学污染的重要前体物,也是导致酸雨、光化学烟雾的主要来源,同时影响灰霾形成,俨然已是制约城市经济发展与居民身体健康的主要障碍。“十三五”环境规划中指出到2020年要实现氮氧化物(NOx∶NO,NO2)排放总量削减15%。因此,监测大气NO2浓度对评估城市大气污染程度,及推出相关防治举措都有至关重要的指导意义。
  鉴于传统光学探测设备成本高昂、体积庞大监测点灵活性差、受有线数传方式束缚的困扰,本文开展了以低成本电化学传感技术对NO2的探测研究,研制了用于城市大气测量的无线便携式大气NO2高灵敏电化学传感系统。
  系统以高灵敏四电极电化学传感器为NO2浓度传感载体,依托高信噪比调理电路为信号转换载体,利用差分算法补偿痕量浓度下零点电流漂移对测量的干扰,基于TMS320F28335DSP中控单元完成数据采集综合处理,搭载LoRa无线数传突破数据的远距离抗干扰传输,立足LabVIEW监控中心实现浓度反演、校正、显示与存储,基于低成本电化学传感技术攻克了对大气NO2的定量观测。实验表明,系统在摆脱有线数传束缚基础上可稳定探测NO2,对100ppbv的NO2标气响应时间T90<34s,标定探得其灵敏度为0.242mV/ppbv,时间分辨率为10s时检测限为1.5ppbv(3σ)。为验证准确性,将系统置于合肥市西北郊科学岛进行了连续2个昼夜大气NO2观测,并与参考设备CRDS系统对比,探讨了测量结果与演变机理,除去传感系统因环境湿度贴近极限工作湿度时测量结果奇异部分,二者表现出良好一致性,相关度R2达到0.940,线性拟合斜率为1.047±0.006,并证实了检测限的可靠性,最后解析了温湿度和其他痕量气体(O3、NO、SO2)等干扰源。研究结果表明,本系统可为城市大气NO2高灵敏监测在光学仪器之外,提供一种低成本便携、可量产的举措,未来搭载无线传感网络可助力区域性NO2分布特征及时空演变规律的归纳,为NO2污染预报预警、治理控制与环保部门制定政策标准提供科技支撑。
[硕士论文] 杜鹏
软件工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,经济发展带来的环境问题日益凸显,空气质量已成为公众关注的焦点。其中细颗粒物(PM2.5)可以深入到人体肺泡和血液循环系统,对人体健康带来极大危害。面对严峻的细颗粒物污染问题,各级政府部门积极采取综合治理措施,并取得一定的成效。然而雾霾治理是一个漫长的过程,相关部门不但需要长期的治理计划,更需要科学化、定量化的预防和实时监测机制,实现标本兼治。本课题旨在提供一种空气监测系统设计方案,通过细颗粒物的预测和溯源,及时有效地发现细颗粒物变化趋势和污染源分布,为有关部门的科学决策和事后追责提供有力支撑,为公众的及时预防提供准确指导。
  首先,通过分析细颗粒物空气动力学特征和监测系统开发需求,提出一种基于高斯过程回归模型(GPR)的细颗粒物空间分布和短时间变化态势预测方法。该方法使用基于差分进化算子(DE)改进的粒子群优化算法(PSO)对高斯过程回归模型协方差函数的超参数进行优化,提高超参数自适应获取准确度,实现对细颗粒物不稳定变化的准确跟踪。
  其次,通过分析细颗粒物溯源特性与系统数据特征,提出一种基于萤火虫算法(GSO)的细颗粒物多污染源动态回溯方法。该方法针对GSO峰值发现率低,收敛效率差的问题,进行自适应步长和自探索机制改进,提高算法优化效率和精度,实现对细颗粒物多污染源的准确定位。
  最后,为实现系统数据流解耦和模块化开发,设计了一个具有数据感知层、数据服务层和数据应用层的三层架构系统。数据感知层通过SRM1276的433M无线数传模块基于广播机制完成数据上层交付;数据服务层通过Kafka分布式消息系统完成数据上下层安全稳定交互;数据应用层基于细颗粒物预测和溯源方法对感知数据特征提取并通过百度地图AIP完成特征数据动态可视化。
[硕士论文] 张晗
应用化学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:分散液液微萃取(DLLME)是一种新型样品前处理技术,其优点在于操作简便和快速高效。目前,DLLME在萃取剂、分散方式、相分离方式等方面已取得了迅速发展,广泛应用于痕量分析化学领域。本文从轻质萃取剂方面进行研究,旨在建立新型快速高效的分散液液微萃取方法,拓展DLLME在水样中痕量重金属分析的应用。
  主要研究内容如下:
  1.以轻质溶剂辛醇为萃取剂,建立了LDS-DLLME-GFAAS测定生活用水中痕量Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的新方法。实验优化了萃取剂种类和体积、分散剂种类和体积、样品溶液pH、DDTC浓度、萃取时间等影响萃取效果的实验条件。在最优实验条件下,该方法对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的检出限分别为0.15μg/L和0.03μg/L,相对标准偏差小于7.4%。对瓶装饮用水、自来水和南湖水的加标回收率在58%-117%之间。
  2.以轻质溶剂辛醇为萃取剂,建立了LDS-DLLME-GFAAS测定环境水样中痕量Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的新方法。实验优化了萃取剂种类和体积、分散剂种类和体积、样品溶液pH、APDC浓度、萃取时间等影响萃取效果的实验条件。在最佳条件下,该方法对Cr(Ⅵ)的检出限为0.049μg/L,相对标准偏差小于4.5%。对南湖水、长江水和自来水的加标回收率在76%-118%之间。
  3.以轻质溶剂辛醇为萃取剂,建立了LDS-D-DLLME-GFAAS测定环境水样中痕量Ag(Ⅰ)的新方法。实验采用Ag(Ⅰ)置换Cu(Ⅱ)-DDTC,实现对水样中Ag(Ⅰ)高选择性分离检测,大大减少了共存离子干扰,具有较强的抗基质干扰能力。该方法对Ag(Ⅰ)的检出限为0.056μg/L,相对标准偏差小于4.93%。对南湖水和自来水的加标回收率在88%-102%之间。
[硕士论文] 焦增连
计算机科学与技术 河北工程大学 2018(学位年度)
摘要:通过研究海洋水体中各种物质的变化过程,对海洋水体环境进行预测,能够更好地治理海洋水质环境、保障沿海地区的可持续发展。在研究过程中大多采用数值模拟的方式进行,为了研究结果的准确性,往往需要选择广阔的计算区域和丰富的水体元素,并提高研究区域的空间分辨率,但随着海洋环境数据的丰富及空间分辨率的提高,海洋水质预报系统计算量也急剧增长,导致数值模拟过程耗费时间较长,计算效率低下,存在一定的局限性。
  近几年,随着高性能计算相关技术的发展成熟,通过MPI技术对数值模拟计算方法并行化处理得到了越来越广泛的应用,在一定程度上节省了系统的运行时间,提高了系统的性能;由于各节点间计算任务的分布存在严重的不均衡现象,单纯通过增加计算节点来减少运行时间的方案效果不明显,节点过多导致消息传递增多,反而会增加运行时间,使系统运行效率降低。
  针对以上问题,本文将负载均衡技术与MPI并行技术相结合,对胶州湾水质预报系统进行性能优化,主要研究成果如下:
  (1)对胶州湾水质预报系统的整体结构进行详细分析,并绘制网格中计算任务的分布示意图,确定导致负载不均衡的因素,从而找到负载均衡优化的切入点。
  (2)在对胶州湾水质预报系统和负载均衡技术及相关理论研究的基础上,将静态负载均衡技术用于对预报系统的优化处理,分别在2、4、8个节点情况下进行试验;并对负载均衡效果进行量化分析,加速比和加速效率有明显提高,在2节点情况下,并行效率最高可达91.098%;4节点情况下,并行效率最高可达77.979%。
  (3)考虑到系统运行的硬件环境多样且比较复杂,利用Linux系统的开源特性对各节点负载信息进行收集处理,并对额外开销进行评估,从而对节点间的负载任务及时做出处理,动态调节节点间的负载使之达到均衡。对胶州湾水质预报系统进行动态负载均衡优化处理,使各节点间的负载量能够得到及时调整,从而一直保持相对均衡的状态。综合静态和动态负载均衡技术的优点,将混合负载均衡技术应用于数值模拟计算方法,以提升预报系统的性能,分别用2、4、8个节点进行试验;以4节点为例,比静态负载优化运行时间最高可节省30.62s,运行效率有明显的提升。
  实验结果表明,采用负载均衡技术对水质预报并行系统进行优化能够有效减少预报时间、提升系统性能。以4节点为例,与负载均衡优化前的系统相比,静态负载均衡和混合负载均衡加速比最高可达3.1192和3.3070,并行效率最高为77.979%和82.675%,这两种方式下,在一定程度上缩短了程序运行时间,使系统性能得到了显著提高,但在混合负载均衡模式下具有更好的加速效果。因此本系统采用混合负载均衡模式对系统进行优化以提升水质预报系统性能。
[硕士论文] 林春焕
工业工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:藻类生长的研究是水环境领域的一个重要课题。由于藻类生长的影响因素很多并且影响机理较为复杂,在自然条件下又会有湖流、风浪等因素干扰,进一步影响了我们对藻类生长机制的研究。因此,本研究在室内构造了“水—底泥—苦草”生态系统,持续观测藻类生长及水质指标的变化。采用了方差分析、相关性分析等方法分析水质指标变化特征,并用偏最小二乘回归分析法对藻类生长的影响因子进行评估。在实验研究的基础上,创新性地采用多智能体建模方法构建藻类生长动态模拟模型。研究的结论如下:
  (1)本研究采用方差分析和相关性分析来分析水质指标的变化特征,以及与藻类生长的联系。基于偏最小二乘回归分析法在解决多重共线性以及解释自变量对因变量作用的重要性等方面的优势,本研究以叶绿素a为藻类生长的表征,采用偏最小二乘回归分析法分别评估了模拟藻型湖泊和模拟草型湖泊中藻类生长的主要影响因子。研究结果表明,在模拟藻型湖泊中与藻类生长密切相关的因子为pH、总溶解固体、溶解氧、电导率和氧化还原电位。通过回归系数判断,叶绿素a浓度随着电导率的增加而减少;随着酸碱度、总溶解固体、溶解氧、氧化还原电位的增加而增加。在模拟草型湖泊中与藻类生长密切相关的因子为浊度、温度、氨氮、总磷、氧化还原电位和氮磷比。通过回归系数判断,叶绿素a浓度随着氧化还原电位和氮磷比的增加而减少;随着浊度、水温、总磷、氨氮的增加而增加。
  (2)基于多智能体建模的理论和方法,本研究采用分层建模的思想,将整个系统分为多智能体层、环境层和交互关系层。在多智能体,构建了藻类主体、苦草主体和底泥主体,并借鉴前人的研究成果的基础上,对这三类主体的属性及行为规则进行合理地设定;在环境层,构建了对藻类生长及其重要的光照、温度、总磷、总氮等环境要素;在交互关系层,通过访问主体内部变量的方式实现主体与主体及主体与环境之间的交互作用。
  (3)基于NetLogo平台,构建了藻类生长的三维环境空间,并完成仿真实验所需的前台界面和后台程序的设计,实现了藻类生长的多智能体模型。通过设置不同的环境变量以及主体数量,模拟不同环境下的藻类生长的动态演化,并分别从微观层面和宏观层面来观察藻类的生长演化过程,从而证明模型的有效性与合理性。
[硕士论文] 于淼
电子与通信工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:“基于物联网的海洋生态环境动态监测系统”是青岛市黄岛区科技计划项目之一,本文研究的内容即为该项目的一个子课题。考虑到我国海洋环境监测方面存在的基础能力不足、采集要素单一、数据信息管理不健全等诸多问题,本文设计了一套基于Web的海洋环境监测系统。
  本文设计的基于Web的海洋环境监测系统由下位机和上位机两部分组成。下位机的核心是采集发送数据的监测终端,根据工作环境的具体需求,通过对几种主流处理器的比较,选择STM32F103ZET6芯片作为监测终端的处理器,完成了处理器主控板、传感器接口电路、模块辅助电路和低功耗模式的设计。通过比较分析几种常用的无线通信方式,采用速率中等、可靠性高、传输距离远、资费便宜的GPRS数据传输。通过查阅资料,完成了监测终端核心程序的设计。上位机是海洋环境监测系统的监测软件,基于流行的B/S架构模式,采用简洁高效的C#语言开发。通过搭建MVC+EntityFramework框架,完成了数据表的设计和实体数据模型的映射,实现了前台视图、后台控制器与SQLServer数据库的连接。根据海洋环境监测软件用户的实际需求,采用ASP.NET技术,并结合Ajax和JavaScript编程技术完成了海洋环境监测软件用户信息管理、权限管理、设备信息管理、数据信息管理和地图服务五个功能模块的设计和实现。
  考虑到海洋环境监测软件对实时性、跨平台、易维护的要求,采用基于Web网站的开发模式,实现了通过浏览器登录查看数据,方便系统后期维护、管理和升级。为了提高网页的响应速度和良好的用户体验,海洋环境监测软件的多数功能均采用Ajax技术实现。
  本文设计的基于Web的海洋环境监测系统进行了实际测试,通过测试表明,该系统可以准确有效地进行海洋环境要素的采集和发布。
[硕士论文] 曹红俊
地图学与地理信息系统 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:海洋溢油时有发生,无不给沿海国家造成不可估计的经济损失和海洋环境灾难。因此,积极开展海上溢油监测研究对灾害防控和海洋生态环境保护具有重要意义。海洋溢油事故具有突发性、范围大等特点,加上海洋环境复杂多样,增加了海上溢油监测难度。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术具有全天候、高分辨率和大范围对海监测优势,已经成为目前最重要的海洋溢油应急监测手段之一;GIS在空间数据管理和空间分析方面拥有优势,有利于溢油应急监测数据组织管理、分析、展示和信息发布。
  本文在分析溢油应急监测需求和溢油监测技术能力的基础上,研究了基于SAR技术和GIS技术的海洋溢油遥感监测解决方案,设计研发了海洋溢油遥感监测信息系统,实现海洋溢油的快速跟踪监测和监测信息发布等业务化工作。本文主要研究内容如下:
  (1)分析了多源SAR影像成像特征及数据格式,实现了溢油信息提取算法与评价分析。采用GDAL(Geospatial Data Abstraction Library)等开源类库,实现了SAR影像数据的预处理,包括辐射定标、图像滤波、几何校正和位深转换等过程;基于多尺度图像分割算法和灰度对比度特征提取算法识别溢油信息,并实现了提取算法的模块化封装;对溢油提取结果进行边缘平滑等精细化处理,并统计分析了溢油的空间分布和几何形态等信息,比对专家解译结果,进行了溢油检测算法评价。
  (2)研究了溢油在海洋动力与船舶影响下的空间分析。分析研究了海洋流、浪和风等海洋动力环境要素对溢油的影响,采用科学数据集类库实现了NetCDF数据的解析,根据溢油监测显示规范,制定了不同的渲染方案,实现了GIS环境下显示表达与查询,为溢油漂移趋势的推算分析提供支持;根据海洋溢油溯源需求,集成SAR影像船舶检测算法并识别溢油区船舶,结合AIS(Automatic Identification System)监测数据,实现溢油区影像检测船舶与AIS监测船舶关联分析,为溢油溯源提供辅助支持。
  (3)构建了海洋溢油遥感监测信息系统,系统集成了溢油信息提取模块、海洋环境监测模块和船舶监测模块,并实现溢油对敏感环境的预警分析、一键式专题制图和信息发布功能,提高了业务化监测效率。系统已投入示范应用,稳定性和兼容性得到业务化检验。
[硕士论文] 叶紫宇
环境工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:由于高速的工业化发展,包含染料在内的许多化学品被大范围的生产出来,并且进入到我们的日常生活之中。染料大范围的被纺织业、印染业、造纸印刷业、彩色摄影业、食品业、化妆品和其他工业所应用。每年大约有1000种染料用于工业生产,全世界范围有超过70万吨的染料被生产出来。染料工业产出的废水内含有高浓度的有机化合物,并且具有强着色的特性,同时废水中的化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)含量也极高。染整过程中,有大约10%~15%的染料进入到废水中被排出,即使废水中染料含量很低但是颜色却是最易被识别出来的。将含有染料的废水排入地表水中,会影响到受纳水体的复氧能力,并且阻隔光照影响水生生物活性。与此同时,部分染料对哺乳类动物有致癌变和致毒作用。因此,建立一种高效和经济的对水体中染料类污染物的检测方法及前处理方法就显得尤为重要。
  本文选用一种环境友好、经济便捷的前处理方法—双水相微萃取(Aqueous Two-phase Systems,ATPS),对印染废水中的纺织染料进行萃取。目前为止,有关于成功应用双水相体系分离萃取不同染料的研究还少有报道。双水相引发的分离与传统分离技术相比下有很多的优点。其突出的是,由较低的界面张力带来的高效的传质速率、高选择性的分离行为、便捷的操作模式和方便大范围生产。ATPS由不相溶的小分子有机溶剂和无机盐水溶液成相。超过化合物的临界浓度相自发分离开来,目标化合物被富集,两相形成。ATPS应用广泛,可用于分离生物蛋白、单克隆抗体、小分子化合物及水和食物中的药物残留,对环境修复工程也逐渐涉及。本文建立双水相萃取体系,提取上相并进入高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)检测水体中的染料类污染物,进行研究。
  本文内容主要包含以下几点:
  1.介绍了各类染料类污染物的特征、应用及毒理危害,还有目前国内外的研究方法现状。着重介绍了双水相微萃取的组成、影响因素和应用前景。
  2.双水相微萃取体系(ATPS)-乙腈/无机盐在本文中研究并应用于萃取印染废水中的7种分散类染料:分散黄3、分散蓝35、分散红1、分散橙1、分散蓝106、分散橙37及分散棕1。使用高效液相色谱-质谱联用仪分析测定水体中的目标物。分散类染料富集于乙腈上相。对萃取的影响因素有:萃取溶剂的体积、盐的种类和浓度、样品溶液pH值和超生萃取时间。对7种分散类染料的检出限在0.003-0.052μgL-1之间。应用此方法萃取分散类染料,目标分析物的回收率在96%~107%之间,相对标准偏差低于6.6%。
  3.建立一种简单的以醇/无机盐为双水相体系的萃取方法,用以研究分离和富集水体中的染料类污染物质。研究通过醇(乙醇、叔丁醇、正丙醇和异丙醇)和无机盐(K2HPO4,(NH4)2SO4,K2CO3)双水相体系对7种分散类染料(分散黄3、分散蓝35、分散红1、分散橙1、分散蓝106、分散橙37和分散棕1)和4种酸性染料(酸性红1、酸性红87、酸性橙7和酸性蓝83)的萃取率。通过对醇的种类、无机盐的浓度、样品溶液pH值和萃取时间等影响因素进行条件优化。结果显示,7种分散类染料的富集倍数在38~49之间,检出限为0.0033-0.037μg L-1。
  4.对本论文进行总结归纳,对比分析了小分子有机溶剂—醇与乙腈和无机盐成相形成的双水相体系对染料类污染物的分离萃取。并对ATPS发展前景进行展望,该方法易操作、成本低、效率高,并且获得了较高的富集倍数、更低的检测线和更高的回收率。
[硕士论文] 连乐
电路与系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:众所周知,人们的衣食住行均离不开环境因素,常见的因素种类如大气、水源或地质等,都影响着我们的生活质量甚至生存,面对日益严峻的环境态势,我们必须要采取行动。本论文的研究针对环境中的水资源展开,实现上位机对远程水源水质的实时监测。对环境的监测迫在眉睫,只有实时了解环境动态,才能及时采取行动缓解或者避免灾害的发生,因此环境监测具有非凡的科研意义,科研内容包括从现实环境采集环境参数,以及对采集到的数据进行智能分析以便进一步的调控和完善。
  本课题依托天水市科技支撑计划项目:智能环境监测平台,旨在实现环境信息提供的实时性、安全性以及实现监控方面的要求,致力于建立一个综合利用传感设备、系统集成技术及研发具有自主知识产权的计算机软件平台,形成一个多区域现场采样、网络远程数据传输和软件控制与分析的智能型综合环境监测平台。该项目已于2017年12月10日通过科技局审核,正式投入产品生产。
  本文主要研究的是基于无线传感系统的智能水质监测,实现控制终端对于物理环境因素的掌握和评断,主要研究内容:
  (1)硬件模块。设计包括核心板、传感器调理模块、电源模块、通信模块和相关接口,其中选择德州仪器(TI)公司生产的CC2530芯片为主控芯片,且需要设计接口电路、微处理器模块和电源模块;其次需要根据不同传感器的器件特性,设计相应的调理电路。
  (2)通信模块。需要完成无线传感网络中ZigBee节点与另一节点间的通信,以及汇聚节点与GPRS间的通信。
  (3)数据仓库。包括ROLAP技术和数据挖掘算法的实现和融合,不仅可以多维展示数据,且能挖掘更多的数据信息。
  (4) Android移动端。加入WIFI模块,对温度、溶氧量及PH值等实时数据进行远程监控。手机端显示的同时生成表格文件,并从手机SD卡传输到PC端。
  (5) Web终端。通过ASP.Net三层架构技术,建立系统终端,从网页端查看各采集点数据情况并做出相应的预警。
  本文主要创新点有:
  (1)数据仓库。利用ROLAP技术结合数据挖掘分析算法,将来自不同测试点采集到的数据加载到数据仓库,通过实现强大的数据整合能力,为分析监测区域的实际情况提供了数据支持。
  (2)交互式Web应用程序。将BootStrap(前端框架)、CSS3.0、HTML5等多种新技术引入了设计中。通过集成这些技术,开发了独具特色的自适应用户界面系统,可以呈现全新的从移动端到PC端的交互体验。
  (3)数据分析与共享。通过互联网技术将不同地域监测点的数据汇总到一起,让客户端可以在平台上进行查询、控制或者监控各监测点的信息。这部分将云计算技术的应用分布于各地的数据资源共享,且大数据分析能力为在关键决策阶段提供了科学依据。
  (4)模块化组件应用。平台框架由核心层、数据层、模型层和业务逻辑构成,所有功能均以模块化编码,可根据不同角色拥有的权限由核心层动态调度。模块化也为将来平台功能可扩展性提供了可能。
  (5)先进性技术应用。为了使软件领先于同类软件,文中采用的多通道并发技术,一改以往队列式的性能瓶颈,实现了对数据队列择优选取,从而使数据分析、筛选和存储的传输效率有了进一步提高,符合了互联网应用程序新的发展方向。
[硕士论文] 何予霄
数学 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:进入二十世纪后,随着我国人口的快速的增长、城乡化水平不断的提高、经济规模总量持续的增长,人民生活的水平与日常需求日益增大,造成企业无论是数量还是规模也在渐渐增加,大量的工业与生活污水在缺乏监管的情况下未经任何净化处理或处理不当不达标即被排入河流、湖泊等水体中,使得我国的水污染及水环境承载力失衡等问题已成为制约国家经济发展,人民饮水、身体健康的一项重大阻碍。因此,在党和国家促进生态文明建设,倡导可持续发展型经济的大背景下,掌握区域的水体水质状况对该区域制定相关的政策尤为重要。水体水质状况需通过获取准确的、周期性和时效性的监测来获得相关的数据从而了解该区域内水环境及其变化状况。
  水体水质检测中众多参数中的一个重要指标便是叶绿素,叶绿素a(Chl-a)存在于所有水体中的浮游藻类等植物中,并且水体中处于游离状态叶绿素a的含量浓度的大小与该水体中藻类或者水生植物的种类和数量有着十分紧密的联系,因此监测水体中叶绿素a的浓度也是指示整个水体环境是否存在富营养化问题的重要参数之一,通常认为当水体叶绿素a浓度大于10(μg/L)时,即认为该水体处于富营养化的状态。目前,我国的水体水质监测系统,主要还是以传统的在实验室内对野外采集的水体样本进行化学分析为主。该传统方法虽然监测准确性高,但是投入产出比低,而且受区域环境和天气情况等多种不可控因素影响约束,难以快速获得大范围、周期性的监测数据。而高光谱反演技术相较于传统方法而言速度快,成本低,并且有时效性和周期性强等优势,在区域水质富营养化监测提前预警与预防方面可以发挥早发现,早处理的指示参考作用。该方法也可作为是传统水质监测方法的补充,为区域性水环境监测提供新的技术手段和参考。
  本论文将以眉山市彭山区所辖将军湖水库,双风水库以及龚家堰水库作为研究应用示范区域,以实地采集的水体高光谱数据和传统方法获取的化学分析检验数据为基础。将实地所采集的水体高光谱曲线与传统化学分析手段检验得出的水体叶绿素a浓度(μg/L)进行定量的模型拟合,从而建立一个通过实时采集的水体高光谱曲线即可快速反演出该水体的叶绿素a浓度(μg/L)的反演模型。
  本文研究的主要结论如下:
  (1)本文的重要工作之一,是通过水体高光谱数据的反射率信息进行定量反演得出水体叶绿素a(Chl-a)浓度(μg/L)。由于采集到的高光谱数据有大量的噪声存在,影响了高光谱数据的质量,同时也会制约之后建立的水体叶绿素平板模型的精度。因此,本文针对实测的水体高光谱数据的特点,在前人提出的小波阈值去噪方法的基础上,通过选择恰当的阈值及阈值量化函数,建立了一种新小波阈值去噪方法。通过将此新小波阈值去噪法传统的硬阈值和软阈值去噪法进行仿真对比,反映出该新小波阈值去噪法不仅简化了计算,而且具有明显的数学和物理意义。通过此去噪仿真实验结果还可以发现,使用此去噪法还可以获得更高的信噪比,而且误差也更小,去噪效果更佳。将此新小波阈值去噪法运用在实测高光谱数据处理中可以有效改善图像和信号处理效果,达到提高信噪比的目的,突出高光谱数据反射率所包含的信息。
  (2)通过改进前人的PROSPECT模型,使之能够更好的模拟出水体环境中的叶绿素a的相关关系。通过改进的PROPECT模型,结合SAIL模型模拟出的水体叶绿素a反射率高光谱曲线筛选了高光谱曲线的敏感性波段,为水体-叶绿素a反演模型的建立提供数据基础。同时本文通过借鉴MTCI指数的思路,建立了针对高光谱水体叶绿素a的HWCI指数。通过改进的PROSPECT-SAIL平板模型与HWCI指数相结合,对水体高光谱曲线所包含的特定“红边区域”敏感波段的反射率信息与使用传统化学分析手段测出的水体中的叶绿素a浓度建立了一个定量反演模型,即水体-叶绿素a平板模型。并且在实验室中进行水体-叶绿素a仿真实验,并对该仿真实验进行了误差分析,证明了该模型的可行性。
  (3)在证实了水体-叶绿素a平板模型的可行性后,本文针对眉山市彭山区开展了对于该模型的应用示范。采用16组在彭山区实地采集的水体高光谱数据和与之相对应的使用传统化学分析手段得到的叶绿素a浓度建立了彭山区水体-叶绿素a平板模型,对该模型进行误差分析,检验了此模型的精确性。之后在使用另外5组个采样点的数据带入该模型,将使用模型得到的反演叶绿素a浓度与使用传统化学分析手段得到的真实叶绿素a浓度进行误差分析,检验了该模型的可靠性。最后本文结合了《成渝经济区典型地区资源环境承载力评价试点》项目经过专家验收通过的水资源评价结果与本文中通过采集的水体高光谱数据经过彭山区水体-叶绿素a平板模型得出的叶绿素a浓度反映出的水体富营养化程度进行对比,以此来证明本文所建立的反演模型在实际环境下应用的合理性。
[硕士论文] 石宁宁
无机化学 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着人类对生活质量的不断提高,水体中的有机农药与偶氮染料对环境生态与生物健康有巨大影响。有机氯农药因其高毒性、难降解以及对水体生态影响巨大而逐渐被淘汰,取而代之的是新型低毒性降解周期短的拟除虫菊酯类生物农药,但有研究显示短期残留的微量拟除虫菊酯类农药也会影响人体的身体健康,且当前对微量农药残留的检测研究一直是一个挑战,同时,随着工业印染技术的发展,低残留的偶氮染料对人体的影响也是不容忽视的,所以,基于当前对拟除虫菊酯类农药与水体中偶氮染料的检测方法与手段,本论文的工作将致力于开发一种新型磁性固相萃取技术(MSPE),MSPE技术力求更有效的对低残留的拟除虫菊酯类农药与偶氮染料进行检测。
  样品预处理是样品检测分析过程中的关键步骤,然而基于磁性材料或具有磁响应性材料而发展起来的磁性固相萃取(MSPE)分析技术是一种新型的样品预处理技术。磁性固相萃取(MSPE)技术仅仅通过施加一个永久磁场或电磁场等额外的外部磁场就可以实现磁性固相萃取技术的相的分离,操作过程简单易行。该样品预处理技术操作简单、选择性好、实现自动化、有机溶剂用量少、易磁性分离、选择性好等优越性,在富集预分离等方面有广泛的应用。
  四氧化三铁磁性纳米粒子是一种具有磁响应性的纳米粒子,通过对四氧化三铁磁性纳米粒子表面进行修饰不同基团来达到不同的目标用途;利用长链烷基对有机化合物的亲和性,通过硅烷化试剂将长链烷基修饰于四氧化三铁粒子表面,同时,为了避免烷基化后的四氧化三铁磁性纳米粒子具有疏水性而导致功能化的四氧化三铁磁性纳米粒子不易分散在水中,再对四氧化三铁磁性纳米粒子进行壳聚糖修饰来增加对水的分散性。
  本论文通过共沉淀法制备出具有超顺磁性的四氧化三铁磁性纳米粒子,通过多巴胺良好的仿生修饰性能对四氧化三铁粒子表面修饰活性羟基,再用硅烷化试剂乙烯基三乙氧基硅烷对四氧化三铁表面修饰的活性羟基进行衍生,同时,用10-十一烯酰氯对壳聚糖的活性羟基进行衍生使其带有乙烯基,最后通过自由基引发剂偶氮二异丁腈将乙烯基修饰过的四氧化三铁与10-十一烯酰氯衍生过的壳聚糖在加热条件下进行自由基聚合反应,生成最终产物。用磁性固相萃取剂对氯菊酯、胺菊酯与氰戊菊酯三种拟除虫菊酯与罗丹明B与亚甲蓝两种染料废水进行固相萃取过程,分别研究讨论了影响拟除虫菊酯与染料水溶液的多种影响因素并得出最佳条件。
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