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关键词： 水下环境监测   水下无线传感器网络   节点部署算法   数据采集   数字孪生  

摘要： 丰富的水下资源与人类的生产生活息息相关,对水下环境进行实时监测是保护与开发水下资源的重要手段。然而,水下环境复杂多变,且通信方式受限,给水下环境监测带来了极大的挑战。传统的监测手段难以实现大范围的实时监测,而水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs)将无线传感器网络应用于水下场景中,可以扩大环境监测的范围,提高数据实时性,并且具有部署灵活、稳定性高等优点,在水质监测、海洋探测等领域有广阔的应用前景。节点部署是构建UWSNs的基础,良好的部署方案不仅可以实现对目标监测区域的有效覆盖,还可以降低部署成本和能量消耗。因此,如何优化水下节点部署是UWSNs领域亟待解决的问题。本文围绕水下节点优化部署、环境监测系统设计及其可视化展开研究,主要研究内容如下: (1)提出了多策略融合的人工蜂鸟算法(Multi Strategy Aggregation-Based Artificial Hummingbird Algorithm,MSAHA)。MSAHA引入Sinusoidal混沌映射、纵横交叉和透镜成像反向学习策略,以提高初始种群多样性和全局搜索能力,帮助算法跳出局部最优解。此外,构建了融合覆盖率和节点移动总距离的目标函数,并考虑水流的影响,提出了基于多策略融合人工蜂鸟的节点部署算法,对节点进行动态部署。最后,通过MATLAB仿真实验对算法性能进行验证。实验结果表明,MSAHA具有良好的收敛速度和全局寻优能力;基于MSAHA的节点部署算法可以取得较高的覆盖率,并且减小节点优化部署移动的总距离。 (2)设计了青海湖水生态环境监测系统,包括数据采集与传输、水面中继和远程服务器三部分。系统采用CTD传感器和水下摄像头获取水下环境的温度、盐度、深度和图像信息,监测数据经树莓派处理后通过串口发送给水声调制解调器,以声信号的形式逐跳传输至水面中继部分的Sink节点,再由Sink节点通过互联网上传至远程服务器。系统实现了对青海湖的实时监测,为科学研究、水下资源勘探、水资源保护与合理开发提供科学依据,从而促进水下生态系统的健康和可持续发展。 (3)在上述青海湖水生态环境监测系统的基础上,使用数字孪生技术开发了3D可视化系统。将数据采集过程映射到三维虚拟空间,实现了物理实体与数字模型之间的数据交互。3D可视化系统主要包括模型动画、显示设备数据、查询历史数据以及数据异常警报功能,并搭建了3D可视化大屏,以提供更加直观、生动的数据展示,方便用户快速做出决策,有利于提高环境监测和管理的效率。

关键词： 化学试剂   程序   验收方法  

摘要： 环境检测实验室进行试验检测时，影响其检测结果的重要的因素之一就是实验室试剂和耗材的质量验收。基于此，文章阐述了环境监测试剂和消耗材料的验收程序，并对化学需氧量消解液、纳氏试剂的验收方法进行了讨论。

关键词： 碳循环要素   总氨氮   传感器阵列   全固态聚合物膜离子选择性电极   海水分析  

摘要： 海洋碳循环和氮循环对维持海洋生态系统平衡具有重要作用,两者可紧密耦合,共同调控海洋生态系统的结构和功能。准确获取碳循环和氮循环相关参数的长期浓度信息是研究其对海洋生态平衡影响机制的前提条件。H、Ca及CO是海洋碳循环相关的三个重要参数,而氨氮是与海洋氮循环相关的重要参数。目前普遍采用光谱学方法对海洋碳循环三要素和海水-氨氮进行测定,但这些检测方法存在设备复杂、操作繁琐、仪器价格昂贵等问题,多用于实验室分析,不适用于海洋环境现场检测。为此,本论文系统研究了适用于海洋碳循环和氨氮现场、快速、同时检测的聚合物膜电位型传感器技术。基于全固态离子选择性电极构建技术,以NiCoS作为固体接触层材料,构建了丝网印刷全固态钙离子、碳酸根离子、氢离子和铵离子选择性电极,以及基于离子液体的全固态参比电极;以这些传感器为核心元件,分别构建了芯片式海洋碳循环要素检测模块和海洋氮循环要素检测模块,研制了小型化海洋环境多参数检测系统,并成功用于海水样品分析。研究工作概况如下: （1）海水碳循环要素检测电化学传感器的构建与应用 本工作基于全固态离子选择性电极构建技术和丝网印刷电极基底,构建了芯片式检测海洋碳循环三要素的聚合物膜离子选择性电极阵列（其中包括基于离子液体的全固态参比电极）;为了提高全固态聚合物膜离子选择性电极的检测稳定性,引入了具有氧化还原性能的NiCoS材料作为电极的离子-电子转导层。同时,基于离子液体,构建了全固态参比电极,所构建的海水碳循环要素检测系统在模拟海水背景下对Ca和CO的检测浓度范围分别为10-10M和3.2×10-1.9×10M,对pH的检测范围为5-9。对海洋碳循环三参数的检测准确性均小于2.0%（相比于比测设备读数的平均偏差）。 （2）海水氨氮检测电化学传感器的构建与应用 本工作基于全固态离子选择性电极构建技术和丝网印刷电极基底,构建了芯片式海水氨氮聚合物膜离子选择性电极。以丝网印刷电极为基底,以NiCoS材料为离子-电子转导层,制备了芯片式全固态NH离子选择性电极,并在此基础上以PVA水凝胶替代原有的内充液,构建了小型化全固态氨氮传感器。通过优化PVA水凝胶的浓度、体积、防水透气膜种类等关键实验参数,提升了小型化全固态氨氮电极的检测性能,并对其检测信号的可逆性进行了考察。所构建的海水氨氮检测模块在模拟海水背景下对总氨氮的检测浓度范围为10-10M,检测准确性小于2.0%（相比于比测设备读数的平均偏差）,响应时间小于30 s,且电极响应具有较好的可逆性。 （3）海洋环境多参数检测电化学传感器阵列系统的构建与应用 本工作集成以上关键技术,构建了全固态聚合物敏感膜电化学传感器阵列体系,实现对海洋环境多参数现场快速检测。对Ca、CO和氨氮的检测浓度范围分别为10-10、3.2×10-1.9×10和10-10M,对pH的检测范围为5-9。单个样品的全程分析时间小于15 min,对四参数的检测准确性小于2%。所构建的小型化海洋环境多参数检测系统已成功用于近海环境中碳循环要素(H、Ca、CO)和氮循环要素（氨氮）的同时快速检测。

摘要： 乌兰察布市地理空间大数据应用与环境监测重点实验室于2022年7月获乌兰察布市科技局批准成立,依托集宁师范学院地理科学与规划学院进行建设。下设地理信息系统实验室、数字化地理实验室、自然地理与环境分析实验室、地图与测量实验室、地质地貌标本实验室、野外实习仪器库等6个实验室,建筑面积400多平方米,

关键词： 农村垃圾   垃圾处理   环境监测   蓟州区  

摘要： 党的二十大报告强调:“必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。”。因此,确保农村垃圾处理工作,建设生态适宜的乡村环境,是体现人与自然和谐共生理念的必要环节。根据《蓟州区2020年国家重点生态功能区县域生态环境质量监测、评价与考核工作实施方案》,蓟州区对农村垃圾处理给予了高度关注,并采纳了多种措施。经过实地考察和访问,农村垃圾处理有所改进,但从现有数据来看,天津市蓟州区仍面临一些问题,如何更有效地进行垃圾分类、提高村民参与农村垃圾处理的积极性、优化垃圾处理主体效能等多个问题,这些问题的解决对天津市蓟州区农村垃圾处理工作至关重要。本研究通过国内外相关文献资料分析,结合实地考察、电话访谈、问卷调查等多种调研手段,收集了相关数据,并对天津市蓟州区农村垃圾处理的现状及问题进行了深入分析和发掘。文章主要分析了天津市蓟州区农村垃圾处理的面临的主要挑战,如垃圾处理主体效能不足、农村居民环保意识淡薄、资金紧张和垃圾处理技术相对落后等。基于这些发现,结合国内农村垃圾处理的成功经验,本文提出了一系列对策建议,包括充分发挥垃圾处理主体作用、提高农村居民的环保意识、确保充裕的资金支持,并创新垃圾处理技术。

关键词： 环境监测   存在问题   对策  

摘要： 环境监测是环境保护工作的重要基础，对于及时发现环境问题，预防和治理环境污染，以及制定环境保护政策和法规具有重要意义。然而，目前基层环境监测工作存在一些问题，制约了其发展。本文旨在深入探讨这些问题，并提出可行的对策建议。

关键词： 生态环境   刺参   菌群结构   真核生物群落结构   遗传多样性  

摘要： 由于刺参产业的快速发展,刺参种质混杂、良种缺乏、原种数量逐年下降等问题逐渐出现。在良种培育技术日益成熟的今天,对刺参原种背景数据研究较少。为了刺参产业更好的发展,为良种培育提供更多优质后备亲本,开展原种刺参环境背景调查是做好原种保护的必经之路。本研究选取我国首个国家级刺参原种场为监测对象,完成了该原种场保种核心区和增殖区水质和沉积物质量的周年变化和菌群结构分析,利用显微观察计数法和高通量测序法完成该海域浮游植物和真核生物群体结构分析,测定了原种群体的经济性状和遗传多样性评价,相关结果为优化原种保种策略提供数据支持。主要研究结果如下:1、国家级刺参原种场原种核心区与种质增殖区环境调查和菌群结构特征分析本研究以原种场核心区（P1）和种质增殖区（P2、P3、P4）为研究位点,进行了周年水体和沉积物环境因子的监测,结果表明,水体中的生化需氧量（BOD）在核心区四个季节符合Ⅰ类水质标准,但在春季、夏季增殖区符合Ⅱ类海水水质标准,挥发性酚在核心区夏季符合Ⅱ类标准,在增殖区符合Ⅲ类标准,活性磷酸盐在春季核心区符合Ⅱ类水质标准,在春季增殖区符合Ⅰ类标准;沉积物中的硫化物在核心区和增殖区符合Ⅰ类沉积物质量标准,但在夏季增殖区P4点符合Ⅱ类沉积物质量标准,重金属铬在秋季增殖区P1、P3点符合Ⅱ类沉积物分类标准,其余监测指标在两个海域均符合Ⅰ类标准;综上,核心区较增殖区水体和沉积物质量良好,适于原种刺参的生存繁殖。运用高通量测序技术研究了两个海域周年水体和沉积物菌群结构特征,结果显示,在水体样本,门水平上,不同季节不同位点水体中第一大优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）,相对丰度在56.88%～78.68%之间,拟杆菌门（Bacteroidota）和蓝菌门（Cyanobacteria）是第二大优势菌门和第三大优势菌门,拟杆菌门在夏季的核心区有最大值18.90%,蓝菌门在冬季的核心区有最高丰度20.74%,此外,水体中还有放线菌门（Actinobacteriota）、脱硫菌门（Desulfobacterota）等优势菌门;在沉积物样本,门水平中,第一大优势菌门不具有唯一性,变形菌门（Proteobacteria）为夏季、秋季和冬季不同位点沉积物的第一大优势菌门,但在春季核心区的第一大优势菌门为蓝藻门（Cyanobacteria）,此外,沉积物中还有绿弯菌门（Chloroflexi）、Bacteroidota（拟杆菌门）等其他优势菌门。PCoA分析结果表明,水体菌群结构季节性明显,地点性差异显著,季节性差异>地点性差异,而沉积物中没有明显的季节性差异和位点差异;根据不同季节水体与沉积物菌群结构相关性分析表明,不同季节下,水体样品和沉积物样品各自聚在一类,表明水体和沉积物样本菌群结构相似性较低。基于物种分类结果对不同季节水体、沉积物样品进行LEf Se分析表明,共有不同分类水平的78和55个细菌群类在水体和沉积物四个季节中存在显著差异。RDA结果表明,T、DO、p H、Sal、PE、Chla是影响不同季节水体菌群结构的主要环境因子,TOC、S、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ar是影响沉积物菌群结构的主导环境因子。上述研究结果为评估原种场生态环境、解析其风险因子和影响因素提供支撑,为我国刺参原种的高效保种提供科学依据。2、国家级刺参原种场原种核心区与种质增殖区浮游植物和真核生物群落结构特征分析运用显微观察技术法对两个海域水体中的浮游植物周年变化进行监测,结果显示:2个海域4个季节共检测出33种微藻,包含了30种硅藻,1种金藻,2种甲藻,其中隶属于硅藻门的赤潮藻有布氏双尾藻（Ditylum brightwelli）、新月菱形藻（Nitzschia Closterium）、圆海链藻（Thalassiosira rotual）、旋链角毛藻（Chaetoceros curvisetus）、中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、扭链角毛藻（Chaetoceros tortissimus）、具槽直链藻（Melosira sulcata）、星脐圆筛藻（Coscinodiscus asteromphalus）、格氏圆筛藻（Coscinodiscus granii）等,属于甲藻门的赤潮藻类:夜光藻（Noctiluca scintillans）;刺参的饵料微藻有舟形藻（Navicula sp）、菱形藻（Nitzschia）、圆筛藻（Coscinodiscus sp）等。水体中的天然饵料可为原种刺参提供充足的食物源,赤潮藻类在每个区域基本均有出现,但并未达到赤潮爆发界值。运用高通量测序技术分析了水体和沉积物样本中真核生物群落结构特征,结果表明,在水体样本门水平上,春季、秋季和冬季原种核心区和种质增殖区的第一大优势真核生物均为内大核亚门（Intr

摘要： 各有关单位：近年来，在国家环保部门的大力推动下，在各有关组织和单位的共同努力下，我国油气田环保事业不断取得新进展，在治理技术、管理办法、试验研究、监测手段等方面取得了不少新成果，油气田环境得到明显改善。《油气田环境保护》作为中国石油在国内外公开发行的环境保护类科技期刊，也吸引了大量此类优秀稿件，及时反映了石油石化行业在环境保护工作中取得的最新研究成果，并为广大环保工作者搭建了科研交流平台。环境监测是掌握环境质量状况和发展趋势的重要手段，是环境保护的基础性工作，为有关部门监督污染物排放、控制新污染源产生等提供决策依据。环境影响评价通过分析、预测规划或者建设项目实施后对各种环境因素及其所构成的生态系统可能造成的影响，为决策提供科学依据，是实现可持续发展战略的重要保证。为展现石油石化行业在环境监测和环境评价方面取得的科技成果，进一步推动石油石化行业环境监测与评价工作的深入发展，同时更好地充实《油气田环境保护》环境监测与环境评价栏目的内容，发挥该栏目在把握污染现状和预测污染发展趋势中的重要作用，《油气田环境保护》特组织开展环境监测与评价类论文征集。论文经编辑部和专家评选后，择优录用，欢迎有关单位或个人踊跃投稿。