基于主成分分析法近岸海水环境质量与空间异质性研究—以庄河港近岸海域为例

为揭示北黄海海域近岸海水环境质量及其空间分布格局,对庄河港冬季表层海水环境质量进行了评价分析。在研究海域设置20个采样站位,运用主成分分析法,对庄河港近岸海水环境质量进行了评价分析,采用Kriging空间插值法对研究区域海水环境质量进行了空间异质性分析,采用相关性分析和回归分析法分析了水质参数之间及其与监测点地理位置之间的关系,采用冗余分析方法研究了海水环境质量对水体Chl a和溶解氧含量的影响。研究结果表明,该海域表层海水总无机氮含量高于《海水水质标准》中四类水质的要求,其余水质参数均符合一类水质要求;NO₃-N和NO₂-N以及PO₄-P之间及其与Cd和Cr具有显著的相关性,污染来源相同;主成分分析表明,庄河港近岸海域海水环境质量是无机氮、无机磷以及与其有密切关系的Cd、Cr等水质因子综合作用的结果,且沿岸线方向的空间异质性明显,与用海方式相关;冗余分析表明近岸海水环境质量解释了Chl a和溶解氧空间分异的82.67%,叶绿素a浓度与表征无机氮和无机磷含量的主成分得分呈负相关性。     

主成分分析在矿区农田土壤污染分析中的应用

该文运用主成分分析法对5种不同植被类型农田土壤重金属状况进行定量分析评价,结果表明,研究区5种不同植被类型土壤中8项重金属污染物可用2个主成分(PC1和PC2)来代表,二者累积贡献率可达91%。根据旋转载荷矩阵及载荷散点图可知,第1主成分中,Cu、Cr和Hg载荷最高,贡献最大,Zn、Pb、Cd和As次之,第2主成分中Ni的贡献最大。此外Ni、As与Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg表现为对斥因子,说明研究区土壤不受其共同污染。根据主成分得分可知花椒地土壤污染最为严重,荒草地、小麦地次之,油菜地和石榴地影响最小。     

广东红海湾海域表层水环境中重金属含量特征及污染评价

为了研究红海湾海域水体中重金属的污染水平,2015年5月和11月在研究海域设48个采样站位进行了表层水样分析,分析了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As共7种重金属的含量及污染特征,采用单因子污染指数评价法和综合污染评价法对研究海域的水质污染情况进行评价分析,利用变异系数法来分析了各调查站位之间污染物在空间尺度上离散程度,使用相关性分析和PCA方法分析重金属污染物的主要来源。结果表明,该海域表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量的平均值均满足《海水水质标准》二类水质要求,单因子污染指数法评价结果显示7种重金属平均含量的污染程度大体排序为:Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Cr＞Hg。综合污染评价法显示评价海域表层海水中7种重金属综合污染指数的平均值均小于1,且综合污染指数整体相差不大,研究海域属于清洁海域。变异系数结果表明各站位间水体中重金属含量在调查海域空间离散度较大,研究海域的重金属污染物来自不同的污染源。相关性分析和PCA方法分析表明,重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As之间的相关系数较小,且前三个主分中的研究重金属元素正载荷较低,因此重金属元素相互之间都不具有相似的污染水平或共同的污染来源,元素之间具有共同来源的概率较低。     

连云港近岸海域沉积物重金属潜在生态危害评价

采用Hakanson潜在生态危害指数法对连云港近岸海域沉积物重金属生态危害程度进行了评价.结果表明,连云港近岸海域沉积物属于轻微污染,生态质量总体较好,沉积物中As、Cu相对于Hg、Pb、Cd污染水平较高.     

江苏近岸海域沉积物重金属来源及风险评价

基于2013年江苏近岸海域表层沉积物Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、Hg、As重金属调査结果,应用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法评估其生态风险,并结合同步调査得到的总有机碳(TOC)、粒径等参数,应用相关性分析和主成分分析方法,探究调査海域重金属的污染特征及来源.结果表明:江苏近岸海域表层沉积物重金属Zn、Pb、Cd、Hg含量均満足国家第一类海洋沉积物质量标准,9.38%、6.25%、6.25%站位的Cu、Cr,As超过国家第一类海洋沉积物质量标准,但满足国家第二类海洋沉积物质量标准;重金属污染程度甶高到低顺序为:CrAsPbHgCdCuZn.调査海域综合潜在生态风险整体处于较低水平,重金属单因子生态风险甶高到低为HgCdAsPbCuCrZn,Hg为主要生态风险贡献因子.各类重金属含量均与TOC含量成显著正相关,而与粒径呈现明显的负相关.该海域Cu、Cr、Zn、Pb、Cd具有相近来源,主要为人类エ业生产与生活污染,As主要来源于农业污染,Hg则主要来源于有机质降解.     

温州近岸海域沉积物中重金属生态风险评价

对2014年温州近岸海域表层沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As)的含量进行了分析,据其结果分析温州近岸海域表层沉积物中重金属的分布特征,并分别采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价其污染状况。结果表明,温州近岸海域表层沉积物中铜污染情况最为严重,超过第一类沉积物质量标准的站位占64.8%。7种重金属含量均呈现近岸向远岸递减的分布特征,高值区分布在瓯江口、飞云江口、鳌江口海域。地累积指数评价结果显示Pb、Cr、Hg、As未出现污染,Zn表现为轻度污染,Cu、Cd主要表现为轻度污染并有少数测点达到偏中度污染,地累积污染指数大小顺序为CuCdZnPbCrAsHg。生态风险指数评价结果显示,温州近岸海域表层沉积物中重金属元素整体表现为低潜在生态风险,Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、As表现为低潜在生态风险,而Cd主要表现为中等潜在生态风险并有少数测点达到较高潜在生态风险,各种元素对区域内的潜在生态风险危害的大小顺序为CdCuHgPbAsCrZn。     

三峡库区(万州段)消落区沉积物重金属污染评价及来源分析

根据三峡库区(万州段)消落区沉积物重金属(Zn、Cu、Cd、Cr、Pb、Hg)总量结果,对其进行风险评价,并利用皮尔森相关性分析和主成分分析法对重金属污染进行溯源分析。结果表明:Zn、Cu、Pb、Cd均值高于沉积物重金属背景值;内梅罗综合指数法评价结果显示主要污染因子为Cu(沉积物综合污染指数Pn=3.23);潜在生态风险评价结果显示研究区域均为轻微污染程度,地累积指数法结果表明研究区域Zn、Cu、Pb和Cd为轻微-中等污染;皮尔森相关性分析和主成分分析法结果表明,消落区重金属污染的主要来源是流域内机械制造业的废水、船舶排放的油污废水、大气沉降和农药化肥的施用。     

粤东近岸海域表层沉积物重金属污染评价及来源解析

为了解粤东近岸海域表层沉积物重金属的空间分布、污染程度、生态风险和潜在来源,对粤东近岸海域153个表层沉积物样本中重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As）含量的分布特征进行分析,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对粤东近岸海域表层沉积物重金属污染状况和潜在生态危害程度进行评价,利用相关性分析和主成分分析方法,结合重金属排放特点解析了重金属污染物的主要来源。结果表明,7种重金属含量均不同程度超过了背景值,入海河口及其附近区域是重金属的主要富集区。地累积指数的评价结果显示,各重金属污染程度为Pb>Cu>Hg>Zn>Cr>As>Cd。潜在生态危害指数评价结果表明,粤东近岸海域表层沉积物重金属整体表现为中等程度的生态风险,Hg和Cd是主要的贡献因子,需加强监测。分析表明,粤东近岸海域表层沉积物中重金属主要来自电子垃圾拆解、化石燃料燃烧、涉重金属企业排放、农业生产活动和船舶排污。     

象山近海表层沉积物重金属分布特征和生态风险评价

浙江省象山东部的开阔海域接纳沉积了长江和浙北沿岸经济发达地区包括重金属污染物在内的入海物质.为全面了解象山近海沉积物重金属污染状况,基于2017年夏季54个采样点表层沉积物测试资料,分析其中Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd等7种重金属元素的分布特征、影响因素和主要来源,并应用地质累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属元素进行污染状况和生态风险评价.结果表明:研究区Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd平均质量分数分别为89.860、36.890、108.740、32.150、0.041、6.090和0.134 μg/g,研究区中部和韭山西北侧海域表层沉积物中的重金属含量较高,近岸区域和东南部外海区域含量较低.Cr、Cu、Zn、Pb、Cd受控于粒度和有机质分布,均以陆源输入为主;Hg、As以其他物质来源为主.主成分分析法将全部因子概括为3个主成分.地累积指数评价结果表明,象山近海表层沉积物中Cu和Cd属轻度污染;研究区中部大片区域具有中等潜在生态风险,主要生态风险因子为Hg和Cd.研究显示,象山近海仍以陆源输入型重金属污染物为主,同时受到海洋水动力、理化条件以及人类用海活动的影响.      

青岛近海底质沉积物重金属元素分布特征及环境质量评价

根据青岛近海海域采集的157个和周边入海河流46个表层沉积物样品的重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)测试结果,系统地研究了该区重金属元素分布特征及影响因素,并运用内梅罗综合污染指数法(Nemerow Index)对其环境质量做出了评价。结果表明:青岛近岸海域沉积物重金属Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg、Cd含量分布特征基本上分为3种类型:(1)Cr、Cu、Zn为一类,其高值区主要呈条带状或舌状自东北向西南延伸;(2)As、Cd、Pb为一类,其高值区集中分布在崂山东南部海域;(3)Hg自成一类,其高值区集中在胶州湾北部。尼梅罗指数综合计算结果表明青岛近岸海域部分站位表层沉积物已经受到重金属的污染,污染主要集中分布在崂山东南部海域和胶州湾东北部区域。通过与河流表层样作重金属元素的对比研究,河流沉积物是该区重金属的可能来源之一。     

吐鲁番南盆地平原区地下水污染风险评价

地下水污染风险评价是地下水污染防治的有效工具,评价体系主要包括地下水污染源荷载评价、地下水脆弱性评价和地下水功能价值评价这3个部分.以吐鲁番南盆地平原区为例,利用调查数据和土地利用数据划分点源污染和面源污染,进行地下水污染源荷载评价;选取经典的DRASTIC模型进行地下水脆弱性评价;从水质和水量的角度进行地下水功能价值评价.利用GIS平台将3个评价结果加权叠加,生成地下水污染风险区划图.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低.高风险和较高风险区域面积占研究区总面积的15.5%,主要分布在研究区的L1、 L2和L3处.L1主要受到高污染源荷载和高地下水脆弱性的影响;L2主要是由高地下水功能价值和以生活为主的面源污染共同作用的结果;以农业生产为主的面源污染和较高的地下水功能价值是L3区域地下水污染风险偏高的主要原因.地下水污染风险评价结果对决策者划定地下水污染防治区具有重要参考.     

镍铝层状氧化物薄膜电极的制备及其除盐性能

水滑石不仅是一种重要的水处理吸附剂,而且在超级电容器方面有广泛应用.本研究采用原位生长法,由泡沫镍作为基体并提供镍源,在泡沫镍表面合成了镍铝复合氧化物(Ni Al-MMO)薄膜即类水滑石煅烧产物.所制得的Ni Al-MMO薄膜电极的电化学性质稳定、电容量高,此薄膜电极的单位质量的比电容量可高达667 F·g-1.对此电极进行电容除盐性能研究,结果表明,增加电压和弱碱性p H环境有利于该电极除盐;初始浓度为0.003 mol·L-1的情况下,最佳工作条件为:电压1.0 V、p H值为8,在此时除盐效率可达58.17%.电极反接可使吸附饱和的电极材料迅速再生,脱附率可达87.96%.本研究为废水中盐离子的去除提供了新的技术选择.     

吉林市城区浅层地下水污染源识别及空间分布

为实现对吉林市城区浅层地下水污染源识别与管理,共收集吉林市城区2009年50个监测井的17项水质指标监测资料,通过因子分析法(FA)进行多元统计分析,提取5个公因子(F1~F5)作为影响浅层地下水水质的主要污染因子,然后找寻其对应污染源,同时利用因子得分绘制各污染源在吉林市城区地下水造成的污染程度及空间分布.结果表明:所选5个公因子分别代表:迁移-富集作用、含磷污染质排放、“三氮”污染因子、有机污染因子、原生地质环境因子,其中F1和F5又可称为环境影响因子,F2~F4为人类活动影响因子;城区内地下水污染源为生活污水、工业废水排放、工业废渣堆放及农业生产中化肥农药使用;各污染因子主要分布在江北区和中心区,且污染较为严重,而江南区污染分布最少,且污染最轻;计算城区内50个监测井地下水综合污染得分并作图,将吉林市城区浅层地下水的综合污染状况及分布可视化,其中江北区和中心区浅层地下水污染最严重,江南区地下水水质最好;依据F得分分布将区内地下水划分为3个区:禁止开采区、非饮用水区和饮用水区,为今后相关部门开发利用浅层地下水提供参考和依据.     

大沽排污河污灌区土壤重金属富集特征和来源分析

测定了天津大沽排污河污灌区耕作层(0～25cm)和底层(25～50cm)土壤中重金属、As、Fe及TN、TP和有机质等的含量,采用污染指数、相对富集系数和聚类分析等方法研究了重金属的富集特征和可能来源.结果表明, Hg、Cd、Pb和zn达到土壤环境质量二级标准, As、Ni和Cr达到一级标准.耕作层Hg的含量为0.323mg/kg,污染指数(CF)和相对富集系数(REF)分别为10.8和7.2,属于严重污染和重度富集, Cd的含量为0.341mg/kg, CF和REF分别为3.8和4.5,属于重度污染和中度富集, Pb、Zn和As的含量分别为44.7,108.29和11.2mg/kg, CF和REF均小于3,呈现中度污染和低度富集, Ni和Cr的含量分别为29.86和66.6mg/kg,基本没有富集. Hg、Pb和Zn在耕作层土壤中富集较严重, As在底层土壤富集较严重, Cd、Ni和Cr在两层的含量接近.与1985年的调查结果相比, Cd和As的含量有所增加, Hg、Pb和Zn的含量有所下降, Cr和Ni的含量略低于土壤环境背景值.通过聚类分析并结合大沽排污河污染源调查,表明Hg除受污水灌溉的影响外,燃煤释放的Hg可能是重要来源之一,也是As含量增加的主要原因, Cd、Pb和Zn可能来自污水灌溉和大气沉降,以污水灌溉的贡献为主, Ni和Cr以自然来源为主.     

北京温榆河流域微生物污染调查研究

随着工业化和城市化进程的加快,我国河流普遍受到了不同程度的水质污染,而微生物指标对于水质评价具有重要作用.本研究选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体作为指示微生物对北京市温榆河开展了历时一年多的调查研究,结果表明,除了有机污染和富营养化问题外,温榆河流域的微生物污染非常突出.温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染,微生物浓度(以粪大肠菌群为例)波动较大(5.01×10²~5.37×10⁶个·L^-1);下游受清河、坝河等排水河道的影响,微生物污染普遍严重(均值达6.3×10⁶个·L^-1以上),与地表水Ⅴ类水质标准(GB 3838—2002)相比FC浓度平均超出两个数量级.统计分析显示,温榆河微生物污染受季节的影响并不显著(p>0.05),表明人为因素很可能是其主要影响因素.温榆河处于微生物高污染水平,可能威胁地下水水质和农作物质量安全,应从源头加强微生物风险控制.     

基于MODIS的长三角地区气溶胶时空变化规律及其气象解释

基于2008—2017年的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)数据、实测气象观测数据,探究了长三角地区的AOD时空分布规律,并分析了AOD与多个气象要素的相关性,以对AOD的时空变化作出合理的气象解释。结果表明:1)从时间分布来看,长三角地区年均AOD呈周期性波动变化趋势,2011年出现峰值0.83,2014年AOD开始迅速下降,至2017年达到最低,较2014年相比下降22.8%,这与政府实施的固体颗粒物控制排放政策有关;每年夏季(6,7月)AOD出现最大值,这主要是海洋上大量的海盐气溶胶颗粒和水汽扩散到内陆地区造成的。2)从空间分布来看,长三角AOD高值区均分布在江苏南部以及徐州一带,2014年以来AOD高值范围逐步缩小;浙江地区AOD明显低于苏沪地区,这与浙江地势高起伏较大密切相关。3)从相关性方面来看,AOD变化与气温、相对湿度变化之间呈较好的正相关性,而与风速的相关性较复杂,这可能受风向的不确定影响;夏季气温高、湿度大,因此出现大范围的AOD高值区;冬季气温低、空气中水汽含量低,固体颗粒物对于AOD贡献率较大,因此冬季AOD变化能够在一定程度上反映空气污染状况。该研究结果可为长三角地区气溶胶评估、空气质量归因分析、空气质量改善等相关研究提供参考。     

新丰江水库浮游植物功能分组特征及其与环境因子的关系

为了解新丰江水库的浮游植物功能群(Functional Group)特征及生态现状, 2020~2021年逐月对新丰江水库的浮游植物群落结构和水体理化指标进行了调查分析.结果表明, 水库主要水质指标达到国家《地表水环境质量标准》Ⅰ类标准.水库浮游植物可分为25个功能群, 以A、D、E、F、J、K、L_o、M、MP、NA、P、S1、SN、TB、X1、X2、X3和Y功能群出现频率较高, 其中A、E、F、J、L_o、MP、NA、X3和Y为优势功能群, 其时间变化特征为L_o/A/E/Y(春季)→L_o/A/F/J/X3/NA(夏季)→L_o/NA/F/A(秋季)→L_o/E/MP/F/A(冬季).与水库低营养盐状态相适应, A、E、L_o、NA和X3等在浮游植物群落中呈主体优势.由浮游植物功能群与环境因子间的相关分析和冗余分析(RDA)结果表明, pH值?透明度和水温是影响新丰江水库浮游植物群落结构的关键环境因子.基于浮游植物功能群计算的生态指数(Q), 时间上月度生态指数值介于3.63~4.87之间, 均值为4.31, 表明新丰江水库生态状态总体为极好水平.     

红枫湖沉积物中重金属元素溯源分析的初步探讨

分析了红枫湖表层沉积物中有机质及10种重金属元素的含量,并应用平均富集因子(AEFs)对其污染状况进行了评价.结果表明,红枫湖表层沉积物的重金属按污染水平可分为3类:轻度污染(AEFs2)的Cd、Pb、Zn、Cr,As、Fe和Mn,中度污染(AEFs=2～3)的Cu,严重污染(AEFs3)的Ni和Hg.同时,通过主成分分析(PCA)法对影响湖泊沉积物中重金属分布的因素进行了分析,并在进行统计分析前,用Al对重金属元素含量进行了校正,以消除沉积物粒度对重金属分布的影响.分析结果表明,前3个主成分的贡献率分别为48.7%、20.5%、12.6%,所占比例总和大于80%,即这3个主成分基本能够代表原污染因素的大部分信息.结合湖泊特点及周边点源污染情况分析发现,红枫湖表层沉积物中重金属污染主要有3个可能来源:工业排污及Fe和Mn的影响;有机质的影响;早期岩石的风化及侵蚀(背景值).PCA聚类分析结果表明,本研究所调查的14个站位在污染程度上可分为4类,其结果反应出红枫湖沉积物中部分重金属、部分站位污染程度相对较重的特点,同时也进一步说明了工业排污是沉积物中重金属污染的主要来源.     

基于高光谱指数的水稻砷污染胁迫多重判别模型

水稻中过量砷(As)能够影响叶片中叶绿素含量、水分含量以及细胞内部结构,进而改变水稻在光谱上的特征表现.以表征叶绿素、水分含量、细胞结构的NDVI、NDWI、SIPI等9种高光谱指数和实测水稻叶片砷含量数据为基础,利用相关分析、主成分分析和独立变量分析方法,获得诊断指标对水稻砷污染胁迫进行多重光谱判别.结果表明,表征不同生理参数的高光谱指数PSNDa、fWBI、SIPI与水稻叶片砷含量高度相关,可作为砷污染单级光谱诊断参数;主成分因子F1、F2和独立变量因子ICA1、ICA2对水稻砷污染胁迫具有特殊反应,分别作为水稻砷污染胁迫的主成分诊断指标和独立分量诊断指标.综合上述3类诊断参数,构建水稻砷污染胁迫多重判别空间体系即光谱指数诊断空间(PSNDa-fWBI、PSNDa-SIPI、fWBI-SIPI)、主成分诊断空间(F1-F2)和独立变量诊断空间(ICA1-ICA2),从不同层面上综合诊断了实验区水稻砷污染胁迫情况,其中以表征叶绿素和细胞结构的光谱指数空间PSNDa-SIPI与主成分空间F1-F2诊断效果为最佳.     

Bioaccumulation and translocation of cadmium in cole （Brassica campestris L.） and celery （Apium graveolens） grown in the polluted oasis soil, Northwest of China

A pot experiment was conducted to study the bioaccumulation and translocation of cadmium (Cd) in cole (Brassica campestris L.) and celery (Apium graveolens) grown in the Cd-polluted oasis soil, Northwest of China. The results showed that Cd in the unpolluted oasis soil was mainly bound to carbonate fraction (F2) and Fe-Mn oxide fraction (F3). However, marked change of Cd fractions was observed with increasing soil Cd concentrations, in which the concentration of Cd in F1 (exchangeable fraction), F2 and F3 increased significantly (p < 0.001 for F1, F2 and F3). The growth of cole and celery could be facilitated by low concentrations of Cd, but inhibited by high concentrations. The correlation analysis between the fraction distribution coefficient of Cd in the soil and Cd concentration accumulated in the two vegetables showed that Cd in F1 in the soil made the greatest contribution on the accumulation of Cd in the two vegetables. The high bio-concentration factor and the translocation factor of Cd in both cole and celery were observed, and Cd had higher accumulation in the edible parts of the two vegetables. Therefore, both cole and celery grown in Cd-polluted oasis soil have higher risk to human health. And the two vegetables are not suitable to be cultivated as vegetables consumed by human in the Cd-polluted oasis soil.