涡河流域中部地区地下水化学特征及其成因分析

地下水是涡河流域中部地区重要的供水水源,但普遍面临着污染及水质异常等问题.本文在调查采样的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比值等方法对不同深度地下水的水化学特征及其形成机制进行分析和探讨.结果表明：①研究区地下水总体为弱碱性水,不同深度地下水中的优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Na⁺.浅层地下水的水化学类型以HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Na·Mg型水为主,中层和深层均以HCO₃·SO₄·Cl-Na型水为主.②基于含水层沉积环境差异及水-岩作用强度不同,地下水化学成分出现明显的垂向差异.随着深度的增加,地下水中TDS、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-平均质量浓度均呈现先增大后减小的趋势,Ca²⁺平均质量浓度呈逐渐降低趋势.③地下水水化学特征的形成受水-岩相互作用、阳离子交换作用和人类活动的共同影响,以水-岩作用为主.水-岩作用以含钠硅酸盐溶解作用为主.人类活动普遍对浅层地下水影响较大,对中层和深层地下水影响较小.④区内深层地下水水质明显优于浅层和中层地下水,为避免增加地面沉降及中层微咸水向深层淡水越流的风险,建议合理布局深层地下水开采井,并合理调控取水量.     

偏最小二乘(PLS)回归方法在中国东部植被变化归因研究中的应用

植被变化往往受到不同气候变量的综合作用,人类活动影响又使得植被对气候响应变得更为复杂,如何准确判别各种影响因素的相对重要性是植被变化归因研究中的一个关键点.研究基于偏最小二乘(PLS)回归方法,使用1982-2006 年的归一化植被指数(NDVI)数据,分析了降水、气温、日照、相对湿度和风等气候变量对中国东部植被变化的相对影响,并选取了NDVI变化较为典型的区域,量化了农业活动对该地区植被变化的相对贡献.PLS回归方法兼具了主成分分析和多元回归的优点,克服了众多自变量之间存在强烈交互相关导致的多元共线性问题.研究结果表明:① 1982-2006 年间,中国东部逐月NDVI的年际变化呈现出明显的南北差异.在12、1-5 月,NDVI以显著上升为主,上升区域主要位于淮河以北.在6-10月,NDVI以显著下降为主,下降区域主要为淮河以南的部分区域,特别是6 月江苏一带NDVI的大范围下降尤为明显.不过与NDVI发生显著变化的区域相比,更多区域的NDVI在各月并没有出现显著变化.② 在NDVI显著上升的站点,对NDVI变化最具解释意义的气候变量为气温,特别是冬末春初(2-3 月)的升温对黄淮海区域NDVI的显著上升具有主导控制作用.而对于NDVI 显著下降的站点,多数都不能从气候角度解释这些区域的NDVI 变化.③ 江苏省NDVI在6 月出现的大范围显著下降,与农业种植结构的调整,主要是棉花种植面积的减少以及油菜面积的增加具有显著关系.     

利用大型土柱自然淋溶条件下研究土壤重金属的迁移及形态转化

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成. 结果表明:①在>30 cm深度范围内,红壤、潮土和黑土中各重金属质量分数与其相应本底值相比变化不大;与试验前土壤相比,砂土整个剖面中6种重金属质量分数均较高. ②6种重金属在4种土壤中的残留率表现为砂土<潮土<黑土<红壤;对于0～10 cm土壤中Pb的残留率,在潮土中大于Ag和Sb,在黑土中大于Ag,在红壤中大于In,在砂土中则大于Sn. ③模拟试验后残留在土柱中的重金属主要分布在土壤表层(0～30 cm),而深层(>30 cm)较少;6种重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的残留率平均值分别为98.0%、65.1%、65.9%和56.5%. ④与添加污染土壤之前相比,试验后土壤中残渣态等稳定形态重金属质量分数较低,其中Pb、In和Sb均以碳酸盐结合态和有机金属络合态为主,Ag和Sn分别以有机金属络合态、双氧水可提取有机结合态和有机金属络合态、无定形铁锰氧化物结合态为主,而Bi则以碳酸盐结合态和双氧水可提取有机结合态为主. 结果显示,红壤中Pb的迁移风险较低,潮土和黑土中Ag、Sb的迁移风险较高,而砂土中Sn和Sb的迁移风险需要格外关注.      

面向粮食产量空间化的多元回归分析模型中的两个关键问题探讨

为比较不同区域尺度变量对模型拟合效果的影响,在全国不分区和分区两种情况下,分别基于县级和地市级两个区域尺度上的样本构建粮食产量与水田、水浇地、旱地面积之间的多元线性回归模型,结果显示,用地市级数据作分析样本比用县级数据作分析样本好,分区建模比不分区建模效果好。因此,将全国划分为7个区,以地市级数据作为区域尺度的变量,在区域、栅格、亚栅格三个尺度上探讨变量（因变量、自变量）尺度和常数项取值这两个因素对模型应用的影响。得到以下结论：1）基于区域尺度样本构建的多元回归模型,如果常数项不为0,则不能用于空间化计算;如果常数项为0,则可以用于空间化计算;2）基于栅格尺度样本构建的多元回归模型,不论常数项是否为0,均可应用于空间化计算;3）基于亚栅格尺度样本构建的多元回归模型,不论其常数项是否为0,也均可用于空间化计算,但需要将计算结果乘以一个系数,该系数等于栅格单元面积与亚栅格单元面积的比值。上述结论对其他类型的统计数据空间化具有指导和参考价值。     

Comparison of the removal of monovalent and divalent cations in the microbial desalination cell

Microbial desalination cell (MDC) is a promising technology to desalinate water and generate electrical power simultaneously. The objectives of this study were to investigate the desalination performance of monovalent and divalent cations in the MDC, and discuss the effect of ion characteristics, ion concentrations, and electrical characteristics. Mixed salt solutions of NaCl, MgCl₂, KCl, and CaCl₂ with the same concentration were used in the desalination chamber to study removal of cations. Results showed that in the mixed salt solutions, the electrodialysis desalination rates of cations were: Ca²⁺ >Mg²⁺>Na⁺>K⁺. Higher ionic charges and smaller hydrated ionic radii resulted in higher desalination rates of the cations, in which the ionic charge was more important than the hydrated ionic radius. Mixed solutions of NaCl and MgCl₂ with different concentrations were used in the desalination chamber to study the effect of ion concentrations. Results showed that when ion concentrations of Na⁺ were one-fifth to five times of Mg²⁺, ion concentration influenced the dialysis more profoundly than electrodialysis. With the current densities below a certain value, charge transfer efficiencies became very low and the dialysis was the main process responsible for the desalination. And the phosphate transfer from the anode chamber and potassium transfer from the cathode chamber could balance 1%–3% of the charge transfer in the MDC.     

含水率及燃烧性能等级对中密度纤维板点燃行为及安全性能影响的研究

采用锥形量热仪,在不同辐射热流强度下,对三种燃烧性能等级(B级、C级和非阻燃)的中密度纤维板在不同相对湿度(0%、50%和98%)形成的含水率条件下进行了辐射引燃实验,测得点燃时间和热释放速率等参数。利用点燃理论中热厚型积分模型,推导了不同含水率不同燃烧性能等级(防火等级)纤维板的临界辐射热通量。通过对比发现,点燃时间随着板材含水率的增加而明显增大,而临界辐射热通量则几乎不受环境相对湿度(即含水率)的影响。添加阻燃剂可延长点燃时间,使板材临界辐射热通量增加,并能有效地降低纤维板材燃烧时的热释放速率。阻燃纤维板的临界辐射热通量要明显高于非阻燃纤维板,但是阻燃纤维板材之间相比,临界辐射热通量差别不大。因而,从本质安全的角度对材料的安全性进行评价,不能将临界辐射热通量作为单一的标准,必须综合多个参数进行全面评价。     

基于DEA和Malmquist指数的煤矿安全投入效率评价

为了系统的评价煤矿安全投入效率,采用DEA（数据包络分析）方法,选取我国1991~2010年煤矿安全投入产出数据构建DEA模型,其中煤矿安全投入指标为采煤机械化程度、工程技术人员百分比、颁布煤矿安全法规数和行业标准,产出指标为煤矿百万吨死亡率。根据构建的DEA模型对每年的效率进行分析和评价,并提出建议。同时运用Malmquist指数（全要素生产力指数）对煤矿安全投入效率进行分解研究。研究结果表明,从静态上看,我国仅有1993年和2010年当年的煤矿安全投入和产出都达到了最优状态,并且随着煤矿安全投入逐年增加,煤矿安全投入技术效率、纯技术效率、规模效率逐年提升。从动态上看,我国煤矿安全投入Malmquist指数的提高对技术的依赖很明显,无论是技术进步还是技术效率的提高都会相应的提高Malmquist指数。     

钒胁迫对水稻幼苗生理生化和富集特性的影响

水稻（Oryza.sativa L.）是我国最重要的粮食作物之一,水稻产量占粮食总产量的一半以上,一旦水稻受到重金属污染,将会影响水稻植株的正常生长和生理特性。目前关于钒胁迫对水稻植株生理特性指标的影响方面报道较少。通过水培实验,研究了不同钒（V）质量浓度（0、4、8、12、16、20 mg·L-1）对水稻幼苗（Oryza.sativa L）生理生化和富集特性的影响。结果表明：随着V胁迫浓度的增加,叶绿素含量、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）等均呈现先上升、后下降的变化趋势。当ρ（V）≤12 mg·L-1,与对照相比较,叶绿素含量、可溶性蛋白含量和酶活性增大了135.3%、104.2%、77.8%（CAT）、84.5%（POD）和273.2%（SOD）;当ρ（V）〉12 mg·L-1,则分别降低37.2%、39.4%、41.1%、24.1%和24.5%。随着 V 胁迫浓度的增加,丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性逐渐增大,与对照相比,分别增加了38.5%~289.3%、21.2%~303.2%,根系活力下降了10.9%~82.2%。可见,低ρ（V）（≤12 mg·L-1）对水稻幼苗的生长有一定的刺激作用,水稻幼苗自身保护酶表现出较强的自我调节能力;高ρ（V）（〉12 mg·L-1）明显抑制叶绿素和蛋白合成、抗氧化酶活性和根系活力,伤害了细胞质膜系统,影响水稻幼苗的生长发育。不同V浓度胁迫下,水稻幼苗累积的V含量为：根〉茎叶。随着V胁迫浓度增加,水稻幼苗各器官V含量增大,其中根部增幅远大于茎叶,当ρ（V）从5 mg·L-1增加到40 mg·L-1,与对照相比较,根部增加了0.98~25.3倍,茎叶部增加了0.26~4.74倍。生物富集系数（BF）先增加后降低,最大值为2.8408;迁移系数（TF）下降,最低值为0.1170,说明水稻对V有较强的富集能力,但迁移能力较低,积累的V主要富集在根部,可减轻V对地上部植物的危害。     

一种改进的灰关联分析法在水质评价中的应用

灰关联分析法已被广泛应用于水质评价结论的定量化,但其存在不同层次上的缺陷;为此本文对其进行了改进.先将各断面的多个污染指标分成几个低层次子集,将其元素归一化后得出相应的关联系数,通过赋予一定权重求出低层次子集的关联度,最后求出较高层次的关联度,并列出关联系数矩阵.这样可以容易地看出各断面水质属于哪个级别.此外,通过一应用实例并与现已流行的众多灰关联改进方法进行了比较,论证了这种改进方法的优越性.     

生态环境的脆弱性对垃圾不适当处置的响应

垃圾的不适当处置,对生态环境的负面影响是多方面的。在上海、北京和石家庄等地研究表明,垃圾的随意处置,已经造成了许多环境污染问题:垃圾的污染成分包括“三氮”、COD、BOD、重金属离子、有机污染物等,这些污染物在包气带砂性土的侧向迁移距离约15 m,而在地下水中则可达到120 m/a,在地表水中影响距离可达200 多m,在粘性土中的垂向迁移一般在3 m以浅;Cd、Hg、As、F、Pb等有毒离子在垃圾处置场附近高梁粒的综合污染指数可达192-238,超过国家食品卫生标准高达650倍,在西瓜和甜瓜中,这些离子超标少的几倍,高的达100多或1300多倍;垃圾中COD、Cl-、NH4+、NO3-、NO2-等对地表水的单项污染指数高的达100多倍,并在静止的地表水呈现指数函数衰减;对地下水的单项污染指数高的可达340多倍,高出地下水三类标准100多倍,综合污染指数少的60,高的达170。