湖北省湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对湖北省湖泊营养物生态分区的尝试. 运用主成分分析法对众多指标进行降维处理,产生彼此互补又能综合反映湖区情况的新指标,构建了湖北省湖泊营养物生态分区指标体系. 在此基础上,根据各区域新指标值结合聚类模型进行湖泊流域的初步分类,利用判别分析完成非湖泊流域的类别归属判别,运用空间自相关分析方法对区域各因素的空间分布格局进行量化分析,以揭示零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,最后根据关联结果确定边界完成分区并进行特征描述. 结果表明,利用该分区技术方法体系可以尽量避免人为因素干扰,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性.      

东北过伐林区不同林分类型土壤肥力质量评价研究

保持和提高森林土壤肥力质量是实现森林健康的基础。研究不同林型下土壤肥力质量对森林可持续经营具有重要意义。以东北过伐林区金仓林场中的落叶松Lartx gmelinii人工纯林、云杉Picea asperatax紫椴Tilia amurensis天然混交林、紫椴×白桦Betula platyphylla天然混交林、五角槭Acer monox白桦×落叶松天然混交林、五角槭×白桦×紫椴天然混交林、白桦×落叶松天然混交林和五角械×紫椴×青杨Populus pseudo-simonii天然混交林为研究对象,分析和比较了不同林分下的土壤物理和化学性质,并采用主成分分析与聚类分析相结合的方法评价了其土壤肥力质量。结果表明：①林分类型对土壤理化性质影响显著;随土壤深度增加,土壤密度和土壤pH值增大,而土壤含水量、物理性粘粒含量和养分质量分数减少,但其在不同林分下的变化程度不同;②土壤因子之间关系密切,物理性粘粒含量与含水量、全氮、速效钾质量分数呈极显著正相关,而与土壤密度和pH值呈显著负相关;土壤养分质量分数之间具有不同程度的显著正相关关系;③采用主成分分析法对不同林分下0～60cm的土壤肥力质量进行了评价,土壤肥力质量表现为天然混交林高于落叶松人工纯林;采伐降低了土壤的肥力质量;在落叶松人工纯林中,随着林龄的增加,土壤的肥力质量下降。通过对土壤肥力质量综合指标值的聚类分析,将研究区土壤肥力质量分为优、良、中、差4个等级,肥力质量属于中等以上（优、良、中等）的林地所占研究样地的比例为66．7％,研究区森林土壤肥力质量属于中等水平。建议在经营过伐林时,注意调整林分结构和树种组成,控制采伐强度,同时进行长期定位观测和比较,以改善林分整体的肥力状况。本研究结果为该地区林业可持续经营提供直接依据,也为东北地区森林土壤肥力质量评价提供参考。     

乌鲁木齐市区与南郊山区颗粒物污染特征对比分析

利用2017年10月~2018年8月的PM₁₀、PM_2.5、PM₁质量浓度数据以及NCEP全球再分析气象资料,分析乌鲁木齐市区和南郊山区颗粒物浓度变化特征,结合HYSPLIT后向轨迹模型、潜在源贡献因子分析(PSCF)以及浓度权重轨迹分析(CWT)分析市区颗粒物潜在源区.研究结果表明:①市区PM_2.5的超标天数为26d,南郊山区无PM_2.5超标,市区PM₁₀的超标天数是南郊山区的3.5倍,市区日均值及月均值质量浓度是南郊山区的2~7倍,市区呈现冬高夏低的季节特征,南郊山区春季最高;②乌鲁木齐市区PM₁₀日变化存在3个峰值,PM_2.5、PM₁为双峰型分布,南郊山区均呈双峰分布;并存在季节性周末效应;③长短两支聚类气流轨迹对乌鲁木齐市区颗粒物浓度影响较大,春夏气流来自中亚,秋冬来源于北疆周边地区;④颗粒物潜在源区分布季节特征显著,高值区主要为昌吉、巴州、吐鲁番等周边地区,西北部中亚地区也是颗粒物重要来源区域之一.     

卧龙自然保护区土壤中有机氯农药的来源分析

为了判断清洁地区有机氯农药的来源,选择四川西部山区卧龙自然保护区高海拔点位的土壤样品,利用GC-HRMS方法测定有机氯农药的残留量. 卧龙土壤中w(HCHs)和w(DDTs)分别为(0.42±0.23)和(0.51±0.35) ng/g,比典型污染土壤低1～2个数量级. 利用聚类分析方法对浓度归一化数据进行分析,结果表明:卧龙土壤中HCHs的化学组成特征与典型污染土壤不同,而与典型大气样品相似;DDTs的组成特征在典型土壤和大气中没有稳定的显著差异. 结合有机氯农药的浓度水平、空间分布和物理化学性质进行分析,结果表明,大气传输过程的贡献可能是卧龙地区生态系统中HCHs以及其他有机氯农药的主要来源.      

黑龙江省过去20年粮食作物种植格局变化及其气候背景

根据黑龙江省1980～1999年的气候资料和1980～2000年水稻、小麦、玉米等主要粮食作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变化背景下黑龙江省主要粮食作物的种植格局和种植界限变化情况。结果表明:在过去20年里,全省主要粮食作物的播种面积变化显著。特别是进入20世纪90年代,水稻播种范围向北向东扩张趋势明显,种植面积比重显著增加;小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向北退缩;玉米则在保持一个相对稳定的比例关系的基础上,逐渐向北部和东部伸展。粮食种植结构的这种调整使水稻逐渐取代小麦成为黑龙江省主要粮食作物之一,并最终导致该区主要粮食作物种植格局从以小麦和玉米为主转变为以玉米和水稻为主。上述粮食作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

天津PM10和NO2输送路径及潜在源区研究

利用HYSPLIT模型和全球资料同化系统(GDAS)气象数据,用聚类方法对2012年12月~2013年11月期间抵达天津的逐日72h气流后向轨迹按不同的季节进行归类.并利用相应的PM10和NO2浓度日监测数据,分析了不同季节气流轨迹对天津污染物浓度的影响.运用潜在源贡献(PSCF)因子分析法和浓度权重轨迹(CWT)分析法分别模拟了不同季节PM10和NO2潜在PSCF和CWT.结果表明,不同方向气流轨迹对天津PM10和NO2潜在源区分布的影响存在显著差异.天津PM10和NO2日均浓度最高值对应的气流轨迹均集中在冬、春和秋季等来自内陆的西北气流;夏季影响天津的气流轨迹主要来自西北和东南方向,对天津PM10和NO2的日均浓度贡献较小.天津PM10和NO2的PSCF与CWT分布特征类似,最高值主要集中在天津本地以及邻近的河北省和山东省,是天津这两种污染物主要潜在源区.     

基于改进K-means算法的排水管网监测点位优化

为切实提高工程监测成效,合理利用资源,提出基于改进K-means算法的排水管网监测点布置优化方法。以华东区域H市排水管网为案例,以23个原始监测点的监测数据为基础,通过原始数据处理,BIRCH预聚类确定优化监测点个数和初步优化监测点,再用K-means聚类确定最终优化监测点后,输出16个保留监测点位。经验证,监测点优化后对H市排水管网的数据输出无影响。     

南京城区上空大气一氧化碳的观测分析

利用南京大学城市大气环境观测站(32°03′20″N,118°46′32″E)2011年1~12月一氧化碳(CO)连续观测资料,分析南京市CO浓度变化特征;利用后向轨迹模式和聚类分析方法研究影响南京市的主要气团及其化学性质;基于MOPITT资料分析南京市CO的垂直分布.研究表明,南京市CO的年均浓度为(757.5±410.5)×10-9.CO浓度具有明显日变化特征,早上8:00浓度最高,下午16:00浓度最低.CO日变化具有季节差异性,春季最为明显,夏季幅度最小.一周之中CO在周五的浓度最高.CO存在明显季节变化,冬季1月浓度最高,夏季6月浓度最低.HYSPLIT4把影响该观测站的主要气团分为6类,其中来自江苏南部、浙江、上海的气团的污染物浓度最高,对南京市CO浓度贡献最大;源于西伯利亚高原,伴随强冷空气迅速向南移动的气团对南京市CO贡献最小.卫星数据分析结果表明,南京市夏季CO的垂直分布与其他3个季节有较大差异.与地面观测站相比,卫星反演的CO地面浓度要明显偏低.     

利用轨迹模式研究上海大气污染的输送来源

利用HYSPLIT4模式和全球资料同化系统(GDAS)气象数据,计算了2010年12月─2011年11月期间抵达上海的气流后向轨迹. 结合聚类方法和上海ρ(SO₂)、ρ(NO₂)、ρ(PM₁₀)数据,分析了各季节不同类型气流轨迹对污染物浓度的影响,利用引入权重因子后的潜在源贡献算法分析了不同季节PM₁₀和NO₂潜在WPSCF(源区分布概率)特征. 结果表明:上海气流输送季节变化特征明显. 冬、春和秋季,上海较易受到来自西北、西南等区域的大陆性气流影响,受沙尘或人为污染排放的影响相对较大,ρ(PM₁₀)、ρ(SO₂)和ρ(NO₂)平均值相对较高,分别为162、74和53μg/m3. 夏季上海主要受较清洁的海洋性气流影响,ρ(PM₁₀)、ρ(SO₂)和ρ(NO₂)相对较低,分别为47、19和36μg/m3. 上海PM₁₀和NO₂的WPSCF分布特征类似,在冬、春和秋季,WPSCF高值(0.2~0.4)主要集中在江苏南部,河南、安徽等地的带状区域也有一定贡献,说明这些区域是上海这2种污染物的潜在源区. 夏季WPSCF的分布较为集中,上海以外区域值基本小于0.1,说明外来污染输送的贡献较小.      

机场热点区域三选法研究

要预防机场活动区内航空器滑错滑行道或跑道,就必须有效、准确地识别机场活动区内可能发生混淆的热点区域。为此,在对比研究德尔菲法和头脑风暴法的基础上,提出矩阵法和模糊聚类分析2种定量研究模型。算例结果表明,矩阵法和模糊聚类分析的结果相互印证。结合德尔菲法、矩阵法和模糊聚类分析的三选法在识别机场热点区域过程中能够减少人为主观偏见,提高准确性和可靠性,识别精度总体优于单一的筛选方法。