基于BP神经网络的污染场地土壤重金属和PAHs含量预测

受土壤检测成本和项目周期等因素制约,污染场地土壤经常存在检测数据缺失的现象,如何利用有限的检测数据获得更全面的信息成为当前研究热点.以某金属加工厂污染场地为研究对象,运用多元统计方法分析土壤样品中重金属(As、Zn、Cu、Pb、Ni、Cd、Cr)和多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)〔苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a,h]蒽(DBA)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]蒽(BaA)、萘(Nap)、?(Chr)〕之间的关联性,并以此为基础,利用已知数据建立BP神经网络模型,预测缺失土壤样本中重金属和PAHs的含量.结果表明:与GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中的风险筛选值对比,重金属超标率表现为w(Ni)>w(Cu)>w(As)>w(Pb)>w(Zn)=w(Cd)>w(Cr),除w(Chr)未超标外,其他6种PAHs按超标率排序为w(BaP)>w(DBA)>w(BbF)=w(BaA)>w(Nap)>w(BkF).重金属Zn与Pb、As与Cd关联性较好,Cu与Ni关联性较好,Cr与其他6种重金属关联性较差,PAHs中除Nap外,BaP、DBA、BkF、BbF、BaA和Chr彼此关联性均较好;构建的BP神经网络模型的污染物浓度预测值与实测值的决定系数(R₂)范围为0.812~0.993,模拟效率系数(NSE)范围为0.779~0.959,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均较小.研究显示,研究区土壤重金属和PAHs含量整体存在不同程度的超标现象,构建的BP神经网络模型对污染物浓度预测结果准确可靠,利用该模型对土壤污染进行空间分析与评价具有可行性,且关联性较弱的因子作为输入参数能进一步提高预测模型的精度.      

黄河口近岸海域沉积物酸可挥发性硫化物(AVS)的研究

测定了黄河口近岸海域11个站位表层沉积物样品的酸挥发性硫化物(AVS)和同步浸提重金属(SEM)含量,对AVS、SEM和差值(SEM-AVS)的大小和平面分布进行了分析,结果表明:该海域表层沉积物AVS含量范围为0.152～1.847 μmol/g,平均值为0.935 μmol/g;SEM含量分布范围为0.899～1.863 μmol/g,平均值为1.327 μmol/g,调查海域表层沉积物SEM-AVS差值的变化范围为-0.594～1.365 μmol/g,平均值为0.392 μmol/g.黄河口门沉积物中重金属(SEM)可能对水生生物有一定的毒性;在调查海域的东部和北部海域存在两个低值区,沉积物中重金属是安全的,从黄河口向莱州湾内,沉积物重金属对水生生物的毒性是逐渐降低的.     

天津市主要河流和土壤中全氟化合物空间分布、来源及风险评价

以全氟化合物（polyfluoroalkyl substances,PFASs）为研究对象,选择渤海湾区域城市化水平较高的典型传统工业城市天津为研究区域,系统采集了水体和土壤样品,并通过固相萃取和高效液相色谱-串联质谱（HPLC/MS-MS）方法,分析了水体和土壤中的PFASs暴露水平.结果表明,12种PFASs在水体和土壤中全部检出,水体中ΣPFASs浓度范围为3.93~357.85 ng·L^-1,土壤中ΣPFASs含量范围为4.60~63.85 ng·g^-1;PFBA是水体和土壤的主要组分,贡献率分别为37%和67%.天津市土壤和河流水体中PFASs存在空间差异性,河流上游至下游PFASs浓度呈递增趋势,且土壤和水体中ΣPFASs含量都表现为东部滨海区域（均值分别为11.45 ng·g^-1和71.36 ng·L^-1）比西部（均值6.94ng·g^-1和36.08 ng·L^-1）高,滨海新区ΣPFASs远高于其他行政区,研究结果也表明了该区域全氟化合物的使用正在转向短链产品.来源分析结果表明,橡胶品的乳化、食品包装过程和纸类表面处理和灭火剂使用,以及工业生产中电化学氟化过程是研究区土壤中PFASs主要来源;水体中PFASs主要来源是前驱体发生降解,少数区域的PFASs源于生产的直接排放,然而受大气沉降影响较小.生态风险评价结果表明,研究区内水体和土壤中PFASs暴露浓度较低,尚处于较低的生态风险水平,但由于其具有远距离传输能力和生物食物链（网）累积性,其长期的生态效应仍不容忽视.     

滇池大气沉降氮磷形态特征及其入湖负荷贡献

为研究季节变化和降雨量对滇池各种氮磷形态浓度的影响,采用紫外分光光度法测定大气沉降的各种氮磷形态浓度,探讨滇池湖面氮磷对水污染的贡献.结果表明,滇池大气沉降氮浓度普遍符合雨季低,旱季高的特点;大气沉降氮磷负荷与降雨量正相关,季节性变化主要呈雨季高,旱季低.大气沉降氮负荷以DIN为主,占总氮沉降负荷的63. 70%;磷负荷以PP为主,占总磷沉降负荷的45. 54%,过度施肥和肥料中氮磷的流失是大气湿沉降中主要的氮磷来源.结合入湖河流数据,滇池大气沉降中TN和TP的沉降量分别为河流入湖负荷的6. 14%和12. 76%,因而滇池主要污染来源仍然是入湖河流带来的负荷.但滇池大气沉降氮磷通量与其他地区相比处于中等偏上地位,所以该贡献仍需重视.     

海洋沉积物对重金属吸附特性研究

以渤海湾北部海域沉积物为研究对象,研究其对重金属Cu2+、Pb2+的吸附特性。将沉积物分为不同粒级,通过吸附动力学、吸附突跃和吸附等温实验,探讨粒度、pH值、吸附时间和吸附剂初始浓度对重金属吸附的影响。结果表明,沉积物粒径越小,对重金属的吸附量越大;吸附平衡时间有所差异,但在1.5 h均能达到吸附平衡;吸附量均随pH值升高而逐渐增加,但铜的吸附较铅的吸附速度快;铜的吸附量与吸附剂初始浓度呈线性关系,而铅的吸附量在初始浓度较低时变化明显,随初始浓度增加吸附量增加减小;铜的吸附等温线符合Freundlich型,而铅吸附等温线符合Langmuir型,吸附类型存在差异。