基于神经网络的碳排放预测及影响因素分析

基于新疆1995—2014年农业生产碳排放源,建立碳排放关系数据库。应用广义神经网络(generalized regression neural network,GRNN)构建了排放量预测模型,结合平均影响值(mean impact value,MIV)方法对碳排放影响因素进行量化。结果表明:1)GRNN模型预测碳排放的平均绝对百分误差和拟合优度分别为2.7860%和0.8720;2)新疆人口、人均GDP、农业贡献值、农机总动力和农户固定资产投资等因素对农业生产碳排放的影响程度分别为0.6210、0.2377、0.3698、0.8500和0.1000。该成果可为新疆碳排放总量分析和影响因素量化方面提供参考。     

新疆典型城-郊-乡梯度带土壤微量元素空间分布与来源

从新疆某地典型城-郊-乡梯度带采集了77个表层(0~20 cm)土壤样品,基于GIS技术与多元统计分析方法,研究各梯度带表层土壤中Hg、As、V、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Sb等10种微量元素的空间分布特征与主要来源。结果表明:Hg元素在城区、郊区和乡村表层土壤中的平均含量均超出研究区土壤背景值,As元素在城区和郊区表层土壤中的平均含量超出背景值,Zn和Pb元素在城区表层土壤中的平均含量超出背景值,其余元素在3个梯度带表层土壤中的平均含量均低于相应的背景值。研究区表层土壤中,V、Co、Ni、Zn、Cd、Pb和Sb等7种元素的空间分布格局基本相似,均呈现沿城市化梯度带分布的地带性格局;As、Cu和Hg等3种元素的空间分布呈现岛状格局。来源分析结果表明,各梯度带表层土壤中的微量元素的来源各不相同。     

乌鲁木齐市沿城市化梯度带土壤重金属环境容量评估

文章为阐明新疆乌鲁木齐市沿城市化梯度带土壤重金属环境容量,从代表性城-郊-乡-荒地梯度带采集88个表层土壤样品,分析各梯度带土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni和Zn等重金属元素含量。基于GIS和综合环境指数（PI）,分析沿城市化梯度带土壤重金属环境容量特征及其空间分布规律。结果表明：研究区沿城-郊-乡-荒地梯度带表层土壤中各重金属含量有一定差异,各梯度带土壤中Hg明显富集。沿城市化梯度带土壤中重金属PI平均值从大到小依次为乡村、郊区、荒地、城区,各梯度带均表现为中容量区。土壤中各重金属单项环境容量指数空间分布规律不同,PI低值区主要分布于城区梯度带,表明城市化对土壤环境容量产生明显影响。各重金属在各年限内动态年容量和静态年容量从大到小依次为Zn、Ni、Pb、Cu、As、Hg、Cd。各梯度带土壤重金属动态年容量均呈现20 a>40 a>60 a>80 a>100 a的趋势。各梯度带土壤中各重金属元素在不同年限内平均动态年容量均大于静态年容量,土壤环境容量趋势好转。     

基于地理加权回归模型的葡萄园土壤砷含量高光谱反演

以吐鲁番盆地葡萄园土壤中砷（As）为研究对象,分析15种光谱变换下的土壤光谱反射率数据与土壤As含量的相关性,构建土壤As含量预测的偏最小二乘回归（PLSR）模型和地理加权回归（GWR）模型。结果表明：葡萄园土壤原始光谱率（R）经一阶微分（FD）、平方根一阶微分（SRFD）、平方根二阶微分（SRSD）、倒数二阶微分（RTSD）、对数一阶微分（LTFD）、倒对数一阶微分（ATFD）变换对As光谱特征的增强作用最突出。模型预测结果表明,采用基于LTFD变换的GWR模型可有效提高葡萄园土壤As含量的预测精度。     

新疆焉耆盆地农田土壤重金属污染及健康风险评价

为研究新疆焉耆盆地绿洲农田土壤重金属的污染及潜在健康风险,选取194个样点采集土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共7种重金属元素含量。利用地质累积指数(I_(geo))评价农田土壤污染水平,采用US EPA健康风险评价模型,对农田土壤重金属污染的潜在健康风险进行评估。结果表明,研究区农田土壤7种重金属平均含量均未超出《食用农产品产地环境质量评价标准》中的限值,但Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量平均值分别超出新疆灌耕土背景值的1.67、1.41、1.30、3.01和6.78倍。农田土壤中Zn呈现轻度污染,Cd与Pb呈现轻微污染,As、Cr、Cu与Ni呈现无污染态势。健康风险评估结果表明,经手-口摄入是研究区农田土壤重金属日均暴露量及健康风险主要途径。农田土壤7种重金属通过3种暴露途径的非致癌风险商(HQ)与非致癌风险指数(HI),单项致癌风险指数(CR)与总致癌风险指数(TCR)均小于安全阈值,属于可接受风险水平。研究区农田土壤重金属对儿童的非致癌风险低于成人,致癌风险高于成人。研究区农田土壤中As与Pb是最主要的非致癌风险因子,As是最主要的致癌风险因子,研究区农田土壤中As对人体的健康风险应当引起重视。     

典型石油城市道路积尘重金属污染及健康风险评价

从新疆典型石油城市克拉玛依市采集52个道路积尘样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg 6种重金属元素的含量,采用地质累积指数法与美国环境保护署(USEPA)推荐的健康风险评价模型,分析了道路积尘重金属污染及潜在健康风险。结果表明,克拉玛依市道路积尘中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg的平均值分别为新疆土壤背景值的1.62、1.75、0.99、1.50、1.24、2.94倍,道路积尘中6种重金属元素的地质累积指数(I_(geo))平均值排序为HgAsCuPbCrCd。其中,Hg处于轻度污染,其他5种元素均处于无污染水平。总体上,As、Cu、Hg的I_(geo)从西北向东南呈减小趋势;Cd的I_(geo)空间分布较为离散,出现两个同心圆状分布格局;Pb、Cr的I_(geo)呈现均匀分布格局。健康风险评价结果表明,克拉玛依市道路积尘中重金属元素的非致癌风险及致癌风险均处于安全范围内,主要暴露途径为手-口摄入,儿童受到的健康风险高于成人,As是克拉玛依市道路积尘中最主要健康风险元素。     

乌鲁木齐市地表灰尘微量元素污染及生态风险

文章从乌鲁木齐市交通区、公园、文教区和居民区采集了83个地表灰尘样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn等9种微量元素的含量。采用负荷污染指数法和潜在生态风险指数法,评价了乌鲁木齐市地表灰尘中微量元素污染及潜在生态风险。结果表明:(1)研究区地表灰尘中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等元素富集明显,其含量分别为新疆土壤背景值的2.0、1.35、1.38、8.24、1.28、2.09和3.26倍;(2)乌鲁木齐市地表灰尘中Hg和Zn呈现重度污染,Pb呈现中度污染,Cd、Cr、Cu和Ni呈现轻度污染,As呈现轻微污染,Mn呈现无污染;各功能区地表灰尘中微量元素负荷污染指数平均值均呈现轻度污染;(3)地表灰尘中各微量元素单项生态风险指数从大到小依次为Hg、Cd、Pb、As、Cu、Ni、Zn、Cr、Mn,地表灰尘中微量元素综合生态风险指数平均值呈现较强生态风险。各功能区地表灰尘中微量元素生态风险指数从大到小依次为文教区、公园、交通区、居民区。Cd和Hg是研究区地表灰尘中主要的生态风险因子。     

PM2.5中丙二醛的检测、浓度特征及氧化损伤的研究

以和田市城区2014年采集的大气PM_(2.5)样品为实验对象,将0.1 g的PM_(2.5)样品膜与2-硫代巴比妥酸(0.2%)和三氯乙酸(20%)混合显色液反应,用可见光分光光度计测定反应产物的吸光度,通过正交实验来优化PM_(2.5)膜中丙二醛(MDA)的提取及测定条件,结果表明,在反应温度90℃、超声和加热时间40 min、显色剂用量为45 mL时,反应产物在532 nm处具有稳定的最大吸收峰。对和田市城区PM_(2.5)及MDA质量浓度的变化特征分析结果表明,和田市城区4个季节PM_(2.5)平均质量浓度由高到低顺序分别为春季(1 096.67±369.60)μg/m~3、夏季(1 016.16±708.00)μg/m~3、秋季(686.88±525.00)μg/m~3和冬季(214.54±94.70)μg/m~3。MDA平均质量浓度的变化范围为1.10～7.75 ng/m~3,其平均值最高为夏季(4.43±1.80)ng/m~3,最低为春季(1.42±0.60)ng/m~3,冬季与秋季相当,分别为(2.93±0.70)ng/m~3和(2.83±0.80)ng/m~3;最终,将PM_(2.5)膜中MDA的质量浓度与相应的TD_(30)(体外DNA氧化损伤达到30%的剂量)进行相关性分析得出,无论是全样还是水样的TD_(30)值均随MDA浓度的升高而呈降低的趋势。其中,全样与MDA质量浓度的相关性更为显著(r=-0.597,显著性P0.01)。     

新疆焉耆县耕地土壤重金属的空间分布及来源解析

在新疆焉耆县采集53个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的质量比,基于GIS技术研究其空间分布格局,运用多元统计分析法区分其主要来源。结果表明:焉耆县耕地土壤中Cd、Cr、Ni、Pb和Zn的质量比平均值分别超过新疆灌耕土背景值的0.50、0.40、0.33、1.63和3.92倍;在研究区内As、Cd、Pb质量比呈现由北向南逐渐升高趋势,Cr、Cu、Zn质量比呈现由北向南降低趋势,Mn和Ni质量比出现西部高值区;耕地土壤中As、Cd、Ni和Pb的来源主要受人类活动的影响,Cu和Mn的来源主要受土壤地球化学作用的控制,Cr和Zn的来源可能受人为污染与自然因素共同控制。     

吐鲁番盆地葡萄园土壤重金属污染状况及其潜在生态风险

为探讨中国葡萄主产区土壤重金属污染状况及生态风险,从吐鲁番盆地葡萄园采集了101个土壤样品,测定As、Cd、Cr、Ni、Pb和Hg等6种元素的浓度。利用地质累积指数(I_(geo))、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(I_(ER)),对葡萄园土壤重金属污染状况及其潜在生态风险进行了评估。结果表明:吐鲁番盆地葡萄园土壤中6种元素的平均含量均小于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的筛选值,但As、Cd、Cr、Hg的平均含量分别为新疆灌耕土背景值的1.05、1.58、1.49、1.15倍。各元素I_(geo)平均值排序为Cd(0.0)Cr(-0.02)As(-0.53)Hg(-0.62)=Pb(-0.62)Ni(-0.88),均表现为无污染;单项生态风险指数排序为CdAsNiHgCrPb,均呈现轻微生态风险;RI平均值为17.33,属于轻微生态风险;I_(ER)平均值为-4.87,属于无警态势。Cd是吐鲁番盆地葡萄园土壤中污染水平及生态风险级别最高的重金属,应予以关注。总体上,当前研究区葡萄园土壤中6种重金属的含量处于安全范围内。