基于PCA-SOM的北京市平谷区地下水污染溯源

为了解北京市平谷区地下水污染物来源,以平谷区2010—2018年监测数据为基础,使用PCA(主成分分析法)识别了地下水水质指标因子,使用自组织映射识别了污染物的空间分布.结果表明:通过监测指标间的Pearson检验发现, 平谷区地下水电导率与ρ(Ca2+)(p=0.936)、总碱度与ρ(HCO₃2-)(p=0.981)、ρ(Mg2+)与总硬度(p=0.944)指标之间显著相关.地下水化学类型主要以HCO₃-Ca型为主,其次为HCO₃-Mg型.NH₄+、SO₄2-、Cd、Fe(Ⅱ)、NO₂指标空间分布离散性和差异性较大,存在局部富集现象.通过因子分析法筛选出影响平谷区地下水水质的8个公因子,首要影响因子为溶滤-富集作用(贡献率为22.398%),次要影响因子为农业、养殖业和填埋场等人为活动作用(贡献率为16.533%),雨水下渗作用(贡献率为8.035%)、工业源人为活动(贡献率为7.466%)对地下水也有一定影响.通过比较各指标的SOM(Self-Organizing Map,自组织映射)特征图像和监测井映射特征图像,发现NH₄+受山前地带林业、种植业和平原地带农业、养殖业的双重影响,Na+、Mn受平原地带人为活动的影响;同时,NH₄+、NO₃-、NO₂三者之间及Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间来源不同,Cd、Al、氰化物三者具有同一来源.研究显示,PCA-SOM(PCA与SOM相结合)可以对地下水化学组分来源进行定性识别与定量分析.      

Evaluation of Water Quality in the Chillán River (Central Chile) Using Physicochemical Parameters and a Modified Water Quality Index

The Chillán River in Central Chile plays a fundamental role in local society, as a source of irrigation and drinking water, and as a sink for urban wastewater. In order to characterize the spatial and temporal variability of surface water quality in the watershed, a Water Quality Index (WQI) was calculated from nine physicochemical parameters, periodically measured at 18 sampling sites (January–November 2000). The results indicated a good water quality in the upper and middle parts of the watershed. Downstream of the City of Chillán, water quality conditions were critical during the dry season, mainly due to the effects of the urban wastewater discharge. On the basis of the results from a Principal Component Analysis (PCA), modifications were introduced into the original WQI to reduce the costs associated with its implementation. WQI_DIR2 and WQI_DIR, which are both based on a laboratory analysis (Chemical Oxygen Demand) and three (pH, temperature and conductivity), respectively, four field measurements (pH, temperature, conductivity and Dissolved Oxygen), adequately reproduce the most important spatial and temporal variations observed with the original index. They are proposed as useful tools for monitoring global water quality trends in this and other, similar agricultural watersheds in the Chilean Central Valley. Possibilities and limitations for the application of the used methodology to watersheds in other parts of the world are discussed.     

中国风电的时空分布特征和发展趋势

利用1990-2005年中国和英国风电发展数据,对两国风电的时空分布特征和发展趋势进行了比较分析。据英国风电发展的阶段性,把中国风电发展划分为试验性发展、规模发展、过渡发展3个阶段,并预测到2007年步入大规模发展阶段。因此,未来几年,中国风电场数目和规模将会快速增长,并且由集中走向高密度集中分布。据对影响风电场省级时空分布的自然、市场和政策共8个选择因子的主成分分析和系统聚类分析结果,将中国风电场按省级划分为3个区域和8个亚区域,对聚类结果进行逐步判别回判,结果表明准确率达92.6%。     

航空公司安全信息管理水平评价方法研究

分析了目前我国航空公司在安全信息管理和安全信息管理水平综合评价方面存在的问题.从航空公司安全信息管理的实际工作出发,结合安全管理体系(SMS)中对于安全信息管理的要求,建立了航空公司安全信息管理水平评价指标体系,并针对每个评价指标建立了4个等级的评价标准.基于主成分分析方法建立了航空公司安全信息管理水平综合评价模型.按照建立的指标体系和评价标准对5家航空公司进行了安全信息管理水平评分,并以此数据为基础,利用建立的综合评价模型对5家公司的安全信息管理水平进行了综合评价和排序,针对评价结果对各航空公司提高安全信息管理水平提出了具体的建议措施.     

鄱阳湖典型湿地沉水植物的分布格局及其水环境影响因子

沉水植物是湖泊湿地生态系统中关键组分,调查研究沉水植物分布格局及其水环境影响因子,对于沉水植被的恢复与重建具有重要的指导意义。2013年5月初期分别对鄱阳湖典型湿地区域中有沉水植物的25个样地进行群落结构调查,采用系统取样方法对沉水植物进行调查采样并监测水环境因子,在野外调查的基础上运用GIS软件制作鄱阳湖典型区域沉水植物的生物量分布图,并采用主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)方法分析其主要影响因子。结果表明:鄱阳湖湿地沉水植物以苦草(Vallisneria natans)为广布种,其中蚌湖及白沙湖以黑藻(Hydrilla verticillata)为优势种,白沙洲及乐安河龙口段以苦草为优势种,伴生种主要有金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、菹草(P.crispus)、小茨藻(Najas minor)、大茨藻(N.marina)、刺苦草(V.spinulosa)和水车前(Ottelia alismoides)等。采用双向指示种分析法将研究区沉水植物分为6个群落;5月初大部分沉水植物尚处于生长季初期,生物量相对较低,仅菹草的生物量较大;沉水植物与浮叶植物共存现象明显。主成分分析(PCA)结果显示,第一主成分中水深、总磷和溶解氧等因子的系数值较大,第二主成分中pH值、化学需氧量和水体透明度等因子的系数值较大,是影响沉水植物分布的关键因子;典范对应分析(CCA)结果显示,水深、总磷和总氮对苦草和黑藻的影响显著,水体透明度是马来眼子菜的主要影响因子。     

The Effect of Grain Size and Element Concentration in Identifying Contaminant Sources

The distribution of metal contaminants between different size fractions of marine sediments is well known. However, the use of size normalization techniques may alter the ability or usefulness in identifying potential sources in complex environments. In a reassessment of metal data from the shelf area of Sydney, Australia, the mud and sand fractions were investigated separately by PCA and PLS methodologies. The analyses were able to produce clear distinctions between industrial/urban sources when based on a suite of metals rather than individual (single-element) concentrations. Signature analysis by PLS with copper, lead, zinc, manganese, chromium, cobalt, nickel, and cadmium demonstrated the dispersion of the fine-grained contaminated material to the south in the East Australian Current. However, due to the commonality between many of the metals, a subset of four metals was used to define the signature. This significantly improved separation, showing clear plumes extending ～30 km from the source rivers.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

典型化工集中区环境空气SVOCs污染特征及来源解析

于冬春两季在华东3个典型石化化工集中区设置环境空气观测点,利用PUF大气被动采样技术(PUF-PAS)采集大气中半挥发性有机化合物(SVOCs),使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行分析.获得59种SVOCs的浓度,包括25种多环芳烃(PAHs)、24种正构烷烃及10种藿烷,并结合主成分分析和特征比值法解析PAHs来源.结果表明:①各观测点正构烷烃贡献率最高,其次是PAHs,分别超过60％和30％;②根据各化合物冬春季浓度变化并结合风向进行分析,推测正构烷烃C18、C29 αβ-藿烷和C30αβ-藿烷与石油化工排放有关;③PAHs单体以菲(Phe)、荧蒽(Fla)、萘(Nap)、芴(Flu)和芘(Pyr)为主,合计占比高达90.0％;④主成分分析显示观测点PAHs主要来自化石燃料燃烧、机动车尾气和石化工艺排放等,3类来源对PAHs的贡献率分别为56.0％、19.2％和8.6％,基于特征比值法的PAHs来源解析予以了验证.     

承德市PM2.5中碳质组分的季节分布特征及来源解析

为研究承德市PM_2.5中碳质组分的季节变化及污染来源,于2019年1、4、7和10月采集大气PM_2.5样品,测定碳质组分浓度.通过有机碳（OC）与元素碳（EC）比值、总碳质气溶胶（TCA）及二次有机碳（SOC）的估算,分析碳质组分的变化特征;结合后向轨迹和主成分分析（PCA）方法,分析污染来源.结果表明,采样期间PM_2.5、OC和EC的平均质量浓度分别为（31.26±21.39）、（13.27±8.68）和（2.80±1.95）μg ·m^-3.PM_2.5的季节变化趋势为：冬季[（47.68±30.37）μg ·m^-3]>秋季[（28.72±17.12）μg ·m^-3]>春季[（26.59±15.32）μg ·m^-3]>夏季[（23.17±8.38）μg ·m^-3],与总碳（TC）、OC和EC季节变化趋势一致,冬季（R²=0.85）的OC与EC来源较一致;OC/EC值得出4个季节均受到交通和燃煤源排放的影响,且冬季受烟煤排放影响显著.TCA的平均浓度为（21.38±13.68）μg ·m^-3,占PM_2.5比例达68.39%,二次转化率（SOC/OC）为：春季（54.09%）>秋季（37.64%）>夏季（32.91%）>冬季（25.43%）.后向轨迹模拟结果表明,春季和夏季气团携带的污染物浓度相对较低,秋季污染物的传输通道为西南方向,冬季为西北方向,主成分分析（PCA）表明,承德市PM_2.5削减的关键是控制机动车尾气、燃煤和生物质燃烧源的排放.     

基于PMF-PCA/APCS与PERI的菏泽油用牡丹种植区表层土壤重金属潜在来源识别及生态风险评估

研究特色农产品产区土壤重金属来源及其潜在风险,对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以菏泽油用牡丹种植区为研究对象,采集并测定了254件表层土壤样品As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量.采用多元统计法分析了重金属的含量特征及相关性,利用地累积指数（I_geo）、正定矩阵因子分解法（PMF）和主成分分析/绝对主成分分数法（PCA/APCS）相结合的手段解析了表层土壤中重金属的来源,借助潜在生态风险指数（PERI）对该8种重金属的生态风险进行了评估.结果表明,土壤中除Cd元素的平均值高于菏泽市背景值1.44倍之外,其余7种重金属的平均含量均与菏泽市土壤元素背景值基本一致;经相关分析和聚类分析,土壤中Pb、Hg和Cd元素受后期人为活动的干扰影响较大;研究区8种重金属的来源为自然源、农业化肥源、工业燃煤源和生活交通源,贡献率分别为81.31%、15.45%、2.74%和0.50%;研究区84.25%的点位处于轻微生态风险,而中度风险和强风险点位占比分别为14.96%和0.79%,其中Cd和Hg是研究区生态风险主导元素.