基于主成分分析的太湖水质时空分布特征研究

以太湖为样区,选取2003～2010年26个测站的9项水质参数,按年分组,分别对参数年均值进行主成分分析,得出前3个主成分的累计贡献率均大于85％,且第1主成分所包含的水质参数均相同.因此,用第1主成分来反映太湖水质状况.根据测站点位置,使用ArcGIS创建泰森多边形,以相应泰森多边形所占太湖湖区的面积比例为权重,计算站点第1主成分的面积比例加权值作为新的水质评价指标,并进行克里格插值研究水质时空分布状况.     

东太湖水质污染特征研究

2008年8月至2009年7月研究了江苏东太湖网围养殖区、东茭咀、油车港等12个典型湖区的水环境特征,运用主成分分析法研究东太湖水质的空间异质性及主控因素.结果表明,东太湖水质在各区域存在显著差异,季节变化明显,主要表现为丰水期水质优于枯水期. 12个水质指标简化成2个主成分,主成分I代表水体的总磷、溶解性总磷和磷酸盐水平,是东太湖水域最主要的污染因子;主成分II主要反映水体的有机污染状况,叶绿素a和高锰酸盐指数的贡献率较大.利用主成分得分进行聚类分析,将12个采样点分为4类,北部由于受东山镇生活污水影响,各入湖河道口污染较为严重,特别是油车港;网围养殖区由于人工栽植的水草较为茂盛,水质较好,同东茭咀、太浦河口等水域的水质一样.     

基于主成分分析的上海春季近地面臭氧污染区域性特征研究

为研究上海春季近地面臭氧污染的区域性特征,对长三角地区55个城市国控站点及上海市54个城市监测站点2016年5月的臭氧监测网络数据进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),并将分析结果与气象条件进行综合分析,结果表明,主成分分析在不同的空间尺度下可以解析出行为模式不同的臭氧生成及传输来源主成分,且在较大的空间尺度下可以解析出区域背景臭氧浓度.长三角地区春季区域臭氧特征复杂,存在9个主成分,第一主成分所能解释的背景臭氧浓度在68.8～154.7μg·m~(-3)之间,而上海市主成分解析结果较为集中,仅能解析出两个主成分,且第一主成分即可解释90.5%的臭氧.对比同时段长三角及上海市主成分分析解析结果,上海市春季臭氧污染主要受到来自海洋的东南风影响,高浓度臭氧污染的本地生成贡献显著.     

大亚湾海域浮游动物生物量变化特征

通过对1982～2005年在大亚湾海域开展的27个航次的浮游动物调查资料,对该海域浮游动物生物量的变化情况进行了初步的分析研究.结果表明春、秋两季是大亚湾生物量较低的季节,目前大亚湾浮游动物生产力水平达到历史最高水平.但大亚湾海域生态环境的改变已经对浮游动物产生了巨大的影响,主要表现在以下方面浮游动物湿重生物量的季节变化由原来的双峰型变为单峰型,生物量高峰出现时间有明显的推移;季节变化的幅度日趋加剧;生物量密集中心有向湾外逐渐推移的趋势.     

池塘水体氨氧化细菌季节变化及其与环境影响因子相关性分析

以氨氧化细菌(AOB)的氨单加氧酶amoA基因为分子标记,调查了湖北省公安县崇湖渔场草鱼池塘水体AOB季节变化,并分析了AOB丰度与主要环境因子的相关性.结果表明,池塘表、底层水体AOB amoA基因拷贝数均呈相似的季节变动规律,即夏季显著高于春、秋两季(p0.05),而春、秋两季间无显著差异(p0.05);相同季节池塘表、底层水体AOB amoA基因拷贝数无显著性差异(p0.05).表、底层水体AOB amoA基因拷贝数均与温度、总磷呈显著正相关;与溶解氧呈显著负相关.此外,表层AOB amoA基因拷贝数与总有机碳呈极显著负相关.主成分分析将8个环境因子划分为3个主成分.表层第一主成分为水温、溶解氧、氨氮与总磷,第二主成分为硝态氮与总有机碳,第三主成分为总氮与亚硝态氮;底层第一主成分为水温、溶解氧、氨氮、总磷与总有机碳,第二主成分为硝态氮与亚硝态氮,第三主成分为总氮.     

大亚湾大中型浮游动物的时空变化及其影响因素

根据2006年7月至2007年l1月在大亚湾四个季节的浮游动物调查资料,分析了大亚湾浮游动物的种类组成、优势种、群落结构、丰度和生物量的时空变化以及环境对其影响.经鉴定共有终生浮游动物105种和阶段性浮游幼虫17个类群.与以往调查资料相比,部分优势种的优势程度顺序发生了改变.由于受到季风、环流和人类活动等的影响,大亚湾...     

贻贝养殖区悬浮颗粒物浓度的卫星遥感反演研究

悬浮颗粒物(total suspended matter,TSM)是重要的水环境参数,影响着海水的透明度和初级生产力,因此总悬浮颗粒物的监测对于海洋牧场环境的评价具有重要意义。卫星遥感技术具有显著的时空观测优势,但目前尚无专门针对海洋牧场小尺度海域的TSM遥感产品。本研究以浙江嵊泗枸杞岛贻贝养殖区为研究对象,基于春、夏、秋、冬4个季节的调查实测数据,建立了面向Landsat-8卫星遥感影像的TSM浓度定量反演模型。验证结果表明,反演模型具有良好的估算精度,决定系数R²为0.72,均方根误差为6.59 g/m³,绝对偏差为0.72 g/m³,平均绝对百分误差为29.8%;进一步将其用于2021-2022年春、夏、秋、冬4个季节的Landsat-8影像,反演了贻贝养殖区及毗邻海域的TSM浓度遥感产品,分析了其时空变化特征。     

缙云山柑橘林土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)及酶活性的季节变化特征

土壤微生物和土壤酶作为土壤生态环境最重要的组成成分,对环境变化敏感.本文以缙云山柑橘林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法并结合主成分分析方法,分析季节更替对柑橘林土壤表层(0~20 cm)的土壤微生物数量、群落结构特征及酶活性等的影响.结果表明:1季节更替对土壤微生物有显著影响(P0.05),16:0、i17:0、16:1 2OH、18:0、cy19:0ω8c、i17:1ω9c或16:0 10-methyl为4个季节共有PLFAs,含量之和分别占PLFAs的49.57%、41.63%、35.41%和38.05%.各微生物种类中,细菌PLFA比例最高,其次为真菌PLFA,放线菌PLFA比例最低,且均具有显著的季节变化特征,柑橘林土壤PLFAs总量变幅为6.868~24.085 nmol·g-1,大小顺序为春季秋季冬季夏季,细菌PLFAs、G-、G+及放线菌PLFAs也呈现一致的变化规律,但真菌PLFAs则表现为秋季最高,其次是冬季和夏季,春季最低.季节更替对微生物群落多样性指数亦产生显著影响,丰富度指数(R)随季节变化依次为春冬秋夏,多样性指数(H')随季节变化表现出冬秋春夏,均匀度指数(J)表现为夏秋冬春,优势度指数(D)则随季节表现为直线升高的变化趋势.2土壤脲酶随季节变化表现为夏季春季秋季冬季;土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性随季节变化均表现为秋季最高,其次是春季、夏季,冬季最低.3主成分分析结果表明细菌PLFAs、G+、G-、放线菌PLFAs和总PLFAs对土壤肥力贡献最大,其次是蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和真菌PLFAs,贡献最小为脲酶.     

山西省SO_2时空变化特征及影响要素分析

以山西省各环境监测站点的SO_2浓度日均值为数据基础,结合风速、降水量、气压、气温、人均GDP、原煤产量、工业产值、火力发电量、NO、O_3、CO等自然、人文相关指标,利用空间插值和主成分分析法对SO_2时空变化进行解析。结果表明:1) 2015年1月—2018年12月山西省SO_2浓度整体较高,年均分别为61,66,56,32μg/m3,平均每年下降13μg/m3。季节变化呈"冬春高,夏秋低"的变化趋势。月变化呈"U"形,7—8月空气质量均>20μg/m3。2)空间分布结果显示为"中南高,北部低",其中晋中市、临汾市、太原市污染较为严重,平均每年下降13,19,23μg/m3,超标日数主要集中在晋中市。3)主成分分析表明,SO_2浓度为7. 27～14. 9μg/m3,其中降水和风速对其贡献度最大,且随着浓度的增加其影响力逐渐减小。风速、降水、温度为影响山西省SO_2浓度时空变化的自然因素,人均GDP、工业产值、火力发电量为主要的人为因素。时空变化及影响要素分析表明:污染物主要集中于经济水平相对较高、工业发展速度较快和人口相对密集地区,人类活动对SO_2浓度贡献度较大,但气象要素对污染物时空变化和位移影响不可或缺,其中风速和降水对大气中的SO_2等污染物抑制性较强。     

广东东部重要渔业水域叶绿素变化特征的研究

根据1997年8月至2003年5月对粤东近海重要渔业水域生态环境研究的资料,对叶绿素的含量、组成和季节变化进行了分析讨论。结果表明,广东东部近海的叶绿素平均含量6.45mg/m3,其中柘林湾水域的叶绿素含量最高(9.12mg/m3),大亚湾水域的含量最低(3.61mg/m3)。考洲洋、珠江口水域叶绿素含量有季节/年度差异;大亚湾、红海湾水域叶绿素含量的季节差异较小。叶绿素a是叶绿素的主要组分,占60%～80%,叶绿素b、c分别占7%～24%和6%～19%。研究水域的叶绿素含量和季节变化与营养盐、水体的温盐等理化因子的变化有关,而叶绿素组成的变化与浮游植物的生长状况、群落结构以及环境条件的变化有关。     

The use of Procrustes Target Analysis to discriminate dominant source regions of fine sulfur in the western U.S.A.

Receptor modeling, using Procrustes Target Analysis (PTA), was applied to a fine sulfur data set to discriminate dominant sources and areas of influence in the western U.S.A. The work presented in this note is closely linked to a paper published by Malm et al. (Atmospheric Environment24, 3047–3060, 1990), which used two different analyses, area of influence analysis (AIA) and rotated principal component analysis (RPCA), to show similar areas of influence for most source regions in the western U.S.A. A critical examination of RPCA revealed that two issues might confound interpretations. These are (i) eigenvalue degeneracy combined with trying to fit nine orthogonal dimensions pairwise in the PC space and (ii) statistical issues related to missing data and eigenvector truncation. In determining how much of the AIA results are present in the data spanned by the PC space, our findings indicated a 164% improvement in the variance overlap when PTA was substituted for RPCA.     

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源,采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品,测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn）,并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明:研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值,只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值,但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80,属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni）,w（As）与w（Se）,w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似,w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强,w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平,提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石,Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育）,Cr、Ni主要来源于成土母质,Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响,As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示,综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分,能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响;研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源,土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.      

Chemical characteristics of trace metals in PM10 and their concentrated weighted trajectory analysis at Central Delhi, India

Trace metals associated with PM₁₀ aerosols and their variation during day and nighttime as well as during different seasons have been studied for the year 2012. PCA analysis suggested 5 PCs, which accounted for 86.8% cumulative variance. PC1 accounted for 30% with a significant loading of metals of anthropogenic origin, while PC2 showed 28% variance with the loading of metals of crustal origin. These trace metals showed seasonal distinct day and night time characteristics. The concentrations of Cu, Pb, and Cd were found to be higher during nighttime in all the seasons. Only Fe was observed with significantly higher mean concentrations during daytime of all seasons except monsoon. The highest mean values of Cu, Cd, Zn, and Pb during post-monsoon might be attributed to winds advection over the regions of waste/biomass burning and industrial activities in Punjab and Haryana regions. Furthermore, concentration weighted trajectory analysis suggested that metals of crustal origin were contributed by long-range transport while metals of anthropogenic and industrial activities were contributed by regional/local source regions.     

秦巴中部山区耕地土壤速效钾空间变异及其影响因素

为探究土壤速效钾空间异质性及其影响因素,以秦巴中部山区的碑坝镇、福成乡、白玉乡为研究区,基于104个耕层土壤采样点,运用经典统计学和地统计学方法揭示速效钾的空间变异特征,并利用相关分析、方差分析、冗余方差分解法研究不同因素对其空间变异的影响.结果表明:研究区土壤中w（速效钾）为55~156 mg/kg,平均值为125.99 mg/kg,表现出中等程度变异性（变异系数为14.07%）.地统计分析显示,各理论模型中以高斯模型对w（速效钾）的拟合效果最佳,块金效应为16.95%,变程达1 454 m,具有强烈空间自相关性,其空间变异中结构变异占优、随机成分较少;速效钾呈地带性分布,自中部河谷低地向东西部山地丘陵呈增加趋势.定量分离结果表明,各类因子总体解释了48.67%的变异信息,土壤因子（土壤类型、土壤质地、成土母质、pH）、地形水文因子（海拔、坡度、地下水深度、地表产水量）、人为因素（施钾量、种植制度、耕层厚度、到村中心距离）的综合解释能力依次为35.39%、17.14%、9.96%;就单因子而言,施钾量、土壤类型、海拔、pH、土壤质地、成土母质的解释能力达35.35%、31.02%、28.39%、26.23%、21.96%、20.74%,并在P < 0.001水平上表现出强烈显著性,是土壤速效钾变异的主要因素.      

北运河武清段水污染时空变异特征

通过对北运河武清段水系(主河道——北运河和龙凤河,北运河支流——柳河、灌溉沟渠)的水质进行监测,采用灰色关联法对水质状况进行评价,并利用多元统计法对污染的时空变异特征进行了分析.结果表明,北运河武清段水系17个观测点中有23.8%的观测点的水质为Ⅲ类水,12.7%为Ⅳ类水,63.5%为Ⅴ类水.水质存在时空变异,夏、冬季节各河道水质差异不显著,春、秋季节差异显著.沟渠水质最差,其总磷(TP)含量和BOD5值明显高于其他河道;TP、硝态氮(NO3--N)、COD、总有机碳(TOC)、温度(T)、溶解氧(DO)和总氮(TN)解释了全部的季节性变异,BOD5、pH、溶解性总固体(TDS)和叶绿素a(Chl-a)的季节变异主要受人为因素影响,氧化还原电位(ORP)、氨氮(NH4+-N)和亚硝态氮(NO2--N)次之.NH4+-N和TN解释了51%的空间变异,主河道的氮污染是由上游工厂和企业排放污水造成的;北运河武清段的主要污染物依次为:有机污染物、氨氮、硝态氮、酸碱废水和磷,污染表现为复合污染,点源仍是最主要的污染源.     

Utility of semivariogram for spatial variation of soil nutrients and the robust analysis of semivariogram

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＧｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｈａｓｐｒｏｖｅｎｕｓｅｆｕｌｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ (Ｗｅｂｓｔｅｒ,1985;Ｔｒａｎｇｍａｒ,1985;Ｇｏｏｖａｅｒｔｓ ,1999) .Ｍｏｓｔｐｒｅｖｉｏｕｓｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｏｆａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｓｐａｔｉａｌｓｃａｌｅ(Ｃｈｉｅｎ ,1997) .Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｓｔａｔ…     

污染场地调查动态追补钻井点位的方法研究

污染场地中的污染区域较小,但污染物的空间变异性大,污染土体较深,因而在场地调查中通常需采集场地钻井数据进行三维模拟.为了准确估计场地土壤污染物的空间分布和需修复的污染土方量,提出了场地污染调查补充采样钻井点位布设的优化方法.在初始采样的基础上,首先利用克里格方法预测场地中土壤污染物的克里格方差,基于克里格方差估算置信度,再结合场地置信度和场地污染物含量的空间分布确定场地的最大不确定性点,并将该点作为下一阶段补充采样点,以实现逼近式动态追补钻井点位的布设.最后,以某硝基苯污染的工业场地为例对该方法进行验证.结果表明:场地中硝基苯的空间变异性大,增加采样点会显著减少基台值,提高研究区总体的置信度,同时减少总体的不确定性.在项目经费约束条件下,不确定性减少65%时,需要至少增加采样点10个.10个样点的增加使得总体估值方差降低了40%,同时总体的估计精度提高了22.4%.案例结果验证了该方法在单一类有机污染场地中的可行性和适用性,能够在保证场地污染调查精度的同时,显著降低样本量,实现场地调查的成本-效益最大化.     

南方丘陵山区典型地物景观特征尺度研究

景观的特征尺度反映了人与自然交互作用的空间过程,合理识别景观空间结构及其特征尺度有助于遥感影像景观空间异质性分析。论文以地处南方丘陵山区的福建省福州市为研究区,针对城市、农田、森林与水域4种地物景观,基于SPOT 10 m影像,分别利用半方差分析、小波分析与平均局部方差方法,开展景观特征尺度研究。结果表明:①不同景观类型的空间异质性差异较大,其中森林景观空间异质性最大,其次为城市、农田景观,水域的空间异质性最小;②小波方差分析和半方差分析分别检测到两个不同的特征尺度,而局部方差仅仅检测到较小的空间结构;③森林景观特征尺度比通常偏小,与南方丘陵山区破碎地形有关,城市景观更多体现为人类活动的影响,南方丘陵山区城市景观至少具有两种不同的空间结构,其特征尺度均较小,农田景观特征尺度最大。基于小波分析与半方差各自的特点,总结提炼出综合两种方法合理识别景观特征尺度的基本流程,即:首先开展小波分析,然后在此基础上利用半方差分析多种理论模型组合从而获得更详细的特征尺度信息,模型组合个数与参数初始值依据小波分析的结果而定。     

向海湿地贴地气层中CO2日平均浓度空间分异特征

研究了向海湿地贴地气层中CO2浓度8月份的日平均值在水平方向及垂直方向上的空间分异特征.结果表明,向海湿地贴地气层CO2日平均浓度在246~266mol/mol之间,低于三江平原湿地贴地气层乃至全球CO2浓度值,4个高度(0.1,0.6,1.2,2m)水平方向纬度分异显著,变异显著区基本一致;垂直分异差异显著,芦苇和香蒲湿地变异最大,岸边坡地变异最小.     

典型再生水人工湿地净化系统水质时空变异研究——以北京市奥林匹克森林公园人工湿地为例

选取奥林匹克森林公园人工湿地作为典型再生水补水人工湿地净化系统进行水质数据检测,应用模糊综合评价法综合评估各净化单元的水体污染状况,采用综合判别分析和Spearman相关分析阐释影响各净化单元时空变异的水环境要素,并通过因子分析识别不同时间段污染源的种类和组成.结果表明,奥林匹克森林公园人工湿地净化系统水质状况较好,符合人体非直接接触的景观用水国家标准.人工湿地各净化单元时空区间污染程度不同:季节尺度上,秋季污染更为严重;空间尺度上,主湖区、混合氧化塘区污染最为严重.CODMn、NO-3-N、ORP、TN 4项指标即可完全表征水质的季节差异(91.8%),应适当加大监测力度;Chl-a、CODMn、DO、pH 4项指标用于表征空间差异(55.1%),较低的判别正确率暗示了各功能区间类似的污染状况.不同时空区间污染源种类和组成存在差异性:水体的内源杂质是各季度影响水质的主要因子,春季有机污染最为严重,夏季则转为氮、磷等营养物质污染,秋季水体则更易受富营养化的威胁;再生水区水体污染的主要影响因子为氮、磷等营养盐类,其余功能区水体主要影响因子仍为内源杂质.增强水体流通力,缩短水力停留时间,能够有效减弱富营养盐类和有机污染物的影响.