基于高光谱图像的贝类重金属污染快速无损检测方法研究

基于高光谱图像技术和机器学习算法,提出了一种对重金属污染蛤仔进行快速无损检测的新方法。该方法分为3步：采集蛤仔样本高光谱图像并使用3种方法进行预处理;采用线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)对高光谱数据降维;应用支持向量机(support vector machine, SVM)实现重金属污染蛤仔分类检测。对于以单类重金属污染样本和健康样本为样本集的二分类检测,LDA-SVM模型检测重金属污染样本的准确率可达到99.33%以上。对于以Cd、Cu、Pb、Zn 4类重金属污染样本和健康样本为样本集的五分类检测,检测准确率可达到93.33%。结果表明：LDA-SVM模型能够实现对蛤仔重金属污染快速无损检测,且该模型性能基本不受预处理方法和模型参数的影响,鲁棒性强。     

黄渤海沿岸经济贝类体中重金属残留量水平

以1990年7月～12月中国黄渤海沿岸经济贝类体内重金属分析数据为基础,探讨了黄渤海沿岸主要经济贝类体中5种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr）含量水平及污染特征。其调查结果表明：目前只有铜未超过双壳类软体动物评价标准。重金属残留量平均水平为黄海沿岸大于渤海沿岸。不同种类双壳类软体动物对５种重金属富集能力存在着差异,牡蛎对铜、锌的富集能力比其他贝类高40～100倍,毛蚶对镉、铬的富集能力比其他贝类高5～58倍。此沿岸的紫贻贝、牡蛎、文蛤、毛蚶等可作海洋污染生物指示种。     

基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算

为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。     

基于连续小波变换的土壤重金属镉含量的高光谱估测

选择合理的处理方法可增强土壤光谱中有效信息特征,提高模型估测精度。以新疆渭-库绿洲土壤为研究对象,基于连续小波变换(continuous wavelet transformation, CWT)与传统数学变换相结合的方法进行光谱数据处理并提取特征波段,采用偏最小二乘回归(PLSR)、BP神经网络(BPNN)、随机森林回归(RFR)和支持向量机回归(SVMR)方法构建土壤重金属镉含量估测模型。结果表明：(1)土壤原始光谱曲线趋势基本一致,在600～2 450 nm范围内,随着重金属镉含量增加,其光谱反射率降低,二者呈负相关。(2)CWT与原始光谱一阶微分(R′)相结合的处理效果最佳,|r|值可达到0.586,为极显著负相关(P<0.001),表明数学变换与连续小波变换相结合的处理方法可有效反应光谱细节特征。(3)对比各模型的反演结果,发现CWT-R′-SVMR模型的训练集和验证集的决定系数(R²)大于0.86,均方根误差(RMSE)小于0.02 mg/kg,相对分析误差(RPD)大于2,建模效果较好,可作为最优模型对研究区土壤重金属镉含量进行估测。结合数学变换...     

基于冠层多维光谱的水稻镉污染胁迫诊断模型研究

鉴于镉对水稻各种生理特征参数的影响具有复杂隐蔽性,导致冠层光谱特征变化微小,需要采用一些方法增强和提取隐含在光谱中的污染弱信息.在水稻冠层高光谱数据和各种实测生化参数的支持下,利用主成分分析、独立分量分析和分形分析技术从高光谱遥感数据中提取镉污染弱信息,获取水稻镉污染敏感光谱因子,包括第一主成分F1、独立分量ICA1和光谱分维D.利用3个敏感因子分别构建水稻镉污染一维诊断模型,获得较好的诊断效果.进一步将3个光谱因子进行组合构建二维诊断模型和三维诊断模型,使污染胁迫诊断结果更稳定直观.     

农田土壤镉污染修复技术研究

镉污染是农田土壤重金属污染中危害最大的污染之一。本文对农田土壤中镉的危害和来源,以及当前对于镉污染农田土壤常规修复技术中的植物修复和钝化修复技术进行分析研究。为今后在我国开展镉污染土壤修复提供重要借鉴意义。     

硫化物对某镉污染水稻土中有效态镉的影响

针对四川某中度镉污染水稻土重金属污染情况进行详细调查研究,查明了该水稻土污染程度及镉污染在水稻土中形态分布及营养成分,并研究了硫化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和多硫化钙对水稻土中重金属镉有效态及水稻土p H的影响。     

镉污染对生物有机体的危害及防治对策

镉污染是当今重金属污染中面积最广、危害最大的重金属元素之一，被称为“五毒之首”．由于镉污染毒理机制和生物效应的复杂性，对镉污染的研究一直是当前学术界的热点研究课题。本文对镉的环境行为和对生物有机体毒理机制与危害进行综合研究。并介绍目前镉污染修复的先进技术，并对具有应用前景的镉污染修复技术进行了探讨。     

土壤镉污染的现状及修复研究进展

镉是一种对人类和动物健康危害严重的重金属。土壤镉污染问题已经成为全球研究热点。重点分析了镉污染土壤中镉的来源,镉对动植物、人体的危害,并提出了对镉污染土壤的修复的方法。     

大连近岸海域双壳贝类重金属污染调查与评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对大连近岸海域虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)、紫贻贝(Mytilus edulis)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、缢蛏(Sinonovacula constricta)、赤贝(Arkshell)、牡蛎(Oyster)等双壳经济贝类体内Pb、Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Mn、Ni等重金属污染状况进行调查,对其重金属含量进行了初步评价。结果表明:虾夷扇贝中重金属存在组织间差异性,Cd、Cu在闭壳肌中含量明显低于其他组织,Cr、Ni在各组织间差异较小;双壳贝类中重金属存在明显的种间差异性,Zn、Cu在牡蛎中含量相对其他贝类较高;调查海区内双壳贝类中重金属大多符合我国《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》等卫生要求,部分双壳贝类品种Cd、Pb含量超标。     

应用支持向量机评价土壤环境质量

基于野外采样和室内分析相结合的方法,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对羊草沟煤矿研究区表层土壤样品中的Cd、Cr、Zn、Pb和Cu含量进行测定,应用非线性支持向量机模型中的分类支持向量机,选用sigmoid核函数,利用MATLAB编写程序,进行土壤环境质量评价,并利用模糊综合评判法对评价结果进行验证.在此基础上,运用对应分析方法对样品和变量进行了关联分析,进一步了解重金属污染特征.评价结果表明,研究区土壤环境质量多为Ⅰ类,与模糊综合评判法的相同率达到91.67%,将支持向量机用于土壤环境质量评价是可行的.相比于传统的评价方法,支持向量机采用结构风险最小化原则,将复杂的非线性问题转化为线性问题,成功的解决了多分类、高维运算等问题.     

福建中、东部沿海主要养殖贝类体重金属的含量与评价

根据2000年11月福建中、东部沿海养殖贝类体重金属的检测资料，分析了牡蛎、菲律宾蛤仔、缢蛏体内重金属的含量水平。结果表明；闽江口附近海域和兴化湾湾顶北部海域养殖的褶牡蛎，体内Zn和Cd的含量明显高于其他养殖区。文中对3种养殖贝类的重金属污染程度进行评价的结果表明：闽中、东沿海的养殖贝类基本未受重金属污染或属微污染水平。     

土壤重金属镉污染及其修复措施

2014年全国土壤污染状况调查结果显示,在部分省份的土壤重金属超标较为严重,其中,最为严重的超标重金属元素是镉。Cd对人和动物来说,是一种积累性的非必需的剧毒元素。2013年的"镉米"事件震惊全国,土壤镉污染状况及其修复引起广泛关注。本文简要介绍了土壤重金属镉污染的来源、对人体健康的危害及相关修复措施。     

重庆市巴县,长寿县水稻和小麦的重金属污染

重庆市巴县和长寿县的部分水稻和小麦已经受到重金属汞、镉、铅的污染，污染程度长寿县〉巴县，小麦〉水稻，铅〉汞〉镉。污染的主要原因是环境污染所造砀 ，尤其是重化工业所在场镇附近污染特别显著，汞和铅污染有加重趋势，镉污染有所减轻，提出了对策建议。     

城市河流沉积物镉污染的潜在生态风险评价——以重庆市清水溪为例

针对目前河流污染问题的严重性,采用Hakanson潜在生态风险指数法,通过分析清水溪流域18个采样点沉积物中典型重金属污染物镉的含量,定量确定了清水溪沉积物中重金属镉的污染程度和潜在生态风险程度。结果表明：清水溪流域镉污染非常严重,上游比下游污染严重,而且在新桥到高滩岩段受到重金属镉的高强度污染,对周围环境存在着极高的镉生态风险。在清水溪干流采样点沉积物中镉的质量浓度范围在0．38～1．48mg·kg^-1之间,平均值0．85mg·kg^-1,各支流沉积物中镉的质量浓度范围为0．51～1．08mg·kg^-1。对于清水溪各支流镉的污染程度与潜在生态风险程度由高到低的排序为杨家沟〉金竹沟〉芭蕉沟〉关井沟〉石碾盘沟。     

文山市部分蔬菜中铅、镉含量测定

采用石墨炉原子吸收法通过随机抽样对文山市老三七农贸市场销售的6种蔬菜中铅、镉含量进行测定。结果表明:不同蔬菜中铅、镉含量不同;同种蔬菜不同部分对铅、镉的富集也不同;文山市老三七农贸市场销售的蔬菜中有重金属铅、镉的污染情况存在,但不严重。分析了蔬菜中重金属铅、镉污染的主要原因及防治措施。     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.     

四十里湾海洋贝类对氨基脲的生物富集特性

采用超高效液相色谱-串联质谱法对四十里湾海域(设置马山寨和石沟屯两个取样点)海水及贻贝Mytilus edulis、海湾扇贝Argopecten irradias、栉孔扇贝Chlamys gloriosa和牡蛎Ostrea gigas thunberg等贝类样品中氨基脲含量分别进行检测。本方法氨基脲的线性范围为0.5μg/L～20.0μg/L,相关系数大于0.99。该研究所得的结果可为四十里湾海域贝类氨基脲污染的净化提供数据支持。     

油菜-水稻轮作对作物吸收累积镉的影响

通过田间试验,利用不同吸镉特性的油菜与水稻轮作,研究镉污染农田土壤上不同轮作体系中植物对重金属的吸收累积规律,探索重金属污染土壤上农产品安全生产模式。研究结果表明:在镉污染农田土壤上,2个不同吸镉特性的油菜品种籽粒的产量没有显著性差异,高积累镉油菜品种朱苍花籽的籽粒中镉含量为0.29 mg/kg,超出食品污染物限量标准值的45%;而低积累镉油菜品种川油Ⅱ-93籽粒中镉含量为0.14 mg/kg,符合标准限值。2个油菜品种根系对根际土壤中的镉有不同程度的活化作用,川油Ⅱ-93的根际土有效镉含量由0.41 mg/kg上升到0.72 mg/kg,增长75.6%;朱苍花籽根际土中有效镉含量由0.45 mg/kg上升到0.55 mg/kg,增长22.2%。油菜收获后显著影响了下茬水稻糙米中镉的含量,油菜朱苍花籽成熟收获后种植水稻的轮作体系中,糙米中镉含量为0.22 mg/kg,超过标准限值10%,而其他轮作体系中糙米镉含量符合标准限值。通过品种筛选可以实现镉污染农田土壤的作物安全生产。     

牛粪生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复研究

为了探讨以牛粪为原材料制备的生物炭对重金属镉污染土壤的钝化修复作用,采用人工模拟重金属镉污染土壤进行盆栽试验,研究分别添加在低温300℃和高温700℃条件下制备的牛粪生物炭,对重金属镉污染土壤p H值、镉含量、镉形态及供试作物中镉含量的影响。结果显示:高温700℃制备的生物炭效果好于低温300℃,与对照值(CK)相比,当两种牛粪生物炭添加量为10 g/kg时处理效果最佳,土壤p H值、镉含量依次升高0.2和0.1、42.2%和21.84%,供试作物中镉含量降低了71.59%和51.22%,酸可提取态镉降低了21.69%和22.89%,残渣态镉含量升高了51.59%和77.71%;牛粪生物炭添加量为2.5g/kg时,Fe-Mn氧化结合态镉、有机结合态镉含量降幅最大,分别为21.88%和14.06%、31.82%和12.12%。牛粪生物炭对重金属镉污染土壤具有良好的钝化修复效果。