木醋液对牛粪堆制过程重金属(Cu、Zn)调控作用探究

采用生物质木醋液作为添加剂,研究牛粪堆肥前后重金属Cu和Zn的变化。共6个处理,分别为添加0.2%、0.35%、0.5%、0.65%和0.8%的木醋液及对照组,将其标记为CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和CK。Cu的钝化效果依次为CL5>CK>CL4>CL3>CL1>CL2,其中添加0.80%木醋液处理下Cu的钝化效果最佳,为18.78%;Zn的钝化效果依次为CL2>CL5>CL4>CL1>CL3>CK,其中添加0.35%木醋液处理下的Zn的钝化效果最佳为8.25%。同时在堆肥处理过程中Cu的钝化效果波动较小,而Zn的钝化效果波动较大,表现为不稳定,同时为了以后进一步的研究,防止堆肥过程中浓缩效应、螯合作用、稀释作用和环境变化共同作用导致波动变化的进一步发生。要保证钝化效果的稳定并达到干扰最小化,应尽量增大堆体,扩大木醋液的处理梯度,延长堆肥期,防止次要因素大于木醋液处理后的钝化效果。     

弱碱性矿粉对轻度Cu和Zn污染土壤的钝化修复试验研究

选用4种不同pH值的重金属污染土壤,通过室内模拟钝化试验,分别添加白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉4种矿粉,采用改进BCR法连续提取土壤中不同赋存形态的重金属,研究土壤中Cu和Zn赋存形态的变化,以获得不同矿粉对土壤中重金属的钝化特性。试验结果表明:白云石、石灰石、硅灰石、磷矿粉对土壤中Cu和Zn均有一定的钝化作用;多数情况下,白云石和石灰石对Cu污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Cu相对降低幅度为17.22%~50.49%,残渣态Cu相对升高幅度为3.24%~20.66%;石灰石和硅灰石对Zn污染的土壤钝化效果较好,在矿粉最高设计添加量2%(w/w)时,4种土壤中酸溶态Zn相对降低幅度为17.82%~28.48%,残渣态Zn相对升高幅度为5.98%~24.54%。     

改性山竹壳钝化Cd、Cu、Zn复合污染土壤的研究

以天然山竹壳(Man)为原料,采用KMnO4氧化法制备得到改性山竹壳(Mn-Man),通过扫描电镜和红外光谱对Mn-Man进行了物化性质表征,研究了Mn-Man对水溶液中Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附特征,在此基础上将Mn-Man投入重金属复合污染土壤中研究其钝化效果,分析了钝化前后土壤理化性质和重金属稳定性.结果...     

基于偏最小二乘法的石灰石—石膏湿法脱硫效率预测模型

由于脱硫效率具有不易测量、测量精度低的特性。就该问题运用了偏最小二乘法(PLS)建立了以O2浓度、液气比、浆液p H值为输入,脱硫效率为输出的预测模型。模型基于某电厂DCS采集的脱硫系统原始数据,在MATLAB平台上训练得到较精准的预测模型并进行精度验证。得出以下结论:采用偏最小二乘模型预测脱硫效率,96%相对误差分布在-1%~1%,最大误差不超过3%。说明该模型的预测精度较高,能较好地满足工程实际的需求。     

湖北恩施地区土壤重金属高光谱反演模型研究

文章以恩施地区土壤重金属As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn为研究对象,利用ASD地物光谱仪采集土壤光谱数据,在光谱预处理和相关分析的基础上,采用偏最小二乘回归(PLSR)方法,构建土壤重金属含量与光谱的反演预测模型.结果 表明,平滑处理、一阶导数、去趋势、归一化处理散射校正(SNV)4种光谱处理方法组合使用可以有效地提高模型反演精度;通过对PLSR模型RMSEC、RMSECV、RMSEP、R2Cal 、R2CV 、R2Pred、6种参数分析发现,As、Pb、Cu相比Cd、Cr、Zn在PLSR模型中的测误差值较小且模型的相关性较高,说明模型可以预测As、Pb、Cu 3种元素,该研究为后期采用高光谱遥感影像数据快速监测恩施地区土壤重金属污染情况提供了技术参考.     

鄱阳湖沉积物重金属污染影响因素分析——基于STIRPAT模型

为探究人类活动对鄱阳湖沉积物重金属污染的影响,于2017年10月在鄱阳湖入口、出口及湖区布设20个采样点位,开展鄱阳湖沉积物重金属表层及垂向分布特征调查,评价其潜在生态风险.利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb计年法推算出鄱阳湖沉积物的平均沉积速率,并结合柱状分层样品重金属含量,得出具体年代的重金属蓄积特性.基于STIRPAT模型,通过偏最小二乘回归分析得到鄱阳湖沉积物重金属演变与总人口数量、城镇化率、实际人均GDP、绿色专利申请数、第二产业占比、第三产业占比6种社会经济指标的多元非线性模型.结果表明：（1）鄱阳湖表层沉积物重金属Cu污染最为严重且生态风险程度最高, 地累积指数为“强”或“中-强”污染范畴,单因子潜在生态风险指数平均值为47.25,属于“中等”生态风险.整个湖区的总潜在生态风险指数RI平均值为107.07,表明鄱阳湖表层沉积物重金属总体处于低生态危害水平.（2）1988~2017年总人口数量是影响鄱阳湖沉积物重金属Cd和Cu污染的最主要正向因素,其他正向因素为第二产业占比、第三产业占比、城镇化率及实际人均GDP,绿色专利申请数所反映出的区域绿色技术创新能力及环保研发投入对鄱阳湖沉积物重金属Cd、Cu污染具有负相关关系.     

气候变量和设计参数对生物滞留系统去除硝酸盐氮的影响

为探究生物滞留系统对NO₃^--N去除不稳定的主要影响因素,利用国际最佳管理措施数据库(BMPDP)和相关论文中的研究数据,统计分析了气候变量和设计参数对生物滞留系统去除NO₃^--N的影响,结合偏最小二乘回归(PLS)定量分析了不同影响因素的相对重要性,并提出了不同气候类型下的优化设计建议.结果表明,不同气候类型下生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力分别为亚热带湿润气候(Cfa)>温带大陆气候(Dfa/Dfb)>温带地中海气候(Csb)>寒冷半干旱气候(BSk),对数去除率(LRV)中位数分别为-0.058、-0.212、-0.241和-0.327.设置内部存水区(IWS)、提高植物多样性、设置合理的服务面积比、添加介质土改良剂等措施均可在一定程度上增强生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力.最小二乘回归(PLS)分析表明,气候变量较设计参数更能影响生物滞留系统对NO₃     

建立基于土地利用的交通发生量模型的研究

针对出行生成预测中变量众多以及多重相关性问题,以常州调查数据为样本,分别采用逐步回归分析方法和偏最小二乘回归(PLSR)方法,建立基于土地利用形态的交通发生量模型.并对两者建模方法进行分析比较,结果表明PLSR能有效地解决变量多重相关性问题,模型意义清晰,效果显著.     

基于PLS的火电二氧化硫减排因素分析研究

以四川省为例,以火电二氧化硫排放量作为因变量,对不同时间、不同地区的样本采样,采用偏最小二乘回归分析方法,建立自变量的偏最小二乘回归模型.该模型综合了多元回归分析、主成分分析及典型相关分析,很好地解决了由变量多重相关性、样本点少于自变量个数等引起的模型预测精度不高的问题,同时也避免了使用普通最小二乘回归方法所引起的模型回归系数异常的问题.结果显示,所建模型解释能力强、预测精度高,能为相关部门制定二氧化硫减排措施提供科学的依据.     

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WRF-CMAQ模式的非线性预报模型研究

文章基于WRF-CMAQ空气质量数值预报系统,对石家庄地区未来3 d逐小时SO_2、NO_2、CO、O_3、PM_(10)和PM_(2.5)6种污染物浓度进行预报,选取2014年5-11月市区7个国控点的监测数据对模式预报能力进行评估检验。结果表明,CMAQ模式预报系统对CO的日均浓度预报准确率较高,而对其他污染物浓度的预报均有不同程度高估,其中PM10的预报效果相对较好,对SO_2、NO_2和PM_(2.5)这3种污染物浓度的预报值均明显大于观测值,O_3的预报效果最差。这与石家庄市排放源清单的不确定性及污染物日浓度变化幅度较大有关。为提高模式预报的准确性,采用非线性自适应偏最小二乘回归滚动法建立订正模型对逐小时污染物浓度预报值进行订正,结果明显改善了CMAQ模式预报值,对县市级的精细化预报有一定指导意义。订正结果对首要污染物PM_(10)和PM_(2.5)浓度的日变化特征表征较好,日变化曲线及波峰波谷值与观测结果基本一致,订正后的污染物浓度能反映出其在石家庄的区域分布特征,有利于预报分析不同天气背景下污染物的空间分布特征及输送变化过程。     

基于微分变换的湿地植物高光谱全氮反演

叶片全氮含量是监测和诊断湿地植物生理状况及生长趋势的重要指标,利用高光谱技术监测湿地植物氮含量,对于理解湿地生态系统氮循环具有重要意义.为探究湿地植物叶片全氮含量遥感光谱的估算方法,以云南省大理西湖湿地公园优势植物芦苇（Phragmites australis）和茭草（Zizania caduciflora）全氮含量为研究对象,对叶片光谱数据进行预处理并建立二者的关系模型,包括单变量模型、多变量模型（偏最小二乘回归模型和BP神经网络模型）,并利用决定系数（r²）和均方根误差（RMSE）对模型精度进行检验.结果表明:（1）不同形式的光谱变换增强了植物全氮含量与光谱变量的细节特征,二者的短波红外波段相关性强于可见光近红外波段.芦苇二阶微分（R"）反射率与全氮含量在1682 nm处相关性最强,相关系数为0.70;茭草平方根二阶微分[(R^1/2)"]反射率与全氮含量在1 190 nm处相关性最强,相关系数高达-0.80.（2）不同植物类型相比,利用茭草的变换光谱反射率建立的单变量和偏最小二乘回归模型建模精度都高于芦苇.（3）不同回归模型相比,BP神经...     

植物多酚物质原位钝化污染土壤重金属的研究Ⅱ.对土壤Cu环境行为和生物活性的影响动态

通过室内好气培养和生物盆栽试验研究了缩合类植物多酚L和Y以及 8 羟基喹啉在污染红壤和潮土中的降解动态及其对土壤Cu环境行为的影响 .结果表明植物多酚在两周内降解相对较快 ,而 8 羟基喹啉则难以降解 .与空白相比 ,Cu污染土壤中施用植物多酚后土壤水溶性Cu显著下降 ,钝化Cu的效果次序为 :8 羟基喹啉 >多酚Y >多酚L .随着植物多酚的降解 ,土壤Cu被释出 ,其水溶性Cu浓度与残留在土壤中多酚浓度 (以DOC浓度表示 )呈负相关关系 ,尤其在潮土上更为明显 ,而pH与水溶性Cu没有相关性 .试验还发现 ,钝化剂施用后 ,小麦体内的Cu含量降低 ,因此 ,植物多酚是钝化重金属污染土壤的良好选择     

不同缓冲区的土地利用方式对地表水水质的影响：以海河流域天津段为例

探明土地利用方式与水质的关系对改善地表水环境具有重要意义.基于2021年天津市16个国家地表水水质监测站的月数据及土地利用数据,利用GIS空间分析和数理统计方法研究不同尺度缓冲区的土地利用方式对地表水水质的影响.结果表明：①研究区土地利用类型以建设用地、耕地和水域为主,对河流水质影响显著.除水温（WT）和pH外,耕地、建设用地和水域与各水质指标均呈负相关;林地和草地与溶解氧（DO）和总氮（TN）呈正相关,与其他水质指标均呈负相关.②水质指标在不同季节表现出明显的空间差异.pH、DO与TN浓度在旱季较高,而高锰酸盐指数、氨氮（NH₄⁺-N）与总磷（TP）浓度在雨季较高.③冗余分析（RDA）结果表明,800 m缓冲区土地利用对旱季水质变化具有最大的解释能力（50.4%）,而3 000 m缓冲区土地利用可以最大程度解释雨季水质变化情况（49.6%）;从旱雨季的平均解释率来看,3 000 m缓冲区是天津市土地利用对水质指标的最佳影响尺度（50.0%）;④偏最小二乘回归（PLSR）分析可知,3 000 m缓冲区内建设用地、耕地和水域是影响地表水水质变化最显著的地类.旱季大多数水质指标PLSR模型的预测能力比雨季强.在旱季,除WT和pH外,其余水质指标均受耕地的影响最大.在雨季,建设用地对WT和NH₄⁺-N浓度的影响最大,其余水质指标的最重要影响因子仍是耕地.研究表明合理规划河流或湖库3 000 m内的土地利用方式有利于改善地表水水环境质量.     

珠江口海域总无机氮的遥感提取研究

利用珠江口海域2个航次36个站位的实测遥感反射率和总无机氮(TIN)数据,基于偏最小二乘回归思想,建立了珠江口海域无机氮浓度估算的遥感模型.建模中考虑了6种比值法.结果发现,不同波段与第6波段比值所建立的模型精度最高,故选用该比值法所建立的模型作为珠江口海域无机氮遥感提取模型.利用该模型得到的珠江口海域18站位无机氮浓度和实测值相比,其总体平均相对误差为9.06%,相对误差最大值为18.2%.将该模型用于1998年12月31日的SeaWiFS资料,得到了较好的估算结果.与1998年12月31日的实测资料进行对比分析,实测值与估算值的平均相对误差为31.9%,说明该模型的稳定性较好,能够适用于不同时相的SeaWiFS图像,可为珠江口海域无机氮含量的分布以及富营养化问题研究提供了实时监测的依据.     

城市交通绿地土壤重金属含量的高光谱反演

以交通绿地区土壤Cr、Pb、Zn为研究对象,分析重金属元素与土壤光谱在一阶、二阶等微分变换下的相关性,突出特征波段,通过多元线性逐步回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法,建立光谱与重金属元素含量的最佳模型,并进行精度检验与模型预测。结果表明:光谱微分变换可以有效地提高土壤重金属含量与土壤光谱反射率间的相关性,土壤Cr、Pb、Zn的最大特征波段分别在1 289.41、1 408.35、1 411.9 nm;从模型稳定性和精确性来看,土壤Cr、Pb、Zn在PLSR模型中的R~2分别为0.986、0.809、0.629,依次是MLR模型的1.32、1.14、1.12倍,土壤Cr、Pb、Zn在PLSR模型中的建模RMSE均低于MLR模型,PLSR模型效果较优;与土壤Cr相比,土壤Pb、Zn的MLR和PLSR模型效果较差,这可能与人为因素影响有关。     

基于偏最小二乘模型的河流水质对土地利用的响应

流域土地利用类型变化是影响河流水质的重要因素之一.为探究子流域尺度土地利用与河流水质之间的相互关系,本文基于太子河流域遥感影像和水质数据,采用偏最小二乘模型(partial least squares,PLS),分析不同土地利用类型对流域水质的影响程度.选取7个不同子流域土地利用类型面积百分比作为自变量X,总氮(TN)、硝酸根离子(NO_3~-)、氯离子(Cl-)与硫酸根离子(SO_4~(2-))这4个水质参数浓度值作为因变量Y,构建了土地利用类型与河流水质数据的偏最小二乘模型,并使用其余子流域数据对构建的模型进行验证.结果表明,太子河流域不同子流域土地利用类型与河流水质指标TN与NO_3~-之间线性关系显著,决定系数R~20.62.其中,耕地面积变化对水体中TN浓度变化影响明显,居民及工矿建设用地面积变化则对水体中NO_3~-浓度变化影响强烈.但对于Cl-和SO_4~(2-)来说,土地利用类型对其浓度大小有一定影响,但并不是最主要的影响因素.虽然太子河流域未利用地面积百分比极小(1.13%),但是未利用地面积变化对水质参数有较显著影响(影响系数0.24).     

基于近红外光谱技术和LSPTSVM模型的镉污染贻贝检测研究

贝类重金属污染已成为亟待解决的海洋食品安全问题,镉是重要的污染源之一。食用被重金属镉污染的翡翠贻贝会严重危害身体健康。研究了基于近红外反射光谱的镉污染贻贝无损、快速检测方法。通过采集正常贻贝和镉污染贻贝的950～1700 nm光谱数据,构建基于最小二乘投影孪生支持向量机(least squares projection twin support vector machine, LSPTSVM)检测模型,优化模型参数和正交投影轴数量获得最佳检测性能。提出的LSPTSVM模型检测镉污染贻贝准确率达到99.50%,优于其他孪生支持向量机模型。LSPTSVM模型适用于小样本数据集。针对难以获得大量镉污染训练样本情况,LSPTSVM模型较其他模型具有更好的稳健性。结果表明：近红外光谱结合LSPTSVM模型可实现镉污染贻贝检测,为贝类的品质评价和安全检测提供一种新的方法。     

城市生活污水排放量的影响因子分析及关联性研究

生活污水排放系统复杂、影响因素多种多样,从其内涵出发,分析主要影响因子,共选择3大类14个影响因子,它们之间存在着严重相关性问题,为了解决多重相关性问题,引入偏最小二乘回归方法,该方法可以有效克服多重相关性,并能够实现多种数据分析方法的综合应用;而人工神经网络具有学习和记忆能力,将二者相关联,可以较好地解决非线性问题。为检验影响因子选择的合理性和方法的适用性,以郑州市为例,对生活污水排放量和影响因子进行定量分析。结果表明,主要影响因子的选择合理,拟合和预测精度均较好。     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...