水稻、小麦籽粒砷、镉、铅富集系数分布特征及规律

收集现有文献资料,统计土壤、稻米/小麦籽粒As、Cd、Pb含量的污染数据,将数据分为污染调查数据和添加盐作物栽培试验两类,分别计算其作物富集系数(PUF),并对PUF的分布特征及规律进行分析和总结.结果表明,污染调查数据计算稻米对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为:0.026(0.004~0.090)、0.150(0.014~1.470)、0.005(0.001~0.031);添加盐试验数据计算稻米对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为:0.010(0.003~0.033)、0.360(0.056~1.700)、0.002(0.001~0.019).污染调查数据计算小麦籽粒对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为0.010(0.001~0.110)、0.190(0.030~2.110)、0.017(0.001~0.075);添加盐试验数据计算小麦籽粒对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为:0.010(0.003~0.028)、0.150(0.055~0.730)、0.001(0.001~0.014).添加盐试验数据与污染调查数据得出的PUF跨幅有明显差异.PUF数值受土壤污染程度、环境条件及作物本身特性等因素的多重影响而不易精准预测,但ln(PUF)符合Gaussian概率分布(R2在0.38~0.94之间).PUF概率模型用于一般风险评估及土壤环境基准制定的保守风险概率计算的条件是,目标污染场地污染程度等参数取值必须在PUF概率模型推导时对应参数取值范围以内,且土壤基本性质及作物生长的环境条件较为一致.     

影响不同农作物镉富集系数的土壤因素

农作物的Cd富集系数(BCF)受多种因素影响.为明确田间条件下不同农作物的Cd富集系数特征差异及土壤性质对其影响,分别在我国水稻、小麦和玉米主产区不同污染程度的地块上作物收获期采集土壤和作物籽粒点对点样品,研究水稻、小麦、夏玉米和春玉米的Cd富集系数特征及土壤性质对不同农作物的Cd富集系数的影响,并通过多元回归方程建立...     

三种田间杂草的镉、铅富集特征研究

选择了三叶鬼针草(Bidens pilosa)、青蒿(Herba Artemisiae Annuae)、飞蓬(Erigeron acer)3种田间杂草进行盆栽试验,其间用不同浓度的镉、铅溶液处理,最后测定杂草根系及地上部镉、铅量。结果表明:3种田间杂草无论是根系,还是地上部,镉、铅量都随处理液浓度增高而增高;3种杂草对镉的富集系数排序为:三叶鬼针草飞蓬青蒿;转移系数排序为:三叶鬼针草青蒿飞蓬;对铅的富集系数排序为:飞蓬青蒿三叶鬼针草;转移系数排序为:飞蓬青蒿三叶鬼针草。研究还表明,3种杂草对于镉的富集系数和转移系数都远大于对铅的富集系数和转移系数,三叶鬼针草是镉的超富集田间杂草。     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

三种田间杂草的镉、铅富集特征研究

选择了三叶鬼针草（Bidens pilosa）、青蒿（Herba Artemisiae Annuae）、飞蓬（Erigeron acer）3种田间杂草进行盆栽试验,其间用不同浓度的镉、铅溶液处理,最后测定杂草根系及地上部镉、铅量。结果表明：3种田间杂草无论是根系,还是地上部,镉、铅量都随处理液浓度增高而增高;3种杂草对镉的富集系数排序为：三叶鬼针草〉飞蓬〉青蒿;转移系数排序为：三叶鬼针草〉青蒿〉飞蓬;对铅的富集系数排序为：飞蓬〉青蒿〉三叶鬼针草;转移系数排序为：飞蓬〉青蒿〉三叶鬼针草。研究还表明,3种杂草对于镉的富集系数和转移系数都远大于对铅的富集系数和转移系数,三叶鬼针草是镉的超富集田间杂草。     

不同冬小麦品种镉富集转运及离子组特征差异

为揭示影响冬小麦籽粒镉(Cd)含量品种差异的关键因素,通过大田试验种植3种Cd低积累小麦和2种Cd高积累小麦,研究不同品种各器官Cd的富集转运特征及离子组特征,并通过相关性分析和主成分分析探讨造成不同冬小麦品种籽粒Cd含量差异的关键器官、关键过程及关键元素.结果表明,颖壳、穗轴、节间1和节点1等器官的Cd富集系数,以及...     

重金属铜在小麦中的富集特征

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对不同时期各器官重金属含量的变化.研究重金属Cu在小麦中的富集特征.研究结果表明,在不同生长时期小麦不同部位中重金属Cu的含量有很大差异,总的来说,大部分Cu富集在小麦根部,向地上部分迁移较少,幼苗期分布为根>叶片;拔节期分布为根>茎>叶片:抽穗期分布为根>茎>叶片>颖壳;成熟期分布为根>茎>叶片>籽实>颖壳.小麦不同部位随Cu投加量增加对Cu的富集规律有所差异.如在各生长发育期.根中Cu含量整体上随Cu投加量增加逐渐增大.     

不同土壤-小麦体系中铅镉交互作用与转运特征

选用海伦黑土、咸宁棕红壤和长武黑垆土这3种土壤,分别设置4组不同含量配比的Pb和Cd复合处理,进行为期5个月的小麦种植(郑麦9023号)盆栽试验,结合小麦植株各部位Pb和Cd含量,分析3种土壤-小麦体系中Pb和Cd交互作用对小麦富集转运重金属的影响.结果表明,低pH棕红壤水溶态Cd和Pb含量最高,且土壤颗粒表面Pb和Cd交互作用显著,高有机质黑土及高碳酸钙含量的黑垆土中Cd和Pb活性较低.3种土壤中黑垆土种植小麦的株高和干重表现最差,但Pb和Cd复合作用使其株高较对照增加了2.68～8.49 cm, Pb和Cd交互作用对黑土中小麦的株高和干重影响最小,但抑制了棕红壤中小麦生长.3种土壤-小麦体系的Pb和Cd交互作用差异较大,棕红壤中Pb和Cd间存在协同作用,125 mg·kg^-1和250 mg·kg^-1Pb处理下棕红壤种植的小麦籽粒Pb含量随Cd添加量升高分别显著增加73.2%和19.1%;黑土中Pb和Cd间存在拮抗作用,0.3 mg·kg^-1和0.6 mg·kg^-1 Cd处理下黑土中小麦籽粒Cd含...     

小麦植株对重金属铅富集特征的研究

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对其不同生长时期各器官重金属含量的测定,研究小麦植株对重金属铅(Pb)的富集特征.结果表明,总体上看,在Pb胁迫下,Pb主要富集在小麦根部,向地上部分迁移较少;Pb在小麦幼苗期的分布规律为根>叶片;拔节期为根>叶片>茎;抽穗期为根>茎(叶片)>颖壳;成熟期为根>茎>叶片>颖壳(籽实);小麦根部Pb含量分布规律为抽穗期>成熟期>拔节期>幼苗期(除质量分数为400mg/kg时);茎中为抽穗期>成熟期>拔节期;叶片中为在拔节期和抽穗期较大,幼苗期和成熟期相对较小,拔节期达最大值;颖壳中为成熟期>抽穗期.     

三岔河沿岸植物铅、镉富集特性的研究

以紫茎泽兰（EupatoriumadenophorumSpreng）、青蒿（HerbaArtemisiaeAnnuae）、三叶鬼针草（Bidenspilosa）、野牡丹（MelastomaAfffine D．Don）、光叶蕨（Knuiwatsukiacuspidata）为例,分别在河边、路边、山上和污水灌溉的旱地4个采样点采取5种植物的根部和茎叶,测量重金属元素Pb、Cd的含量、富集系数和转移系数并分析数据。结果表明,各种植物不同器官在不同环境中对重金属元素Pb、Cd的富集和转移水平各不相同,就平均水平来说三叶鬼针草对重金属Pb、Cd的富集系数较大,转移系数也高,但其对Pb的转移量明显高于Cd的转移量;紫茎泽兰对重金属元素Cd的富集和转移速度相对高于其它4种植物,说明紫茎泽兰对Cd的吸收和转移比较快,可作为受镉污染土壤进行改良的备选植物种。     

田间施用锌肥对小麦籽粒镉累积的影响及施用风险

锌（Zn）和镉（Cd）的交互作用是近年来小麦Cd污染防治的重要研究方向.以华北地区典型小麦田为研究对象,通过田间试验,探究Zn肥对土壤-小麦系统Cd污染的控制效果和施用风险.结果表明,低用量Zn处理下,济源和开封两地小麦籽粒Cd含量均呈下降趋势,与对照相比下降幅度分别为33.4%和25.3%.高用量Zn处理下,两地小麦籽粒Cd含量不降反升,与低用量Zn处理下小麦籽粒Cd含量相比增幅为22.4%和34.2%.施Zn后两地土壤Zn总量和有效态含量均有显著升高,且造成了土壤Cd的部分活化.典型相关分析（CCA）显示,当土壤ω（Zn）小于200 mg ·kg^-1时,土壤Zn是土壤-小麦系统Cd富集的主要影响因子,而当土壤ω（Zn）大于200 mg ·kg^-1时,土壤Cd的活化是影响小麦籽粒Cd富集的主要原因.回归分析显示土壤Cd/Zn降至0.0089时（低用量Zn）,Zn和Cd表现出拮抗效应,土壤Cd/Zn降至0.0078时（高用量Zn）,Zn和Cd表现出协同效应.针对区域Cd污染特征,调整Zn肥用量可以提高污染防治效率并避免加剧Cd污染危害.     

基于贝叶斯理论的小麦籽粒镉铅超标风险预测

对农作物污染风险进行预测具有重大意义.基于贝叶斯定理及数据分布特征,建立了贝叶斯风险预测模型,并使用区域大田调查土壤-小麦重金属含量数据,预测小麦籽粒Cd和Pb超标风险并验证该模型的准确度.结果表明,该模型预测小麦籽粒Cd超标风险时相对偏差较小,以小麦籽粒Cd含量为变量的预测相对偏差仅为(2.66±1.87)%,以土壤DTPA-Cd含量和土壤Cd全量为变量时预测相对偏差则分别为(5.11±3.77)%和(5.88±3.87)%, 3个变量均能使预测结果与真实超标概率的平均相对偏差小于10%.预测小麦籽粒Pb超标风险时,仅小麦籽粒Pb含量的预测相对偏差小于10%.数据来源、数据分布特征和变量的选择是影响贝叶斯风险预测模型预测相对偏差的重要因素.该模型基于大田数据的先验分布,能够有效反映大田生产条件下小麦籽粒重金属与土壤因子间的相互关系,预测较准确,具有应用潜力.     

基于随机森林模型的四川盆地臭氧污染预测

为研究四川盆地臭氧(O₃)污染长期变化,使用四川盆地18个城市的地面O₃浓度数据和气象观测数据,首先分析了2017～2020年间四川盆地O₃浓度的时空分布特征,再利用随机森林模型,筛选出影响O₃浓度变化的主导气象因子,构建了气象因子和O₃浓度之间的统计预测模型,并对2020年四川盆地城市群的O₃污染状况进行预测分析.结果表明：(1)2017～2020年间O₃浓度呈现波动变化趋势,2019年出现一个低值,2020年O₃浓度又有所回升.(2)气象影响因子中相对湿度、日最高温度和日照时数对O₃浓度变化具有重要意义,而风速、气压和降水量的重要性较低;同时,气象因子之间也存在着不同的线性关系,气压与其他气象要素呈现负相关性,而剩余气象要素之间正相关关系较为明显.(3)基于随机森林构建的O₃预测模型的拟合优度(R²)较高,展示出较好的预测性能,能够较好地预测O...     

多环芳烃在冬小麦体内的吸收与转运及富集研究进展

多年来以煤炭为主的能源消费结构和经济社会持续发展,导致我国PAHs(多环芳烃)排放量居高不下,直接造成土壤和大气PAHs严重污染.为了探明PAHs在冬小麦体内的积累过程和调控机制,在系统分析PAHs在冬小麦体内的吸收、转运和富集的基础上,重点阐述了冬小麦PAHs根系吸收和叶面吸收影响因素方面的最新研究进展.研究发现:① 小麦根系对PAHs的吸收包括主动吸收和被动吸收两种方式,其中主动吸收是一个载体协助、消耗能量、PAHs与H+共运的过程;被动吸收除了在高等植物中普遍存在的简单扩散外,水-甘油通道也参与了该过程. ② PAHs通过气态、颗粒态沉降到小麦叶面角质层或直接通过气孔进入叶片. ③ 影响PAHs根系和叶面吸收的主要因素包括PAHs理化性质、植物生理状况、环境因素等. ④ 小麦根系吸收的PAHs可以向地上部转运,并且与辛醇-水分配系数(K_OW)、蒸腾速率、土壤中氮的形态和浓度有关.主要问题:① 对于小麦叶片吸收的PAHs向基运输机理有待进一步研究. ② 农田生态系统中冬小麦往往遭受土壤及大气双重污染,根系吸收及叶面吸收分别对其体内积累PAHs的贡献尚不清楚.因此,需关注韧皮部、木质部在PAHs转运中所起的作用;利用同位素示踪、双光子激发显微镜等先进技术观察和跟踪PAHs如何进入小麦以及在小麦叶中的转移和分布,阐明PAHs叶面吸收的微观机理;注重大田试验研究,为揭示冬小麦对PAHs的吸收、积累及调控机理,同时也为有机污染地区生产安全农产品提供重要依据.      

基于机器学习的电热防除冰表面温度变化趋势预测

针对飞机部件周期控制律电加热防除冰的应用,提出基于机器学习以预测电加热防除冰表面温度的变化趋势.依靠大型结冰风洞及其电加热防除冰控制系统完成防除冰试验,获得有效的试验数据,以通、断电周期为分割单元,将试验数据划分成验证集和训练集.根据电热防除冰过程的换热情况,构建样本的特征参数,利用机器学习的有监督学习方式,选择KNN...     

基于机器学习的交通碳排放预测模型构建与分析

针对交通运输碳排放问题,基于2005~2019年30个省份的面板数据,采用多种机器学习算法构建不同预测模型对30个省份的交通碳排放量与影响因素进行分析.首先,基于固定效应模型思想将省份差异转化为影响因素,进一步采用Pearson相关系数法与Spearman秩相关系数相结合的方法对18个交通碳排放影响因素进行筛选;其次,采用K-折交叉验证方法,并绘制学习曲线对各预测模型性能进行测试,选用MSE、MAE、R²和MAPE作为模型的评价指标进行分析,来选定最佳预测模型,并选择SHAP值来计算最佳预测模型中各解释变量的重要度.结果表明,省份差异、社会商品消费总额、城市绿地面积、货运周转量、私家车数量、交通运输业产值和常住人口这7个因素之间多重共线性弱且均通过显著性检验,可作为交通运输碳排放预测模型的解释变量;随机森林算法和XGBoost算法预测结果均表现优异,R²均高于0.97,误差均低于10 %,且不存在过拟合与欠拟合现象,其中XGBoost算法表现最优,而KNN算法表现欠佳;各解释变量的重要度排名为:省份差异 > 社会商品消费总额 > 私家车数量 > 常住人口 > 货运周转量 > 城市绿地面积 > 交通运输业产值, 综合相关性与重要性分析来看,在交通运输碳排放预测中,省份差异是一个不可忽视的变量.研究结果可为政策制定者和决策者提供参考,促进交通运输行业的可持续发展.     

施肥对向日葵吸收积累Cd的影响

利用盆栽试验研究了不同施肥处理下(CK、N、NP、NPK) 3种向日葵品种(食用葵、观赏葵、油葵)对北方污染农田土壤镉(Cd)吸收和转运的影响.结果表明,施肥可显著提高观赏葵、油葵生物量及地上部Cd富集量,施NPK肥处理对植物促进效果最为显著.施NPK肥食用葵、观赏葵、油葵地上部Cd富集量分别可达6. 89、8. 92、6. 97 mg·kg~(-1),施肥处理显著提高了向日葵对Cd的富集能力,食用葵、观赏葵、油葵的富集系数(BCF)分别为2. 63(对照)～3. 10(NPK)、2. 80(对照)～4. 02(NPK)、2. 11(对照)～3. 14(NPK).对向日葵叶片亚细胞结构中Cd分布研究发现,将吸收的Cd富集在金属富集颗粒和细胞碎屑中是向日葵耐受Cd胁迫的主要解毒机制.综上所述,向日葵可作为Cd污染土壤的植物修复材料,合理施用NPK肥可明显提高植物对土壤Cd的修复效率.     

基于轻量级梯度提升机的南京大气臭氧浓度预测

采用南京地区2015年1月至2016年12月期间的空气质量数据和常规气象资料数据,分析了南京地区O₃浓度变化特征,建立基于轻量级梯度提升机(LightGBM)的O₃浓度预测模型,并将该模型与支持向量机、循环神经网络和随机森林等3种在空气质量预测方向上常用的机器学习方法进行了对比,验证模型的有效性和可行性.结果表明,南京地区O₃浓度变化具有显著的季节性差异,浓度变化受前期浓度、气象因子和其他空气污染物浓度的共同影响.LightGBM模型较为准确地预测了南京地区地面O₃浓度(R²=0.92),且该模型的预测精度和计算效率等性能优于其他模型.尤其是在容易出现臭氧污染的高温天气,该模型预测准确性明显高于其他模型,模型稳定性较好.LightGBM具有预测准确度高、稳定性好、有良好的泛化能力和运算时间短等特点,在O₃浓度预测方面具有显著的优势.     

不同钝化剂对微碱性土壤镉、镍形态及小麦吸收的影响

通过大田试验,研究生物炭、褐煤、鸡粪对土壤Cd、Ni形态变化及小麦植株对Cd、Ni富集吸收的影响.结果表明,生物炭可提高土壤pH,褐煤降低土壤pH,均未达显著水平,鸡粪可显著降低孕穗期、成熟期土壤pH,分别降低0. 23和0. 20个单位.生物炭、鸡粪和褐煤单一施用对可交换态Ni含量降低不显著,而对可交换态Cd降低效果显著,小麦不同生长期均以褐煤2%处理降幅最大,分别为30. 50%、43. 34%和31. 20%.小麦地上部、地下部重金属Cd、Ni的含量均有所下降,且降幅随钝化剂添加量的增加而增加,不同生长期均以褐煤2%处理小麦根部Cd含量降幅最大,分别达38. 35%、58. 00%和50. 20%.孕穗期、成熟期均以褐煤2%处理小麦根部Ni含量降幅最大,分别达41. 33%和51. 35%. 3种钝化剂均可降低微碱性土壤中Cd和Ni的有效性,且对镉的钝化效果优于镍;均可有效降低不同时期小麦植株不同器官中Cd和Ni的含量.对于重金属镉,3种钝化剂同等剂量水平下,小麦器官中镉的降低效果依次为褐煤>生物炭>鸡粪.     

蔬菜镉(Cd)富集因子变化特征及其影响因素

本研究以湖南省攸县为例,测定重金属镉(Cd)在585个灌溉水样品和625对土壤蔬菜样品中的含量水平,结合农业与气象调查数据,应用典型相关分析及路径分析模型研究各环境因子对于Cd在土壤-蔬菜系统累积水平的影响.结果表明研究区灌溉水、土壤、蔬菜中Cd含量差异较大.蔬菜Cd富集因子(PUF)服从自然对数分布,有10%的概率大于1.土壤pH和土壤有机质对PUF有着显著的直接效应,土壤阳离子交换量,灌溉水pH,降雨量和氮肥施肥量通过与pH及土壤有机质的相关关系间接影响PUF变化.研究区土壤pH和土壤有机质含量较低,对于Cd在土壤-蔬菜系统中的累积风险应给予一定关注.