矿区植物重金属污染的高光谱特性及其反演模型

植物体内重金属的大量聚集将造成植被叶面反射光谱在特定波段内的特征性变化。以陕西潼关矿区葎草、玉米、苦菜、梧桐典型植被为研究对象,利用ASD Field Spec 4光谱仪采集植物光谱曲线,采用导数光谱、连续统去除法等信息提取方法,分析植物红边位置、红边斜率、植被指数等光谱特征参数与植物样本重金属相关性。选择蓝谷、红边位置等相关性较高的敏感波段,构建矿区两种葎草和梧桐的镉(Cd)、铅(Pb)质量比与其光谱参数定量反演模型。结果表明,葎草、梧桐的Cd、Pb与一阶微分光谱特征相关程度更好,多数符合二次多项式函数关系,然而葎草的Cd符合反函数关系,均方根误差在0.03~0.07。室内试验验证两种植物叶绿素含量与Cd含量负相关,在Pb低浓度时植物的叶绿素含量减少得不明显,随Pb浓度升高,叶绿素含量降低明显。因而植物高光谱特征间接反映植物重金属的含量。     

基于GIS的农田土壤重金属空间分布研究

以浙江省慈溪市快速城镇化的小城镇为研究区,研究其农田土壤中重金属的含量与分布状况.采用ArcGIS中的地统计分析模块研究土壤中重金属分布的空间变异性,最后应用Kriging方法进行空间插值作图.结果表明,研究区土壤中的重金属含量均已超出当地的背景值,含量变异系数较大的重金属是Hg和Cu,中等变异的是Zn,其他几种重金属变异系数相对较小.空间分布上,Cu、Cd、As的空间相关性较强,Zn、Ni、Hg居中,而Cr和Pb较弱.插值结果显示,土壤中Cu、Zn和Pb的高含量区主要位于东南部,Cd、Hg和Ni的含量由南向北逐渐减少,As和Cr的分布为西部高而中部较低,不同的分布特征是人类活动与土壤母质双重影响的结果.     

石家庄污灌区土壤中铬分布特征

采集石家庄污灌区内土壤表层和深层样品及垂直剖面样品,测定样品中Cr质量比,采用ArcGIS软件和Surfer软件制作Cr的平面分布和垂向分布图,分析了当地Cr分布特征。结果表明,由于外源污染物强烈影响着表层土壤Cr的分布,深层土壤中的Cr受外源影响较小,石家庄污灌区内表层土壤Cr质量比远高于深层,其均值达到深层的1.37倍。研究区内土壤表层和深层都形成了具有独立成因的Cr高值区,二者高值区的分布不吻合。垂向分布上,Cr表现出沿水流方向由排污点逐渐向下迁移的趋势,迁移过程中Cr主要富集在黏土层,其最高值均位于黏土质层,表明Cr的垂向分布受土质的影响。另外,垂向上Cr高值点偏向城镇密集的河道东侧,这表明排污口的位置分布对Cr分布也有影响。     

基于BP模型的南通市农田土壤重金属空间分布研究

利用采样点实测数据,借助BP神经网络模型并结合GIS技术对江苏省南通市农田土壤重金属的空间动态分布进行了详细地描述.结果表明,BP神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空问插值点处的土壤重金属含量进行预测.运用Arcgis进行的分析结果显示,在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻.其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县.在运用神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的分布状况确定农产品的生产布局和规划.     

利用高低频土壤介电常数预测土壤Cd质量比研究

通过研究Cd质量比对土壤相对介电常数影响的变化规律,为地质雷达快速无损地探测重金属污染程度提供理论依据。首先在100 MHz和15 MHz频率下,使用高频Q表对已知含水率(0.05 cm³/cm³、0.13 cm³/cm³、0.16 cm³/cm³、0.20 cm³/cm³、0.25 cm³/cm³和0.28 cm³/cm³)和Cd质量比(0、15.2 mg/kg、68.4 mg/kg、83.6 mg/kg、100 mg/kg、152 mg/kg、190 mg/kg和250 mg/kg)的土壤样品进行相对介电常数的测量。在剔除异常值后,使用最小二乘法对所获得的数据进行拟合得到在100 MHz下的相对介电常数与含水率之间的关系,并在15 MHz的相对介电常数条件下得到2个经验公式,即不同含水率下的Cd质量比与相对介电常数的关系式...     

莱州湾东岸地下水硝酸盐空间变异特征研究

应用经典统计学和地统计学对莱州湾东岸地下水NO3-质量浓度进行分析,采用Kriging方法对未观测点进行估值,分析研究区不同区域NO-3质量浓度的空间变异特征。同时,利用地理信息系统与Surfer软件分析研究区土地利用类型和NO-3质量浓度之间的关系。结果表明:1)莱州湾东岸地区地下水NO3-质量浓度平均值为118.51mg/L,变异系数为0.80,表现为中等强度变异;2)研究区地下水NO-3质量浓度的变异函数理论模型符合高斯模型,块金值/基台值为41.5%,表现为中等程度的空间相关性;3)不同土地利用类型中,耕地地下水中硝酸盐质量浓度平均值(136.09 mg/L)最高,其次是城镇用地(89.15 mg/L),水产养殖区(30.32 mg/L)最低,其中耕地超标率为81.25%,城镇用地超标率为76.92%,水产养殖区均未超标。农业生产过量使用化肥和城镇生活中的生活生产废水大量排放是造成地下水硝酸盐质量浓度过高的主要原因。而水产养殖区由于受人类生活、生产与耕作影响较少,地下水硝酸盐质量浓度相对较低。     

基于野外实测光谱的污灌区土壤重金属污染快速监测

利用光谱反射率反演土壤重金属含量相比传统实验室化学分析方法具有简单高效、成本低、非侵入性等优点。但光谱采集主要局限于实验室内,大大降低了监测的时效性。采集了龙口市污水灌溉区内的32个土壤样本,对9种重金属(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)进行了测定,并对土壤光谱进行了野外实测,同时对实测光谱进行光谱变换,提取了去除包络线(CR)、光谱倒数对数(lg(1/R))、一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)4种光谱指标,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)建模。结果表明,污水灌溉区内存在严重的土壤重金属污染现象,As、Ni、Cd等重金属富集情况显著,与Fe、Mn呈显著相关的6种元素为Ni、Mn、As、Pb、Zn、Cr,相应的最优建模光谱指标分别为一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)、反射率(R)、反射率(R)、二阶微分(RD2)、去除包络线(CR),验证精度r分别为0.935 3、0.781 4、0.699 6、0.745 8、0.690 1、0.569 6。研究表明,利用野外实测光谱可以提高土壤重金属监测的时效性,预估土壤重金属含量具有一定的可行性,但针对不同的重金属应使用不同的光谱指标建模来达到最优效果。     

土壤中HCHs热解吸动力学研究

采集北京某农药厂旧址的农药污染土壤,对土壤中六六六(HCHs)的热解吸修复温度进行优化选择,研究了HCHs的热解吸动力学以及土壤含水率对热解吸修复效果的影响。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的HCHs,在310℃时土壤中∑HCHs的去除率达到97.77%,且此时土壤中的∑HCHs质量比(0.93 mg/kg)低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,然后继续升高温度,去除率的变化不明显。土壤中∑HCHs的热解吸动力学过程符合二级动力学方程(R2=0.976),热解吸过程受土壤中∑HCHs质量比的影响较大,即随时间增加,热解吸速率会迅速降低。土壤水分对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时,β-HCH、γ-HCH、δ-HCH的去除率明显降低,而对α-HCH的影响较小。     

独流减河流域污染现状及空间分布特征

为进一步明确流域主要污染物负荷及负荷贡献,解析流域污染的优先控制区域、重点污染源及其空间分布特征,基于数字高程模型(DEM),应用Arc Map的拓展模板Arc Hydro tools软件,进行独流减河流域河流水文分析及汇流计算,划分控制单元和子流域。在此基础上,估算独流减河流域点源和农业非点源COD、TN、TP和NH_3-N四种污染物的排放量和入河量。利用SPSS和GIS软件对污染排放强度进行聚类分析及空间解析,解析出流域污染的优先控制区域、重点污染源及其空间分布特征。结果表明:独流减河流域农业非点源COD、NH_3-N、TN、TP入河量分别为5 036 t、574 t、1 374 t和232 t,点源COD、NH_3-N、TN、TP入河量分别为2 204 t、299 t、461 t和16 t;流域农村生活、农田种植、污水处理厂、水产养殖、直排企业和畜禽养殖6类污染源中,农村生活是首要控制来源,贡献率为25.58%,其次为农田种植,贡献率为20.16%;流域内子牙河是独流减河流域污染排放量最大的水系,其次是南运河、青静黄排水渠、运东排干;流域上游子牙河、南运河、青静黄排水渠、运东排干等子流域为整个流域非点源污染的敏感区和优先控制区,流域内西部和西南部污染物排放处于较高的等级,而流域北部和东部污染物排放量较小,处于较低的污染等级;在独流减河流域划分的污染类型中,以综合污染型面积最大,为1 708 km~2,占整个流域总面积的47.24%。     

基于三维空间插值技术的某场地中总石油烃污染分布确定

为了解总石油烃在场地中的扩散分布规律,立体呈现其污染分布特征,选择华北某污染场地为研究对象,分层采集土壤样品并采用三维空间插值软件EVS-Pro建立地质模型和污染插值模型,对C16总石油烃(脂肪族)(以下简称总石油烃)分布特征进行分析。结果表明:不同采样点位污染物浓度分布差异明显,总石油烃最高值是DB11/T 811—2011《场地土壤环境风险评价筛选值》的11.71倍;场地内污染物表现出较强的垂直和水平迁移能力,在空间中的迁移分布特征与生产历史状况、水文地质条件密切相关。研究表明,通过三维插值模型构建的插值结果可以更加直观地呈现污染分布,更好地反映各因素对总石油烃分布的影响。     

西北黄土对克百威的吸附特征

采用批量试验的方法研究了西北地区黄土对克百威的吸附动力学和热力学行为,并对相关影响因素进行了分析。结果表明:黄土对克百威吸附的最优动力学方程为准二级动力学方程;克百威在黄土中的吸附较好地符合Freundlich等温吸附方程;黄土吸附克百威过程中的吉布斯自由能ΔG■、焓变ΔH■及熵变ΔS■都小于0,表明黄土对克百威的吸附为自发进行的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小,黄土吸附克百威的主要作用力为氢键力;pH值为4~10时,随pH值增大克百威的吸附容量减小,且pH值为4~8时减小趋势较平缓,p H值为8~10时减小趋势很大;随供试土样粒径减小,克百威在黄土中的吸附容量增大,当土壤粒径从0.45 mm减小到0.075 mm时,吸附容量由0.009 mg/g增加到0.049 mg/g;克百威在黄土中的吸附容量受其初始质量浓度影响很大,随克百威初始质量浓度增大,黄土对其的吸附容量相应增加,克百威初始质量浓度从20 mg/L增至110mg/L时,其在黄土中的吸附容量从0.080 mg/g增加至0.206 mg/g。     

黄土中石油污染物的协同增溶作用研究

研究了腐殖酸钠以及阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)和十二烷基硫酸钠(SDS)在单独使用及混合溶液体系去除黄土中柴油的解吸效应,探讨了振荡时间、腐殖酸钠质量浓度、pH值等因素对柴油解吸的影响.实验结果表明,两种阴离子表面活性剂对黄土中的柴油都有很好的解吸效果.投加LAS质量浓度为1.0g/L和10.0g/L后的柴油解吸质量浓度分别达到44.934 mg/L和915.171 mg/L,解吸量分别是同等实验条件下清水作用的1.7倍和34.4倍.投加SDS的质量浓度为10.0 g/L后,柴油解吸率也会比清水振荡解吸增大22.3倍.加入单一腐殖酸钠的质量浓度为1g/L时,柴油的最大解吸量是清水冲洗时的5.3倍.腐殖酸钠(0.2g/L)和LAS(8g/L)混合溶液体系对柴油的解吸量是单独使用LAS解吸量的2.4倍,腐殖酸钠(0.2g/L)-SDS(8 g/L)体系的最大解吸量是单独使用SDS解吸量的2.6倍.在pH值为8.6的条件下,腐殖酸钠-LAS混合溶液体系对柴油的解吸量达到最大值.     

西安市PM2.5污染的时空分布

为探索PM2.5的分布规律及其影响因素,对2013年西安市13个监测站点的全年ρ(PM2.5)数据进行了统计与整理.分析了ρ(PM2.5)的时空分布,采用聚类分析、小波变换研究了ρ(PM2.5)的区域分布特征与年际变化及突变特征,并对相关因素进行了探讨.结果表明,西安市ρ(PM2.5)在时间分布上具有冬高夏低的特点,而在空间分布上则以市人民体育场和草滩监测点所在区域为ρ(PM2.5)高值中心;ρ(PM2.5)在空间上可分为3大类,纺织城监测点单独为1类,经开区与草滩监测点为2类,另外10个监测点为3类,聚类效果的相关系数为0.7994,显示聚类效果较好;在ρ(PM2.5)年际变化中,除了6月和7月以外,其他月份ρ(PM2.5)均值为147.29 μg/m3,日照时间短和静风是导致ρ(PM2.5)发生突变的主要气象因素.     

基于时空分布特征的煤层瓦斯测压准确性研究

为获得真实可靠的现场实测煤层瓦斯压力,实现煤层突出灾害等级科学评价和精准防治,通过理论分析、数值模拟和现场验证相结合的方法,以双重孔隙介质为基础,根据煤层瓦斯流动模型和瓦斯压力恢复曲线,分析煤层瓦斯压力测定的时空分布及准确性,并以桃园煤矿Ⅱ1采区10煤层为例,开展工程验证.研究结果表明:当基质瓦斯压力与裂隙瓦斯压力处于...     

城市区域土体铁的化学行为与土体强度变异关系研究

统计了南宁市地下水中Fe的变化情况,实验研究了Fe的物理化学行为与土体强度之间的联系,并进一步研究了铁对土体强度影响的双向性.结果显示,城市区域将由于Fe的溶蚀、置换作用等使土体强度降低;城市区域CO2分压增高将促进土体中铁的溶蚀而使土体强度进一步恶化.在含水量相对较高时,铁质胶结物被溶解、迁移,土体强度降低;而在含水量相对较低时,铁质胶结物不易被溶解,而更趋向于发生沉淀反应,使土体对铁的吸附作用加强,从而使土体的强度增加.     

塔里木河中游不同水文条件下维管束植物物种多样性研究

根据塔里木河中游地区输水堤防有生态闸断面(乌斯满和阿其河断面)和无生态闸断面(沙子河断面)的地下水位、土壤养分以及植被的监测调查资料,分析了塔里木河中游河岸林水土空间分布特征及其特征与物种多样性的关系.结果表明,水分是影响该区域植物多样性的主导因子.由于生态闸的定期放水,乌斯满和阿其河断面水分条件明显好于沙子河断面,而不同断面间其他环境因子(土壤有机质、全氮、全磷、全钾、全盐含量和pH值)的差异不显著.草本植物多样性受水分的影响最为明显,其丰富度随土壤含水率的增加而增加,随地下水埋深的增加而减小.木本植物多样性受环境因子的影响不明显.群落物种的丰富度决定于草本植物的丰富度,同一断面,水分条件较好的近河道处物种丰富度并不高.距堤防100m的不同断面,乌斯满断面形成高丰富度与低均匀度组合的群落特征,沙子河断面则形成低丰富度与高均匀度组合的群落特征.输水堤防的修建明显影响塔里木河中游地区的土壤含水率,进而影响地表植被尤其是草本植物的物种多样性.生态闸的设置可以在一定程度上减少堤防建设引起的负面生态影响.     

我国涉水旅游安全事故的时空分布及成因研究*

为探究我国涉水旅游安全事故的时空分布特征及事故成因机制,提升旅游目的地安全管理水平。以2010—2018年我国旅行社责任险平台的1 752起涉水旅游安全事故保险案例为数据源,利用社会网络分析方法,并结合Ucinet可视化分析技术构建事故时空分布模型及事故成因模型。结果表明:在时空分布规律上,我国涉水旅游安全事故具有较强的时间导向性和空间异质性;在事故成因规律上,游览环境因素和游客自身因素是导致事故发生的主要原因,同时不同影响因素之间具有较强的关联性。研究结果有助于深化旅游者及安全管理人员对涉水旅游安全风险认知,为相关旅游目的地安全管理工作提供理论依据。