基于自适应偏最小二乘回归法的CUACE模式污染物预报偏差订正改进方法研究

针对GRAPES-CUACE模式预报的6种常规污染物浓度,采用非线性动力统计-订正方法——自适应偏最小二乘回归法,建立了中国不同地区的CUACE模式预报偏差订正模型,采用多种敏感性试验优选了不同季节各区域的最优自变量组合方案,并对2016年1—3月、11—12月全国342个城市PM_(2.5)浓度预报值进行了滚动订正检验,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点分析了该方法在京津冀、长三角、珠三角、川渝地区等关键区域的适用性及其改进效果.结果表明:(1)CUACE模式预报PM_(2.5)浓度普遍低于观测浓度,且与实测值的相关系数较低;CUACE 15 km分辨率模式PM_(2.5)浓度预报效果优于54 km分辨率模式,其中长三角地区改进最显著,珠三角和京津冀次之,川渝地区预报效果较差.(2)订正后的PM_(2.5)浓度更接近于实测值,订正后误差明显减小,相关系数明显提高,而且订正值与实测值的散点集中分布于对角线附近.(3)长三角地区PM_(2.5)浓度订正效果最好,准确率可达72.3%;珠三角地区次之,准确率为66.3%;京津冀和川渝地区订正效果稍差,但准确率亦可达63.6%和62.6%.(4)订正后污染日和非污染日的准确率、相关系数分别提高了57.5%和25.9%、304.8%和15.2%;绝对平均偏差、均方根误差分别减小了38.9%和18.7%、21.8%和8.5%.(5)针对北京、上海、广州、乐山的不同重污染过程,订正后的平均绝对误差分别减小了12.07%、46.63%、36.66%、17.71%,相关系数分别提升了25.86%、22.22%、16.92%、162.5%,说明该订正方法适用于不同地区的不同重污染过程的预报.     

精密度偏性试验在水质分析中的应用

以对总磷进行精密度实验为例,介绍了辽宁省营口水环境中心开展质量控制工作情况。每天分析1批,每次各2份,共分析6批,其中天然水样10批。结果显示：F检验无显著性变异,总标准差均小于被测浓度的5％,回收率检验合格,控制图中的数据全部落在控制限内,质控图分布合理。     

湛江电厂温排水对滨海水体生态环境的影响

2011年1月对湛江电厂温水排放口附近水域的生态环境进行了采样调查,分析了温排水对受纳水体的水温、溶解氧、营养盐、叶绿素a以及浮游植物的细胞密度、群落组成多样性和均匀度的影响。结果表明:电厂温排水主要影响表层水且范围较小;溶解氧虽随水温的变化稍有变化,但含量均在5.00 mg/L以上,符合渔业水域水质标准;温排水促进了受纳水体的富营养化,自然水温处至排水口中心,营养盐(无机氮、活性磷酸盐)、叶绿素a和浮游植物的细胞密度、种类数呈递增趋势;从浮游植物群落的多样性指数和均匀度分析,温排水提高了群落的多样性和抗干扰能力;在对浮游植物与主要环境因子间的偏相关性分析发现,浮游植物细胞密度和水温呈极显著正相关,相关系数为0.941 8(p<0.01),与活性硅酸盐呈显著负相关,相关系数为-0.892 4(p<0.05),与其他因子相关性不明显。     

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).     

贺江重金属污染对硅藻群落组成的影响

利用多元统计分析方法对贺江中游重金属污染的9个样点进行分析,研究了水质因子和重金属因子对硅藻群落的影响。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)排序前两轴共同解释了硅藻群落变异程度的52%,RDA排序轴1与水质因子和重金属铊显著正相关,排序轴2与重金属铅显著正相关,单个环境因子的解释变量中,铊、硝氮、铅和氯化物的贡献量分别达到了21.8%、17.1%、12.6%和11.4%。偏冗余分析(Partial RDA)显示,水质因子和重金属因子分别解释了贺江中下游硅藻群落变异的48.2%、24.2%。利用方差分解的方法计算出单个硅藻种类对环境因子的解释程度,分析表明,Achnanthes minutissima、A.exigua Grunow、Nitzschia fonticola、N.tubicola Grunow是重金属因子喜好种,Cyclotella distinguenda、C.meneghiniana、Gomphonema parvulum、Navicula viridula var.rostellata、Nitzschia inconspicua、N.intermedia、Synedra ulna是水质因子的喜好种,Cyclotella atomus、Gyrosigma acuminatum、Melosira varians、Nitzschia palea等受两种因子的共同影响,分析结果与冗余分析具有一致性。结果表明,贺江中下游硅藻组成受水质因子和重金属因子的共同影响,水质起决定作用,重金属铊和水质硝氮是影响其组成的主要因素。     

基于两种受体模型的太原市大气降尘来源解析及季节变化特征

于2019年11月至2020年12月期间在典型工业城市太原市开展了降尘采样和降尘化学组分分析.采样期间,太原市平均降尘量约为7.9t/(km²·30d),并呈现在4~6月较高.在选取的8个监测区域中,清徐和巨轮的平均降尘量较高,分别为10.7t/(km²·30d)和10.6t/(km²·30d).降尘化学组分质量中地壳元素(Ca、Si、Al)占比较高,巨轮和桃园监测区域的降尘中Fe元素的质量显著高于其他监测区域.将降尘量和化学组分分析结果分别纳入正定矩阵因子分解(PMF)和偏目标转换-正定矩阵分解(PTT-PMF)两种受体模型中对太原市降尘进行了定量来源解析.通过比较两种受体模型的拟合性能和解析的因子谱发现:PTT-PMF受体模型相较于PMF能够更好地区分出降尘中城市扬尘源和建筑尘源这两类相似的尘源.结果表明,太原市降尘主要有六种来源:城市扬尘源(PMF:35%,PTT-PMF:35%)、建筑尘源(PMF:29%,PTT-PMF:28%)、钢铁工业源(PMF:14%,PTT-PMF:14%)、燃煤源(PMF:13%,PTT-PMF:12%)、二次无机盐(PMF:5%,PTT-PMF:6%)、机动车尾气排放源(PMF:4%,PTT-PMF:5%).两种受体模型得到的平均来源贡献结果相似,而建筑尘源和钢铁工业源的季节变化趋势则有一定的差异.粗粒径源类(城市扬尘源和建筑尘源)是太原市降尘的主要来源,两者对降尘的贡献率超过了60%,并在春季贡献率(4~6月)较高.     

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.     

东牙溪水库偏碱性污染的成因研究

每年的3-6月份，东牙溪水库表层水出现大面积的偏碱性污染的现象。调查发现水体中pH值与氨氮、溶解氧和水温等指标具有显著的相关性，其污染的规律性与浮游藻类强烈的光合作用特征十分一致。     

精密度——偏性分析质量控制试验在石墨炉原子吸收法中的应用

采用电热原子吸收法测定水质中微量元素铅，并利用精密度——偏性分析质量控制试验，对其分析的方法进行了全面质量控制与评价，结果表明对低含量的测定(小于5μg／L)分析结果，精密度及准确度较差，但在可接受范围，其分析结果可能受到环境条件及干扰因素的影响．     

聚离子液体修饰荷电超滤复合膜的构建及其抗污染性分析

以氯化-1-烯丙基-3-乙烯基咪唑离子液体为反应单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过自由基聚合先合成聚离子液体预聚物,并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)进一步共混反应,以制备聚离子液体/PVDF共混铸膜液.然后将该铸膜液在聚丙烯(PP)微孔膜表面进行涂覆成膜,以制备具有互穿网络结构的聚离子液体/PVDF荷电复合膜.采用红外光谱、扫描电镜、Zeta电位计等对复合膜表面的化学结构、形貌及荷电性能等进行分析,并采用水通量测定仪对复合膜的纯水通量及蛋白质和染料的分离性能等进行了研究.结果表明,该复合膜表面具有较好的荷电性能,且随聚离子液体的加入可以有效提高膜的亲水性和抗污染性,复合膜M2的纯水通量可达到101.7 L·m-2·h-1,该膜对溶菌酶和染料罗丹明6G的截留率分别为88.0%和94.1%,该分离膜经清水反冲洗后通量恢复率分别达到72.5%和91.8%.