基于极端梯度提升模型预测江汉平原高碘地下水的空间分布

长期摄入高碘地下水(碘浓度>100μg/L)会造成人体甲状腺机能损伤,掌握区域高碘地下水的空间分布规律对于有效规避劣质地下水,保障地下水资源的可持续安全供给至关重要。但大规模地下水水质调查耗费大量的人力、财力、物力。基于江汉平原177组常规的浅层地下水水质调查数据,选取DOC、HCO^-₃、Mg²⁺、Fe²⁺、NH⁺₄-N、SO■等水质参数作为预测变量,建立江汉平原高碘地下水风险极端梯度提升机器学习预测模型,用于预测研究区高碘地下水的空间分布。结果表明：该模型通过测试数据集检验,预测的准确率达到86.4%;模型预测结果显示,江汉平原高碘地下水主要分布在长江河曲沿岸,零星分布在平原腹地河湖区,并识别出江汉平原西北部丘陵前缘的汉江沿岸也是高碘地下水分布的潜在区域。该研究结果将有助于圈划高碘地下水的空间分布范围,可为确定未来地下水水质监测的优先区域提供科学指导。     

典型固定燃烧源颗粒物成分谱特征研究

为了研究典型固定燃烧源颗粒物成分谱特征,于2013年在河北省应用固定源稀释采样系统采集燃煤电厂、燃煤锅炉、水泥窑及焦化厂炼焦炉等固定燃烧源排放的颗粒物(PM_(10)和PM_(2.5))样品。采样点设置在脱硫除尘器后,稀释比控制在20倍,采样流量为16.7L/min,采集3~4 h,每种颗粒物采集3个平行样品。应用ICP-MS、离子色谱仪和DRI碳质分析仪对PM_(10)和PM_(2.5)样品中的元素组分、水溶性离子及OC/EC组分质量分数进行了分析。结果表明,采用循环流化床锅炉的燃煤电厂排放的PM_(10)中主要组分为Al、Ca、SO_4~(2-)、OC,其质量分数分别为12.1%±5.3%、20.4%±7.3%、9.7%±3.1%、26.7%±8.2%,PM_(2.5)主要组分为Al(11.4%±4.7%)、Ca(17.9%±5.8%)、SO_4~(2-)(11.5%±2.8%)、OC(30.4%±10.8%);采用煤粉炉锅炉的燃煤电厂排放的PM_(10)中主要组分为Al、Ca、SO_4~(2-),其质量分数分别为18.9%±6.4%、12.8%±4.3%、6.2%±2.3%,PM_(2.5)主要组分为Al(9.5%±3.7%)、Ca(12.8%±5.5%)、SO_4~(2-)(10.8%±3.6%)。燃煤锅炉排放的颗粒物中主要组分为Na、Ca、Al、Fe、S、SO_4~(2-)、OC,水泥窑窑尾烟气颗粒物中Na、S、Ca、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、OC质量分数较高,炼焦炉排放的颗粒物中主要组分为S、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC。4类固定燃烧源PM_(10)和PM_(2.5)成分谱中各成分的相关系数均在0.9以上,但分歧系数分析结果表明PM_(10)和PM_(2.5)颗粒物成分谱差异性较大。     

武汉市浅水湖泊生态系统健康评价指标重要度分析

对武汉市35个湖泊进行了采样分析,包括物理、化学、生物及生态系统等28个指标用于指标的遴选与验证.分析结果表明,主成分分析(PCA)及因子分析(FA)在简化生态系统健康评价指标中能较好地去除冗余信息,提取有效的指标作为生态系统健康评价的依据.同时,分析结果表明有3种指标在反映湖泊生态系统健康状况中具有重要的指示意义:①胁迫因素;②重金属;③营养化指标.香农指数及水温、结构能质3个指标与主因子具有最低的相关系数,在反映生态系统健康状况方面意义不大,原因可能与武汉市湖泊富营养化严重、生态系统结构单一有关.     

小型人工湖泊水环境变化特征分析及驱动因子识别

小型人工湖泊能够改善城市水生态环境,但其易受外界环境的影响而使水体发生污染。为了探析小型人工湖泊水质和底泥中污染物的变化特征及引起水质污染的主要驱动因子,以郑州大学新校区的眉湖为例,结合现场监测与实验室检测数据,分析了水质和底泥中污染物的变化特征及作用机制;在分析水质影响因子间相关关系的基础上,通过主成分和主因子分析识别了影响小型人工湖泊水质的主要驱动因子,即透明度、水温、p H值、电导率、氧化还原电位、叶绿素a、藻类、流速、总磷和总氮。     

基于KPCA-APSO-ELM的矿井涌水水源识别

矿井水害问题长期困扰着煤矿的安全生产,查明矿井涌水水源是矿井水害防治问题的前提。为提高矿井涌水水源的识别精度,提出了一种基于KPCA-APSO-ELM的矿井涌水水源判别模型。以袁二矿为例,在分析主要含水层地下水水化学特征的基础上,选取7种水化学离子作为判别指标。随后利用KPCA提取主要指标作为模型识别的判别因子,并通过APSO对ELM模型进行参数寻优。以63组样本数据中70%作为训练样本、30%作为预测样本进行仿真试验建立KPCA-APSO-ELM模型,并将识别结果与PCA-Logistic、KPCA-ELM和PSO-ELM模型进行比较。结果表明：KPCA算法可以有效消除指标间的冗余信息,基于KPCA-APSO-ELM模型的预测精度相对较高;与其他模型相比,该模型的均方误差和平均绝对百分比误差显著降低。     

基于改进XGBoost算法的船舶事故风险与类型预测

为科学合理地对船舶进行安全管理,就船舶安全问题的特点,建立带有海洋气象特征的事故数据集。针对数据类别不均衡问题,在比较多种机器学习算法后,用具有代价敏感的损失函数改进XGBoost算法求解。结果表明：改进后的模型AUC值和预测正确率有了明显提高,可达0.708 5和81.51%。相比于其他方法,模型的可解释更高,能更好地揭示风险因素与船舶风险之间的交互关系。最后,对提取到的载重吨、航行海域和船员数等重要风险因素进行偏依赖关系分析,针对性地提出管理意见并通过实例加以说明,为航运公司及海事局等相关组织提供决策参考。     

基于层次分析法的电解锌废渣资源化技术评价

电解锌浸出渣(电锌废渣)回转窑资源化受到原料、运行条件及污染物排放等因素影响,通过主成分分析法提取准则层并采用层次分析法确定各指标权重,构建电锌废渣回转窑资源化指标评价体系.结果表明,运行参数指标占比35.06％,资源化参数指标占比26.22％,污染指标占比38.72％,焦比、锌资源化率及TSP具有绝对贡献.经实例验证...     

基于多种方法的区域农业土壤重金属污染成因分析研究

土壤重金属污染问题日益突出,分析土壤重金属污染成因与来源对污染预防及风险管控具有重要的指导意义。选择珠江三角洲地区某农业土壤集中分布区域,综合采用相关分析、土壤剖面元素分布、同位素比值、主成分分析和正定矩阵因子分析等多种方法,开展了土壤重金属污染特征分析与源解析。结果表明,研究区表层土壤累积程度最高的重金属为Hg,其次为Cd和Zn,其平均含量分别为珠江三角洲区域土壤背景值的3.22、1.29和1.09倍,As、Pb、Cr、Ni、和Cu平均含量均低于区域背景值。土壤中Hg含量仅与Pb呈极显著正相关,两者呈现较强的同源性,在高含量分布区土壤剖面垂直方向的表层聚集特征明显,呈外源输入为主的特征。主成分分析与稳定性同位素比值法相结合能够进一步对研究区的主要污染元素Hg与Pb进行来源识别,土壤中Hg和Pb的累积与工业、交通等人为活动输入高度相关。采用正定矩阵因子分析法对重金属来源进行定量解析,结果表明,研究区土壤中Hg和Pb的累积主要来自于工业生产活动等人为源;土壤Cr和Ni主要为自然地质背景来源;Cd、Cu、Zn和As除自然地质背景来源外,还受到流域上游物质迁移沉积作用的影响。综合采用多种源解...     

祁连山灌丛群落结构特征随海拔梯度和经度的变化

祁连山是中国西部地区重要的安全屏障和水源涵养区,灌丛群落在水源涵养和安全屏障中起着重要的作用。为了探究祁连山灌丛群落结构随海拔和经度的变化规律,选取了甘肃省永登县奖俊埠林场（祁连山东段）、甘肃省古浪县夏玛林场（祁连山中东段）、甘肃省民乐县海潮坝森林公园（祁连山中段）,分析灌丛群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度、物种重要值、地上生物量和盖度在海拔2 700—3 100 m的变化。结果发现,（1）随着海拔的升高,银露梅（Potentilla glabra）的优势度逐渐下降,金露梅（Potentilla fruticosa）的优势度增加,高山绣线菊（Spiraea alpina）和山生柳（Salix oritrepha）在3个海拔梯度的优势度变化不显著。（2）随着海拔的升高,Shannon-Wiener多样性指数、地上生物量和盖度递增,且各海拔之间差异显著。（3）随着经度的增加（自西向东）,地上生物量和盖度呈递增趋势,而Pielou均匀度呈递减趋势;ShannonWiener多样性指数在海拔2 700 m呈递减趋势,在海拔2 900 m和3 100 m呈递增趋势。...     

蜂蜜抑菌作用的研究进展及其遏制细菌耐药性的潜力

抗生素耐药已成为全球公共卫生的重大威胁,人体肠道及环境中的细菌在抗生素及环境压力的长期选择下产生适应性进化从而产生耐药性。目前因细菌对抗生素不敏感而导致的细菌耐药已成为全球生态环境与健康的重大威胁,因此迫切需要寻找和开发抗生素的有效替代品。蜂蜜在抗生素问世之前就已被用于外伤感染的局部治疗,具有良好的抑菌效果。目前,蜂蜜已经被证实可以抑制多种耐药菌。由于其含有多种抑菌成分,而且各成分之间还具有一定的协同作用,以致细菌很难对蜂蜜产生耐药性。本文系统回顾了抗生素问世前蜂蜜用作抗感染药物的早期应用,以及抗生素发明以来产生的细菌耐药性问题,通过阐述蜂蜜的抑菌作用机理,提出了将蜂蜜作为抗生素替代品的可行性。未来可考虑将蜂蜜与抗生素联用从而增强抗生素的治疗效果,蜂蜜有潜力成为对抗耐药细菌的一种有效手段。