主成份分析在大气测点优化研究中的应用

本文利用乌鲁木齐市大气环境质量历年监测统计资料,用主成份分析、模糊相似优先比法,对大气测点进行了优化研究,获得了代表乌鲁木齐市大气污染浓度水平和分布特征的优化测点。     

河流底泥DOM、营养盐与重金属空间分异特征及响应关系

为探究河流底泥中的溶解性有机物(DOM)和营养盐对重金属迁移转化的影响,以沈阳市新穆河、南小河和老背河为研究对象,利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)、主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)研究了底泥中的DOM、营养盐与重金属的空间分异特征及DOM与营养盐对重金属的响应关系.结果表明,3条河流底泥中的总氮(TN)和总磷(TP)呈重度污染状态.南小河底泥中的ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)、ω(Ni)和ω(Cd)分别是辽宁省土壤背景值的2.48、 1.02、 3.45、 3.00和39.05倍,老背河的ω(Zn)、ω(Cu)和ω(Cd)分别是背景值的2.56、 1.92和8.00倍,新穆河的ω(Zn)和ω(Cu)分别是背景值的1.40和1.10倍,总体上3条河流均存在重金属累积现象,累积严重程度为：南小河>老背河>新穆河,其中南小河和老背河Cd污染严重.应用PARAFAC共解析出5类DOM组分,分别为类色氨酸、酚类络合物、微生物代谢产物、类富里酸和类胡敏酸,其中类富里酸和类胡敏酸丰度较高;基于PCA分析,新穆河底泥污染的主控因子为TN、 TP、类富里酸和类...     

基于多源辅助数据和神经网络模型的稻田土壤砷空间分布预测

合适的方法和多源的辅助数据对于准确预测土壤重金属的空间分布具有重要意义.该研究提出一种径向基函数神经网络结合普通克里格法的模型(RBFNN_OK),由主成分分析(PCA)提取的地形因子、遥感数据和邻近信息等多源辅助数据作为自变量,预测江西省都昌县稻田土壤砷空间分布.为验证RBFNN_OK的可行性:首先在全县范围内采集144个稻田表层(0～20 cm)土壤样品,运用ArcGIS地统计模块随机抽取115个(80%)采样点作为测试集,29个(20%)采样点作为验证集.其次多源辅助数据包括地形因子、遥感数据和邻近信息等14个定量因子作为预测变量,将预测变量进行主成分分析,得到前10个主成分的累积贡献率达到97.62%.再次一个特定的RBFNN_OK被用来预测土壤砷空间分布.最后将RBFNN_OK模型的预测结果与径向基神经网络模型(RBFNN)、回归克里格模型(RK)和多元逐步线性回归模型(MSLR)进行比较.结果表明,RBFNN_OK的测量值标准偏差与均方根误差的比值(RPD)较其它3种方法分别提高了14.92%、35.71%和44.67%.此外,RBFNN_OK还提供了更加真实且有关土壤砷空间分布的细节信息.RBFNN_OK取得最优效果可能归因于引入多源辅助数据,考虑多源辅助数据和土壤砷之间的多重共线性和非线性关系.该方法可为稻田土壤砷调查与环境保护提供更为精准的信息.     

电子制造业塑料件生产过程的挥发性有机物排放特征分析

选取珠三角地区典型电子制造企业,通过气袋采样及预浓缩-GC-MS/FID分析方法,获得塑料件生产过程的挥发性有机物(VOCs)浓度水平与组分特征.实验共检出包括烷烃、烯烃、芳香烃、醛类、卤代烃等在内的101种VOCs组分.其中,塑料件生产过程可分为注塑成型期和塑料件加工期,塑料件加工期包括喷涂工艺和非喷涂工艺.结果表明,注塑成型期总VOCs排放浓度较塑料件加工期低,含氧VOCs(OVOCs)、烷烃是最重要的组分;塑料件加工期的喷涂工艺VOCs排放浓度普遍高于非喷涂工艺,OVOCs、卤代烃是塑料件加工期主要的VOCs组分,其中,丙酮和三氯乙烯为主要成分.与其他研究相比,本研究中卤代烃排放比例明显提高,芳香烃排放比例下降.注塑成型期臭氧生成潜势标准化反应活性系数R值比塑料件加工期高24%,其中,丙烯醛是贡献最大的物种;在塑料件加工期,喷涂工艺的R值比非喷涂工艺高31%,正己醛是最主要的臭氧贡献物种.苯系物对二次有机气溶胶(SOA)生成潜势贡献起主导作用.在臭氧控制的背景下,不仅排放浓度高的喷涂工艺需受到控制,对于标准化反应活性大的其他工艺也需关注.     

中部地区新型城镇化与农业现代化耦合协调机制及优化路径

基于城乡统筹和区域协调发展的视角,构建了新型城镇化与农业现代化耦合协调发展评价指标体系,采用全局主成分分析、耦合协调度模型对2007—2017年中部地区两化的耦合协调机制及时空演化特征进行了系统研究。结果表明：（1）研究期间各省份新型城镇化与农业现代化以一定幅度的波动持续增长,但双向交互下的综合效益总体偏低,经济发展是驱动二者水平提升的主要动力;（2）中部地区新型城镇化与农业现代化表现为高度的耦合相关,2007—2017年两系统经历了“轻度失调—初级协调”的转变,耦合协调关系总体趋于不断优化,协调水平在空间格局上呈现“南高北低”的分异特征;（3）中部地区新型城镇化与农业现代化的耦合协调存在一定短板,相比之下新型城镇化的发展稍显滞后。2012年以来,在宏观政策的调控和引导下两系统发展的不平衡趋势逐步减弱,多数省份已先后实现不同协调等级的同步发展。掌握新型城镇化与农业现代化的耦合协调特征和时空演化趋势,对新时期中部地区崛起和现代化建设目标的实现有着积极的现实意义。     

河南省春节和疫情影响情景下PM2.5组分特征

2020年1月我国爆发了新型冠状病毒疫情,期间我国各地区大气污染源排放特征发生了显著改变.为研究该情景下PM_2.5组分特征,本研究于2020年1月1日~2月13日利用在线观测仪器对郑州、安阳和新乡市进行连续观测.根据春节假期和疫情爆发,将研究时期分为春节前（1月1~23日）、春节疫情期（1月24~31日）和节后疫情期（2月1~13日）.受疫情和有利的气象条件影响,节后疫情期间郑州、安阳和新乡市除O₃外其它污染物浓度较春节前均明显下降,其中NO₂和PM_2.5的降幅分别为65%、52%、72%和51%、55%、54%,但是污染物浓度仍较高,表明未来河南省冬季大气污染的较大幅度改善面临巨大挑战.从颗粒物组分来看,二次无机盐和有机物是观测期间PM_2.5的主要组分.春节疫情期3个城市受烟花爆竹的影响较小,并且硝酸根和扬尘的贡献相比春节前轻微下降.节后疫情期间郑州、安阳和新乡市PM_2.5中硝酸根浓度和占比显著下降,占比降幅为10.6%、4.1%和4%;硫酸根和有机物的占比上升,其中二次有机碳的贡献增大.以郑州市为例分析硝酸盐生成,相比春节前,节后疫情期间不同污染时段硝酸根的占比均下降,但硝酸根仍是污染时段PM_2.5中占比最高的组分.日变化特征表明节后疫情期间大气中O₃浓度和湿度的增高可能促进了NO₂的转化,因此下一步应采取PM_2.5和O₃的协同管控,重视NO₂和VOCs的协同减排.     

广西武鸣河流域非点源氮磷污染特征及源解析

分析了广西武鸣河流域不同种植作物的土壤氮磷形态特点,并使用主成分分析对河流水体和沉积物中的氮磷进行了源解析.不同种植作物土壤统计和单因素方差分析结果表明,流域周边农田土壤总氮（TN）和总磷（TP）含量范围分别为802.60~2740.42和109.01~784.59mg/kg.种植玉米土壤氨氮（NH₄⁺-N）和硝酸盐氮（NO₃^--N）显著高于其他土壤（P<0.05）;甘蔗土壤NO₃^--N显著高于其他土壤（P<0.05）;种植柑橘土壤交换态磷（Ex-P）和铁/铝态结合磷（Fe/Al-P）显著高于其他土壤（P<0.05）.主成分分析结果表明,武鸣河水体中TN可能主要来源于种植玉米和甘蔗土壤的养分流失.沉积物中Fe/Al-P、钙结合磷（Ca-P）和NH₄⁺-N可能分别主要来源于柑橘、桉树和玉米土壤.种植玉米和甘蔗土壤的氮流失可能造成了武鸣河最主要的非点源污染问题,说明土地作物类型是影响流域非点源污染的重要因素.     

铀尾矿中不同形态铀释放的影响因素及其相关性

采用正交试验、连续提取法及主成分分析,研究了液固比、浸出时间、酸雨pH值、PO₄^3-、CO₃^2-、Ca²⁺和腐殖酸浓度对铀尾矿库内铀尾矿中不同形态铀释放的影响.结果表明：影响易迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>酸雨pH值>CO₃^2->腐殖酸>浸出时间>PO₄^3->液固比,前4个因素是主要影响因素,且CO₃^2-与酸雨pH值的相关性最强.影响潜在迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>液固比>浸出时间>CO₃^2->腐殖酸>酸雨pH值>PO₄^3-,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与酸雨pH值的相关性最强.影响稳定态铀释放的因素,按重要程度排序为：PO₄^3->腐殖酸>CO₃^2->酸雨pH值>液固比>Ca²⁺>浸出时间,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与CO₃^2-的相关性最强.     

黄土丘陵区人工刺槐林土壤有机碳矿化特征及其与有机碳组分的关系

为了探讨黄土丘陵区人工林有机碳矿化特征及有机碳组分变化规律,选择恢复13 a的人工刺槐林以及临近坡耕地为研究对象,开展3种不同温度处理(15、25和35℃)下的室内培养实验.结果表明,土壤有机碳矿化速率表现出先剧烈下降后平稳的趋势;有机碳累计释放量表现为培养初期增加迅速,后期逐渐缓慢;坡耕地土壤有机碳矿化对温度的变化更为敏感,其温度敏感性系数Q₁₀为1.52,而刺槐林地仅为1.38.通过单库一级动力学方程拟合可知刺槐林地和坡耕地土壤矿化潜力C_p分别在2.02～4.32g·kg^-1和1.25～3.17g·kg^-1之间,即刺槐林的矿化潜力更高.培养期内各种活性有机碳组分含量变化规律一致,均表现为随时间延长而下降,且刺槐林地大于坡耕地,土壤累计碳释放量与MBC和DOC含量均呈显著正相关关系(P<0.05),Q₁₀(15～25℃)与SOC、 EOC含量和SWC均呈线性关系(P<0.05).研究结果可为气候变化下黄土丘陵区土壤碳固存研究提供一定参考.     

宁夏生态移民社区生活空间融合与重构的影响因素及机理——以宁夏闽宁镇为例

生态移民的空间位移引致了迁入区多因素的相互作用及长期演化,成为多学科深入探究的重要问题之一。以闽宁镇生态移民社区为例,采用主成分分析法和地理探测器分析法,对生态移民社区生活空间融合的影响因素和机理进行了研究,结果发现：（1）生态移民社区生活空间融合与重构受多种因素影响,生活基础设施、经济收入增长、移民社区环境、邻里关系、政府政策、民族生活六个主成分对生态移民社区生活空间融合的影响可以起到解释作用。（2）影响生态移民社区生活空间的因子解释力由强到弱依次排序为：X₁生活基础设施>X₂经济收入增长>X₃邻里关系>X₄政府政策>X₅民族生活>X₆移民社区环境;交互探测结果表明社区各要素因子交互后因子解释力呈双线性增强,即任意两个因子交互作用对于生态移民社区生活空间融合的影响强度都大于单个因子的独自作用强度。（3）各影响因素之间的互动影响,共同促进生态移民社区固有的生活方式、文化习惯、社会交往关系的演化,进而形成了生活空间的融合与重构。