城市生态经济系统模型构建与分析

根据城市生态经济系统(UrbanEco-economicSystem,UEES)运行规律和系统调控的目标,建立了UEES指标体系.以宁波市为例,采用偏最小二乘算法构建了UEES模型.本例中,模型的Q2cum值为0·996,表明其具有较好的稳定性和预测能力.计算结果表明,到2007年、2012年和2020年,宁波市国内生产总值将分别达到2588×108元、3250×108元、5261×108元;万元国内生产总值能耗、城市化水平与产业结构是影响经济规模扩大的主要因素,万元工业产值废水排放量和SO2排放量与经济规模呈显著的负相关关系.在此基础上,提出了宁波生态市建设过程中经济发展的若干建议.     

基于高光谱的土壤全氮含量估测

基于高光谱(350~2 500 nm)数据,研究了我国中、东部地区5种主要类型土壤全氮含量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了基于偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)和特征光谱指数的土壤全氮含量估算模型。结果表明,以500~900 nm、1 350~1 490 nm区域波段反射率经Norris滤波平滑后的一阶导数光谱为基础,构建的基于PLS和BPNN的土壤全氮含量估算模型精度较高,建模决定系数分别为0.81和0.98;独立观测资料检验结果显示,模型预测决定系数分别为0.81和0.93,均方根误差RMSE为0.219 g·kg^-1和0.149 g·kg^-1,相对分析误差RPD为2.28和3.36,说明PLS和BPNN模型对土壤全氮含量具有较高的预测精度。在光谱指数的分析中,基于近红外872 nm和1 482 nm 两个波段的差值光谱指数DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)对土壤全氮含量最敏感,建模决定系数、预测决定系数、RMSE和RPD分别为0.66、0.53、0.31 g·kg^-1和1.60。比较而言,三种方法估算土壤氮含量的精度顺序为BPNN模型＞PLS＞DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂),基于PLS和BPNN两种方法建立的土壤全氮含量高光谱估测模型具有较高的精度,可以用来精确估算土壤全氮含量;基于两波段构建的DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)预测效果低于前两者,但也可以用来粗略估测土壤中的全氮含量。     

基于间隔偏最小二乘法短程硝化反硝化中无机盐氮的近红外光谱

采用序批式活性污泥反应器(SBR)研究短程硝化反硝化系统中稳定条件下无机盐氮的变化规律,利用小波去噪法对无机盐氮的近红外光谱进行预处理,并用间隔偏最小二乘法(iPLS)建立无机盐氮含量的校正模型(iPLS模型).结果表明:小波去噪法对原始光谱中的部分噪声进行滤除,从而提高了模型的精度.采用最小二乘法对预处理后的光谱进行建模,优选出最佳波长区间并将光谱划分为20个子区间,优选出的氨氮特征波数为8243~8663cm-1,亚硝酸盐氮特征波数为4000~4420cm-1.所建模型对氨氮、亚硝酸盐氮校正时的相关系数(rc)分别达到0.9582、0.9544,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.0321、0.0406;预测时的相关系数(rp)分别为0.9184、0.8816,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0790、0.0451.采用实际污水为原水时校正模型对氨氮、亚硝酸盐氮预测的相关系数(rp￠)分别为0.9190、0.8739,预测均方根误差(RMSEP′)分别为0.0578、0.0229.模型对氨氮和亚硝酸盐氮的预测总体效果较好.用小波去噪和最小二乘法建立模型不仅能有效减少建模所需变量数、缩短运算时间,而且模型预测精度较高,为无机盐氮的快速测定提供了一种可行的分析技术.     

水环境模拟中多孔介质非均质性空间变异最优估计模型

在生产实践中,经常要求对含水介质渗透性参数的空间分布数值作出可靠的估计.如何利用已知数据对指定点处的渗透性参数作出令人满意的估计,历来是水文地质工作者和应用数学工作者都关心的问题.文章应用能够刻画区域化变量随机性与结构性特征的地质统计学的理论和方法对能够反映多孔介质非均质特性的参数进行了分析,通过分析结果得出了参数空间变异性局部最优估计模型--普通克里格法.     

南京市2000~2014年城市建设用地变化及驱动因子研究

基于土地利用模型测度2000~2014年南京市城市建设用地的动态变化,再运用典型相关分析、主成分分析及逐步回归分析组合的偏最小二乘回归法对南京市城市建设用地的驱动因子进行分析。结果表明：（1）2000~2014年南京市城市建设用地面积总体上呈上升趋势,年均增长率为11.73%;（2）南京市用地结构信息熵呈波动下降趋势,城市建设用地系统结构性增强,但是用地扩展的综合效益趋降;（3）人口增长、道路扩展、投资水平提高及文化产业发展等能够较好的解释南京市城市建设用地的增长,这4类因子对城市建设用地变化具有正向作用;（4）逐步线性回归结果表明,园林绿地面积的增加相对其他因子对南京市建设用地规模增长的作用最大,其次是道路长度和公路里程。     

pH校正最小二乘紫外分光光度法同时测定喹啉异喹啉和萘

利用ｐＨ校正最小二乘算法（ｐＨ—ＣＬＳ）对焦化废水中的喹啉、异喹啉、萘三组分进行了同时测定。在２９０～３４０ｎｍ范围内苯酚、三甲基吡啶及苯系物不干优测定。ｐＨ—ＣＬＳ法既可简化分析步骤又可提高准确度。     

鄱阳湖沉积物重金属污染影响因素分析——基于STIRPAT模型

为探究人类活动对鄱阳湖沉积物重金属污染的影响,于2017年10月在鄱阳湖入口、出口及湖区布设20个采样点位,开展鄱阳湖沉积物重金属表层及垂向分布特征调查,评价其潜在生态风险.利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb计年法推算出鄱阳湖沉积物的平均沉积速率,并结合柱状分层样品重金属含量,得出具体年代的重金属蓄积特性.基于STIRPAT模型,通过偏最小二乘回归分析得到鄱阳湖沉积物重金属演变与总人口数量、城镇化率、实际人均GDP、绿色专利申请数、第二产业占比、第三产业占比6种社会经济指标的多元非线性模型.结果表明：（1）鄱阳湖表层沉积物重金属Cu污染最为严重且生态风险程度最高, 地累积指数为“强”或“中-强”污染范畴,单因子潜在生态风险指数平均值为47.25,属于“中等”生态风险.整个湖区的总潜在生态风险指数RI平均值为107.07,表明鄱阳湖表层沉积物重金属总体处于低生态危害水平.（2）1988~2017年总人口数量是影响鄱阳湖沉积物重金属Cd和Cu污染的最主要正向因素,其他正向因素为第二产业占比、第三产业占比、城镇化率及实际人均GDP,绿色专利申请数所反映出的区域绿色技术创新能力及环保研发投入对鄱阳湖沉积物重金属Cd、Cu污染具有负相关关系.     

空地协同模式在城市水环境监测中的应用研究

传统水质监测方法耗时且费力，而基于高光谱的水质监测技术可实现对水质的快速、直观、原位监测。以扬州古运河三湾段为研究区域，基于无人机高光谱成像仪与水质走航监测船相配合，采用空地协同模式和偏最小二乘回归算法对总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₃-N）、高锰酸盐指数（I_Mn）4个水质参数进行定量反演研究。结果表明：该反演模型的决定系数（R²）为91%～97%；拟合效果依次为NH₃-N＞I_Mn＞TN＞TP；各指标反演误差绝对值为0.2%～4%。该方法具有较好的反演效果，可快速、准确地获取城市河道水质分布情况，适用于城市水环境监测。     

Uncertainty Assessment for Management of Soil Contaminants with Sparse Data

In order for soil resources to be sustainably managed, it is necessary to have reliable, valid data on the spatial distribution of their environmental impact. However, in practice, one often has to cope with spatial interpolation achieved from few data that show a skewed distribution and uncertain information about soil contamination. We present a case study with 76 soil samples taken from a site of 15 square km in order to assess the usability of information gleaned from sparse data. The soil was contaminated with cadmium predominantly as a result of airborne emissions from a metal smelter. The spatial interpolation applies lognormal anisotropic kriging and conditional simulation for log-transformed data. The uncertainty of cadmium concentration acquired through data sampling, sample preparation, analytical measurement, and interpolation is factor 2 within 68.3 % confidence. Uncertainty predominantly results from the spatial interpolation necessitated by low sampling density and spatial heterogeneity. The interpolation data are shown in maps presenting likelihoods of exceeding threshold values as a result of a lognormal probability distribution. Although the results are not deterministic, this procedure yields a quantified and transparent estimation of the contamination, which can be used to delineate areas for soil improvement, remediation, or restricted area use, based on the decision-makers probability safety requirement.     

The Least Harm Principle May Require that Humans Consume a Diet Containing Large Herbivores, Not a Vegan Diet

Based on his theory of animalrights, Regan concludes that humans are morallyobligated to consume a vegetarian or vegandiet. When it was pointed out to him that evena vegan diet results in the loss of manyanimals of the field, he said that while thatmay be true, we are still obligated to consumea vegetarian/vegan diet because in total itwould cause the least harm to animals (LeastHarm Principle, or LHP) as compared to currentagriculture. But is that conclusion valid? Isit possible that some other agriculturalproduction alternatives may result in leastharm to animals? An examination of thisquestion shows that the LHP may actually bebetter served using food production systemsthat include both plant-based agriculture and aforage-ruminant-based agriculture as comparedto a strict plant-based (vegan) system. Perhapswe are morally obligated to consume a dietcontaining both plants and ruminant(particularly cattle) animal products.