江西省兴国县土壤全氮和有机质的空间变异及其分布格局

在地理信息系统和地统计学的支持下，以变异函数为工具，初步分析了江西省兴国县土壤全氮和有机质的空间变异特征，并应用克立格法进行最优无偏线性插值，得出全氮和有机质含量的分布格局．结果表明：全氮的变异函数曲线的理论模型符合球状模型，有机质为指数模型；两种养分的空间自相关程度均属中等的空间自相关；全氮和有机质空间变异的尺度范围不同，分别为5．41km和9．36km．它们的空间变异主要是由结构性因素引起的；全氮和有机质含量的分布格局基本一致，具有北部高、中部和南部低的分布特征．图3表2参16     

基于支持向量机的城市道路降雨径流污染预测模型

为实现城市降雨径流污染有效预测,以文献中的实测数据作为样本,选取雨型、平均雨强、峰值雨强、降雨历时、雨前干期、大气降尘量、PM 10、车流量、路面材料及城市功能区等10项影响因子作为模型输入量,选取径流污染指标COD的场次降雨平均浓度EMC及初期冲刷指数FF30作为模型输出量,基于支持向量机(SVM)构建了城市道路径流污染预测模型。结果表明:EMC-SVM及FF30-SVM模型均具有较高的预测精度,EMC-SVM模型校验参数RMSE、MBE远小于数据集EMC均值,CE、CC达到0.815及0.933;FF30-SVM模型校验参数RMSE、MBE远小于数据集FF30均值,CE、CC分别为0.866及0.932;选用径向基函数(RBF)作为核函数,使用k折交叉验证法对模型参数进行寻优,对于EMC-SVM及FF30-SVM模型寻得的最优参数(c,g)分别为(64.0,0.001953125)、(2.0,0.0625)。     

江汉平原地下水中硝酸盐的分布及影响因素

基于2011~2014年825个地下水采样点测试结果,采用半方差函数模型和普通克里格插值方法,研究了江汉平原地下水中NO₃-N的空间变异和分布特征.运用证据权重法,选取降雨入渗补给量、地下水位埋深、渗透系数、包气带岩性、土地利用类型、土壤类型和土壤全氮含量7个因子建立预测模型,分析其对硝酸盐分布的影响规律.结果表明,江汉平原地下水NO₃-N含量经Box-Cox变换后服从正态分布,其半方差函数最佳拟合模型为球状模型,空间相关性为87.93%,相关距离为68.02km.研究区地下水NO₃-N含量具有南部高、北部及西部山前平原低的特点.地下水中NO₃-N含量超过10mg/L分布面积所占比例达8.61%.成功率曲线表明模型预测精度为0.91,预测结果较好.江汉平原地下水NO₃-N含量与该区降雨入渗补给量、渗透系数和土壤全氮含量具有良好的正响应关系,与地下水位埋深呈负响应关系.当包气带岩性为砂砾石、土地利用类型为建设用地及土壤类型为冲积土覆盖条件时,地下水极易受硝酸盐污染.     

环鄱阳湖区农田土壤重金属空间分布及污染评价

为了解环鄱阳湖区农田土壤重金属污染状况,采用单因子指数法、内梅罗指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法对环鄱阳湖区农田表层土壤(0~20 cm)中7种重金属元素进行污染及生态风险评价,并将地统计学方法与GIS技术相结合分析环鄱阳湖区农田土壤重金属的空间分布特征.结果表明:(1)土壤中重金属Hg、As、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.12、13.15、35.44、0.18、38.45、81.91、80.45 mg·kg~(-1),与江西省土壤环境背景值相比较,均有不同程度累积,Cr、Cu、Cd累积富集情况最严重,内梅罗指数法与潜在生态危害指数法评价结果均表明,环鄱阳湖区土壤重金属综合污染情况为轻度污染,鄱阳县、进贤县、乐平市、南昌县、万年县、新建县以及余干县累积污染情况较严重.(2)以国家土壤环境质量二级标准为评价标准,超标率12.24%=CuCdAsHgCr=8.85%ZnPb,表明研究区部分农田土壤样点Cu、Cd、As、Hg、Cr累积程度已威胁到农作物产量和质量,但总体上为清洁状态.土壤中Hg、Cd达到中等生态危害程度,研究区农田土壤中重金属总体表现为轻微危害程度.(3)半方差函数模型拟合结果显示,Hg、Pb、Cr、Zn符合指数模型,As符合球状模型,Cu、Cd符合线性模型.As、Pb、Cd、Cu的含量总体上呈现出东部地区高、西部地区低的趋势,主要在鄱阳县、乐平市、万年县及余干县等地富集.Zn的含量在中北部地区偏低、在东南部地区较高,乐平市、万年县富集相对严重.Hg、Cr是由西南地区向东北地区递减的梯度变化,两种重金属元素均主要在南昌市各县区累积.     

基于改进Moran's I指数的成都市PM_(2.5)的空间统计分析

以PM_(2.5)污染的空间分布为研究对象,改进传统Moran's I指数,以便适用于大样本数据的空间自相关分析。通过改进Moran's I指数推导出期望与方差对改进Moran's I指数进行统计意义上的显著性检验,从而对PM_(2.5)污染情况进行空间自相关性的判断与评价,揭示PM_(2.5)污染呈现的空间分布趋势。为说明改进Moran's I指数的实际应用价值,采用成都市区7个空气质量监测点(不包括灵岩寺监测点)PM_(2.5)每小时数据,进行改进Moran's I指数的计算与分析,绘制改进全局指数时序图和改进局部Moran's I指数渲染图。结果表明,成都市区全局Moran's I指数的范围为0.728 7~0.998 5,即PM_(2.5)污染整体呈现显著空间聚集趋势,从局部看,PM_(2.5)污染的空间聚集和空间异质特性随着时间转移至不同监测点,地理位置邻近或环境类似的监测点有类似的分布趋势。     

抗生素最小抑制浓度法(MICs)评估环境大肠杆菌抗生素抗性

2015年世界卫生组织将抗生素的滥用列为21世纪最大的挑战之一,全球范围内抗生素抗药性的散播已严重威胁人类的健康。如何检测环境中的细菌抗药性,并有效评估抗药性感染的风险,是环境微生物研究的一项重要课题。本文通过改进的培养基微量稀释(broth micro-dilution)法,确定了2个地区(中国成都和美国夏威夷)不同环境来源(天然水系和市政污水)的大肠杆菌的抗生素最小抑制浓度(minimum inhibitory concentrations,MICs)。计算所得的MIC分位数(MIC50和MIC90)、菌体抗性百分比及多抗药性指数(multiple antibiotic resistance indexes,MARIs)显示两地不同环境区划的抗生素抗性存在明显的差异。天然水系(成都锦江)中的抗生素抗性是随时间可变的,与当地的降雨事件相关。环境菌株的抗药性模式通过聚类和非度量多维测度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)进行分析。广谱β-内酰胺酶基因筛查显示出抗性基因与抗性表型之间的正相关性。结合现有的两地抗生素的使用数据讨论了两地环境抗生素抗性与当地人类活动及抗生素的使用实践之间的紧密联系。采集环境菌株抗生素MIC数据的实验及数据分析方法实现了环境抗药性的跨时空对比,为规范抗生素的区域性使用提供了指导作用。     

基于县域尺度的稻田土壤碱解氮空间异质性研究

掌握土壤氮素的空间分异特征是实现养分优化管理的重要基础。以江苏省扬中市为研究区,基于田间采样的99个土壤碱解氮样本数据,运用地统计学与缓冲区分析方法,研究县域稻田土壤碱解氮的空间变异特征及其影响因素。结果表明,研究区土壤碱解氮平均含量为114.30 mg·kg~(-1),处于较丰富水平。半方差分析结果显示,土壤碱解氮空间分布具有中等程度的空间自相关性。空间插值结果显示,扬中市土壤碱解氮空间分布总体上呈斑块状,大致表现为中部高、两端低,高值区主要位于研究区中部3镇,在工业区与养殖基地附近均出现局部高值区。影响因素分析表明,城镇化、土壤质地、产业分布、农户经营等因子对研究区土壤碱解氮空间分布均具有较大影响。距离养殖合作社1 km以内区域的土壤碱解氮易于积累,工厂、企业对周边600 m范围内的土壤碱解氮含量影响显著(P0.05)。     

云浮硫铁矿矿区土壤重金属含量的空间分布

对云浮硫铁矿矿区及其周边土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni等元素含量进行了测定分析,利用地统计学方法研究了6种重金属的空间结构与分布特征。结果表明,6种重金属元素平均含量都超出当地土壤元素背景值;结构性因素对Cd、Cu、Zn的空间变异起着较显著的主导作用,而随机性因素对其空间变异的影响是较弱以及不显著的;Pb和Cr表现为具有中等程度的空间相关性,随机效应与结构效应相近;土壤中Cd、Cr、Cu与矿石加工企业以及矿渣的堆放密切相关,Zn的污染主要来源于农业施肥,Ni的含量除了受企业的影响外,农业施肥对重金属污染的影响也是不可忽略的。Pb含量的增加主要是由于矿石的开采造成。     

基于Geodetector模型的鄂北岗地土壤有机质空间格局及影响因素分析——以枣阳市为例

为探明鄂北岗地耕地土壤质量及影响因素情况,以湖北省枣阳市为研究区,选择样点240个,以土壤有机质土壤有机质(SOM)含量为研究对象,运用经典统计学、地统计学对耕地土壤有机质含量空间格局进行分析,引入地理探测器Geodetector模型结合佩尔森(Pearson)相关系数法,得出影响枣阳市土壤有机质含量空间格局的显著性因子。结果表明:(1)枣阳市耕地土壤有机质含量分布空间格局呈弱变异,空间变异模型为球状模型拟合,分布格局呈现四周高,中心向东北向偏低的空间格局;(2)对土壤有机质含量单因子影响最强的5种因子均为降水量、土壤类型、NDVI、地表起伏度、公路距离;(3)各因子交互作用解释力均大于单因子作用解释力,表现为非线性协同作用。该研究将地理信息科学与遥感、统计学以及地理探测器等多学科技术相结合,为探索控制鄂北岗地土壤养分的空间格局及其因素提供方法途径,尝试为水稻种植区及盆地地区进行农业管理、施肥管控及土壤养分空间预测等研究工作提供基础。     

准好氧填埋结构填埋气的空间变异性研究

建立了准好氧填埋模拟装置,对其中心剖面内的填埋气进行网格采样.采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了剖面内ψ(CH₄)和ψ(CO₂)的空间分布及其变异性.结果表明:ψ(CH₄)和ψ(CO₂)的变异系数分别为0.64和O.30;剖面内从上到下ψ(CH₄)和ψ(CO₂)呈上升趋势,其空间分布均表现出较大的变异性和较强的空间自相关性,且呈各向异性变化,即竖直方向填埋气空间变异性和自相关性均强于水平方向;ψ(CH₄)的空间分布变化比ψ(CO₂)更易受填埋场结构的影响,其空间变异性和自相关性均大于ψ(CO₂).