基于回归克里格法的土壤盐分采样点布局优化

为提高土壤盐分分布图绘制精度或降低野外采样和室内分析成本,优化土壤采样点布局,本文以回归克里格法估计方差（RKV）最小和普通克里格估计方差（OKV）最小为目标函数,运用空间模拟退火（SSA）算法对土壤盐分采样点布局进行优化,其中回归克里格法（RK）中的协变量选择与土壤盐分分布关系密切且容易获取的环境变量;通过最邻近距离分布函数（G函数）、间隔距离分布函数（F函数）和K-S检验对优化结果进行评价。结果表明：荒地分布在大尺度上（400m×400m）与盐分相关性强,而在小尺度上（50m×50m）与盐分相关性弱;以荒地分布（与荒地最短距离）作为协变量,利用RK法优化采样点布局（采样数为55）后得到的研究区平均RKV为0.0807,相较平均OKV（0.1143）缩小了29.39%;优化后采样点布局的G函数曲线和F函数曲线全部落在95%置信区间内,即F函数和G函数均与其理论值无显著差异,采样点布局良好覆盖了地理空间;K-S检验表明,优化后采样点上与荒地最短距离的分布与其总体分布服从同一概率分布,即采样点布局良好覆盖了属性空间。本研究可为河套灌区土壤盐渍化监测点布局提供参考。     

主成分分析法在农村生活饮用水水质评价中的应用

主成分分析法是一种降维的多元统计分析方法,运用主成分分析法对水质进行评价,能够反映水质的综合状况。清原县农村饮用水汛期污染较为严重,针对汛期农村饮用水水质污染特征,选取具有代表性的14个采样点进行监测分析,以《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）为标准,筛选出污染指标,然后采用主成分分析法对其水质（污染指标）进行综合评价。结果显示：清原县农村饮用水水质问题主要是微生物污染;大孤家镇采样点水质最差,其次是土口子,北三家采样点水质最好,评价结果与实际情况相一致;主成分分析法以较少的综合指标反映了实际情况,是一种切实可行的综合评价方法。     

环洞庭湖区地下水水质空间分布特征研究

为了研究环洞庭湖区地下水水质空间分布特征,以环洞庭湖区195眼监测井的地下水监测成果为研究对象,选取铁、锰、铬、砷作为水质指标,在对其监测结果进行含量特征和统计分析的基础上,采用ArcGIS中反距离权重法进行空间插值分析,得到4个水质指标的空间分布图。结果表明,元素超标率次序为锰铬铁砷,最大超标倍数和平均超标倍数次序为铬锰铁砷;铁元素污染地方主要分布在南县、安乡、澧县、华容、汉寿、鼎城区的部分区域;锰元素污染主要集中在"四口"河系和湘、资、沅、澧"四水"及洞庭湖周边区域;铬元素污染主要集中在南县、安乡、汉寿、鼎城区、湘阴、汨罗等县城周边区域;砷元素主要分布在沅水三角洲、沅江、湘阴等地区,其他地区有零星分布。     

乌梁素海水体中叶绿素a时空变化特征分析

使用乌梁素海的水体理化指标监测数据,分析了乌梁素海叶绿素a的时空分异特征,并同时分析其与水质因子关系.研究表明:乌粱素海叶绿素a浓度具有明显的时空分布特征,叶绿素a含量全湖变化在8.38～27.50mg/m3,在空间分布上,北部区>南部区、西岸>东岸,由北部区到南部区逐渐减小;在时间上,夏季>秋季>春季,叶绿素a浓度变...     

新疆于田县绿洲区土壤重金属空间分布特征与影响因素

以新疆于田县绿洲区为研究区,对1 165组表层土壤样品的重金属元素含量进行测定。通过综合运用多元统计分析、地统计学、空间自相关理论、空间分析和GIS技术相结合的方法,对研究区土壤重金属含量和空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明:1 165组土壤采样点中,有3个取样点超过风险筛选值,非农用地土壤重金属元素含量均值均低于新疆土壤背景值,农用地中Cd、Hg、Cr含量均值大于新疆土壤背景值; Cd、Pb的变异函数理论模型为指数模型,Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn的变异函数理论模型为球状模型,Cd块金系数小于25%,说明Cd有较强的空间相关性,其他元素块金系数介于25%～50%之间,有明显的空间相关性;土壤重金属空间自相关莫兰指数均大于0。县域尺度内,土壤重金属具有一定的空间正相关分布,其空间分布格局总体呈从研究区中心向四周含量逐渐减小的趋势。土壤重金属元素含量在不同成土母质、土壤类型和土地利用类型下呈现的分布特征不同。Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn具有相同的来源,其含量还受土壤质地的影响。     

里下河腹部典型区水质时空变化特征及其原因分析

江苏里下河地区河网密布、水体流动性差,水生态环境问题突出,水质时空特征分析可为水资源管理与水生态环境改善提供科学依据。基于2017年里下河泰州地区39个断面的全指标水质监测数据,综合运用单因子水质标识指数法、综合水质标识指数法和GIS空间分析方法,分析里下河腹部典型区水质时空变化特征及其原因。里下河腹部泰州地区水质呈现显著的年内变化,水质年内变化主要受丰水期降雨和逐月外引水源水量影响。1-5月,降水量少,外引水量增加,水质好转;6-9月,引水量下降,降水量上升,水质恶化;10月降水量和引水量都较少,水质为年内最差;10-12月,降水量少,引水量增加,水质好转。水质最差的7-10月主要污染因子为溶解氧、高锰酸盐指数、总磷;水质较差的1-2月主要污染因子为五日生化需氧量、高锰酸盐指数、总磷、化学需氧量;水质较好的3-6月主要污染因子为五日生化需氧量和总磷。里下河腹部泰州地区水质亦有显著的空间差异,外引水源水量大的月份,水质由西南部向东北部和东南部逐渐变差,水质空间变化与引水路线有较强的相关性;外引水源水量小的月份,水质总体上呈现南优北劣的特征,主要受到降水、地形和当地污染物积累的影响。     

耕地土壤有机质与全氮空间变异性对粒度的响应研究

为有效揭示土壤空间变异性的尺度效应,为土壤采样设计提供科学依据,以黄土台塬区耕地土壤有机质（SOM）和全氮（STN）为例,利用空间自相关、半方差函数及分形维数分析了不同采样粒度条件下土壤属性的空间结构变化规律。结果表明,研究区耕地SOM和STN的平均质量比分别为14.79 g/kg和0.78 g/kg;随采样粒度增大,SOM变异系数基本未变,STN则表现总体增加;其空间自相关性减弱,由随机因素所引起的空间变异性逐渐增强,导致结构变异比重趋于减小;SOM和STN空间异质性随粒度的变化并非简单线性关系,而表现出先增后减的倒U型变化。耕地SOM和STN的空间分布呈北高南低,SOM含量总体中等偏下,而STN含量较低,耕作时应适当增加氮素补充。     

毛乌素沙地土壤养分空间变异性初步研究

以乌审旗毛乌素沙地为研究区,以0~40 cm土壤全氮、速效磷、速效钾为研究对象,结合传统的经典概率统计理论和地质统计学理论对其进行全面研究,分析了三种土壤养分的空间分布特征,绘制了三种土壤养分的变异函数图以及空间分布图,从而得出该地三种土壤养分的空间分布规律。分析表明：该地土壤全氮、速效磷、速效钾养分的含量均极少,属于六级,土壤较贫瘠。通过对研究区土壤的采样分析,了解了研究区土壤养分的分布状况和空间变异情况,为促进和提高毛乌素沙地农业生产实践提供理论依据,为精确指导农业生产提供科学依据。     

干旱绿洲区硝态氮与铵态氮的分布特征及运移特点研究

以焉耆盆地开都河下游灌区为例,通过野外调查、采集水土样品,分析土壤剖面和地下水中氮素含量水平及空间分布特征。结果表明:研究区土壤氮素含量达到一级水平,属于高肥力区;浅层地下水水质在Ⅲ级以下,水质较差,均不满足生活饮用水标准要求。土壤及地下水中氮素含量空间变异属于中等变异,各采样点间氮素含量差异明显,主要受施肥时间和灌水条件影响。土壤剖面硝态氮表层积聚特征明显,存留在根系层的硝态氮含量较高,淋失不显著;铵态氮在土壤剖面主要表现为均匀分布和震荡分布,淋失量较大。该研究结果对预防地下水污染,维护农田生态系统平衡具有重要现实意义。     

中国不同气候区模拟土壤含水量的时空特征分析

基于水文模型（VIC）模拟的1951~2010年逐日土壤含水量数据,分析了全国土壤含水量的空间分布特征及不同气候区土壤含水量年内变化规律、持续性特征和年际变化趋势。结果表明：1）空间分布上,全国土壤含水量由西北向东南递增,与降水分布较一致;2）年内变化上,湿润区季节变化最大,半干旱区次之,干旱区不明显;3）持续性上,干旱区最强,半干旱区次之,湿润区最弱,且各气候区深层土壤含水量持续性比浅层强;4）年际变化趋势上,干旱区呈增加趋势,半干旱区呈先增后减趋势,而湿润区变化不显著。不同气候区土壤含水量的时空特征对干旱指标选取和干旱特征分析有十分重要的意义。     

查家小流域水质改良效应

为探讨水土保持生态清洁型小流域试点工程的开展效果,以新宾县查家小流域为例,采用连续进行水质监测的方法,对比分析流域综合治理期间水质的pH值及DO、COD、BOD、石油类、NH4+-N、TP、TN、Hg、Pb含量变化。分析结果表明,生态清洁小流域水土保持三大措施的实施,对净化流域内的水质具有积极作用。     

南四湖水体氮磷及叶绿素空间分布特征

研究分析了南四湖水体氮、磷、叶绿素a含量及空间分布特征。结果表明,南四湖水质主要参数在各湖区的分布存在明显的非均一性。南阳湖水体TN、DTN、NH4+-N、TP、DTP、PO43--P浓度均显著高于其他3湖区的,但独山湖、昭阳湖和微山湖水体不同形态氮、磷浓度间无显著差异;水体中DTN、NH4+-N与TN以及DTP、PO43--P与TP浓度呈显著相关;南四湖水体中叶绿素浓度的分布呈现出较大的差异,南阳湖水体叶绿素浓度最高、微山湖的最低,叶绿素a浓度与TN/TP比值、pH值间呈显著的对数负相关,与不同形态氮、磷及COD浓度间呈显著的对数正相关。     

不同水生经济植物对南四湖富营养化水体的净化效果

在南四湖湖区浅水域、废弃池塘、塌陷地水域和入湖河口水域4个生态区种植菰茭草、芦苇、蒲草、湖菱、莲藕和芡实6种水生经济植物,分别测定了其对富营养化水体中的总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）和化学耗氧量（COD）的净化效果。结果表明:6种水生经济植物均可显著降低水体中TN、TP、NH3-N和COD含量,具有较好的净化能力。同一生态区域条件下,菰茭草处理对这4种污染物的去除率均大于湖菱处理。同一水生经济植物（菰茭草、湖菱）相比,随着生态区域污染物含量降低,其对这4种污染物的去除率则呈下降趋势,且菰茭草处理的去除率显著高于湖菱处理。从对废弃池塘水体中污染物的去除率来看,对TN的去除率表现为菰茭草＞湖菱＞芦苇＞莲藕＞蒲草＞芡实,对TP的去除率表现为菰茭草＞莲藕＞芡实＞蒲草＞芦苇＞湖菱,对NH3-N的去除率表现为菰茭草＞芦苇＞莲藕、湖菱＞蒲草＞芡实,对COD的去除率表现为蒲草＞菰茭草＞芦苇＞莲藕、湖菱＞芡实。菰茭草对这4种污染物均表现出较高的去除率,净水效果最优,芦苇、莲藕、湖菱和蒲草次之,芡实最差。因此,菰茭草可作为南四湖流域及类似湖泊、水域富营养化水体水质净化的先锋植物。      

AF+SBR工艺对屠宰废水处理效果的实验研究

本实验研究AF(厌氧生物滤池)+SBR(序批式活性污泥法)组合工艺对屠宰废水的处理效果,为屠宰废水处理提供一种科学经济有效的方法。AF+SBR组合工艺以3L/T的流量进水,总HRT为24h,厌氧12h,好氧12h,曝气量保持在30L/min,对屠宰废水的CODcr,NH4+-N,TP,TKN(凯氏氮)去除效果进行分析研究。实验结果表明,CODcr,NH4+-N,TP和凯氏氮去除率分别可达90%,95%,70%,90%,各项出水指标均达到了农田灌溉的标准。     

美人蕉对泰达高含盐再生水景观河道水体净化效果研究

通过空白对照和种植美人蕉2组处理系统,研究了美人蕉对泰达景观河道含盐再生水的净化效果以及水力停留时间(H RT)对水体净化效果的影响。结果表明,H RT对水体中污染物COD、TN、NH3-N、NO3-N、TP、PO4-P的净化效果有明显的影响,各主要污染物去除率随H RT的变化范围为COD的去除率19.64%~45.09%,TN的去除率为17.52%~63.05%,NH3-N的去除率为23.24%~82.47%,NO3-N的去除率为15.67%~62.43%,TP的去除率为24.20%~61.59%,PO4-P的去除率为20.69%~62.26%。水体中TDS含量在4500~6786 m g/L范围内对美人蕉及其水处理系统的净化效果没有影响;美人蕉系统的pH值均比空白对照组的低。由于美人蕉根系和微生物的吸收与分解作用,在水体中种植美人蕉能明显改善水质净化效果,对水体pH值控制也有一定作用。     

悬浮填料对反应器处理效果影响的中试研究

针对投加悬浮填料强化西南某污水处理厂工艺进行了中试实验研究,分析填料投加对出水水质的影响,重点观察总氮、氨氮、总磷的去除效果。结果表明：在中试进水流量为300.44~305.55m3/d、进水碳源严重不足、水力停留时间为6.43h、污泥龄3.34d的条件下,出水CODcr、BOD5、SS、总氮、氨氮的均值分别为16.40、2.19、5.56、12.27、1.89mg/L,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准,出水总磷均值为0.84mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。     

再生水灌溉条件下典型土壤铵氮吸附解吸试验研究

采用批平衡试验方法,研究了再生水灌溉条件下北京3种典型土壤对NH4+-N短期动态吸附解吸规律。结果表明,NH4+-N在3种典型土壤中易被吸附,吸附量随添加液浓度升高而增加,吸附过程中初期NH4+-N浓度变异性较大,同时NH4+-N在解吸试验后期浓度变异性也较大。对NH4+-N的吸附能力从强到弱依次为壤土A>壤土B>砂壤土,通过等温吸附平衡模型模拟,拟合效果较好。试验结果分析表明,再生水灌溉带来的NH4+-N远未达到土壤的吸附容量,不会迁移至地下水层,不会污染地下水。     

稻田对池塘养殖肥水的吸收利用效果研究

池塘养殖废水由于富含氮、磷等营养物质,故有时又称其为养殖肥水。为了实现养殖废水零排放的目标,进行了池塘养殖水灌溉稻田的试验。结果表明,①稻田对来自养殖池塘的灌溉水中的营养物质具有明显的吸收效果,尤其对NO3--N和TP。池塘养殖水在田间滞留8h以上,就有一定吸收效果：对TN、TP、NO3--N、NH4＋-N和CODMn...     

水位波动对挺水植物鸢尾净化作用的影响

以常见挺水植物鸢尾（Iris tectorum）为研究对象,在室内进行为期20 d的不同水位（10、30和50 cm）下鸢尾对水体中NH3-N、COD、TP和土壤全磷、全氮的净化效果研究。结果表明,10 cm水深情况下,鸢尾对于COD和TP的净化效果达到88.4%和95.4%,优于30和50 cm的处理组。相较于50 cm水深条件,10 cm条件下鸢尾对于TP的去除贡献率更高,并且随着水位的升高,鸢尾对TP和COD去除的贡献率达到50%的响应时间逐渐延迟并且缩短。在10～30 cm条件下,鸢尾对COD和TP的响应更迅速,浓度削减效果优于高水位状态。各水位情况下,鸢尾对土壤全氮影响不明显,但对土壤固磷效果相较于空白组效果明显。该试验可为村镇河道生态修复工程中水生植物的选取和配植提供参考依据。      

南方农田灌溉水人工湿地处理工程设计研究

以福建长乐基本农田示范区为研究区域,通过采集化验灌溉水样品,依据国家标准确定其污染程度和主要污染物。在综合考虑各种水污染修复方法的适用范围和经济技术可行性后,结合当地实际条件,选用多级表面流人工强化湿地系统治理灌溉水有机污染,最后对人工湿地的修复效果进行评价。评价结果表明:研究区内农田灌溉水的SS、COD和氨态氮污染物质量浓度削减率分别为91%、59%、49%,出水达到农田灌溉水质标准和地表水Ⅴ类水质要求,保证了灌溉水水质,提高了作物产量与品质。同时,生态修复措施恢复重建了河道湿地的生态功能,实现环境效益与经济效益的统一。