R型聚类对辽河不同断面水质指标相关性分析

河流水质监测中许多指标常常存在着一定的相关性,通过对水质指标相关性研究,可了解水质指标间影响关系及河流污染物的特点,指导河流水污染治理,提高水质量标准。以辽河为例,采用R型聚类方法对辽河不同断面水质指标的相关性进行分析,应用DPS统计软件,通过计算机对监测数据进行运算得出相关系数矩阵和变量的分类树形图。通过分析可看出化学需氧量与五日生化需氧量、高锰酸盐指数与氨氮相关密切。文中对各种水质指标相关关系的内在关联进行深入研究,分析相关指标间的相互作用,以期达到对影响因子的全方位监测与控制,实现对辽河水污染治理及水环境监测评价的作用。     

基于空间自相关的水污染空间聚类研究

运用空间自相关分析方法对《中国环境质量报告2012》中全国地表水监测点位的溶解氧、高锰酸钾指数、五日生化需氧量、氨氮、石油类、挥发酚、汞和铅8项主要污染物水质常规监测指标进行了空间分布特征的定量研究。结果表明,各污染物的Moran指数都大于0,说明我国主要污染物的空间分布具有明显的空间自相关性;局部自相关分析的Moran散点图表明,各类污染物形成了多种空间分布格局。总体而言,我国污染物的扩散分布与地区社会经济有着密切关系,人口活动密集地区的水污染程度明显较高,如京津冀地区。从宏观格局看,我国水污染可分为东西、南北两大格局,东部沿海地区的水污染高集聚区明显高于中西部地区;北方地区的水环境污染状况比南方地区严重,且各种污染物指标在全国范围内有不同的集聚地域。     

用灰色聚类方法综合评价地下水水质

本文提出了用灰色聚类进行地下水水质综合评价的方法。结合实例与模糊数学方法进行了对比,得到满意的结果。     

基于一个发现污染类核心区域的聚类模型的大气污染情况分析

由于污染源受地形、地貌及气象等条件影响而分布多样,大气污染数据在空间中呈任意形状、任意密度的复杂分布。为探究这种大气污染分布状况,基于DP算法提出了1个发现污染类核心区域的聚类模型。以实现对污染数据不经统计直接聚类,在保持空气污染数据分布特征不变的基础上提取出关键污染数据,更准确地挖掘空气污染变化规律。将所提聚类模型和k-Means算法在由兰州市2017,2019,2021年各年1月污染物浓度小时数据构成的3个数据集上进行了对比分析。结果显示:所提模型在以上3个数据集上均能更清晰地挖掘出污染数据,在污染类核心区域中的关键污染数据分别为59.0%、57.2%和69.0%,且造成污染的首要污染物均为NO₂和颗粒物。此外,该模型从兰州市2021年1月数据中解析出,兰州市月污染变化由污染物NO₂和PM₁₀共同作用或交替作用引起,日污染变化在受污染小时数和首要污染物(NO₂和PM₁₀)出现次数上的变化趋势均呈双峰型,污染区域为城关区。并通过分析上述污染规律的成因,证明该模型在确保数据复杂分布不变的情况下提取关键污染数据的有效性。     

水质监测断面优化技术研究

科学合理的布设水质监测断面是全面准确地获取水环境质量监测数据的前提条件。在总结国内外水环境监测断面优化技术和优化方法的基础上,利用三峡库区长江干流现有25个断面近5年的监测数据,采用历史数据相关性分析、模糊聚类和物元分析方法进行断面优化,通过F检验和t检验表明优化前后两监测断面序列无显著差异。实验结果说明,多种断面优化技术的综合应用,能达到优化三峡库区长江干流水环境质量监控断面的目的,为合理布设流域监测断面提供技术支撑。     

基于聚类算法的ERT污染区域识别方法

本文提出将聚类算法引入到ERT监测系统中,采用K均值（K-means）聚类、模糊C均值算法（FCM）以及混合高斯模型（GMM）3种常用聚类算法对ERT检测结果进行污染区域识别,通过一个数值模型分析了3种算法的识别效果.研究结果表明当污染区域与背景土壤的电阻率区分度较大时（电阻率差异性大于30%）,采用3种聚类算法都可以识别出污染区域,K-means和FCM的识别效果优于GMM算法.最后,给出一个实际场地调查的应用案例.     

北京市机动车排放的空间聚类特征研究

城市交通排放是大气环境污染的主要因素,研究污染物排放的空间分布对制定减少排放的公共政策提供依据。该研究根据北京市城区路网车流数据计算机动车尾气排放量基于空间自相关分析和聚类分析的方法确定污染物排放的空间模式。结果表明:轻型汽车流量在路网中比例为93%,对CO和HC排放的贡献率分别为93%和89%重型汽车流量在路网中比例为6%对PM和NO_x排放的贡献率分别为92%和73%,摩托车的流量和污染物排放比例均较低;通过全局空间自相关分析发现,车流量和污染物排放强度的空间模式为聚集模式通过高/低聚类分析发现车流量和污染物总排放量的空间模式为高值聚集;热点图分析结果表明;北京市机动车尾气排放的热点地区主要位于二环至四环之间的中部和北部地区。     

东辽河流域地表水水质空间格局演化

受人类活动和流域生态水文过程(Eco-hydrological processes)的影响,东辽河流域地表水污染严重,水质具有明显的地域分异特征.通过1983～1999年对东辽河流域地表水质分析及历年来水文和社会经济资料整理,建立流域地表水污染重心模型,探讨了东辽河流域地表水水质空间演化特征.研究结果表明,受到自然条件和社会经济活动演化的影响,东辽河流域地表水污染重心位置有逐渐向上游方向迁移的趋势受自然条件的季节变化和农业季节性开发活动的影响,东辽河流域污染重心的季节变化较之年际变化更为剧烈,从全年变化趋势看,污染重心有向流域上游迁移的趋势.从流域管理的角度看,东辽河流域在治理点源和非点源污染的同时,还要从全流域的角度出发,加强流域生态水文过程的调节.     

基于空间聚类的中国东北气候分区及其气象干旱时间变化特征

近50年来,中国东北地区干旱化趋势明显,越来越频繁的干旱事件对该区域人民的生产和生活造成了严重的影响。基于1961-2016年中国地面降水和气温月值0.5°×0.5°格点数据,利用空间系统聚类方法对中国东北进行气候分区,通过标准化降水指数探讨了中国东北各亚区气象干旱的时间演变规律,并结合小波功率谱和小波全谱分析了各亚区干旱的周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将东北地区分为8个气候亚区,即西辽河平原半干旱农牧区、吉辽东部山地湿润农林区、呼伦贝尔高原半干旱牧业区、东北中部半湿润—半干旱农牧区、黑吉东部山地湿润农林区、大兴安岭北部湿润林业区、呼伦贝尔—黑河湿润—半湿润农林区、三江平原湿润农业区;（2）不同亚区的干旱事件时间演变特征存在明显差异,但大致都经历了3个干旱时期：1960s后期、1970s中后期至1980s前期、1990s后期至2000s;2000-2010年间东北地区干旱发生频率和影响范围最大,尤其是中、西部;（3）不同亚区干旱变化主要存在11年和3~8年的显著周期,第一主周期差异明显。研究结果对于弄清楚中国东北各亚区特有的气候变化驱动因素、制定气候均质区域干旱监测计划和水资源的管理具有重要的现实意义。     

“十一五”江苏省地面水域水质污染特征分析

对"十一五"江苏省地面水域水质状况及时空分布特征进行了全面分析,结果表明,"十一五"期间,江苏省地表水水质总体处于轻度污染状态,河流水质呈现较为明显的有机污染特征,影响水质的主要污染物为石油类、氨氮、五日生化需氧量等;主要湖库氮、磷污染较为突出,湖库富营养化问题尚未得到有效控制。水质污染总体表现为枯水期>平水期>丰水期。受社会经济发展影响,地表水质呈现一定的区域流域差异,经济较发达地区水质污染也相对较重。总体来看,"十一五"期间由于加大了产业结构调整与污染防治力度,江苏省地面水域水质污染状况有所改善。     

我国水体污染的综合监测及其治理措施

保护水资源,防止水污染对21世纪国家和民族的未来有着全局性的重大意义,从我国的水污染状况、水环境监测系统、污水水体的治理措施等几个方面作一综述,并提出污水处理的展望。     

我国区域性水体农药污染现状研究分析

以4大流域为基础,较为全面地概述了我国区域性农药污染情况,并对其污染原因进行了分析。结果表明:长江流域有机磷农药、氨基甲酸酯类农药以及部分拟除虫菊酯类农药的的残留量很高;珠江流域农药污染情况较轻,检出量均低于我国地表水环境质量标准;黄淮海流域和松辽流域主要检出农药为酰胺类和三嗪类农药,但具体检出物质存在差异。研究分析表明各流域农药污染与该区域的农作物种类有重要关系。     

中国水污染源监测方法标准技术体系研究

通过梳理中国水污染源监测方法标准体系发展历程,剖析其构成及技术应用现状,对比国际先进监测技术体系,总结了中国水污染源监测方法标准体系特点,并结合国内外分析技术现状、发展趋势,提出了中国水污染源监测方法标准体系技术发展方向：一是常规监测更加自动化、智能化;二是加强重金属形态分析能力,建立ICP-MS监测方法标准;三是强化有机监测仪器、标准品和耗材研发力度,提高LC-MS、GC-MS利用率;四是建立生物监测标准方法群.     

基于系统论的区域水体污染治理思考

近年来,我国生态环境总体上在不断恶化,特别是与人的生活息息相关的水体污染较严重。本文在分析我国水体污染及治理现状的基础上,探讨了基于系统论整体视野的区域水体污染防治对策,并指出以系统论为指导根治我国区域水体污染的根本措施是全面修复生态环境和发展循环经济。     

基于ESDA的中国省际水足迹强度的空间关联格局分析

水足迹强度是一个反映水的利用效率的指标,论文在对1995-2009年中国31个省(市、区)水足迹计算的基础上(因资料所限,未考虑香港、澳门和台湾地区),利用探索性空间数据分析(ESDA)对15 a来各地区水足迹强度空间分布格局以及演变态势进行了分析和探讨。结果表明:①中国水足迹强度整体呈现明显的下降趋势,说明水资源的利用效率明显提高,但是区域发展并不平衡;②从全局空间分异来看,中国各地区水足迹强度呈现出正的空间相关性特征,存在着空间集聚特征,即水足迹强度高的地区相互邻接,强度低的地区相互邻接;③从局部空间分异来看,空间正相关模式(LL集聚和HH集聚)所占比例很大,且在研究年份内逐渐增加,反映出水足迹强度的LL集聚和HH集聚变得越来越显著。LL集聚主要分布在东部沿海一带,在空间上有明显的向周边扩散的趋势;HH集聚主要分布在西部地区,在空间分布上较稳定。     

基于非点源污染的水质监测方案研究

为了促进非点源污染监测的规范化和标准化,本研究归纳总结了基于常规技术条件下的非点源污染监测方案.该监测方案首先强调了监测前期的准备工作,包括监测区域的概况调查和指标筛选等;在监测方案的制定过程中将监测区域分为城区、农业和流域三类,城区以西安为例,通过功能区的划分设置采样点,总结了次降雨过程中采样的频率和方法等;农业以某灌区为例,通过单元划分,在各引水渠与排水渠设置采样点,并介绍了灌溉过程中的采样的次数、时间间隔等;流域以渭河关中段为例,提出了各采样断面的设置原则,分析了降雨过程中各断面的采样规律.最后讨论了不同区域非点源污染监测的主要特征,提出非点源污染监测方案是非点源污染研究和控制的基础.     

干旱季节水库水质pH值增高原因探析

随着水库蓄水量的减少,水生生物快速大量生长,破坏了水体中碳酸氢盐的水解平衡,伴随生物利用水中二氧化碳进行光合作用的过程,水中氢氧根离子含量增加,氢氧根离子又使碳酸氢根的电离平衡向生成碳酸根离子方向移动,导致水中碳酸根离子浓度增大,总碱度增加,同时湖库底质盐碱土和草甸土的碳酸氢盐以及碳酸盐的平衡释放也使水体的碳酸氢盐得到外源补充.周而复始使水体的碳酸盐碱度和总碱度不断增加,pH也逐步增高.在相对往年引入嫩江水容量较少的情况下,干旱、高温、少雨、水体表面的物理蒸发和生物蒸腾作用,水库水容量急剧减少,上述情况进一步加剧.并通过对水库出口的碱度进行修正,推算出水体的生物量,和理论生物量计算值相符合.     

中国水环境压力与水污染防治能力的区域差异

根据2005年中国31个省、市的水污染物处理情况、水资源和人均地区生产总值的统计数据,分析区域间的差异。结果表明:目前中国区域水环境压力和水污染防治能力与经济水平都呈现显著空间线性正相关,而水环境压力与水污染防治能力的空间线性相关性不显著,根据不同区域水环境压力和水污染防治能力的关系,按照加强水污染防治能力的紧迫程度,从大到小分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级区域,分别对不同区域进行了现状分析和对策建议。     

基于ESDA的省域空气污染空间特征研究

运用探索性空间数据分析(ESDA)方法,对中国31个省份的空气质量指数和PM2.5进行了空间分布和时空演化分析,结果显示,中国省域空气综合污染存在较强的空间自相关性,可对相邻区域空气质量造成影响.PM2.5污染与空气综合污染的空间相关趋势保持了高度的一致性,体现主导污染物的地位.辽宁与华北省份北京、天津、河北、山东,以及部分华中省份河南、湖北及江苏形成了较为稳定的高污染集聚区,较轻污染的集聚大多分布在西部、西南和东南沿海区域.基于空间特征的污染治理措施,可实现功效发挥的最大化.     

中国水资源绿色效率测度及空间格局研究

绿色发展是当今时代的主题,在对传统水资源效率研究的基础上,论文界定了水资源绿色效率的概念与内涵。基于数据包络技术,进行水资源绿色效率测度,将其与传统的水资源经济效率、环境效率测度结果进行比较分析,并运用ESDA方法进行空间格局研究。研究结果发现：社会维度效应对水资源整体利用效率改进有积极作用;3种水资源利用效率均呈现出下降的趋势,并且存在不同程度的波动,水资源环境效率波动最大,水资源绿色效率次之,水资源经济效率稳定性最好;水资源绿色效率与经济发展水平没有密切的关系,经济发达地区的水资源绿色效率高,但是经济欠发达地区的水资源绿色效率也高,水资源经济效率和水资源环境效率高值地区多数分布在东部沿海地区;水资源绿色效率的空间相关性不明显,并且集聚程度逐渐减弱;2000—2014年水资源绿色效率在研究区内部存在着明显的地区差异,并且这种差异逐渐扩大;不考虑社会维度效应的水资源利用效率对水资源真实利用情况产生偏差估计,误导政策制定。