芙蓉李果实成熟期间的综合品质评价指标筛选与表观预测模型构建

目的科学评价芙蓉李果实成熟期间的营养品质,建立色度值表观特征与营养品质的关系。方法以福建省主栽品种芙蓉李为研究对象,对其成熟期间果糖、葡萄糖、蔗糖、苹果酸、奎尼酸、琥珀酸、柠檬酸、富马酸、矢车菊素-3-芸香糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷、多酚、黄酮、类胡萝卜素等13个品质指标进行分析和综合评价。结果芙蓉李成熟期间,各品质指标的含量变化存在显著差异(P<0.05),综合运用相关分析、因子分析、绝对因子分析-多元线性回归(absolute principal component scores-multiple linear regression,APCS-MLR)分析筛选可反映芙蓉李综合品质的主要指标。因子分析提取出3个主因子,贡献率分别为52.677%、23.468%、11.649%,累计贡献率为87.794%。综合APCS-MLR等数理统计分析,主因子1主要对果糖、矢车菊素-3-芸香糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷贡献较大,贡献率分别为53.00%、73.85%、55.54%;主因子2主要对蔗糖、富马酸、果糖、柠檬酸的贡献率较大,分别为28.26%、18.70%、16.14%、15.59%;主因子3主要对多酚(29.13%)和黄酮(28.28%)有较大贡献率;选取3个主因子总贡献率高于60%的果糖、葡萄糖、矢车菊素-3-芸香糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷作为综合品质评价的主要指标。分别对已筛选出的4个主要评价指标与色度值进行多元线性逐步回归分析,建立4个主要指标与色度值的表观预测模型,各模型均具有较好的拟合度,预测值与实测值的均方根误差较小;进一步验证结果表明,通过色度值对4个指标的预测具有较高的可靠性和准确性。结论本研究筛选出的主要指标及预测模型可更加简单、便捷地评价芙蓉李果实成熟期间的综合品质。

河南荥阳市耕地土壤重金属分布特征及来源解析

耕地质量关系着人民生活,而重金属是影响耕地质量的重要因素之一。根据全国土壤污染状况调查显示,中国耕地环境状况不容乐观,对耕地的重金属调查分析迫在眉睫。但仅简单地对重金属含量水平及来源类型进行判断已不足以为区域土壤重金属污染治理提供支持,而通过对各类污染源贡献率的定量计算,不仅可以明确农田土壤重金属分布特征,同时可判别污染源类别及来源,从而识别优先控制的污染元素,为重金属污染精准管控提供关键信息。本文采集河南荥阳市耕地表层土壤样品(0~20cm),应用电感耦合等离子体质谱和发射光谱法(ICP-MS/OES)、原子荧光光谱法(AFS)及离子选择电极法(IES)对As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属进行测试和p H分析;利用多元统计、绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区8种重金属污染含量空间分布特征及来源,利用富集因子和地累积指数开展土壤污染评价。结果表明:(1)耕地土壤中重金属含量整体偏高。除Cr外,其他元素为郑州市土壤背景值的1.04~1.40倍,其中Cd的累积效应较明显。(2)研究区重金属高值区主要分布于荥阳市城区周边。(3)基于富集因子法、相关性分析、主成分分析及APCS-MLR源解析结果显示,研究区重金属主要有三个来源:自然源对Ni、As、Cu、Cr的贡献率分别为98%、94%、80%及63%;工业源对Cd的贡献率为78%;其他源则主要是农业化肥源、燃煤源的混合源,对Cr、Pb、Hg的贡献率分别为37%、35%及33%。(4)地累积指数表明,研究区各重金属以无污染为主,而Cd超标率最高,其中度、中-重度污染、重度污染样点数分别为19个、5个及3个,并存在1个极重度污染样点。综上,Cd在研究区耕地中富集较明显,为潜在的主要污染元素;工业源、自然源、农业化肥源及燃煤源是重金属的主要来源,表明人类活动已对研究区耕地产生影响,需采取措施避免该影响进一步加剧。

基于APCS-MLR模型的城市绿地土壤重金属污染源解析研究

为探究南昌市绿地土壤重金属的污染状况及污染来源,利用地累积污染指数和潜在生态风险指数评价重金属的污染程度,并采用APCS-MLR模型定量解析土壤重金属的污染来源及其贡献率。研究结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的平均含量是江西省土壤背景值的1.32、1.92、2.26、2.03和1.04倍。Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的地累积指数为-0.43、0.07、0.33、0.22和-0.66,Zn、Pb、Cd处于未污染到中等程度污染水平,Pb和Zn的高值区位于市中心区域以及西北部和东部开发区,Cd含量高值区位于西北部和东部产业基地周边。Cu和Cr属于未污染水平。综合潜在生态风险指数为82.96,处于低生态风险水平,但Cd的生态风险指数为60.88,属于中等生态风险水平。由污染源解析可知,交通源对Cu、Zn、Pb的贡献率分别为52.29%、64.41%和38.01%,工业和农业混合源对Cd、Zn的贡献率分别为52.78%和86.33%,自然源对Cr、Cu的贡献率分别为83.72%和45.87%。南昌市绿地土壤重金属含量受交通和工农业活动影响较大,应重点加强交通管控,优化产业结构,降低Zn、Pb、Cd的生态风险水平。

典型高原城市绿地土壤重金属特征评价及分析

绿地重金属污染因严重危害生态环境和人体健康而备受关注。文章为了解典型高原城市(拉萨)绿地土壤环境状况,对绿地105个表层土壤重金属(Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As及Hg)的分布特征及污染状况进行分析评价,应用绝对主成分得分-多元线性回归模型对重金属来源进行解析。结果表明,研究区绿地中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As及Hg含量分别为31.00、43.00、18.00、70.00、33.70、0.15、18.00和0.079 mg/kg,是城市背景值的1.41、1.02、0.86、1.08、1.09、1.25、0.90和0.87倍,但远低于《绿化种植土壤》(CJ/T 340-2016)限值。元素Cu、Zn、Pb和Cd在道路绿地含量最高,元素Cr、Ni与As在各个类型绿地中含量无显著差异,元素Hg在公园绿地含量最高且变异系数大。研究区内梅罗综合污染指数值为1.96,为轻度污染;8种重金属地积累指数均值均小于0,未受到污染;综合潜在生态风险指数为140.13,生态风险低,绿地环境质量良好。交通源对Cu、Zn、Pb和Cd元素的贡献率分别为36.78%、73.55%、82.24%、95.21%;自然源对Cu、Cr、Ni、As的贡献率达到了59.64%、90.47%、97.00%、78.71%;大气沉降和农牧业混合源对Hg的贡献率最大,为74.24%。需关注绿地的主要风险因子Hg与Cd,防止其在土壤中进一步累积。

基于APCS-MLR和PMF模型的煤矸山周边耕地土壤重金属污染特征及源解析

以重庆市南川区某煤矸山周边耕地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法和地累积指数法分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型,探析研究区土壤重金属来源及其贡献率.结果表明,下游区土壤中8项重金属均值含量均高于上游区,其中Cu、 Ni和Zn含量显著高于上游区(P<0.05).内梅罗综合污染指数表现为:下游区(1.22)>上游区(0.95),重金属污染程度由大到小表现为:Cd>Cu>Hg、 As、 Pb、 Cr、 Ni和Zn.地累积指数由大到小表现为:Cd>As>Cu=Hg>Ni>Zn=Cr>Pb.源解析表明,研究区土壤中Cu、 Ni和Zn主要受煤矸山堆存影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为49.8%、 94.5%和73.2%,PMF模型的贡献率分别为62.8%、 62.2%和63.1%;Cd、 Hg和As主要受农业和交通混合源影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为49.8%、 94.5%和73.2%,PMF模型的贡献率分别为62.8%、 62.2%和63.1%;Pb和Cr主要受土壤母质等自然因素影响,APCS-MLR模型的贡献率分别为66.4%和94.7%,PMF模型的贡献率分别为42.7%和47.7%.APCS-MLR和PMF模型源解析结果基本一致.

黄河流域山东段近河道煤矿区土壤重金属污染特征及源解析

以黄河流域山东段近河道煤矿区土壤为研究对象,采用地累积污染指数法和改进内梅罗污染指数法对土壤重金属污染特征进行评估,利用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)定量解析了土壤重金属污染来源,并结合ArcGIS中克里金空间差值法分析土壤Hg和Cd空间分布,进一步验证了模型源解析结果的准确性.结果表明,土壤Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、As和Hg实测含量均超出了正常场地,其中,土壤Hg和Cd超出了土壤元素背景值.Hg的变异系数(CV)均高于0.500,空间异质性明显,且与其他重金属相关性极低,存在相同污染来源的可能性很小.地累积污染指数和改进内梅罗污染指数结果显示,土壤重金属总体处于偏中度污染,其中,土壤Hg污染程度最高,最大值处于偏重度污染程度,Cu、Cd和As存在局部污染情况,处于轻度污染程度,土壤重金属污染与煤矿区开采活动、修复整治和工程施工等密切相关.研究区土壤重金属两大污染源分别为成土母质和工矿业交通的复合源(已知源1)、大气沉降和煤炭生产的复合源(已知源2),其贡献率分别为76.705%和16.171%;通过克里金空间差值模拟的Hg和Cd含量分布证明了APCS-MLR模型的解析结果较为可信.研究可为黄河流域山东段煤矿区土壤重金属污染精准防治和改良、保障粮食和农产品安全,以及提高生态环境质量提供科学依据.

德阳市平原区浅层地下水水化学特征与健康风险评价

地下水是德阳市的重要供水水源,了解其水化学特征及生态风险状况对可持续发展至关重要.以德阳市平原区为研究对象,采集78个地下水样,分析其水化学特征及其影响因素,运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)进行水化学组分来源解析,并综合运用熵权水质指数(EWQI)和人类健康风险评价模型(HHRA)进行地下水水质及健康风险评价.结果表明,地下水中Ca^(2+)、HCO_(3)^(-)、Mn^(2+)和TFe浓度均值超过国家Ⅲ类水质标准;Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、Mn^(2+)和TFe变异系数介于1.11~3.72,含量起伏变化大,局部富集程度高;区内地下水化学类型以HCO_(3)·SO_(4)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg和HCO_(3)-Ca型为主,分别占比33.33%、25.64%、19.23%和14.10%.APCS-MLR模型源解析结果表明,地下水水化学组分主要来源为:水岩作用源(32.87%)、农业活动源(12.75%)、生活污水和工业废水排放源(12.40%)、原生地质环境和水岩作用复合源(9.86%)、农业与工业复合源(9.44%)和未识别源(22.69%).熵权水质指数(EWQI)结果显示,地下水质量Ⅰ级和Ⅱ级占比分别为6.41%和74.36%,达到优良和良好程度;地下水质量为Ⅲ级占比11.54%,质量中等;地下水质量为Ⅳ级和Ⅴ级占比分别为6.41%和1.28%,地下水质量差或极差;影响地下水水质等级的主要指标依次为:TFe>Ca^(2+)>Mn^(2+)>HCO_(3)^(-).HHRA模型结果显示区内潜在非致癌风险较低,均未超过1;与皮肤接触相比,直接摄入是这些指标危害人类的主要途径;在相同环境下儿童比成人暴露更容易受到伤害.整体而言,区内地下水水质状况良好,研究区东南部存在一定的潜在风险,在地下水资源利用中应加强对该地区的地下水资源管理和污染防治.

通州区集中式饮用水源水质与健康风险评价

地下水作为通州区的主要供水水源,探究地下水水质状况及健康风险对该地区可持续发展至关重要.以通州区地下水为研究对象,筛选了32个集中式饮用水源地,运用熵权水质指数(EWQI)和健康风险评估模型进行水质评价及风险评估,并运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)进行风险来源解析.结果表明:①样品各水质指标浓度全部符合《地下水质量标准(GB/T14848-2017)》Ⅲ类标准;NO_(3)^(-)、Cu和Zn的变异系数介于1.48~3.56,局部富集程度高;无机盐SO_(4)^(2-)浓度呈南部高北部低的趋势;而As浓度呈北部高南部低的趋势.②研究区EWQI值范围为27.76~49.18,平均值为39.64,整体为Ⅰ级,全部达到优秀.③健康风险评价显示As存在潜在致癌风险,在相同环境下儿童比成人暴露风险更高.④地质环境和水文地球化学演化为As的主要来源,贡献占比高达85.70%.为保障通州区居民地下水饮用安全,As应当作为今后地下水优先控制的物质.

石河子-昌吉地区地下水水质时空变化及污染源解析

为了探明新疆石河子-昌吉地区地下水水质时空变化并解析污染源,综合运用基于香农熵的贝叶斯水质评价模型、Spearman秩相关系数、主成分分析和绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)等方法,对23眼原位井2016~2021年逐年地下水水质数据进行分析.结果表明:(1)研究区多年地下水水质状况总体较好,潜水水质类别以Ⅰ类和Ⅱ类为主,承压水主要为Ⅰ类.(2)从时间看,2016年和2017年分别为潜水和承压水水质变化的关键时间节点,Ⅳ类和Ⅴ类水仅出现在节点之前,之后在Ⅰ~Ⅲ类水范围内波动.(3)从空间看,潜水水质优劣排序为:石河子市≈呼图壁县>玛纳斯县>昌吉市;承压水为:石河子市≈昌吉市>呼图壁县>玛纳斯县.(4)研究区多年地下水水质类别和主要水质指标在时空变化上基本对应,且异质性较强.(5)潜水水质主要受到溶滤作用(67.30%)、溶滤-迁移作用(10.89%)和农业-生活污染(9.44%)的影响,溶滤-富集作用(52.08%)、农业-生活污染(16.06%)和碱性环境的离子交换作用(12.64%)对承压水水质影响较大.尽管研究区多年水质状况整体呈改善趋势,但未来玛纳斯县北部149团的地下水盐化问题需重点关注.

基于乡镇尺度的地质高背景区耕地土壤重金属来源分析与风险评价

西南地区由于广泛发育碳酸盐岩导致土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属地质高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源对土壤污染防治、农产品安全保障具有重要意义.基于乡镇尺度,在重庆市奉节县青龙镇采集耕地表层土壤样品307件,分析了土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn重金属含量及pH,采用地统计学,绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区域内8种重金属污染空间分布特征及来源,利用内梅罗指数(P综)和潜在生态风险指数(RI)开展土壤风险评价.结果表明,耕地土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的平均值和中位数超过重庆市土壤背景值,其中Cd、As累积效应较为明显.与农用地土壤筛选值相比,Cd超标率最高,达52.12%.土壤中重金属含量空间分布格局呈现出南部整体高,高值区呈条带状分布;北部整体低,高值区呈点状分布.APCS-MLR模型表明研究区耕地土壤重金属Cr、Zn、Ni和Cu以自然来源为主,主要受地质背景控制,贡献率分别为86.62%、85.46%、76.44%和64.34%;As、Pb和Hg的来源以工业源为主,受煤矿和硫铁矿开发利用活动影响,贡献率分别为74.63%、61.90%和73.49%;Cd受自然源和工业源影响相差不大,贡献率分别为47.74%和39.56%.内梅罗指数显示土壤Cd污染程度最高,轻度以上污染占27.04%;潜在生态危害指数表明,研究区以轻微风险和中等风险为主,中等以上风险区主要位于东南部工业源周边区域,Cd和Hg是主要生态危害元素.总体来看,研究区中等以上风险区主要由矿产和工业活动引起,而地质背景导致的土壤重金属污染主要为轻微-中度污染.

基于绝对主成分-多元线性回归的滇池污染源解析

定量解析污染源是湖泊流域水环境管理的重要基础.基于滇池草海和外海多年水质监测数据,采用主成分分析(PCA)方法识别了主要水质指标的污染源类型,利用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)得到不同污染源对水质的贡献程度.结果表明,草海主要的污染源有农业面源、城市面源和内源3类,外海的主要污染源是农业面源、城镇生活污染源、城市面源和内源4类.与河流水污染源解析结果不同,底泥内源与气象因子对滇池主要水质指标的影响较大.