农产品重金属污染机理分析平台设计与实现
这是一篇关于农田污染,重金属,数据结构化,机器学习,污染分析的论文, 主要内容为农产品质量与百姓的健康直接相关,研究农产品中重金属污染的机理也成为防治农产品污染、保证农产品质量安全的重要课题。然而污染源与污染受体的关系并非显而易见,彼此之间有着错综复杂的关联,通过农业与化学的方式来进行农产品污染的分析研究在人力与物力方面都是一项高成本的工作。目前通过计算机技术对农产品的污染分析的研究与相应成果并不多,且大多停留在在制定标准与定性分析的层级上。针对上述问题,本文旨在开发一套农产品重金属污染机理分析平台。通过富文本解析技术、数据挖掘技术、并行计算模型以及文本数据索引技术,完成了对源文件处理、资源管理与检索、污染判断与机理分析、算法扩展和用户信息管理五大模块的功能设计与实现。通过计算机数据挖掘领域的知识完成了农产品污染的定量分析,并通过Echarts可视化技术展示污染源与污染受体之间的潜在关系,与传统农业分析相比,极大的降低了研究成本。本文运用机器学习的方法并使运算工程并行化,更加快速的提供数据分析结果。平台整体使用MVC架构,并通过Spring、Mybatis、SpringMVC完成Web平台的构建。根据平台测试结果,本文实现的平台达到了设计的需求。平台界面简洁易懂,命令规则清晰,使从事农业相关工作的研究人员能很容易的使用平台完成相关工作,为数据的分析起到了极大的便利,有一定的实用价值与利用价值。
云南个旧黄茅山尾矿区不同复垦模式下微生物区系响应及其联合修复
这是一篇关于尾矿库,植物修复,根际土,重金属,微生物多样性的论文, 主要内容为云南被誉为“有色金属王国”。然而,开采和冶炼过程导致的土壤重金属污染也是一个亟需解决的环境问题。利用“适地”性强的矿区植物在矿区废弃地进行复垦,形成的地被物在有效阻控重金属污染物扩散的同时,还可以利用植物和根际微生物的联合作用对大面积矿区废弃地土壤进行植物修复,是一种经济而又有效的治理措施。基于此,我们以云南个旧黄茅山大型尾矿库内两种优势的木本植物形成的三个群落:即滇杨单优群落、马桑单优群落以及二者混合生长的混交群落为研究对象,对比研究不同复垦模式下土壤微生物区系对两种植物定殖的响应及其联合修复效应。论文主要研究结果如下:(1)所研究样地土壤重金属污染严重,总Pb的含量范围为2833.83～2978.35 mg/kg,总Zn的含量范围为586.72～785.85 mg/kg,总Cd的含量范围为51.91～103.30 mg/kg,其含量远超国家土壤环境质量的三级标准。植被复垦能有效降低土壤重金属的含量。和裸地相比,混交林根际土壤总Zn、Cd和可溶性Zn、Cd的含量最低,单优马桑群落总Pb的含量最低。(2)植被复垦显著提高土壤质量,特别是马桑以及其和滇杨形成的混交林效果尤为显著。单优马桑和混交林能显著提高土壤中有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量。植被复垦还能提高土壤中酶和球囊霉素相关土壤蛋白的含量。和裸地相比,单优马桑显著提高β-葡萄糖苷酶、脲酶、脱氢酶和蔗糖酶活性;单优滇杨显著提高β-葡萄糖苷酶、脲酶、碱性蛋白酶和碱性磷酸酶活性;混交林显著提高ββ-葡萄糖苷酶、脲酶、蔗糖酶、碱性蛋白酶和碱性磷酸酶活性;混交林和单优滇杨均显著提高土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素的含量。(3)从植物修复的角度来看,两种矿区优势植物表现出不同的修复潜力。根系是两种植物Pb积累的最主要部位,特别是单优马桑群落显示出较为优良的铅植物固定修复能力。有意思的是,混交林则显著降低了马桑的Pb根系固定而增加了滇杨叶片Pb的植物提取。而滇杨根、枝、叶则对Zn和Cd表现出优异的植物提取修复的能力,其富集系数和转移系数均大于1。(4)和裸地相比,植物复垦能提高根际土中微生物总PLFAs的含量,其中单优滇杨群落显著提高细菌PLFAs的含量,而混交林则显著提高真菌和革兰氏阳性菌PLFAs的含量。二代测序结果显示,相比于次生裸地土壤,不同复垦模式植被显著增加其根际土壤定殖细菌的Chao1、ACE和Shannon指数,同时增加其根际土壤定殖真菌的Chao1和ACE指数。在群落组成上,各样地最为优势的真菌和细菌类群并不相同,尤其是各土壤样品的真菌群落。土壤理化性质的改良是驱动微生物区系变化的主要因子,总氮、总钾、速效钾和有机质的是决定细菌群落分布的主要因子,总磷、速效磷、可溶性Cd和可溶性Pb是决定真菌群落分布的主要因子,可溶性重金属对细菌、真菌群落分布的影响均比总重金属大。本研究结果表明,云南个旧黄茅山尾矿区两种优势木本植物复垦,不仅改良了尾矿区土壤理化性质,而且促进根际土壤微生物区系的演替。而这两种优势木本植物本身其根系对Pb显示出较强的植物固定修复能力,而滇杨对Zn、Cd污染有较好的植物提取修复的效应。特别是滇杨和马桑形成的混交林在微生物区系演替和土壤改良方面效果最为显著。
云南个旧黄茅山尾矿区不同复垦模式下微生物区系响应及其联合修复
这是一篇关于尾矿库,植物修复,根际土,重金属,微生物多样性的论文, 主要内容为云南被誉为“有色金属王国”。然而,开采和冶炼过程导致的土壤重金属污染也是一个亟需解决的环境问题。利用“适地”性强的矿区植物在矿区废弃地进行复垦,形成的地被物在有效阻控重金属污染物扩散的同时,还可以利用植物和根际微生物的联合作用对大面积矿区废弃地土壤进行植物修复,是一种经济而又有效的治理措施。基于此,我们以云南个旧黄茅山大型尾矿库内两种优势的木本植物形成的三个群落:即滇杨单优群落、马桑单优群落以及二者混合生长的混交群落为研究对象,对比研究不同复垦模式下土壤微生物区系对两种植物定殖的响应及其联合修复效应。论文主要研究结果如下:(1)所研究样地土壤重金属污染严重,总Pb的含量范围为2833.83～2978.35 mg/kg,总Zn的含量范围为586.72～785.85 mg/kg,总Cd的含量范围为51.91～103.30 mg/kg,其含量远超国家土壤环境质量的三级标准。植被复垦能有效降低土壤重金属的含量。和裸地相比,混交林根际土壤总Zn、Cd和可溶性Zn、Cd的含量最低,单优马桑群落总Pb的含量最低。(2)植被复垦显著提高土壤质量,特别是马桑以及其和滇杨形成的混交林效果尤为显著。单优马桑和混交林能显著提高土壤中有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量。植被复垦还能提高土壤中酶和球囊霉素相关土壤蛋白的含量。和裸地相比,单优马桑显著提高β-葡萄糖苷酶、脲酶、脱氢酶和蔗糖酶活性;单优滇杨显著提高β-葡萄糖苷酶、脲酶、碱性蛋白酶和碱性磷酸酶活性;混交林显著提高ββ-葡萄糖苷酶、脲酶、蔗糖酶、碱性蛋白酶和碱性磷酸酶活性;混交林和单优滇杨均显著提高土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素的含量。(3)从植物修复的角度来看,两种矿区优势植物表现出不同的修复潜力。根系是两种植物Pb积累的最主要部位,特别是单优马桑群落显示出较为优良的铅植物固定修复能力。有意思的是,混交林则显著降低了马桑的Pb根系固定而增加了滇杨叶片Pb的植物提取。而滇杨根、枝、叶则对Zn和Cd表现出优异的植物提取修复的能力,其富集系数和转移系数均大于1。(4)和裸地相比,植物复垦能提高根际土中微生物总PLFAs的含量,其中单优滇杨群落显著提高细菌PLFAs的含量,而混交林则显著提高真菌和革兰氏阳性菌PLFAs的含量。二代测序结果显示,相比于次生裸地土壤,不同复垦模式植被显著增加其根际土壤定殖细菌的Chao1、ACE和Shannon指数,同时增加其根际土壤定殖真菌的Chao1和ACE指数。在群落组成上,各样地最为优势的真菌和细菌类群并不相同,尤其是各土壤样品的真菌群落。土壤理化性质的改良是驱动微生物区系变化的主要因子,总氮、总钾、速效钾和有机质的是决定细菌群落分布的主要因子,总磷、速效磷、可溶性Cd和可溶性Pb是决定真菌群落分布的主要因子,可溶性重金属对细菌、真菌群落分布的影响均比总重金属大。本研究结果表明,云南个旧黄茅山尾矿区两种优势木本植物复垦,不仅改良了尾矿区土壤理化性质,而且促进根际土壤微生物区系的演替。而这两种优势木本植物本身其根系对Pb显示出较强的植物固定修复能力,而滇杨对Zn、Cd污染有较好的植物提取修复的效应。特别是滇杨和马桑形成的混交林在微生物区系演替和土壤改良方面效果最为显著。
农产品重金属污染机理分析平台设计与实现
这是一篇关于农田污染,重金属,数据结构化,机器学习,污染分析的论文, 主要内容为农产品质量与百姓的健康直接相关,研究农产品中重金属污染的机理也成为防治农产品污染、保证农产品质量安全的重要课题。然而污染源与污染受体的关系并非显而易见,彼此之间有着错综复杂的关联,通过农业与化学的方式来进行农产品污染的分析研究在人力与物力方面都是一项高成本的工作。目前通过计算机技术对农产品的污染分析的研究与相应成果并不多,且大多停留在在制定标准与定性分析的层级上。针对上述问题,本文旨在开发一套农产品重金属污染机理分析平台。通过富文本解析技术、数据挖掘技术、并行计算模型以及文本数据索引技术,完成了对源文件处理、资源管理与检索、污染判断与机理分析、算法扩展和用户信息管理五大模块的功能设计与实现。通过计算机数据挖掘领域的知识完成了农产品污染的定量分析,并通过Echarts可视化技术展示污染源与污染受体之间的潜在关系,与传统农业分析相比,极大的降低了研究成本。本文运用机器学习的方法并使运算工程并行化,更加快速的提供数据分析结果。平台整体使用MVC架构,并通过Spring、Mybatis、SpringMVC完成Web平台的构建。根据平台测试结果,本文实现的平台达到了设计的需求。平台界面简洁易懂,命令规则清晰,使从事农业相关工作的研究人员能很容易的使用平台完成相关工作,为数据的分析起到了极大的便利,有一定的实用价值与利用价值。
基于WebGIS的流域土壤重金属可拓评价系统实现
这是一篇关于大夏河,WebGIS,重金属,可拓评价的论文, 主要内容为大夏河是黄河水系的一级支流,流经甘肃省内多个县市,是流域内的重要水源。随着工业的高度发展,大量的工业废弃物聚集在河岸,造成流域内生态环境恶化。重金属作为危害较大的环境污染物,在工业排放中数量庞大,这导致对流域重金属的管理和防控日趋迫切。因此,本文依托于大夏河流域重金属含量情况,开发了基于WebGIS(网络地理信息系统)的流域重金属可拓评价系统。首先对大夏河流域进行分区选样。利用Strahler和Shreve两种流域分级法将大夏河流域分为七个子流域,根据每个子流域的现实情况选取45个采样点。其次对每个子流域中As(砷)、Cd(镉)、Cr(铬)、Cu(铜)、Pb(铅)五种重金属含量分别进行分析。结果显示Cr、Cu、Pb三种重金属元素在部分子流域超标;As元素在整个大夏河流域超标;Cd元素在整个大夏河流域存在污染风险。五种重金属含量从大到小排序分别为:Cr、As、Cu、Pb、Cd,变异系数从大到小分别为Cr、As、Cu、Cd、Pb。其中,Cr、As、Cu、Cd四种重金属属于重度变异,表现不够稳定,Pb属于弱变异,表现稳定。通过数据分析进一步对大夏河流域土壤重金属评价模型进行建模,模型的提出方法为:通过修改重金属因子到评价区间的侧距来加强模型的适应性,运用改进后的可拓物元理论结合综合毒性因子确定,在MATLAB平台实现。评价结果显示,大夏河流域整体呈轻度污染状态,且污染状态相对稳定。七个子流域中,合作流域、双城流域处于无污染状态;同仁流域、甘加流域、折桥流域处于轻度污染状态;桑科流域、夏河流域处于三级中度污染状态。比较改进后模型和未改进模型的评价结果,发现改进后的可拓评价模型比未改进的模型能够更准确地反映重金属综合毒性系数对评价结果的影响,因此改进后的可拓综合评价模型比未改进的模型更适合实现大夏河流域土壤重金属污染评价。最后,依据提出的流域重金属可拓综合评价模型,开发了基于WebGIS的大夏河流域土壤重金属可拓综合评价系统。通过对比国内外主流的三家WebGIS地图引擎,最终选择利用在国内发展良好、使用便利的百度地图引擎。开发模式使用前后台分离模式。前端使用JavaScript+Vue+elementUI,开发工具为Visual Studio Code。后台使用Asp.net core WebAPI,开发工具为Visual Studio 2017。存储数据库为Mysql,缓存数据库为Redis,数据库管理工具为Navicat。流域重金属评价模块使用C#与MATLAB混合编程技术。系统主要实现了用户权限分配、地图缩放操作、采样数据查询以及流域土壤重金属评价结果可视化等功能。本文为大夏河流域污染治理工作人员提供治理方向和决策依据。
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