本期目录
综述
数学与物理学
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基于角度的变系数多分类支持向量机
- 康文佳, 林文辉, 张三国
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2019, 36 (4):
449-460.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.003
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摘要 (
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支持向量机作为机器学习中一个经典的分类算法,一直广受数据科学家的喜爱。无论是处理线性可分还是非线性可分数据,传统的支持向量机能够很好地解决二分类问题。针对给定的样本,支持向量机通过最大化最小间隔得到最佳的决策分界面,从而实现对新样本的类别预测。然而现实中的数据更为复杂多样,一方面数据的类别往往多于两个,近年不乏有优秀的多分类支持向量机算法出现;另一方面不同领域的数据的特征集中可能存在相对特殊的变量(称之为主变量,targeted variable),需要将其挑选出来并加以特殊处理,以保持主变量对最终分类结果的重要影响。考虑这两个方面,提出基于角度的变系数多分类支持向量机(TLAMSVM)模型以解决含有主变量的多分类问题。它使用具备更好几何解释能力的基于角度的间隔最大分类框架完成多分类,并引入变系数模型,通过选择合适的局部光滑函数处理主变量对模型的影响。把基于角度的变系数多分类支持向量机分别应用到模拟数据集和真实数据集上。数值结果显示,相比没有使用变系数思想或基于角度的多分类框架的多分类支持向量机,TLAMSVM模型具有更高的预测准确度。
环境科学与地理学
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一种适用于气温空间插值的改进梯度距离平方反比法
- 李框宇, 周梅, 陈玖英, 潘苗苗, 李传荣, 唐伶俐
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2019, 36 (4):
491-497.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.008
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摘要 (
462 )
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针对梯度距离平方反比法(GIDS)在地形起伏剧烈地区气温插值误差偏大的问题,提出一种基于经验气温垂直递减率的改进梯度距离平方反比法(GIDS-EAR)。该方法在进行温度插值时分别考虑了经纬度和海拔高度对气温的影响特性。首先根据气温垂直递减率经验值确定气温与海拔高度的偏回归系数,并利用偏回归系数对样本点气温值进行修正,再将此气温修正值代入多元线性回归模型解算气温与经纬度的偏回归系数,依据GIDS插值公式计算待插值点的温度值。基于1981-2010年四川省及周边省份219个气象观测站的累年月值温度值,将GIDS-EAR法与普通克里金法(OK)、反距离权重法(IDW)和GIDS法进行分析比较,结果表明,GIDS-EAR法得到的年均MAE和RMSE值较OK法分别降低67.71%和68.15%,较IDW法分别降低67.68%和66.45%,较GIDS分别降低25.65%和30.08%。该结果验证了改进方法的有效性及复杂地形下的适用性。
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中国东部表土磁化率与现代气候因子的关系及其环境意义
- 谷永建, 李玉梅, 韩龙, 苏鑫
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2019, 36 (4):
498-509.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.009
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摘要 (
483 )
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选取中国东部E-W和N-S两条环境断面的表土,对其进行磁化率测定并分析土壤磁化率的空间变化特征及其与年均温、年均相对湿度和年均降水量(MAT、MARH和MAP)等现代气候因子的关系。结果表明,E-W断面上土壤χlf(低频磁化率)和χfd(频率磁化率)空间分布具有东高西低的特征;N-S断面上χlf随纬度变化复杂,χfd有向北逐渐降低的趋势。在0℃≤ MAT ≤ 12℃或MAP ≤ 1 000 mm时,χlf随MAT和MAP的增加而上升;当MAT>12℃或MAP>1 000 mm时,χlf表现出相反的变化。χlf与MAP的回归方程表明磁化率可以作为古降水的定量重建指标。研究结果显示磁化率在用于古环境重建时具有一定的适用范围,在200 ≤ MAP ≤ 1 000 mm的地区较好反映古降水的变化。
污染生态学专栏
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石膏对赤泥盐分离子迁移的影响
- 田桃, 吴玉俊, 薛生国, 黄玲, 江钧, 朱锋
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2019, 36 (4):
521-529.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.011
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摘要 (
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赤泥是氧化铝生产过程中产生的强碱性固体废弃物,盐分含量高,综合利用难。赤泥堆存的环境安全问题正严重威胁氧化铝工业的可持续发展。通过土柱淋溶模拟实验,研究不同处理(G0:不添加石膏;G2:添加2%的石膏;G4:添加4%的石膏)条件下,石膏对赤泥盐分离子迁移与分布的影响。结果表明:与G0相比,G2和G4的初渗率、稳渗率和平均渗透率分别提高31%~36%、16%~33%和9.3%~35%。G0、G2和G4渗滤液的pH值变化范围分别为8.3~9.4、8.8~10.0和9.0~9.8;EC值变化范围分别为1.0~4.0、5.8~7.2和5.2~7.5 mS·cm-1。石膏有利于渗滤液中Na+、K+和CO32-的迁移,为赤泥堆场盐分调控及赤泥土壤化处理实践提供科学依据。
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石膏/蚯蚓粪肥对赤泥团聚体结构稳定性的影响
- 王琼丽, 叶羽真, 薛生国, 江钧, 朱锋, 田桃
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2019, 36 (4):
530-536.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.012
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摘要 (
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赤泥是氧化铝工业生产过程中排放的高碱性固体废弃物,迄今尚无经济有效的处置方法。以华中地区某堆场赤泥为研究对象,通过土培实验研究改良剂(石膏、蚯蚓粪肥、石膏+蚯蚓粪肥)对赤泥团聚体稳定性的影响。结果表明:石膏的添加能显著降低赤泥pH,而蚯蚓粪肥能显著增加赤泥有机碳含量。土培60 d时,石膏添加后赤泥pH由10.54降到8.75,蚯蚓粪肥添加后赤泥有机碳含量由3.54 g·kg-1增加至14.31 g·kg-1。土培180 d时,石膏、蚯蚓粪肥、石膏+蚯蚓粪肥添加后赤泥水稳性团聚体含量由12.04%分别增加到23.49%、29.24%、33.94%;团聚体平均重量直径由0.15 mm分别增加到0.26、0.30、0.34 mm;可蚀性因子由0.36分别降低到0.31、0.30、0.29。石膏和蚯蚓粪肥的添加促进水稳性团聚体形成,提高赤泥团聚体稳定性。基质改良对赤泥团聚体稳定性的影响效果依次为:石膏+蚯蚓粪肥 > 蚯蚓粪肥 > 石膏。研究结果对赤泥土壤化处置和规模化消纳研究有科学参考意义。
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VBNC菌群中好氧反硝化菌种的复苏培养及其脱氮特性
- 徐璐宁, 王宇洋, 薛彬冰, 梅荣武, 张宇, 丁林贤, 苏晓梅
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2019, 36 (4):
545-551.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.014
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摘要 (
368 )
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高氨氮废水的生物处理技术因安全高效而备受关注,但反硝化细菌的分离菌源仅限于常规分离培养法所获得的不到1%的微生物,绝大多数菌株因处于活的但非可培养("viable but non-culturable",VBNC)状态而未能被发掘。复苏培养VBNC菌群对强化高氨氮废水的生物处理具有重要意义。本文利用复苏促进因子复苏培养高氨氮废水中的VBNC菌株,16S rRNA基因测序对其进行同源性分析,初步鉴定复苏培养的菌株归属于Gordonia和Pseudomonas属。通过测定特殊培养基中硝态氮、亚硝态氮和氨氮的浓度,研究VBNC菌株的好氧反硝化性能,其中,菌株ZYR51的好氧反硝化能力较强。本研究为挖掘潜在具有好氧反硝化性能的VBNC菌种提供了新方法,并为筛选高效去除高氨氮废水的菌种资源提供了新思路。
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露地和温室栽培模式下西兰花中3种农药的残留动态与风险评估
- 孙彩霞, 徐明飞, 戴芬, 郑蔚然, 于国光, 赵学平
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2019, 36 (4):
552-559.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2019.04.015
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摘要 (
338 )
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西兰花是中国典型的出口兼内销蔬菜品种。毒死蜱、辛硫磷和茚虫威是中国蔬菜生产中的常用农药。通过田间试验,对比这3种农药在露地和温室栽培模式下,按照推荐剂量和1.5倍推荐剂量用药,在西兰花花球、叶片和土壤中的残留动态。样品采用QuEChERS方法处理和液相色谱-质谱(LC-MS/MS)多残留检测。验证结果表明:在质量比分别为0.02、0.2和1 mg/kg时,毒死蜱、辛硫磷和茚虫威的添加回收率分别为85.8%~101.0%、90.8%~105.3%和86.1%~107.5%。3种农药的最低检出限(LOD)为0.006 mg/kg,最低定量限(LOQ)为0.01 mg/kg,满足方法要求。残留动态结果表明:在西兰花花球上,毒死蜱的半衰期为5.53~7.20 d,辛硫磷为3.55~3.92 d,茚虫威为6.11~7.73 d;在西兰花叶片上,毒死蜱的半衰期为4.33~6.93 d,辛硫磷为3.85~5.77 d,茚虫威为3.85~5.33 d;在土壤中,毒死蜱的半衰期为23.1~34.6 d,辛硫磷为23.1~34.6 d,茚虫威为17.3~23.1 d。最终残留对比表明,3种农药在西兰花叶片的残留量高于花蕾的残留量。在试验剂量施用量条件下,茚虫威和毒死蜱的限量标准不会超过现有欧盟、日本、CAC标准;在高剂量使用条件下,辛硫磷会出现超标现象。
简报