耕地資源質量與土壤環(huán)境監(jiān)測評價新方法

目錄
序
第1章 緒論 1
1.1 本書創(chuàng)作背景 1
1.2 本書主要內容 8
參考文獻 11
第2章 土壤樣點、空間預測和賦值方法綜合優(yōu)化下的縣域耕地資源質量等級評價 14
2.1 耕地質量評價方法完善研究概況 14
2.1.1 評價內容與指標體系的完善 14
2.1.2 耕地土壤屬性預測方法的完善 16
2.1.3 評價樣點空間抽樣方法的完善 18
2.2 研究思路與基礎數(shù)據(jù) 19
2.2.1 研究內容 19
2.2.2 研究技術路線 20
2.2.3 研究區(qū)概況 21
2.2.4 研究基礎數(shù)據(jù) 22
2.3 樣點疏密差異對土壤屬性空間預測精度的影響及分區(qū) 23
2.3.1 基于不同來源樣點的土壤屬性預測總體精度 23
2.3.2 基于土壤屬性均質單元的樣點密度空間差異 34
2.3.3 土壤屬性預測精度與樣點密度的關系 40
2.3.4 研究區(qū)土壤樣點的疏密性分區(qū) 43
2.4 樣點稀缺區(qū)土壤屬性空間分布的優(yōu)化預測 45
2.4.1 優(yōu)化預測的土壤-景觀模型建立 45
2.4.2 研究區(qū)樣點密集區(qū)土壤屬性特征與景觀因子的關系 49
2.4.3 基于土壤-景觀模型的土壤屬性空間分布預測 51
2.4.4 土壤-景觀預測與地統(tǒng)計插值預測結果比較 56
2.4.5 樣點稀缺區(qū)土壤屬性提取及其分布特征 60
2.5 樣點密集區(qū)參評土壤樣點的數(shù)量及布局優(yōu)化 61
2.5.1 樣點數(shù)量及布局優(yōu)化的空間抽樣原理與智能優(yōu)化算法 61
2.5.2 基于模擬退火算法的參評土壤樣點數(shù)量及布局優(yōu)化 63
2.5.3 考慮土壤屬性空間異質性的模擬退火算法改進及運用 70
2.5.4 優(yōu)選土壤樣點的精度評價與來源分析 77
2.6 評價單元土壤屬性數(shù)據(jù)賦值方法的優(yōu)化選擇 80
2.6.1 評價單元土壤屬性數(shù)據(jù)賦值過程 80
2.6.2 不同土壤屬性*優(yōu)空間插值方法選擇 81
2.6.3 評價單元土壤屬性賦值方法優(yōu)化選擇 87
2.7 各優(yōu)化方法綜合運用的縣域耕地質量評價 92
2.7.1 評價的方法體系 92
2.7.2 評價單元數(shù)據(jù)獲取 93
2.7.3 耕地質量評價結果 95
2.7.4 評價精度分析 96
2.8 本章小結 98
參考文獻 100
第3章 運用大數(shù)據(jù)分析方法的省域耕地資源質量等級評價 103
3.1 大數(shù)據(jù)研究概況 103
3.1.1 大數(shù)據(jù)研究的興起 103
3.1.2 大數(shù)據(jù)信息來源 104
3.1.3 大數(shù)據(jù)管理與云計算 105
3.1.4 大數(shù)據(jù)分析與機器學習研究 106
3.2 省域耕地資源質量等級評價內容及技術路線 107
3.2.1 省域耕地資源質量等級評價內容 107
3.2.2 省域耕地資源質量等級評價技術路線 108
3.2.3 江蘇省概況 110
3.3 耕地資源質量基礎大數(shù)據(jù)集和云計算環(huán)境構建 110
3.3.1 耕地資源質量的驅動因素與被驅動因素 111
3.3.2 研究基礎大數(shù)據(jù)集的構建 112
3.3.3 大數(shù)據(jù)云計算環(huán)境的構建與數(shù)據(jù)集成 117
3.4 大數(shù)據(jù)深度學習的省域耕地資源等級評價 121
3.4.1 基本流程與數(shù)據(jù)處理 122
3.4.2 大數(shù)據(jù)耕地資源質量評價研究結果與精度 127
3.4.3 大數(shù)據(jù)耕地資源質量評價空間差異與影響因素 132
3.4.4 大數(shù)據(jù)深度學習方法在耕地資源質量評價中的應用效果評價 134
3.5 方法融合下的大數(shù)據(jù)耕地資源質量評價結果的精度效應 136
3.5.1 面向對象方法 136
3.5.2 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價結果 140
3.5.3 深度學習與面向對象方法融合的耕地資源質量評價精度 140
3.6 本章小結 143
參考文獻 145
第4章 基于農(nóng)田大氣-土壤-作物多介質系統(tǒng)監(jiān)測的耕地污染和風險評價 149
4.1 各介質重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.1 大氣重金屬污染特征與風險概況 149
4.1.2 土壤重金屬污染特征與風險概況 150
4.1.3 作物重金屬污染特征與風險概況 151
4.2 多介質系統(tǒng)監(jiān)測的耕地污染和風險評價 152
4.2.1 耕地污染和風險評價對象與技術路線 152
4.2.2 蠡河流域概況 153
4.2.3 監(jiān)測點布設與樣品采集 156
4.2.4 樣品的測試 160
4.2.5 數(shù)據(jù)分析和評價方法 163
4.3 大氣降塵重金屬污染特征和風險評價 169
4.3.1 大氣降塵重金屬時空分布特征 169
4.3.2 大氣降塵重金屬生態(tài)風險評價 175
4.3.3 大氣降塵重金屬健康風險評價 178
4.4 土壤重金屬污染特征和風險評價 180
4.4.1 土壤基本理化性質 180
4.4.2 土壤重金屬分布特征 182
4.4.3 土壤重金屬生態(tài)風險評價 190
4.4.4 土壤重金屬健康風險評價 192
4.5 作物重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.1 小麥重金屬污染特征與風險評價 195
4.5.2 水稻重金屬污染特征和風險評價 202
4.5.3 兩種作物籽粒重金屬污染特征和風險的比較 207
4.6 農(nóng)田系統(tǒng)多介質重金屬綜合健康風險 211
4.6.1 飲用水重金屬的健康風險 211
4.6.2 不同輸入途徑下重金屬污染產(chǎn)生的健康風險比較 213
4.6.3 綜合健康風險評價及空間分布 214
4.7 本章小結 215
參考文獻 217
第5章 多方法聯(lián)用的農(nóng)田大氣-土壤-作物系統(tǒng)重金屬污染源解析 221
5.1 農(nóng)田系統(tǒng)重金屬污染源解析研究概況 221
5.1.1 大氣降塵重金屬源解析 221
5.1.2 土壤重金屬污染源解析 221
5.1.3 作物重金屬污染源解析 222
5.2 農(nóng)田各介質重金屬污染源解析 222
5.2.1 擬解決的關鍵問題 222
5.2.2 研究內容與技術路線 223
5.2.3 研究材料 223
5.2.4 重金屬污染源解析方法 224
5.3 大氣降塵重金屬污染源解析 228
5.3.1 相關分析與富集因子分析 229
5.3.2 PMF分析和Pb同位素分析 230
5.3.3 大氣降塵重金屬源解析方法聯(lián)用探討 234
5.4 土壤重金屬污染源解析 235
5.4.1 定性源識別 235
5.4.2 定量源解析 237
5.4.3 土壤源解析方法聯(lián)用探討 249
5.5 作物重金屬污染源解析 251
5.5.1 小麥籽粒元素Pb來源解析 252
5.5.2 水稻籽粒元素Pb來源解析 254
5.5.3 兩種作物籽粒Pb污染源解析結果比較 256
5.6 本章小結 257
參考文獻 258
第6章 基于監(jiān)測-模擬的城市地區(qū)土壤-大氣多環(huán)芳烴分布變化、來源和風險預警 262
6.1 多環(huán)芳烴的來源、性質和分布 262
6.1.1 多環(huán)芳烴的來源 262
6.1.2 多環(huán)芳烴的性質 262
6.1.3 土壤多環(huán)芳烴的空間分布 263
6.2 多環(huán)芳烴分布、來源與預警的研究內容與方法 264
6.2.1 研究內容與技術路線 264
6.2.2 研究區(qū)概況 266
6.2.3 樣品采集與測定 266
6.3 城市土壤-大氣多環(huán)芳烴的空間分布與來源 272
6.3.1 城市土壤多環(huán)芳烴的污染水平與空間差異 272
6.3.2 城市大氣PAHs時空分布特征 278
6.3.3 城市土壤-大氣多環(huán)芳烴的來源解析 282
6.4 城市環(huán)境多環(huán)芳烴的多介質空間分布模擬 286
6.4.1 多環(huán)芳烴排放量估算 287
6.4.2 多介質逸度Ⅲ級模型及其參數(shù) 288
6.4.3 OC-Model與BC-Model模擬結果對比與選擇 295
6.4.4 BC-Model模擬多環(huán)芳烴的空間分布 299
6.5 城市土壤多環(huán)芳烴累積變化的模擬重建與預測 303
6.5.1 多介質逸度Ⅳ級模型及其參數(shù) 304
6.5.2 城市土壤多環(huán)芳烴累積變化模擬重建與預測的方法 307
6.5.3 1978～2013年城市土壤多環(huán)芳烴的累積變化與未來預測 310
6.5.4 城市土壤多環(huán)芳烴累積變化的時空特征 313
6.6 城市土壤多環(huán)芳烴累積的風險評估與預警 314
6.6.1 健康風險評估和預警的方法 315
6.6.2 城市土壤多環(huán)芳烴累積的健康風險評估 318
6.6.3 城市土壤多環(huán)芳烴累積的健康風險預警 321
6.7 本章小結 322
參考文獻 323
第7章 基于溪流溶解態(tài)有機質監(jiān)測的土地利用、土壤環(huán)境變化的效應評價 327
7.1 溪流溶解態(tài)有機質性狀及土地利用、土壤環(huán)境變化的影響 327
7.1.1 溪流有機質的生物地球化學功能 327
7.1.2 溪流溶解態(tài)有機質的來源 327
7.1.3 溪流溶解態(tài)有機質的組成 328
7.1.4 土地利用、土壤環(huán)境變化對溪流溶解態(tài)有機質性狀的影響 329
7.2 溪流溶解態(tài)有機質檢測效應評價研究內容與方法 331
7.2.1 研究內容與技術路線 331
7.2.2 研究材料與方法 333
7.2.3 樣品測試分析 335
7.2.4 數(shù)據(jù)分析 339
7.3 流域溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環(huán)境變化的響應 339
7.3.1 陸源有機質輸入估算模型的耦合 339
7.3.2 流域水體有機碳、氮陸源輸入特征的空間變異 347
7.3.3 流域水體有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環(huán)境變化的響應 352
7.3.4 典型溪流有機質陸源輸入特征對土地利用、土壤環(huán)境變化的響應 356
7.4 典型溪流溶解態(tài)有機質性狀對土地利用、土壤環(huán)境變化的響應 359
7.4.1 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態(tài)有機質輸出含量的特征差異 359
7.4.2 不同土地利用-土壤類型影響溪流中溶解態(tài)有機質組成的特征差異 367
7.4.3 溪流溶解態(tài)有機質組成對土地利用、土壤環(huán)境變化的響應 376
7.5 本章小結 381
參考文獻 382
第8章 基于污染物湖泊沉積記錄的資源環(huán)境保護的效應評價 387
8.1 湖泊沉積與污染物的變化記錄 387
8.1.1 湖泊沉積物定年 387
8.1.2 湖泊沉積物中多環(huán)芳烴的累積變化 388
8.1.3 湖泊沉積物中重金屬的累積變化 389
8.2 湖泊沉積物研究內容與方法 390
8.2.1 研究內容與技術路線 390
8.2.2 研究區(qū)概況 391
8.2.3 樣品的采集與測定 392
8.2.4 數(shù)據(jù)分析和評價模擬的方法 396
8.3 西太湖沉積物中多環(huán)芳烴的歷史變化與物源分析 400
8.3.1 西太湖沉積環(huán)境與沉積速率測算 400
8.3.2 西太湖多環(huán)芳烴的歷史變化 402
8.3.3 多環(huán)芳烴吸附沉積的影響因素 411
8.3.4 西太湖多環(huán)芳烴的