石漠化区耕作污染的地下水微生物—毒理联合响应机制及模拟

论文摘要

土壤水基质环境是研究地下水微生物-毒理指标（细菌群落总数、总大肠杆菌群落总数）联合响应机制的关键点。不同基质环境条件作用下对地下水微生物-毒理指标机制响应作用的重点科学问题分别为:地下水微生物-毒理指标联合响应机制及岩溶地下水微生物-毒理指标的预测。首先,本文将正交试验原理引入粗糙集理论建立初始决策表,对地下水微生物-毒理指标影响因素进行筛选;然后,以典型石漠化区云南泸西小江流域岩溶地下水为研究对象,探讨了不同基质环境条件（温度、PH和孔隙率）对岩溶地下水微生物-毒理指标的响应关系;最后,建立石漠化区岩溶地下水微生物-毒理指标的预测模型。主要成果如下:一、确认了温度、PH和孔隙率为影响岩溶地下水微生物-毒理指标响应的主要环境因素。室内条件下模拟石漠化区原状地层的土壤水渗透过程,参考正交实验原理建立粗糙集理论的初始决策表,对温度、光照、PH、粒径、孔隙率、NaCl浓度、水流速度7个影响因素进行属性约减,结果表明:排名前三的环境因素温度、PH和孔隙率（累计贡献度达到85.93%）为微生物-毒理指标的主要影响因素。二、揭示了主要环境影响因素（温度、PH和孔隙率）对岩溶地下水微生物-毒理指标的响应机制。温度是直接作用于地下水微生物-毒理指标的影响因素;PH值和孔隙率通过改变土壤水环境含氧度和介质表面的电荷覆盖情况,直接或间接作用的改变地下水环境的电荷正负及氧化还原环境,进而改变岩溶地下水微生物-毒理指标变化。三、建立了石漠化区表层岩溶带地下水微生物-毒理指标的预测模型。温度、PH和孔隙率主要环境影响因素对地下水微生物-毒理指标的响应机理不同,但通过PSO-SVM（支持向量机粒子群）算法对实验数据通过非线性变换映射到多维空间,建立地下水微生物-毒理指标训练样本集,然后基于凸二次规划求取最优线性分类面（极值解就是全局最优解）,完成石漠化区表层岩溶带地下水微生物-毒理指标的预测模型。综上,揭示不同基质环境条件下地下水微生物-毒理指标的响应机制,建立石漠化区表层岩溶带地下水微生物-毒理指标的预测模型,可准确判断研究区岩溶水资源和土壤带内的生态环境污染程度,为地下水资源可持续利用和污染的有效防治提供科学依据。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王帅伟

导师: 王秀艳

关键词: 石漠化区,表层岩溶水,环境条件,微生物毒理指标,响应机制

来源: 中国地质科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 中国地质科学院

基金: 国家重点研发计划项目“喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范”课题“-断陷盆地地表,地下水资源高效利用与优化调控”(编号:2016YFC0502502)

分类号: X523;X171.5

总页数: 152

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