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

发布时间：2020-07-25 08:26

【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。
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X523;X171.5
【图文】：

水资源,比重,岩溶水资源,西南岩溶区

图 1-1 水资源比重图Fig.1-1 Proportion of water resources国西南岩溶区(以云贵高原为中心的广西、贵州、云南、四川、重庆、湖东)(桂、黔、滇、川、渝、鄂、湘、粤八个省市、区范围)汇集 46 个民族00 多万人口，地下水资源量大，且岩溶水资源约占地下水资源的 50%以上

地理位置,小江流域,概况,岩溶水文系统

第二章研究区概况第二章研究区概况2.1 地理位置本研究提及的石漠化岩溶区小江流域地理坐标位于东经“103°30′～104°05′”，北纬“24°10′～24°45′”，地处云南省东南部，位于“滇中城市经济圈”的重要节点上，是红河州通往贵州及西南各地的重要通道，总面积 1009.28km2，属南盘江水系一级支流，岩溶面积 70%以上。小江流域是一个流域规模及岩溶盆地特征典型、地质环境类型多样、岩溶流域完整、功能分区典型完整的岩溶水文系统(图 2-1)。

洼地,山峰,地貌,面积

山区；2.盆地上游溶丘台地槽谷区；3.盆底周边岩溶峰丛洼地区谷区；6.一级地貌分区代码；7.二级地貌分区代码；8.一级地貌0.水库；11.流域界线图 2-2 研究区地貌类型 (王宇)Fig.2-2 The landform classification of the study area地貌岩溶中山区(A1)：面积 391.24km2，位于小江流域东部和山区，占研究区总面积的 38.76％。地形起伏较大，割深度 200-700m，坡度一般 8-15°，少部分大于 25°切割深度 100-200m，坡度 8-15°，少部分大于 25°。地、洼地的组合，东部主要表现为峰丛洼(谷)地。地形所占的面积远远大于负地形所占的面积，其形态特有的山峰很尖锐，山峰四周陡峭，其基座之间分布着洼-500m。洼地中常发育有漏斗和落水洞，洼地底部一般覆裸露，石漠化严重，仅有稀疏灌丛分布。地下水以管道交界处有小泉水出露，多具季节性。谷底相对平坦，一

【参考文献】