化学计量学在降水化学数据分析及建模中的应用

论文摘要

酸雨污染作为当前一个全球性的环境问题,受到环境保护工作者的广泛关注,它对水生生态系统、陆生生态系统、对建筑物和材料以及人体健康等都造成了直接或间接的危害。酸雨是由于酸性物质的湿沉降而形成的。一般的降水由于空气中有二氧化碳生成的碳酸饱和水溶液,pH值可达5.6,因此通常将pH值小于5.6的雨雪或其他方式形成的大气降水（如雾、露、霜等）,统称为酸雨。人类的活动每年放出上亿吨二氧化硫和氮氧化物,这些物质在大气中氧化并吸收水分,形成硫酸和硝酸,使雨水的pH值降低到5.6以下。 本文以东莞市2000-2003年的降水化学数据为研究对象。 首先我们对东莞市的酸性降水现状进行了基础性研究,包括降水酸化程度、酸雨的季节变化、降水pH值与降水量、降水时间的关系、降水的化学成分组成等。结果显示,东莞市的酸雨污染已经达到比较严重的程度。 其次,由于降水的pH值受多种酸性离子(如SO42-、NO3-)和碱性离子(如NH4、Ca2+)的影响,且这些影响因素之间存在着多重相关性。根据一个地区降水中所含各离子浓度和其对应的pH值,利用计量学方法,优选出对pH值有重要作用的离子,并建立降水pH值的预测模型,挖掘降水数据中所隐含的信息,在酸雨的防治研究工作中具有重要意义。 在本论文中,我们尝试利用各种计量学方法,包括逐步回归、多元线性回归、主成分回归等线性方法,和投影寻踪回归、新近兴起的支持向量机回归等非线性方法,对东莞市的降水数据进行解析,构建pH值预测模型。 由于各影响因素之间存在着多重相关性,因此降水的pH值与降水中各离子

论文目录

• 目录
• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 2 化学计量学在降水pH值预测建模中的应用
• 2.1 化学计量学简介
• 2.2 酸雨概述
• 2.2.1 酸雨发展及其研究
• 2.2.2 降水的pH值
• 2.2.3 降水的酸化过程
• 2.2.4 酸雨的危害
• 2.2.5 控制酸雨的对策
• 2.2.5.1 一般措施
• 2.2.5.2 政策性措施
• 2.3 化学计量学在酸雨pH值预测建模中的应用
• 3 数据来源及酸性降水现状分析
• 3.1 数据来源
• 3.2 东莞市酸性降水现状分析
• 3.2.1 东莞市降水酸化现状
• 3.2.2 降水酸化程度的季节变化
• 3.2.3 降水pH值与降水量、降水时间的关系
• 3.2.4 降水的化学成分组成
• 3.3 结果讨论
• 4 化学计量学在降水化学数据分析中的应用
• 4.1 数据标准化
• 4.2 变量筛选
• 4.2.1 变量相关性分析
• 4.2.1.1 相关性分析的数学原理
• 4.2.1.2 降水数据的各变量相关分析结果
• 4.2.2 逐步回归分析
• 4.2.3 变量筛选结果讨论
• 4.2 采用线性方法构建酸性降水pH值预测模型
• 4.2.1 多元线性回归
• 4.2.2 主成分回归
• 4.2.3 结果讨论
• 4.3 采用非线性方法构建酸性降水pH值预测模型
• 4.3.1 投影寻踪回归
• 4.3.1.1 投影寻踪方法简介
• 4.3.1.2 IEA-PPR建模思路
• 4.3.1.3 IEA-PPR用于东莞市降水pH值预测研究
• 4.3.1.4 结束语
• 4.3.2 支持向量机回归
• 4.3.2.1 支持向量机的基本原理
• 4.3.2.2 支持向量机的回归算法及其实现
• 4.3.2.3 SVMR用于降水pH值预测
• 4.3.2.4 预测结果
• 4.3.2.5 讨论
• 4.4 总结
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 硕士期间发表论文情况
• 8 致谢
• 9 声明