辽宁本溪田师傅植物群及沉积1、相关定义1.1、三角模糊参数的定义 在沉积物重金属污染评价中,准确地确定沉积物中重金属含量及其分布特 征对于科学评价沉积物污染状况,具有极为重要的意义。由于实测数据资料的 有限性和不精确性,使得人们对于研究区域范围内水系沉积物中重金属的形态、 分布特征等存在不确知性,因此可将沉积物中重金属含量看作是一个模糊数。 考虑到环境系统中,自然因素的变化多服从正态或偏正态分布的特征,因此, 本研究中拟以三角模糊参数近似拟合沉积物重金属空间分布特征。参照三角模 糊数的定义,可将研究区域沉积物中重金属含量以及各重金属的地球环境背景 值定义为三角模糊数。 假设x1,x 2 ,.,x n 分别为地累积指数模型中某个参量 Z 的 n 个监测(?或实测? 55 值), x 为平均值, 为标准差。根据数理统计原理117,对于常态分布或近似 常态分布的数列,约有 95%以上的数据落在( x?2, x +2 )范围内。因此,该区 域对原数据序列具有较好的代表性。这里不妨将数据的平均值 x作为最可能值, 以 2 作为模糊数的上、下浮动范围,则地累积指数模型的三角模糊参数可表示 为: Z =( x? 2 , x , x+ 2 ) (9) 显然, x? 2 为模糊数 Z 的下限, x+ 2 为上限, x为最可能值。参照式 (1)中隶属函数的定义,将上式(9)的隶属函数近似表示为: ? ? + +?+ ? 1.2、持久性有机污染物概念及其特征 随着各国工业的发展,特别是近代化工、石油、农药、杀虫剂、除草剂以及化肥 等工业的迅猛发展,人工合成的有机化学品越来越多。目前已知的有机化学品种类约 700 万种,其中人工合成的有机化学品种类达十万种以上,且以每年 2000 种左右的 速度递增 2 。有机化学品可沿食物链累积,人类处于食物链的顶层受到的危害尤其严 重。上世纪 90 年代以来,一些具有环境持久性的化学物质对生态系统及人类健康的 影响日益引起人们的关注,尤其是那些能引起生殖系统障碍和干扰内分泌系统的持久 性有机污染物。持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs)是一类在环境中 难降解、在生物体内难代谢,具有很强的亲脂性,可以在食物链中富集,能够通过蒸 发、冷凝等过程远距离传输的污染物,这类污染物毒性高,即使在微量水平就能对生 2 态环境和人体健康产生显著不良影响 3.4 。持久性有机污染物造成危害的机理复杂、 作用隐蔽、效应持久,所以长期以来一直成为河口及其近岸环境优先监测和控制的污 染物类别 5.6 。 持久性有机污染物具有持久性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的特征 7 。POPs 的化学性质稳定,对于自然条件下的生物代谢、光降解、化学分解等具有很强的抵抗 能力。一旦排放到环境中,它们难于被分解,因此可以在水体、土壤和底泥等环境介 质中存留数年甚至数十年或更长的时间。我国 20 世纪 80 年代中期以前由于大量使用 有机氯农药如六六六和滴滴涕等,曾对土壤、地表水系造成严重污染。尽管有机氯农 药现己禁用多年,但由于其环境持久性,至今在我国部分地区的水体和底泥中仍维持 一定残留水平 8-10 。POPs 分子结构中通常含有卤素原子,具有低水溶性、高脂溶性的 特征,因而能够在脂肪组织中发生生物蓄积,从而导致 POPs 从周围媒介物质中富集 到生物体内,并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度。水体和土壤中的 POPs 可 以通过蒸气形式存在,进入大气环境或者吸附在大气颗粒物上,在大气环境中远距离 迁移,同时这一适度的挥发性又使得它们不会永久停留在大气中,而能重新沉降到地 球上,且这种过程可以反复多次地发生,图 1 为有机污染物的全球循环过程。正是由 于 POPs 的高持久性和半挥发性,使得全球范围内,包括大陆、沙漠、海洋和南北极 地区都可能监测出 POPs 的存在 11 。多氯联苯、多环芳烃、二噁英、有机氯农药等 POPs 被认为具有很高的雌激素活性,能够扰乱生物体内分泌系统进而对人体健康和生态环 境产生有害影响。实验室和环境影响研究表明,POPs 可造成神经行为失常、内分泌 紊乱、生殖系统和免疫系统的破坏发育异常以及癌症和肿瘤的增加。 图 1 有机污染物的全球循环(US-EPA,2002) Fig1 The global circulation of organic pollutants (US-EPA,2002) 3 1.3、沉积物重金属污染概念 1.1.1 底泥重金属来源1.1.1 底泥重金属来源 重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染,它是典型的无机有毒 物质污染。一般情况下,重金属以天然的浓度广泛存在于自然界中,但是,随着 社会经济的飞速发展,人类对重金属的开采、冶炼、加工以及商业制造及使用等 活动日益增加,重金属污染来源也相应广泛,比如污水灌溉、污泥利用、气液固 体废弃物的不当弃置、农药和化肥的施用等。大气中的重金属污染源主要来自电 厂、冶金、石油开采、建筑材料生产、运输业等,进入大气中的重金属可以通过 干、湿沉降输入土壤和水体。由于我国北方比较干旱,相对缺水,并且许多城市 是重工业城市,耗水量大,导致农业用水紧张,所以污水灌溉现象比较严重,城 市下水道污水、工业废水、排污河污水以及超标的地面水等随着灌溉用水进入土 体,造成了严重的环境污染。 排污河道沉积物污染是河流水体污染的主要来源。北方某城市排污河因多年 未彻底清淤,河底已经沉积了大量淤泥,平均淤泥深度 1-3m。由于淤泥中含有 大量的重金属、有机物质和各类有毒有害物质,极易造成二次污染,故河道的治 1.4、相关参数定义 2.2.1 雷诺数和微粒雷诺数2.2.1 雷诺数和微粒雷诺数 雷诺数是流体力学中很重要的粘性力相似准则数,Re 表征了流体受迫流动时 惯性力与黏性力的相对比值,它是分析流体流动状态和研究流体摩擦阻力的基础, Re 越大意味着惯性力影响越显著,越小则粘性力影响越显著。 Re? aU ave Dh ? (2-15) 式中: Uave翅片间空气的平均流速,m/s。 描述围绕微粒流动区域的关键是微粒雷诺数,即作用于微粒上质量力和粘性 力比值的大小。Rep的定义式如下: ( ) Rep? a v a v p d p ? ? ? (2-16) 1.5、分形的定义 分形几何学作为一门新兴的几何学,按照常规的想法,我们首先应该给分形下一个 明确的数学定义,对给定的图形,通过这个定义来判断它是不是分形。但实际上,这样 一个常规的思路对于分形几何这个数学分支来说太过于简单化了。因为到目前为止,我 们还无法给分形下一个确切的定义,我们只能了解它的一些基本概念。 一直以来研究学者们为给分形下一个明确的数学定义做出了各种各样的努力,也提 出了许多不同的观点,但遗憾的是,这些定义经验证都很难是适用于一般的情形。 曼德勃罗特是最早给分形进行定义的研究人员。他在 1982 年的时候对分形做出了 如下的定义 1 :分形是豪斯道夫维数严格大于其拓扑维数的集合。(A fractal is by definition a set for which the Hausdorff-Besicovitch-dimension strictly exceeds the teclogical dimension. Every set with a non- integer D is a fractal)。但是这个定义也只是一种大致描述 性的,它所能涵盖的只是一些数学上的分形,然而明显的,它将一些”另类”分形(例 如Peano曲线)排除在外了。所以说,这个定义也存在着很多明显的漏洞。但是,这个 定义指出了一个实质性的内容,也就是分形是一个集合。 四年之后,在1986年曼德勃罗特又对分形做出了如下的定义45:分形是局部和整体 以某种方式相似的形体(A fractal is a shape made of parts similar to the whole in some way)。这个定义强调了图形中局部与整体之间以及小的局部和大的局部之间的一种自相 似性,既通俗又直观。但是它仍然不是一个严密的数学定义,并且也有说出分形还应具 有的另外一些性质。因此,从某种意义上来讲,这个关于分形的定义也是不精确的。 对分形进行定义的方法最开始是以否定的形式给出来的:无论你是以多么近的距离 对一个对象进行观察,分形都是以一系列不同于欧几里德对象(点、线、面等)的元素组 成的 46 。试想,一条曲线,(我们暂时不考虑这种情况,直线在一定近距离下进行观测 时可看作是圆柱体),当我以足够近的距离对它其中某一小段进行观测时,最终得到的 结论只会是直线。就比如我们前面提到的海岸线,当从人造卫星上观察它时,会有不同 程度的港湾,当我走在海岸线边,相当于是只取其中一小段进行观测,还是会出现一些 小的港湾。Viszeck 47 在他 1992 年发表的一篇文章中指出,在对某一几何体的长度、面 积或是体积这样的几何单位进行测定时,如果得不到确定的测量数值,我们就认为这个 几何体具有分形结构。仍然以海岸线的长度测量为例,因为当我们使用不同度量单位的 工具去进行测量的时候得到了不同的测量结果,所以我们可以说海岸线的形状就具有分 2 分形理论 8 形结构。 上面的方法对分形进行的定义简单明了,但是丛实用性的角度上来讲,又似乎稍有 欠缺。Edgar 在1990年给分形下了一个这样的定义 50 :”分形集就是比经典几何考虑的 集合更不规则的集合。这个集合无论被放大多少倍,越来越小的细节仍能看到”。 到目前为止,关于分形的定义还没有最后的定论。K.F.Falconer 48 认为最好不要去寻 找精确的定义,因为某种定义总是要排除掉一些有趣的图形。 总体来讲,分形可以看作是一些简单空间上的一些”复杂”的点的集合,这种集合 同时又具有某些特殊的性质。 需要说明一下的是,恶魔所讨论的自然界各类应用科学中所涉及到的各种分形,绝 大部分是相对的,也就是说,当尺度缩小到一定单位的时候时,分形的结构也就不存在 了。实际生活中没有绝对的分形,严格的分形只存在于理论研究之中。 总的来说,分形的精确定义仍然是一个没有解决的问题,因为这个定义有一定的难 度,它需要有足够的广度用来包括所有特殊情形(比如病态曲线),但又不能太宽还要 避免与其他领域的相关定义相混淆。认识都需要从实践中产生,新的概念往往是从现象 和经验中总结出来的。直到现在,人们还在继续研究分形的严格定义这样一个问题,甚 至于还出现了一个新的学科分支分形几何和分形理论命名学 51 (named fractal geometry or theory of fractals)。 1.6、两相流相关参数的定义 2.5.1 两相浓度2.5.1 两相浓度 两相浓度是两相流动的重要特性。两相容积浓度定义为: C= VP VVg+V(2-44) P 式中:CV表示两相容积浓度;V P表示颗粒容积;Vg表示流体容积。 容积浓度与单位体积颗粒数 n 及平均直径d p的关系式: C3 V= n 6dp(2-45) 式中:n 表示单位体积内颗粒数;d p表示平均直径。 1.7、本文对植物熟语的定义 综合泰汉语对熟语的定义,本文的研究对象包含汉语中的成语、谚语、歇后语等,以 及泰语中的成语、谚语等。而植物熟语,则指在组成语素上含有植物词,与植物词汇有直 接关系的熟语。比如汉语的玉树临风、大树底下好乘凉、人挪死树挪活、胸脯上长草 慌了心啦;泰语的 (本义菠萝眼,寓意耳目众多。)、 (本义长 得像冬瓜和葫芦,寓意四肢发达头脑简单。)、 ( 本义小米辣椒,寓意个子小但 很强悍)。 1.8、植物遗传资源的概念 关于遗传资源的概念,众说纷纭,不同国家