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Kev ua qias tuaj ntawm av yog ib qho teeb meem loj uas tshwm sim los ntawm tib neeg tej haujlwm. Qhov kev faib tawm ntawm cov khoom muaj peev xwm ua rau muaj tshuaj lom (PTEs) sib txawv hauv feem ntau hauv nroog thiab thaj chaw ib puag ncig. Yog li ntawd, nws nyuaj rau kwv yees qhov chaw ntawm cov ntsiab lus ntawm PTEs hauv cov av zoo li no. Tag nrho ntawm 115 tus qauv tau txais los ntawm Frydek Mistek hauv Czech Republic. Calcium (Ca), magnesium (Mg), potassium (K) thiab nickel (Ni) concentrations tau txiav txim siab siv inductively coupled plasma emission spectrometry. Cov lus teb hloov pauv yog Ni thiab cov lus kwv yees yog Ca, Mg, thiab K. Lub matrix correlation ntawm cov lus teb hloov pauv thiab cov lus kwv yees hloov pauv qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov ntsiab lus. Cov txiaj ntsig kwv yees qhia tau hais tias Support Vector Machine Regression (SVMR) ua tau zoo, txawm hais tias nws qhov kwv yees qhov yuam kev hauv paus nruab nrab (RMSE) (235.974 mg / kg) thiab qhov yuam kev tsis muaj tseeb (MAE) (166.946 mg / kg) siab dua li lwm txoj hauv kev siv. Cov qauv sib xyaw rau Empirical Bayesian Kriging-Multiple Linear Regression (EBK-MLR) ua tau tsis zoo, raws li pov thawj los ntawm cov coefficients ntawm kev txiav txim siab tsawg dua 0.1. Tus qauv Empirical Bayesian Kriging-Support Vector Machine Regression (EBK-SVMR) yog tus qauv zoo tshaj plaws, nrog RMSE qis (95.479 mg / kg) thiab MAE (77.368 mg / kg) tus nqi thiab coefficient siab ntawm kev txiav txim siab (R2 = 0.637). Cov txheej txheem tsim qauv EBK-SVMR tau pom los ntawm kev siv daim ntawv qhia tus kheej. Cov neurons sib sau ua ke hauv lub dav hlau ntawm tus qauv sib xyaw CakMg-EBK-SVMR qhia ntau yam xim uas kwv yees Ni concentration hauv cov av hauv nroog thiab peri-urban. Cov txiaj ntsig qhia tau tias kev sib xyaw ua ke EBK thiab SVMR yog ib txoj hauv kev zoo rau kev kwv yees Ni concentration hauv cov av hauv nroog thiab peri-urban.
Nickel (Ni) yog suav tias yog ib qho micronutrient rau cov nroj tsuag vim nws pab txhawb rau atmospheric nitrogen fixation (N) thiab urea metabolism, ob qho tib si yog qhov tsim nyog rau noob germination. Ntxiv rau nws txoj kev pab rau noob germination, Ni tuaj yeem ua haujlwm ua fungal thiab bacterial inhibitor thiab txhawb kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag. Qhov tsis muaj nickel hauv av tso cai rau cov nroj tsuag nqus nws, ua rau chlorosis ntawm nplooj. Piv txwv li, cowpeas thiab taum ntsuab xav tau kev siv cov chiv ua los ntawm nickel los ua kom zoo dua nitrogen fixation2. Kev siv cov chiv ua los ntawm nickel txuas ntxiv mus rau nplua nuj av thiab ua kom cov legumes muaj peev xwm kho nitrogen hauv av tas li ua rau nickel concentration hauv av ntau ntxiv. Txawm hais tias nickel yog ib qho micronutrient rau cov nroj tsuag, nws cov kev noj ntau dhau hauv av tuaj yeem ua rau muaj kev phom sij ntau dua li qhov zoo. Kev lom ntawm nickel hauv av txo qis pH av thiab cuam tshuam kev nqus hlau ua cov khoom noj tseem ceeb rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag1. Raws li Liu3, Ni tau pom tias yog qhov tseem ceeb thib 17 uas xav tau rau kev loj hlob thiab kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag. Ntxiv rau nickel lub luag haujlwm hauv kev loj hlob thiab kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag, tib neeg xav tau nws rau ntau yam kev siv. Electroplating, kev tsim cov nickel-based cov hlau sib xyaw, thiab kev tsim cov khoom siv hluav taws xob thiab cov hluav taws xob hauv kev lag luam tsheb txhua yam yuav tsum tau siv nickel hauv ntau yam kev lag luam. Tsis tas li ntawd, cov hlau sib xyaw nickel thiab cov khoom siv electroplated tau siv dav hauv cov khoom siv hauv chav ua noj, cov khoom siv hauv chav ua si, cov khoom siv hauv kev lag luam zaub mov, hluav taws xob, hlau thiab cable, lub tshuab cua dav hlau, kev phais mob, textiles, thiab kev tsim nkoj5. Cov theem nplua nuj Ni hauv cov av (piv txwv li, cov av saum npoo av) tau raug suav hais tias yog ob qho tib si anthropogenic thiab cov khoom ntuj tsim, tab sis feem ntau, Ni yog qhov chaw ntuj tsim es tsis yog anthropogenic4,6. Cov khoom ntuj tsim ntawm nickel suav nrog volcanic erups, nroj tsuag, hluav taws kub hav zoov, thiab cov txheej txheem geological; txawm li cas los xij, cov khoom ntuj tsim suav nrog nickel / cadmium roj teeb hauv kev lag luam hlau, electroplating, arc vuam, diesel thiab roj roj, thiab cov pa phem los ntawm cov thee combustion thiab pov tseg thiab sludge incineration Nickel accumulation7,8.Raws li Freedman thiab Hutchinson9 thiab Manyiwa et al. 10, cov chaw tseem ceeb ntawm kev ua qias tuaj rau hauv av hauv thaj chaw ib puag ncig thiab ib puag ncig yog cov chaw ua hlau thiab cov chaw tsuas hlau uas muaj nickel-tooj ​​liab. Cov av saum toj kawg nkaus nyob ib puag ncig lub chaw ua hlau nickel-tooj ​​liab hauv Sudbury hauv Canada muaj cov nickel ntau tshaj plaws ntawm 26,000 mg / kg11. Qhov sib txawv, kev ua qias tuaj ntawm kev tsim nickel hauv tebchaws Russia tau ua rau muaj cov nickel ntau dua hauv av Norwegian11. Raws li Alms et al. 12, qhov ntau ntawm HNO3-extractable nickel hauv thaj av ua liaj ua teb sab saum toj ntawm thaj av (kev tsim nickel hauv Russia) yog txij li 6.25 txog 136.88 mg / kg, sib raug rau qhov nruab nrab ntawm 30.43 mg / kg thiab qhov concentration ntawm 25 mg / kg. Raws li kabata 11, kev siv cov chiv phosphorus hauv cov av ua liaj ua teb hauv nroog lossis thaj av peri-urban thaum lub caij ua qoob loo sib law liag tuaj yeem ua rau lossis ua rau cov av qias neeg. Cov teebmeem ntawm nickel hauv tib neeg tuaj yeem ua rau mob qog noj ntshav los ntawm kev hloov pauv, kev puas tsuaj ntawm chromosomal, Z-DNA tiam, kev kho DNA raug thaiv, lossis cov txheej txheem epigenetic13. Hauv kev sim tsiaj, nickel tau pom tias muaj peev xwm ua rau ntau yam qog nqaij hlav, thiab cov kab mob carcinogenic nickel tuaj yeem ua rau cov qog nqaij hlav no hnyav dua.
Kev ntsuam xyuas av qias neeg tau vam meej nyob rau lub sijhawm tsis ntev los no vim muaj ntau yam teeb meem kev noj qab haus huv uas tshwm sim los ntawm kev sib raug zoo ntawm av thiab cov nroj tsuag, kev sib raug zoo ntawm av thiab av, kev puas tsuaj ntawm ecological, thiab kev ntsuam xyuas kev cuam tshuam rau ib puag ncig. Txog niaj hnub no, kev kwv yees qhov chaw ntawm cov khoom muaj peev xwm lom (PTEs) xws li Ni hauv av tau siv sijhawm ntau thiab siv sijhawm ntau los ntawm kev siv cov txheej txheem ib txwm muaj. Kev tshwm sim ntawm kev kos duab av digital (DSM) thiab nws txoj kev vam meej tam sim no15 tau txhim kho kev kwv yees av mapping (PSM) zoo heev. Raws li Minasny thiab McBratney16, kev kwv yees av mapping (DSM) tau ua pov thawj tias yog ib qho kev kawm tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb av. Lagacherie thiab McBratney, 2006 txhais DSM ua "kev tsim thiab kev sau cov ntaub ntawv av los ntawm kev siv cov txheej txheem soj ntsuam hauv chaw thiab chaw kuaj mob thiab cov txheej txheem kwv yees av thiab tsis yog qhov chaw". McBratney et al. 17 piav qhia tias DSM lossis PSM niaj hnub no yog txoj kev zoo tshaj plaws rau kev kwv yees lossis kos duab qhov chaw faib tawm ntawm PTEs, hom av thiab cov khoom av. Geostatistics thiab Machine Learning Algorithms (MLA) yog DSM qauv txheej txheem uas tsim cov ntawv qhia digital nrog kev pab los ntawm cov khoos phis tawj siv cov ntaub ntawv tseem ceeb thiab tsawg kawg nkaus.
Deutsch18 thiab Olea19 txhais geostatistics li "kev sau cov txheej txheem lej uas cuam tshuam nrog kev sawv cev ntawm cov yam ntxwv ntawm qhov chaw, feem ntau yog siv cov qauv stochastic, xws li kev tshuaj xyuas cov sijhawm ua piv txwv cov ntaub ntawv sijhawm." Feem ntau, geostatistics cuam tshuam nrog kev ntsuam xyuas ntawm variograms, uas tso cai rau Quantify thiab txhais cov kev vam khom ntawm cov nqi spatial los ntawm txhua cov ntaub ntawv dataset20.Gumiaux et al. 20 ntxiv qhia tias kev ntsuam xyuas ntawm variograms hauv geostatistics yog raws li peb lub hauv paus ntsiab lus, suav nrog (a) suav qhov ntsuas ntawm cov ntaub ntawv sib raug zoo, (b) txheeb xyuas thiab suav anisotropy hauv cov ntaub ntawv sib txawv thiab (c) ntxiv rau Ntxiv rau kev coj mus rau hauv tus account qhov yuam kev ntawm cov ntaub ntawv ntsuas sib cais los ntawm cov teebmeem hauv zos, cov teebmeem cheeb tsam kuj raug kwv yees. Tsim los ntawm cov tswv yim no, ntau cov txheej txheem interpolation siv hauv geostatistics, suav nrog kev dav dav kriging, co-kriging, kriging ib txwm muaj, empirical Bayesian kriging, txoj kev kriging yooj yim thiab lwm yam txheej txheem interpolation paub zoo los kos duab lossis kwv yees PTE, cov yam ntxwv av, thiab hom av.
Cov Algorithms Kawm Tshuab (MLA) yog ib txoj kev tshiab uas siv cov chav kawm ntaub ntawv loj dua uas tsis yog linear, uas siv cov algorithms feem ntau siv rau kev khawb cov ntaub ntawv, txheeb xyuas cov qauv hauv cov ntaub ntawv, thiab siv ntau zaus rau kev faib tawm hauv cov teb kev tshawb fawb xws li kev tshawb fawb av thiab cov haujlwm rov qab. Ntau cov ntawv tshawb fawb vam khom cov qauv MLA los kwv yees PTE hauv av, xws li Tan et al. 22 (cov hav zoov random rau kev kwv yees cov hlau hnyav hauv cov av ua liaj ua teb), Sakizadeh et al. 23 (kev ua qauv siv cov tshuab vector txhawb nqa thiab cov tes hauj lwm neural dag) kev ua qias tuaj hauv av). Tsis tas li ntawd, Vega et al. 24 (CART rau kev ua qauv khaws cov hlau hnyav thiab kev nqus hauv av) Sun et al. 25 (kev siv cubist yog kev faib tawm ntawm Cd hauv av) thiab lwm yam algorithms xws li k-ze tshaj plaws tus neeg nyob ze, kev hloov pauv dav dav, thiab kev hloov pauv txhawb nqa Cov ntoo kuj tau siv MLA los kwv yees PTE hauv av.
Kev siv cov algorithms DSM hauv kev kwv yees lossis kev kos duab ntsib ntau yam teeb meem. Ntau tus kws sau ntawv ntseeg tias MLA zoo dua li geostatistics thiab vice versa. Txawm hais tias ib qho zoo dua li lwm qhov, kev sib xyaw ua ke ntawm ob qho ua rau qib kev tseeb ntawm kev kos duab lossis kev kwv yees hauv DSM15. Woodcock thiab Gopal26 Finke27; Pontius thiab Cheuk28 thiab Grunwald29 tawm tswv yim txog qhov tsis txaus thiab qee qhov yuam kev hauv kev kwv yees av daim ntawv qhia. Cov kws tshawb fawb av tau sim ntau yam txheej txheem los ua kom zoo dua qhov ua tau zoo, qhov tseeb, thiab kev kwv yees ntawm DSM daim ntawv qhia thiab kev kwv yees. Kev sib xyaw ua ke ntawm kev tsis paub meej thiab kev txheeb xyuas yog ib qho ntawm ntau yam sib txawv uas koom ua ke rau hauv DSM los ua kom zoo dua qhov ua tau zoo thiab txo qhov tsis zoo. Txawm li cas los xij, Agyeman et al. 15 piav qhia tias tus cwj pwm lees paub thiab kev tsis paub meej uas tau qhia los ntawm kev tsim daim ntawv qhia thiab kev kwv yees yuav tsum tau lees paub ywj pheej los txhim kho qhov zoo ntawm daim ntawv qhia. Cov kev txwv ntawm DSM yog vim qhov zoo ntawm av uas tau faib tawm hauv thaj chaw, uas cuam tshuam nrog ib feem ntawm kev tsis paub meej; txawm li cas los xij, qhov tsis muaj kev paub tseeb hauv DSM yuav tshwm sim los ntawm ntau qhov chaw ntawm qhov yuam kev, uas yog qhov yuam kev covariate, qhov yuam kev qauv, qhov yuam kev qhov chaw, thiab qhov yuam kev analytical 31. Kev ua qauv tsis raug uas tshwm sim hauv MLA thiab cov txheej txheem geostatistical yog txuam nrog kev tsis nkag siab, thaum kawg ua rau kev yooj yim dhau ntawm cov txheej txheem tiag tiag32. Txawm hais tias qhov xwm txheej ntawm kev ua qauv li cas los xij, qhov tsis raug tuaj yeem raug suav hais tias yog cov qauv kev teeb tsa, kev kwv yees qauv lej, lossis kev sib xyaw33. Tsis ntev los no, ib qho kev hloov pauv DSM tshiab tau tshwm sim uas txhawb kev koom ua ke ntawm geostatistics thiab MLA hauv kev kos duab thiab kev kwv yees. Ntau tus kws tshawb fawb av thiab cov kws sau ntawv, xws li Sergeev et al. 34; Subbotina et al. 35; Tarasov et al. 36 thiab Tarasov et al. 37 tau siv qhov zoo ntawm geostatistics thiab kev kawm tshuab los tsim cov qauv sib xyaw uas txhim kho kev ua haujlwm ntawm kev kwv yees thiab kev kos duab. zoo. Qee cov qauv algorithm sib xyaw lossis ua ke no yog Artificial Neural Network Kriging (ANN-RK), Multilayer Perceptron Residual Kriging (MLP-RK), Generalized Regression Neural Network Residual Kriging (GR-NNRK)36, Artificial Neural Network Kriging-Multilayer Perceptron (ANN-K-MLP)37 thiab Co-Kriging thiab Gaussian Process Regression38.
Raws li Sergeev et al., kev sib xyaw ua ke ntawm ntau yam kev ua qauv muaj peev xwm tshem tawm cov qhov tsis zoo thiab ua kom muaj txiaj ntsig zoo ntawm cov qauv sib xyaw ua ke es tsis yog tsim nws tus qauv ib leeg. Hauv cov ntsiab lus no, daim ntawv tshiab no sib cav tias nws yog qhov tsim nyog los siv cov txheej txheem sib xyaw ua ke ntawm geostatistics thiab MLA los tsim cov qauv sib xyaw zoo tshaj plaws los kwv yees Ni nplua nuj hauv nroog thiab thaj chaw ib puag ncig. Kev tshawb fawb no yuav vam khom Empirical Bayesian Kriging (EBK) ua tus qauv pib thiab sib xyaw nrog Support Vector Machine (SVM) thiab Multiple Linear Regression (MLR) cov qauv. Kev sib xyaw ntawm EBK nrog txhua MLA tsis paub. Cov qauv sib xyaw ntau yam pom yog kev sib xyaw ua ke ntawm cov qauv ib txwm muaj, seem, regression kriging, thiab MLA. EBK yog ib txoj kev geostatistical interpolation uas siv cov txheej txheem spatially stochastic uas yog localized ua ib qho chaw tsis-stationary/stationary random teb nrog cov kev teeb tsa localization txhais hla lub teb, tso cai rau spatial variation39. EBK tau siv rau hauv ntau yam kev tshawb fawb, suav nrog kev tshuaj xyuas kev faib tawm ntawm cov pa roj carbon organic hauv cov av ua liaj ua teb40, kev ntsuas av qias neeg41 thiab kev kos duab av cov khoom42.
Ntawm qhov tod tes, Self-Organizing Graph (SeOM) yog ib qho kev kawm algorithm uas tau siv rau hauv ntau tsab xov xwm xws li Li et al. 43, Wang et al. 44, Hossain Bhuiyan et al. 45 thiab Kebonye et al.46 Txheeb xyuas cov yam ntxwv ntawm qhov chaw thiab kev sib sau ua ke ntawm cov ntsiab lus. Wang et al. 44 piav qhia tias SeOM yog ib qho kev kawm muaj zog uas paub txog nws lub peev xwm los sib sau ua ke thiab xav txog cov teeb meem tsis yog kab. Tsis zoo li lwm cov txheej txheem lees paub cov qauv xws li kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb, kev sib sau ua ke fuzzy, kev sib sau ua ke hierarchical, thiab kev txiav txim siab ntau yam, SeOM zoo dua ntawm kev teeb tsa thiab txheeb xyuas cov qauv PTE. Raws li Wang et al. 44, SeOM tuaj yeem sib sau ua ke qhov chaw faib tawm ntawm cov neurons cuam tshuam thiab muab cov ntaub ntawv pom kev daws teeb meem siab. SeOM yuav pom cov ntaub ntawv kwv yees Ni kom tau txais tus qauv zoo tshaj plaws los piav qhia cov txiaj ntsig rau kev txhais lus ncaj qha.
Daim ntawv no lub hom phiaj yog los tsim ib daim qauv qhia chaw uas muaj zog nrog qhov tseeb tshaj plaws rau kev kwv yees cov ntsiab lus nickel hauv cov av hauv nroog thiab thaj chaw ib puag ncig. Peb xav tias qhov kev ntseeg tau ntawm cov qauv sib xyaw feem ntau nyob ntawm qhov cuam tshuam ntawm lwm cov qauv txuas nrog rau cov qauv pib. Peb lees paub cov teeb meem uas DSM ntsib, thiab thaum cov teeb meem no raug daws teeb meem ntawm ntau qhov chaw, kev sib xyaw ua ke ntawm kev nce qib hauv geostatistics thiab MLA qauv zoo li yog incremental; yog li ntawd, peb yuav sim teb cov lus nug tshawb fawb uas yuav ua rau muaj cov qauv sib xyaw. Txawm li cas los xij, tus qauv yog qhov tseeb npaum li cas ntawm kev kwv yees lub hom phiaj? Tsis tas li ntawd, qib kev ntsuam xyuas kev ua haujlwm raws li kev lees paub thiab kev ntsuam xyuas qhov tseeb yog dab tsi? Yog li ntawd, lub hom phiaj tshwj xeeb ntawm txoj kev tshawb fawb no yog (a) tsim ib qho qauv sib xyaw ua ke rau SVMR lossis MLR siv EBK ua tus qauv pib, (b) piv cov qauv tshwm sim (c) tawm tswv yim qhov qauv sib xyaw zoo tshaj plaws rau kev kwv yees cov ntsiab lus Ni hauv cov av hauv nroog lossis thaj chaw ib puag ncig, thiab (d) daim ntawv thov ntawm SeOM los tsim ib daim ntawv qhia kev daws teeb meem siab ntawm kev hloov pauv ntawm nickel.
Txoj kev tshawb fawb no tab tom ua nyob rau hauv Czech Republic, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv Frydek Mistek koog tsev kawm ntawv hauv Moravia-Silesian cheeb tsam (saib Daim Duab 1). Lub cheeb tsam ntawm thaj chaw kawm ntawv yog qhov nyuaj heev thiab feem ntau yog ib feem ntawm Moravia-Silesian Beskidy cheeb tsam, uas yog ib feem ntawm ntug sab nraud ntawm Carpathian Mountains. Thaj chaw kawm ntawv nyob nruab nrab ntawm 49° 41′ 0′ N thiab 18° 20′ 0′ E, thiab qhov siab yog nruab nrab ntawm 225 thiab 327 m; txawm li cas los xij, Koppen kev faib tawm system rau lub xeev huab cua ntawm thaj av tau ntsuas raws li Cfb = huab cua oceanic temperate, Muaj ntau nag los txawm tias nyob rau hauv lub hlis qhuav. Qhov kub sib txawv me ntsis thoob plaws hauv ib xyoos ntawm -5 ° C thiab 24 ° C, tsis tshua poob qis dua -14 ° C lossis siab dua 30 ° C, thaum qhov nruab nrab nag txhua xyoo yog ntawm 685 thiab 752 mm47. Thaj chaw soj ntsuam kwv yees ntawm tag nrho thaj chaw yog 1,208 square kilometers, nrog 39.38% ntawm thaj av cog qoob loo thiab 49.36% ntawm hav zoov npog. Ntawm qhov tod tes, thaj chaw siv hauv kev tshawb fawb no yog kwv yees li 889.8 square kilometers. Hauv thiab nyob ib puag ncig Ostrava, kev lag luam hlau thiab cov hlau ua haujlwm yog cov neeg ua haujlwm heev. Cov chaw ua haujlwm hlau, kev lag luam hlau uas nickel siv rau hauv cov hlau tsis xeb (piv txwv li rau kev tiv thaiv rau atmospheric corrosion) thiab cov hlau alloy (nickel ua rau lub zog ntawm cov hlau thaum tswj nws cov ductility zoo thiab toughness), thiab kev ua liaj ua teb intensive xws li phosphate chiv thov thiab tsiaj txhu yog kev tshawb fawb peev xwm qhov chaw ntawm nickel hauv thaj av (piv txwv li, ntxiv nickel rau cov menyuam yaj kom nce tus nqi loj hlob hauv cov menyuam yaj thiab cov nyuj uas tsis tau noj ntau). Lwm yam kev siv nickel hauv kev lag luam hauv thaj chaw tshawb fawb suav nrog nws siv hauv electroplating, suav nrog electroplating nickel thiab electroless nickel plating txheej txheem. Cov khoom av yooj yim sib txawv ntawm cov xim av, cov qauv, thiab cov ntsiab lus carbonate. Cov qauv av yog nruab nrab mus rau qhov zoo, los ntawm cov khoom niam txiv. Lawv yog colluvial, alluvial lossis aeolian hauv xwm. Qee qhov av zoo li mottled hauv qhov chaw thiab subsoil, feem ntau nrog concrete thiab bleaching. Txawm li cas los xij, cambisols thiab stagnosols yog cov av feem ntau hauv thaj av48. Nrog rau qhov siab ntawm 455.1 txog 493.5 m, cambisols dominate Czech Republic49.
Daim ntawv qhia thaj chaw kawm [Daim ntawv qhia thaj chaw kawm tau tsim los ntawm kev siv ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, version 10.7, URL: https://desktop.arcgis.com).]
Tag nrho muaj 115 daim qauv av saum toj kawg nkaus tau txais los ntawm cov av hauv nroog thiab cov av nyob ib puag ncig hauv cheeb tsam Frydek Mistek. Tus qauv qauv siv yog ib daim phiaj xwm ib txwm muaj nrog cov qauv av sib nrug 2 × 2 km, thiab cov av saum toj kawg nkaus tau ntsuas ntawm qhov tob ntawm 0 txog 20 cm siv lub cuab yeej GPS tuav tes (Leica Zeno 5 GPS). Cov qauv tau ntim rau hauv lub hnab Ziploc, sau npe kom raug, thiab xa mus rau chav kuaj mob. Cov qauv tau ziab cua kom tsim cov qauv pulverized, pulverized los ntawm lub tshuab (Fritsch disc mill), thiab sieve (sieve loj 2 hli). Muab 1 gram ntawm cov qauv av qhuav, homogenized thiab sieved rau hauv lub raj mis teflon uas muaj daim ntawv lo meej. Hauv txhua lub thawv Teflon, muab 7 ml ntawm 35% HCl thiab 3 ml ntawm 65% HNO3 (siv lub tshuab dispenser tsis siv neeg - ib qho rau txhua cov kua qaub), npog maj mam thiab cia cov qauv sawv ib hmos rau qhov kev tshuaj tiv thaiv (aqua regia program). Muab cov supernatant tso rau ntawm lub phaj hlau kub (kub: 100 W thiab 160 °C) rau 2 teev kom yooj yim rau kev zom cov qauv, tom qab ntawd txias. Hloov cov supernatant mus rau hauv lub raj mis volumetric 50 ml thiab dilute rau 50 ml nrog dej deionized. Tom qab ntawd, lim cov supernatant diluted rau hauv lub raj mis PVC 50 ml nrog dej deionized. Tsis tas li ntawd, 1 ml ntawm cov tshuaj dilution tau diluted nrog 9 ml ntawm dej deionized thiab lim rau hauv lub raj mis 12 ml npaj rau PTE pseudo-concentration. Cov concentration ntawm PTEs (As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, Ca, Mg, K) tau txiav txim siab los ntawm ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy) (Thermo Fisher Scientific, USA) raws li cov txheej txheem txheem thiab kev pom zoo. Xyuas kom meej tias Quality Assurance thiab Control (QA/QC) cov txheej txheem (SRM NIST 2711a Montana II Soil). PTEs nrog cov kev txwv kev ntes qis dua ib nrab tau raug tshem tawm ntawm txoj kev tshawb fawb no. Cov kev txwv kev ntes ntawm PTE siv hauv txoj kev tshawb fawb no yog 0.0004.(koj).Ntxiv rau, cov txheej txheem tswj xyuas zoo thiab kev lees paub zoo rau txhua qhov kev tshuaj xyuas yog ua kom ntseeg tau los ntawm kev tshuaj xyuas cov qauv siv. Txhawm rau kom ntseeg tau tias qhov yuam kev tau txo qis, kev tshuaj xyuas ob zaug tau ua tiav.
Empirical Bayesian Kriging (EBK) yog ib qho ntawm ntau txoj kev geostatistical interpolation siv rau hauv kev ua qauv hauv ntau qhov chaw xws li kev tshawb fawb av. Tsis zoo li lwm cov txheej txheem kriging interpolation, EBK txawv ntawm cov txheej txheem kriging ib txwm muaj los ntawm kev xav txog qhov yuam kev kwv yees los ntawm tus qauv semivariogram. Hauv EBK interpolation, ntau tus qauv semivariogram raug suav thaum lub sijhawm interpolation, es tsis yog ib qho semivariogram. Cov txheej txheem interpolation ua rau txoj hauv kev rau qhov tsis paub meej thiab kev sau ntawv cuam tshuam nrog qhov kev npaj ntawm semivariogram uas yog ib feem nyuaj heev ntawm txoj kev kriging txaus. Cov txheej txheem interpolation ntawm EBK ua raws li peb qhov kev ntsuas uas Krivoruchko50 tau hais, (a) tus qauv kwv yees semivariogram los ntawm cov ntaub ntawv nkag (b) tus nqi kwv yees tshiab rau txhua qhov chaw nkag raws li semivariogram tsim thiab (c) tus qauv kawg A yog suav los ntawm cov ntaub ntawv simulated. Txoj cai Bayesian equation yog muab ua ib qho posterior
Qhov twg \(Prob\left(A\right)\) sawv cev rau qhov ua ntej, \(Prob\left(B\right)\) qhov tshwm sim ntawm qhov tshwm sim tsis raug saib xyuas hauv feem ntau, \(Prob (B,A)\ ) . Kev xam semivariogram yog raws li Bayes txoj cai, uas qhia txog qhov propensity ntawm cov ntaub ntawv soj ntsuam uas tuaj yeem tsim los ntawm semivariograms. Tus nqi ntawm semivariogram ces txiav txim siab siv Bayes txoj cai, uas hais tias nws yuav tsim cov ntaub ntawv soj ntsuam los ntawm semivariogram li cas.
Lub tshuab vector txhawb nqa yog lub tshuab kawm algorithm uas tsim cov hyperplane sib cais zoo tshaj plaws los sib txawv cov chav kawm zoo sib xws tab sis tsis yog linearly ywj pheej. Vapnik51 tau tsim cov algorithm kev faib tawm lub hom phiaj, tab sis nws nyuam qhuav tau siv los daws cov teeb meem regression-oriented. Raws li Li et al.52, SVM yog ib qho ntawm cov txheej txheem classifier zoo tshaj plaws thiab tau siv rau hauv ntau qhov chaw. Lub regression Cheebtsam ntawm SVM (Support Vector Machine Regression - SVMR) tau siv rau hauv qhov kev tshuaj xyuas no. Cherkassky thiab Mulier53 tau tsim SVMR ua kernel-based regression, qhov kev suav uas tau ua tiav siv cov qauv linear regression nrog ntau lub teb chaws spatial functions. John et al54 qhia tias SVMR modeling siv hyperplane linear regression, uas tsim cov kev sib raug zoo nonlinear thiab tso cai rau spatial functions. Raws li Vohland et al. 55, epsilon (ε)-SVMR siv cov ntaub ntawv kawm tiav los tau txais tus qauv sawv cev ua lub luag haujlwm epsilon-insensitive uas siv los kos duab cov ntaub ntawv ywj pheej nrog qhov zoo tshaj plaws epsilon bias los ntawm kev cob qhia ntawm cov ntaub ntawv sib raug zoo. Qhov yuam kev deb preset raug tsis quav ntsej los ntawm tus nqi tiag tiag, thiab yog tias qhov yuam kev loj dua ε (ε), cov khoom av them rau nws. Tus qauv kuj txo qhov nyuaj ntawm cov ntaub ntawv kawm mus rau ib pawg me me ntawm cov vectors txhawb nqa. Cov kab zauv uas Vapnik51 tau hais hauv qab no.
qhov twg b sawv cev rau qhov scalar threshold, \(K\left({x}_{,}{ x}_{k}\right)\) sawv cev rau lub kernel function, \(\alpha\) sawv cev rau Lagrange multiplier, N sawv cev rau cov ntaub ntawv numeric, \({x}_{k}\) sawv cev rau cov ntaub ntawv input, thiab \(y\) yog cov ntaub ntawv output. Ib qho ntawm cov kernels tseem ceeb siv yog SVMR operation, uas yog Gaussian radial basis function (RBF). Lub RBF kernel yog siv los txiav txim siab qhov zoo tshaj plaws SVMR qauv, uas yog qhov tseem ceeb kom tau txais qhov cuam tshuam tsis zoo tshaj plaws C thiab kernel parameter gamma (γ) rau PTE kev cob qhia cov ntaub ntawv. Ua ntej, peb tau soj ntsuam cov txheej txheem kev cob qhia thiab tom qab ntawd sim cov qauv kev ua tau zoo ntawm cov txheej txheem validation. Cov txheej txheem steering siv yog sigma thiab tus nqi ntawm txoj kev yog svmRadial.
Ib qho qauv regression ntau kab (MLR) yog ib qho qauv regression uas sawv cev rau kev sib raug zoo ntawm cov lus teb hloov pauv thiab ntau tus lej ntawm cov hloov pauv kwv yees los ntawm kev siv cov txheej txheem linear pooled xam siv txoj kev least squares. Hauv MLR, tus qauv least squares yog ib qho kev ua haujlwm kwv yees ntawm cov khoom av tom qab xaiv cov hloov pauv piav qhia. Nws yog qhov tsim nyog siv cov lus teb los tsim kom muaj kev sib raug zoo linear siv cov hloov pauv piav qhia. PTE tau siv ua cov hloov pauv teb los tsim kom muaj kev sib raug zoo linear nrog cov hloov pauv piav qhia. Tus qauv MLR yog
qhov twg y yog qhov hloov pauv teb, \(a\) yog qhov intercept, n yog tus lej ntawm cov kwv yees, \({b}_{1}\) yog qhov regression ib nrab ntawm cov coefficients, \({x}_{ i}\) sawv cev rau qhov kwv yees lossis cov hloov pauv piav qhia, thiab \({\varepsilon }_{i}\) sawv cev rau qhov yuam kev hauv tus qauv, tseem hu ua qhov seem.
Cov qauv sib xyaw tau txais los ntawm kev sib xyaw EBK nrog SVMR thiab MLR. Qhov no ua tiav los ntawm kev rho tawm cov nqi kwv yees los ntawm EBK interpolation. Cov nqi kwv yees tau txais los ntawm interpolated Ca, K, thiab Mg tau txais los ntawm kev sib xyaw ua ke kom tau txais cov hloov pauv tshiab, xws li CaK, CaMg, thiab KMg. Cov ntsiab lus Ca, K thiab Mg tom qab ntawd tau muab ua ke kom tau txais qhov hloov pauv thib plaub, CaKMg. Zuag qhia tag nrho, cov hloov pauv tau txais yog Ca, K, Mg, CaK, CaMg, KMg thiab CaKMg. Cov hloov pauv no tau dhau los ua peb cov lus kwv yees, pab kwv yees cov ntsiab lus nickel hauv cov av hauv nroog thiab peri-urban. SVMR algorithm tau ua tiav ntawm cov lus kwv yees kom tau txais cov qauv sib xyaw Empirical Bayesian Kriging-Support Vector Machine (EBK_SVM). Ib yam li ntawd, cov hloov pauv kuj tau xa mus los ntawm MLR algorithm kom tau txais cov qauv sib xyaw Empirical Bayesian Kriging-Multiple Linear Regression (EBK_MLR). Feem ntau, cov hloov pauv Ca, K, Mg, CaK, CaMg, KMg, thiab CaKMg yog siv ua covariates ua cov kwv yees ntawm Ni cov ntsiab lus hauv cov av hauv nroog thiab cov av ib puag ncig. Tus qauv zoo tshaj plaws tau txais (EBK_SVM lossis EBK_MLR) ces yuav raug pom los ntawm kev siv daim duab qhia tus kheej. Cov txheej txheem ua haujlwm ntawm txoj kev tshawb fawb no tau qhia hauv Daim Duab 2.
Siv SeOM tau dhau los ua ib qho cuab yeej nrov rau kev teeb tsa, kev soj ntsuam, thiab kev kwv yees cov ntaub ntawv hauv kev lag luam nyiaj txiag, kev kho mob, kev lag luam, kev suav lej, kev tshawb fawb av, thiab ntau ntxiv. SeOM yog tsim los ntawm kev siv cov tes hauj lwm neural dag thiab cov txheej txheem kev kawm tsis muaj kev saib xyuas rau kev teeb tsa, kev soj ntsuam, thiab kev kwv yees. Hauv kev tshawb fawb no, SeOM tau siv los pom Ni concentration raws li tus qauv zoo tshaj plaws rau kev kwv yees Ni hauv cov av hauv nroog thiab peri-urban. Cov ntaub ntawv ua tiav hauv kev soj ntsuam SeOM yog siv ua n input-dimensional vector variables43,56.Melssen et al. 57 piav qhia txog kev sib txuas ntawm ib qho vector nkag mus rau hauv lub network neural los ntawm ib txheej nkag mus rau ib qho vector tso zis nrog ib qho hnyav vector. Cov zis tsim los ntawm SeOM yog daim ntawv qhia ob-seem uas muaj cov neurons sib txawv lossis cov nodes woven rau hauv hexagonal, voj voog, lossis square topological maps raws li lawv qhov sib thooj. Sib piv cov qhov loj ntawm daim ntawv qhia raws li metric, quantization error (QE) thiab topographic error (TE), tus qauv SeOM nrog 0.086 thiab 0.904, feem, raug xaiv, uas yog 55-map unit (5 × 11). Cov qauv neuron yog txiav txim siab raws li tus lej ntawm cov nodes hauv qhov sib npaug empirical.
Tus naj npawb ntawm cov ntaub ntawv siv hauv txoj kev tshawb fawb no yog 115 cov qauv. Ib txoj hauv kev random tau siv los faib cov ntaub ntawv ua cov ntaub ntawv sim (25% rau kev lees paub) thiab cov ntaub ntawv cob qhia (75% rau kev ntsuas). Cov ntaub ntawv cob qhia siv los tsim cov qauv regression (kev ntsuas), thiab cov ntaub ntawv xeem siv los txheeb xyuas qhov muaj peev xwm dav dav58. Qhov no tau ua los ntsuas qhov tsim nyog ntawm ntau yam qauv rau kev kwv yees cov ntsiab lus nickel hauv av. Txhua tus qauv siv tau dhau los ntawm kaum npaug ntawm cov txheej txheem hla kev lees paub, rov ua dua tsib zaug. Cov hloov pauv tsim los ntawm EBK interpolation yog siv ua cov lus kwv yees lossis cov hloov pauv piav qhia los kwv yees cov hloov pauv lub hom phiaj (PTE). Kev ua qauv yog ua tiav hauv RStudio siv cov pob khoom tsev qiv ntawv (Kohonen), tsev qiv ntawv (caret), tsev qiv ntawv (modelr), tsev qiv ntawv ("e1071"), tsev qiv ntawv ("plyr"), tsev qiv ntawv ("caTools"), tsev qiv ntawv ("prospectr") thiab tsev qiv ntawv ("Metrics").
Ntau yam kev ntsuas kev lees paub tau siv los txiav txim siab tus qauv zoo tshaj plaws uas tsim nyog rau kev kwv yees cov ntsiab lus nickel hauv av thiab los ntsuas qhov tseeb ntawm tus qauv thiab nws qhov kev lees paub. Cov qauv sib xyaw tau ntsuas siv qhov yuam kev tsis sib xws (MAE), qhov yuam kev hauv paus nruab nrab (RMSE), thiab R-squared lossis kev txiav txim siab coefficient (R2). R2 txhais qhov sib txawv ntawm cov feem pua ​​hauv cov lus teb, sawv cev los ntawm tus qauv regression.RMSE thiab qhov sib txawv ntawm qhov ntsuas ywj pheej piav qhia txog lub zog kwv yees ntawm tus qauv, thaum MAE txiav txim siab qhov tseeb ntawm tus nqi. Tus nqi R2 yuav tsum siab kom ntsuas tus qauv sib xyaw zoo tshaj plaws siv cov kev ntsuas kev lees paub, qhov ze dua tus nqi yog rau 1, qhov tseeb siab dua. Raws li Li et al. 59, tus nqi R2 ntawm 0.75 lossis ntau dua yog suav tias yog qhov kwv yees zoo; txij li 0.5 txog 0.75 yog qhov ua tau zoo ntawm tus qauv, thiab qis dua 0.5 yog qhov ua tau zoo ntawm tus qauv tsis lees paub. Thaum xaiv tus qauv siv cov txheej txheem ntsuas kev lees paub RMSE thiab MAE, cov nqi qis dua tau txais tau txaus thiab tau suav tias yog qhov kev xaiv zoo tshaj plaws. Cov kab zauv hauv qab no piav qhia txog txoj kev txheeb xyuas.
qhov twg n sawv cev rau qhov loj ntawm tus nqi pom\({Y}_{i}\) sawv cev rau qhov kev teb ntsuas, thiab \({\widehat{Y}}_{i}\) kuj sawv cev rau tus nqi teb kwv yees, yog li ntawd, rau thawj i kev soj ntsuam.
Cov lus piav qhia txog kev kwv yees thiab cov lus teb tau muab tso rau hauv Rooj 1, qhia txog qhov nruab nrab, qhov sib txawv ntawm tus qauv (SD), coefficient ntawm kev hloov pauv (CV), qhov tsawg kawg nkaus, qhov siab tshaj plaws, kurtosis, thiab skewness. Qhov tsawg kawg nkaus thiab qhov siab tshaj plaws ntawm cov ntsiab lus yog nyob rau hauv kev txo qis ntawm Mg < Ca < K < Ni thiab Ca < Mg < K < Ni, feem. Cov concentration ntawm cov lus teb hloov pauv (Ni) qauv los ntawm thaj chaw kawm ntau ntawm 4.86 txog 42.39 mg / kg. Kev sib piv ntawm Ni nrog lub ntiaj teb nruab nrab (29 mg / kg) thiab European nruab nrab (37 mg / kg) qhia tau hais tias qhov nruab nrab geometric xam rau thaj chaw kawm yog nyob rau hauv qhov ntau tolerable. Txawm li cas los xij, raws li qhia los ntawm Kabata-Pendias11, kev sib piv ntawm qhov nruab nrab nickel (Ni) concentration hauv kev tshawb fawb tam sim no nrog cov av ua liaj ua teb hauv Sweden qhia tau hais tias qhov nruab nrab nickel concentration tam sim no siab dua. Ib yam li ntawd, qhov nruab nrab concentration ntawm Frydek Mistek hauv nroog thiab peri-urban av hauv kev tshawb fawb tam sim no (Ni 16.15 mg / kg) siab dua dua li qhov txwv tsis pub tshaj ntawm 60 (10.2 mg/kg) rau Ni hauv cov av hauv nroog Polish uas Różański et al tau tshaj tawm. Ntxiv mus, Bretzel thiab Calderisi61 tau sau tseg qhov nruab nrab Ni concentration qis heev (1.78 mg/kg) hauv cov av hauv nroog hauv Tuscany piv rau kev tshawb fawb tam sim no. Jim62 kuj pom qhov concentration nickel qis dua (12.34 mg/kg) hauv cov av hauv nroog Hong Kong, uas qis dua qhov concentration nickel tam sim no hauv kev tshawb fawb no. Birke et al63 tau tshaj tawm qhov nruab nrab Ni concentration ntawm 17.6 mg/kg hauv thaj chaw khawb av qub thiab thaj chaw lag luam hauv nroog hauv Saxony-Anhalt, Lub Tebchaws Yelemees, uas yog 1.45 mg/kg siab dua qhov nruab nrab Ni concentration hauv thaj chaw (16.15 mg/kg). Kev tshawb fawb tam sim no. Cov ntsiab lus nickel ntau dhau hauv cov av hauv qee thaj chaw hauv nroog thiab suburban ntawm thaj chaw kawm tej zaum yuav yog vim kev lag luam hlau thiab hlau thiab kev lag luam hlau. Qhov no yog sib xws nrog kev tshawb fawb los ntawm Khodadoust et al. 64 tias kev lag luam hlau thiab kev ua hlau yog cov chaw tseem ceeb ntawm kev ua qias tuaj ntawm nickel hauv cov av. Txawm li cas los xij, cov lus kwv yees kuj tseem nyob ntawm 538.70 mg / kg txog 69,161.80 mg / kg rau Ca, 497.51 mg / kg txog 3535.68 mg / kg rau K, thiab 685.68 mg / kg txog 5970.05 mg / kg rau Mg.Jakovljevic et al. 65 tau tshawb xyuas tag nrho cov Mg thiab K cov av hauv nruab nrab Serbia. Lawv pom tias tag nrho cov concentration (410 mg/kg thiab 400 mg/kg, feem) qis dua li Mg thiab K concentration ntawm kev tshawb fawb tam sim no. Tsis paub meej, nyob rau sab hnub tuaj Poland, Orzechowski thiab Smolczynski66 tau soj ntsuam tag nrho cov ntsiab lus ntawm Ca, Mg thiab K thiab qhia qhov nruab nrab concentration ntawm Ca (1100 mg/kg), Mg (590 mg/kg) thiab K (810 mg/kg). Cov ntsiab lus hauv av topsoil qis dua ib qho hauv kev tshawb fawb no. Kev tshawb fawb tsis ntev los no los ntawm Pongrac et al. 67 tau qhia tias tag nrho cov ntsiab lus Ca uas tau soj ntsuam hauv 3 cov av sib txawv hauv Scotland, UK (av Mylnefield, av Balruddery thiab av Hartwood) tau qhia txog cov ntsiab lus Ca siab dua hauv kev tshawb fawb no.
Vim yog qhov sib txawv ntawm cov ntsiab lus ntsuas ntawm cov qauv, cov ntaub ntawv teeb tsa faib tawm ntawm cov ntsiab lus qhia txog qhov sib txawv skewness. Qhov skewness thiab kurtosis ntawm cov ntsiab lus yog txij li 1.53 txog 7.24 thiab 2.49 txog 54.16, raws li. Txhua yam ntsiab lus xam tau muaj skewness thiab kurtosis theem siab dua +1, yog li qhia tias cov ntaub ntawv faib tawm tsis xwm yeem, skewed rau hauv qhov kev coj ua thiab peaked. Cov CV kwv yees ntawm cov ntsiab lus kuj qhia tau tias K, Mg, thiab Ni qhia txog qhov sib txawv nruab nrab, thaum Ca muaj qhov sib txawv siab heev. CVs ntawm K, Ni thiab Mg piav qhia txog lawv qhov kev faib tawm sib xws. Ntxiv mus, qhov kev faib tawm Ca tsis sib xws thiab cov peev txheej sab nraud tuaj yeem cuam tshuam rau nws qib kev nplua nuj.
Qhov kev sib raug zoo ntawm cov kev kwv yees hloov pauv nrog cov ntsiab lus teb qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov ntsiab lus (saib Daim Duab 3). Qhov kev sib raug zoo qhia tau tias CaK tau pom qhov sib raug zoo nruab nrab nrog tus nqi r = 0.53, ib yam li CaNi. Txawm hais tias Ca thiab K qhia txog kev sib raug zoo me me nrog ib leeg, cov kws tshawb fawb xws li Kingston et al. 68 thiab Santo69 qhia tias lawv cov theem hauv av yog inversely proportional. Txawm li cas los xij, Ca thiab Mg yog antagonist rau K, tab sis CaK correlates zoo. Qhov no yuav yog vim muaj kev siv cov chiv xws li potassium carbonate, uas yog 56% siab dua hauv potassium. Potassium tau sib raug zoo nrog magnesium (KM r = 0.63). Hauv kev lag luam chiv, ob lub ntsiab lus no muaj feem cuam tshuam ze vim tias potassium magnesium sulfate, potassium magnesium nitrate, thiab potash raug siv rau cov av kom nce lawv cov qib tsis txaus. Nickel muaj feem cuam tshuam nrog Ca, K thiab Mg nrog r tus nqi = 0.52, 0.63 thiab 0.55, feem. Kev sib raug zoo nrog calcium, magnesium, thiab PTEs xws li nickel yog complex, tab sis txawm li cas los xij, magnesium inhibits calcium absorption, calcium txo cov teebmeem ntawm magnesium ntau dhau, thiab ob qho tib si magnesium thiab calcium txo cov teebmeem lom ntawm nickel hauv av.
Daim duab sib txuas lus rau cov ntsiab lus uas qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov lus kwv yees thiab cov lus teb (Ceeb toom: daim duab no suav nrog daim duab qhia txog kev sib kis ntawm cov ntsiab lus, cov qib tseem ceeb yog raws li p < 0,001).
Daim Duab 4 qhia txog qhov kev faib tawm ntawm cov ntsiab lus. Raws li Burgos et al 70, kev siv qhov kev faib tawm ntawm qhov chaw yog ib txoj kev siv los ntsuas thiab qhia txog cov chaw kub hauv thaj chaw muaj kuab paug. Cov qib kev nplua nuj ntawm Ca hauv Daim Duab 4 tuaj yeem pom hauv sab qaum teb sab hnub poob ntawm daim ntawv qhia kev faib tawm ntawm qhov chaw. Daim duab qhia txog qhov chaw nruab nrab mus rau siab Ca enrichment hotspots. Qhov calcium enrichment nyob rau sab qaum teb sab hnub poob ntawm daim ntawv qhia tej zaum yog vim siv cov quicklime (calcium oxide) los txo cov av acidity thiab nws siv hauv cov hlau mills ua alkaline oxygen hauv cov txheej txheem steelmaking. Ntawm qhov tod tes, lwm tus neeg ua liaj ua teb nyiam siv calcium hydroxide hauv cov av acidic los neutralize pH, uas kuj ua rau cov calcium hauv av ntau ntxiv 71. Potassium kuj qhia txog cov chaw kub hauv sab qaum teb sab hnub poob thiab sab hnub tuaj ntawm daim ntawv qhia. Sab qaum teb sab hnub poob yog ib lub zej zog ua liaj ua teb loj, thiab cov qauv nruab nrab mus rau siab ntawm potassium tej zaum yuav yog vim NPK thiab potash daim ntawv thov. Qhov no yog sib xws nrog lwm cov kev tshawb fawb, xws li Madaras thiab Lipavský72, Madaras et al.73, Pulkrabová et al.74, Asare et al.75, uas tau pom tias kev ruaj khov av thiab kev kho nrog KCl thiab NPK ua rau muaj cov ntsiab lus K siab hauv av. Kev nplua nuj ntawm thaj chaw Potassium nyob rau sab qaum teb sab hnub poob ntawm daim ntawv qhia kev faib tawm tej zaum yuav yog vim siv cov chiv uas muaj potassium xws li potassium chloride, potassium sulfate, potassium nitrate, potash, thiab potash kom nce cov ntsiab lus potassium ntawm cov av tsis zoo.Zádorová et al. 76 thiab Tlustoš et al. 77 tau piav qhia tias kev siv cov chiv ua los ntawm K ua rau cov K ntau ntxiv hauv av thiab yuav ua rau cov av muaj cov as-ham ntau ntxiv rau lub sijhawm ntev, tshwj xeeb tshaj yog K thiab Mg uas qhia txog qhov chaw kub hauv av. Cov chaw kub nruab nrab nyob rau sab qaum teb sab hnub poob ntawm daim ntawv qhia thiab sab qab teb sab hnub tuaj ntawm daim ntawv qhia. Kev kho Colloidal hauv av ua rau cov magnesium hauv av tsawg zuj zus. Nws qhov tsis muaj hauv av ua rau cov nroj tsuag pom cov xim daj intervein chlorosis. Cov chiv ua los ntawm Magnesium, xws li potassium magnesium sulfate, magnesium sulfate, thiab Kieserite, kho cov teeb meem tsis zoo (cov nroj tsuag zoo li xim ntshav, liab, lossis xim av, qhia txog qhov tsis muaj magnesium) hauv cov av uas muaj pH ib txwm muaj6. Kev sib sau ua ke ntawm nickel ntawm cov av hauv nroog thiab peri-urban tej zaum yuav yog vim muaj kev ua ub no ntawm tib neeg xws li kev ua liaj ua teb thiab qhov tseem ceeb ntawm nickel hauv kev tsim cov hlau tsis xeb78.
Kev faib tawm ntawm cov ntsiab lus [daim ntawv qhia kev faib tawm tau tsim los ntawm kev siv ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, Version 10.7, URL: https://desktop.arcgis.com).]
Cov qauv ntsuas kev ua tau zoo rau cov ntsiab lus siv hauv txoj kev tshawb fawb no tau qhia hauv Rooj 2. Ntawm qhov tod tes, RMSE thiab MAE ntawm Ni ob leeg nyob ze rau xoom (0.86 RMSE, -0.08 MAE). Ntawm qhov tod tes, ob qho tib si RMSE thiab MAE tus nqi ntawm K yog qhov txais tau. RMSE thiab MAE cov txiaj ntsig tau zoo dua rau calcium thiab magnesium. Ca thiab K MAE thiab RMSE cov txiaj ntsig loj dua vim yog cov ntaub ntawv sib txawv. RMSE thiab MAE ntawm txoj kev tshawb fawb no siv EBK los kwv yees Ni tau pom tias zoo dua li cov txiaj ntsig ntawm John et al. 54 siv synergistic kriging los kwv yees S concentration hauv av siv tib cov ntaub ntawv sau. Cov zis EBK uas peb tau kawm sib raug zoo nrog cov ntawm Fabijaczyk et al. 41, Yan et al. 79, Beguin et al. 80, Adhikary et al. 81 thiab John et al. 82, tshwj xeeb tshaj yog K thiab Ni.
Kev ua tau zoo ntawm cov txheej txheem ib leeg rau kev kwv yees cov ntsiab lus nickel hauv cov av hauv nroog thiab thaj chaw ib puag ncig tau soj ntsuam siv kev ua tau zoo ntawm cov qauv (Rooj 3). Kev lees paub qauv thiab kev ntsuas qhov tseeb tau lees paub tias Ca_Mg_K kwv yees ua ke nrog EBK SVMR qauv tau ua tiav qhov kev ua tau zoo tshaj plaws. Qauv calibration Ca_Mg_K-EBK_SVMR qauv R2, qhov yuam kev hauv paus nruab nrab (RMSE) thiab qhov yuam kev tsis muaj tseeb (MAE) yog 0.637 (R2), 95.479 mg / kg (RMSE) thiab 77.368 mg / kg (MAE) Ca_Mg_K-SVMR yog 0.663 (R2), 235.974 mg / kg (RMSE) thiab 166.946 mg / kg (MAE). Txawm li cas los xij, cov nqi R2 zoo tau txais rau Ca_Mg_K-SVMR (0.663 mg / kg R2) thiab Ca_Mg-EBK_SVMR (0.643 = R2); lawv cov txiaj ntsig RMSE thiab MAE siab dua li cov rau Ca_Mg_K-EBK_SVMR (R2 0.637) (saib Rooj 3). Tsis tas li ntawd, RMSE thiab MAE ntawm Ca_Mg-EBK_SVMR (RMSE = 1664.64 thiab MAE = 1031.49) qauv yog 17.5 thiab 13.4, raws li, uas loj dua li cov ntawm Ca_Mg_K-EBK_SVMR. Ib yam li ntawd, RMSE thiab MAE ntawm Ca_Mg-K SVMR (RMSE = 235.974 thiab MAE = 166.946) qauv yog 2.5 thiab 2.2 loj dua li cov ntawm Ca_Mg_K-EBK_SVMR RMSE thiab MAE, raws li. Cov txiaj ntsig RMSE xam tau qhia tias cov ntaub ntawv teeb tsa muaj ntau npaum li cas nrog kab ntawm qhov haum zoo tshaj plaws. RSME thiab MAE siab dua tau pom. Raws li Kebonye et al. 46 thiab john et al. 54, qhov ze dua RMSE thiab MAE yog xoom, qhov zoo dua qhov tshwm sim. SVMR thiab EBK_SVMR muaj cov nqi RSME thiab MAE siab dua. Nws tau pom tias RSME kwv yees tau siab dua li cov nqi MAE, qhia txog qhov muaj cov outliers. Raws li Legates thiab McCabe83, qhov uas RMSE tshaj qhov yuam kev kiag li (MAE) yog pom zoo ua qhov qhia txog qhov muaj cov outliers. Qhov no txhais tau tias qhov ntau heterogeneous cov ntaub ntawv, qhov siab dua MAE thiab RMSE tus nqi. Qhov tseeb ntawm kev ntsuas kev lees paub ntawm Ca_Mg_K-EBK_SVMR sib xyaw qauv rau kev kwv yees Ni cov ntsiab lus hauv nroog thiab suburban av yog 63.70%. Raws li Li et al. 59, qib kev raug no yog qhov kev ua tau zoo ntawm tus qauv. Cov txiaj ntsig tam sim no piv rau kev tshawb fawb yav dhau los los ntawm Tarasov et al. 36 uas nws cov qauv sib xyaw ua ke tsim MLPRK (Multilayer Perceptron Residual Kriging), cuam tshuam nrog EBK_SVMR qhov ntsuas qhov tseeb tau tshaj tawm hauv kev tshawb fawb tam sim no, RMSE (210) thiab MAE (167.5) siab dua peb cov txiaj ntsig hauv kev tshawb fawb tam sim no (RMSE 95.479, MAE 77.368). Txawm li cas los xij, thaum piv R2 ntawm kev tshawb fawb tam sim no (0.637) nrog Tarasov et al. 36 (0.544), nws yog qhov tseeb tias tus coefficient ntawm kev txiav txim siab (R2) yog siab dua hauv tus qauv sib xyaw no. Qhov sib txawv ntawm qhov yuam kev (RMSE thiab MAE) (EBK SVMR) rau tus qauv sib xyaw yog ob zaug qis dua. Ib yam li ntawd, Sergeev et al.34 tau sau tseg 0.28 (R2) rau tus qauv sib xyaw tsim (Multilayer Perceptron Residual Kriging), thaum Ni hauv kev tshawb fawb tam sim no tau sau tseg 0.637 (R2). Qib kev kwv yees qhov tseeb ntawm tus qauv no (EBK SVMR) yog 63.7%, thaum qhov kev kwv yees qhov tseeb tau los ntawm Sergeev et al. 34 yog 28%. Daim ntawv qhia kawg (Daim duab 5) tsim los ntawm kev siv tus qauv EBK_SVMR thiab Ca_Mg_K ua tus kwv yees qhia txog kev kwv yees ntawm cov chaw kub thiab nruab nrab mus rau nickel thoob plaws tag nrho thaj chaw kawm. Qhov no txhais tau tias qhov concentration ntawm nickel hauv thaj chaw kawm feem ntau yog nruab nrab, nrog rau cov concentration siab dua hauv qee thaj chaw tshwj xeeb.
Daim ntawv qhia kev kwv yees zaum kawg yog sawv cev siv tus qauv sib xyaw EBK_SVMR thiab siv Ca_Mg_K ua tus kwv yees. [Daim ntawv qhia kev faib tawm qhov chaw tau tsim los ntawm kev siv RStudio (version 1.4.1717: https://www.rstudio.com/).]
Nyob rau hauv Daim Duab 6 yog PTE concentrations ua ib lub dav hlau sib xyaw ua ke uas muaj cov neurons ib leeg. Tsis muaj ib lub dav hlau sib xyaw ua ke uas qhia tib yam xim raws li qhia. Txawm li cas los xij, tus lej ntawm cov neurons ib daim ntawv qhia kos yog 55. SeOM yog tsim los ntawm kev siv ntau yam xim, thiab qhov zoo sib xws ntawm cov xim, qhov sib piv ntawm cov yam ntxwv ntawm cov qauv. Raws li lawv qhov ntsuas xim meej, cov ntsiab lus ib leeg (Ca, K, thiab Mg) tau qhia cov qauv xim zoo sib xws rau cov neurons siab thiab feem ntau cov neurons qis. Yog li, CaK thiab CaMg muaj qee qhov zoo sib xws nrog cov neurons siab heev thiab cov qauv xim qis mus rau nruab nrab. Ob qho qauv kwv yees qhov concentration ntawm Ni hauv av los ntawm kev tso saib cov xim nruab nrab mus rau siab xws li liab, txiv kab ntxwv thiab daj. Tus qauv KMg qhia ntau cov qauv xim siab raws li qhov sib piv meej thiab cov xim qis mus rau nruab nrab. Ntawm qhov ntsuas xim meej los ntawm qis mus rau siab, tus qauv faib tawm ntawm cov khoom ntawm tus qauv tau qhia cov qauv xim siab qhia txog qhov muaj peev xwm ntawm nickel hauv av (saib Daim Duab 4). Lub dav hlau sib xyaw ua ke ntawm CakMg qhia txog ntau yam xim los ntawm qis mus rau siab raws li xim tseeb. nplai. Ntxiv mus, tus qauv kwv yees ntawm cov ntsiab lus nickel (CakMg) zoo ib yam li qhov kev faib tawm ntawm nickel uas pom hauv Daim Duab 5. Ob daim duab qhia txog qhov siab, nruab nrab thiab qis ntawm cov ntsiab lus nickel hauv cov av hauv nroog thiab thaj chaw ib puag ncig. Daim Duab 7 qhia txog txoj kev contour hauv k-means pawg ntawm daim ntawv qhia, muab faib ua peb pawg raws li tus nqi kwv yees hauv txhua tus qauv. Txoj kev contour sawv cev rau tus lej zoo tshaj plaws ntawm cov pawg. Ntawm 115 cov qauv av uas tau sau, pawg 1 tau txais cov qauv av ntau tshaj plaws, 74. Pawg 2 tau txais 33 cov qauv, thaum pawg 3 tau txais 8 cov qauv. Kev sib xyaw ua ke ntawm xya-component planar predictor tau yooj yim kom tso cai rau kev txhais lus pawg kom raug. Vim muaj ntau yam txheej txheem anthropogenic thiab ntuj tsim cuam tshuam rau kev tsim av, nws nyuaj rau muaj cov qauv pawg sib txawv kom raug hauv daim ntawv qhia SeOM faib tawm78.
Cov zis ntawm cov khoom sib xyaw los ntawm txhua qhov Empirical Bayesian Kriging Support Vector Machine (EBK_SVM_SeOM) hloov pauv. [SeOM daim ntawv qhia tau tsim los ntawm kev siv RStudio (version 1.4.1717: https://www.rstudio.com/).]
Cov khoom sib txawv ntawm kev faib pawg [Daim ntawv qhia SeOM tau tsim los ntawm kev siv RStudio (version 1.4.1717: https://www.rstudio.com/).]
Daim ntawv tshawb fawb tam sim no qhia meej meej txog cov txheej txheem qauv rau cov nickel concentration hauv cov av hauv nroog thiab cov av ib puag ncig. Daim ntawv tshawb fawb tau sim ntau yam txheej txheem qauv, sib txuas cov ntsiab lus nrog cov txheej txheem qauv, kom tau txais txoj hauv kev zoo tshaj plaws los kwv yees cov nickel concentration hauv av. Cov yam ntxwv ntawm SeOM compositional planar spatial ntawm cov txheej txheem qauv tau pom cov qauv xim siab los ntawm qis mus rau siab ntawm qhov ntsuas xim tseeb, qhia txog Ni concentration hauv av. Txawm li cas los xij, daim ntawv qhia kev faib tawm spatial lees paub qhov kev faib tawm spatial ntawm cov khoom uas tau pom los ntawm EBK_SVMR (saib Daim Duab 5). Cov txiaj ntsig qhia tau tias tus qauv txhawb nqa vector tshuab regression (Ca Mg K-SVMR) kwv yees qhov concentration ntawm Ni hauv av ua ib tus qauv, tab sis cov kev lees paub thiab kev ntsuas qhov tseeb qhia txog qhov yuam kev siab heev hauv RMSE thiab MAE. Ntawm qhov tod tes, cov txheej txheem qauv siv nrog EBK_MLR qauv kuj tsis zoo vim yog tus nqi qis ntawm cov coefficient ntawm kev txiav txim siab (R2). Cov txiaj ntsig zoo tau txais los ntawm kev siv EBK SVMR thiab cov ntsiab lus sib xyaw (CaKMg) nrog RMSE thiab MAE qis yuam kev nrog qhov tseeb ntawm 63.7%. Nws hloov tawm tias kev sib txuas EBK algorithm nrog lub tshuab kawm algorithm tuaj yeem tsim ib qho hybrid algorithm uas tuaj yeem kwv yees qhov concentration ntawm PTEs hauv av. Cov txiaj ntsig qhia tau tias siv Ca Mg K ua cov lus kwv yees los kwv yees Ni concentration hauv thaj chaw kawm tuaj yeem txhim kho qhov kev kwv yees ntawm Ni hauv av. Qhov no txhais tau tias kev siv cov chiv nickel-based thiab kev ua qias tuaj ntawm cov av los ntawm kev lag luam hlau muaj feem yuav ua rau muaj kev nce ntxiv ntawm nickel hauv av. Kev tshawb fawb no tau qhia tias tus qauv EBK tuaj yeem txo qib ntawm qhov yuam kev thiab txhim kho qhov tseeb ntawm tus qauv ntawm kev faib av hauv nroog lossis peri-urban av. Feem ntau, peb xav kom siv tus qauv EBK-SVMR los ntsuas thiab kwv yees PTE hauv av; ntxiv rau, peb xav kom siv EBK los hybridize nrog ntau yam tshuab kawm algorithms. Ni concentration tau kwv yees siv cov ntsiab lus ua covariates; txawm li cas los xij, siv ntau covariates yuav txhim kho kev ua tau zoo ntawm tus qauv, uas tuaj yeem suav tias yog qhov txwv ntawm kev ua haujlwm tam sim no. Lwm qhov txwv ntawm kev tshawb fawb no yog tias tus lej ntawm cov ntaub ntawv yog 115. Yog li ntawd, yog tias muaj ntau cov ntaub ntawv, kev ua tau zoo ntawm txoj kev hybridization zoo tshaj plaws tuaj yeem txhim kho.
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