【摘 要】
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海上石油泄漏发生后,部分溢油被波浪作用扩散到潮间带沉积物中。在潮汐往复冲刷下,沉积物中的石油会再次释放到上覆水中,对海洋生物及环境造成二次污染,给海洋水产业带来极大损失。本文选取淤泥质潮间带沉积物作为研究对象,模拟沉积物中石油释放过程。首先,采用单因素分析法分别探讨水动力、时间、盐度、p H以及含油率对沉积物中石油释放的影响及变化规律。其次,研究不同水动力以及时间尺度下沉积物中石油释放规律及动力学
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海上石油泄漏发生后,部分溢油被波浪作用扩散到潮间带沉积物中。在潮汐往复冲刷下,沉积物中的石油会再次释放到上覆水中,对海洋生物及环境造成二次污染,给海洋水产业带来极大损失。本文选取淤泥质潮间带沉积物作为研究对象,模拟沉积物中石油释放过程。首先,采用单因素分析法分别探讨水动力、时间、盐度、p H以及含油率对沉积物中石油释放的影响及变化规律。其次,研究不同水动力以及时间尺度下沉积物中石油释放规律及动力学方程。最后运用随机森林与决策树算法构建沉积物中石油释放量预测模型,实现潮间带石油污染生态风险的早期预警和评估,结果如下:（1）新鲜和风干污染沉积物释油量随水动力、含油率增大而增大,随盐度的增加略微降低,p H影响下酸性越强或碱性越弱则沉积物中石油释放量越大。通过Pearson相关性检验分析可得释油量与沉积物含油率、水动力均呈正相关,与盐度呈负相关,时间和p H对新鲜和风干污染沉积物释油量影响不同。由多因素交互作用分析可得两种污染沉积物状态下含油率和水动力是影响石油释放的主要因素。以主要影响因素含油率和水动力为自变量,建立以石油释放量为因变量的多项式曲面方程,R~2均大于0.9。（2）在水动力条件下,风干污染沉积物前期释油量高于新鲜污染沉积物,后期释油量低于新鲜污染沉积物。在无水动力短时间条件下,不同含油率新鲜污染沉积物释油量随时间呈大体一致的变化趋势,且风干污染沉积物在前期较新鲜污染沉积物到达释油峰值所用时间短。在无水动力长时间条件下,新鲜与风干污染沉积物释油量均随时间变化呈先升高后降低趋势,并在48 h后逐渐趋于释油平衡。水动力短时间条件下,石油释放符合Lagergren准二级释放动力学方程。无水动力短时间条件下,石油释放符合Lagergren准一级释放动力学方程。在无水动力长时间条件下,石油释放符合二室一阶方程。不同水动力及时间尺度下,新鲜污染沉积物释油规律更符合Lagergren准二级释放动力学方程。（3）由决策树及随机森林算法构建的石油释放量预测模型,其中随机森林模型对新鲜污染沉积物中石油释放量的预测结果与实际结果基本相符,而决策树模型预测值偏大。风干污染沉积物在低、中释放量时实测值与随机森林模型预测值结果基本相符,高释放量预测值偏小,然而决策树模型预测值偏大。总体而言,随机森林对两种污染状态沉积物石油释放量预测精度高。通过相关指标R~2、RMSE、MAPE、MAE评估与分析得出随机森林模型对沉积物中石油释放量的预测性能优于决策树模型,且具有可靠性和准确性。
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