大气沉降对土壤重金属累积的影响

选择大气污染严重的太原市为研究区，通过定点监测，分析了不同类型区大气TSP和降尘的污染状况及周年内的月变化趋势，测定了大气干湿沉降中Hg、Cd、Pb三种重金属元素的含量，并计算出大气干湿沉降对土壤系统重金属的年输入量分别为Hg4.48g/(hm2×a)，Cd6.34g/(hm2×a)，Pb349.4g/(hm2×a)；不同类型区大气污染状况与大气沉降输入土壤中重金属累积顺序一致均为工矿区＞城区和近郊区＞风景区＞远郊区。     

北京市大气中多氯联苯的污染水平和分布特征

利用XAD树脂被动采样技术和同位素稀释高分辨气相色谱/高分辨质谱联用法(HRGC/HRMS)研究了2012年11月至2014年1月北京地区大气中多氯联苯(PCBs)的污染现状、区域分布特征及季节性变化规律.结果表明,北京大气中19种PCBs总浓度为8.42—45.2 pg·m-3(平均值23.1 pg·m-3),各采样点全年平均毒性当量范围为0.33—3.33 fg WHO-TEQ m-3(平均值1.85 fg WHO-TEQ m-3).PCB-11浓度范围为27.9—136pg·m-3,平均值为78.2 pg·m-3.大气中的PCBs以低氯代(2—5氯代)PCBs为主.季节变化规律呈现出夏/秋季节PCBs浓度高于冬/春季节的规律;区域分布特征呈现出人口密集的城区大于背景区、工业区大于城区的规律.     

北京春季城区与远郊区不同大气粒径颗粒物中水溶性离子的分布特征

为比较北京城区与远郊区大气颗粒物中水溶性无机离子的组成特征,2012年4月,利用Andersen分级撞击式采样器同时在2个采样点进行大气颗粒物分级采样,样品采用离子色谱分析.结果表明,城区和上甸子大气颗粒物中水溶性无机离子总浓度分别为(83.7±48.9)μg·m-3和(75.5±52.9)μg·m-3,NO-3、SO2-4和NH+4是最主要的水溶性无机离子,分别占总离子浓度的81.2%和84.2%.粒径分布显示,Mg2+和Ca2+在5.8～9.0μm的粒径范围出现峰值,Na+、NH+4、Cl-在0.43～1.1μm和4.7～9.0μm的粒径范围出现双峰,K+、NO-3和SO2-4在0.65～2.1μm的粒径范围出现峰值.后向轨迹簇分析表明,气团来自南方时,城区和上甸子二次离子浓度分别为(92.4±40.0)μg·m-3和(95.0±35.4)μg·m-3,来自其他方向时,分别为(24.0±10.8)μg·m-3和(13.3±10.6)μg·m-3.     

太原市城区大气PM_(2.5)和PM_(10)时空分布特征

研究太原市城区大气颗粒物质量浓度时空变化规律,可以为实施更有效的大气污染综合治理手段提供科学依据。以太原市9个国家空气质量自动监测站的数据为基础,运用统计分析和Kriging插值法,对太原市城区2019年大气颗粒物的时空分布进行了分析。结果表明,2019年太原市城区PM_(2.5)和PM_(10)年均质量浓度分别为56μg·m~(-3)和107μg·m~(-3),是国家二级标准限值的1.60、1.53倍,以PM_(2.5)和PM_(10)为首要污染物占总超标天数的44.03%和12.58%;PM_(2.5)/PM_(10)年均值为0.52,PM_(2.5)对PM_(10)贡献较大;PM_(2.5)季平均质量浓度为冬季(87μg·m~(-3))秋季(50μg·m~(-3))春季(49μg·m~(-3))夏季(34μg·m~(-3)),PM_(10)为冬季(123μg·m~(-3))春季(120μg·m~(-3))秋季(98μg·m~(-3))夏季(64μg·m~(-3));PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度月变化呈U型,二者平均质量浓度1月最高,8月最低;PM_(2.5)和PM_(10)24h质量浓度变化呈"单峰单谷"型,峰值在10:00,谷值在17:00;取暖期PM_(2.5)与CO、SO2和NO_2相关性高于其他时段;太原市城区PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度空间分布总体上呈北低南高之势,PM_(2.5)春夏秋季的空间分布格局与太原市城区生产、生活、交通干道分布格局比较吻合。以上结果提示秋冬季是太原市城区颗粒物治理的关键时期,位于南部的小店和晋源区为重点防控治理区域。     

北京市一次重污染天气下大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、PCBs粒径分布特征及呼吸暴露风险评估

本研究于2017年5月4日至7日,采集了北京城区一次重污染天气下4种不同粒径段(10μm、5—10μm、2.5—5μm、2.5μm)大气颗粒物样本,并采集了晴朗天气样本作为对照.首先,测定了各粒径段颗粒物中17种2,3,7,8-PCDD/Fs、三氯代至八氯代PCNs及12种dl-PCBs单体的含量,进而对这些化合物的粒径分布特征及呼吸暴露风险进行了分析和评估.结果表明,在本次重污染天气下,北京城区大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs浓度依次为8.03、6.68、1.18 pg·m~(-3),明显高于晴朗天气.PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs主要富集于粒径2.5μm的细颗粒物中,含量分别达到86.5%、47.9%、39.8%.PCNs、dl-PCBs大致呈现出随颗粒物粒径减小,其高氯代同系物相对富集量增加的趋势.通过呼吸暴露风险评估发现,本次重污染天气下大气颗粒物中PCDD/Fs、PCNs、dl-PCBs致癌风险分别为1.1×10~(-5)、1.4×10~(-7)、2.2×10~(-7),总致癌风险是晴朗天气下的33倍.PCDD/Fs对总致癌风险贡献率为96.7%,是需优先控制的持久性有机污染物.     

太原市土壤重金属污染空间分布及评价

以太原市土壤作为研究对象,系统研究了太原市城市土壤及工业区土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的污染水平和分布,并对污染状况进行了评价.研究表明,太原市土壤中重金属的含量分别为Cr:35.35—848.80mg·kg-1,Ni:4.00—99.57 mg·kg-1,Cu:4.89—266.99 mg·kg-1,Zn:45.16—677.01 mg·kg-1,As:0.66—35.46 mg·kg-1,Cd:nd—1.00 mg·kg-1,Pb:15.61—1240.41 mg·kg-1.其中城市土壤重金属含量较低,工业区土壤重金属含量较高,受到多种重金属的复合污染.以土壤环境质量国家二级标准值作为评价标准,用单项污染指数和综合污染指数对太原市土壤重金属污染进行评价,结果显示太原市大部分城市土壤未受7种重金属污染,只有6.7%的地区处于轻污染水平;工业区土壤污染严重,污染程度从高至低为化工厂(重污染)热电厂(重污染)化肥厂(重污染)第一电厂(中度污染)建筑工地(中度污染)焦化厂(轻污染).7种重金属在太原市土壤中的空间分布规律不同,且均与工业区分布相关,工业区是太原城市土壤重金属污染的重要来源.     

太原市不同类型夏季水体颗粒物与CDOM吸收特性研究

水体组分吸收特性是水下光场和水面光谱的主要影响因子,对其进行研究有助于提高对城市水体光学吸收特性的认识和利用遥感技术手段动态监测城市水环境质量。共采集太原市不同类型(晋阳湖和排洪渠、汾河太原城区段和汾河二库)夏季水体30个样本的实测数据,对水体总颗粒物、非色素颗粒物、色素颗粒物和CDOM的吸收特征进行分析。结果表明:(1)太原市不同类型夏季水体总颗粒物吸收特征的主导因素各异,排洪渠和汾河太原城区段为非色素颗粒物主导类型,晋阳湖和汾河二库为色素颗粒物主导类型;(2)太原市不同类型夏季水体绝大多数样本色素颗粒物吸收系数在440、675nm处呈现典型的Chla吸收峰,色素颗粒物吸收系数aph(440)、aph(675)与Chla浓度均存在显著线性正相关,但675nm处的相关性强于440 nm;(3)非色素颗粒物吸收系数ad(440)、ad(675)与TSM、ISM、OSM、TP和TN均存在显著的相关性,但与Chla没有相关性;(4)太原市不同类型夏季水体M值较小,CDOM中腐殖酸相对含量较高,相对分子质量较大,陆源性物质的输入占据主导地位;晋阳湖水体M值与太原市其他类型水体相比,M值较大,富里酸的相对含量较高,相对分子质量较小;(5)太原市不同类型水体非色素颗粒物、色素颗粒物和CDOM吸收贡献率在不同波段处差异显著,不同采样点水体吸收特性的主导影响因素各异。该研究对认识城市不同类型夏季水体固有光学特性和构建水质参数遥感反演模型提供重要参考。     

太原市大气中PM10的监测与分布

2001年3月下旬，在太原市建成区均匀布设15个网格点，使用便携式空气质量监测仪，连续5天监测了各点大气中可吸入颗粒物（PM10）的浓度。结果表明：监测期间PM10的浓度范围为0．191－0．660mg/m^3，全市日平均浓度为0．373mg/m^3，上午平均值是下午的2倍；PM10浓度空间分布整体上比较均匀，不同功能区的污染程度依次为：电厂＞化工工＞太钢工业区＞校园商业区＞太行居民我。着重探讨了污染现状的成因，并提出了改善大气质量的建议。     

太原市PM_(2.5)周期性特征及其成因分析

为研究太原市城区PM_(2.5)浓度不同时间尺度的演变特征及其与气象要素之间的关系,基于PM_(2.5)监测浓度、气象观测数据和再分析资料,利用小波功率谱和交叉小波方法分析了2014年1月1日—2016年5月31日太原市PM_(2.5)的周期变化,及其同气象要素的协同关系,同时研究了对应时段的太原市PM_(2.5)与天气形势的相关关系。结果表明,太原市PM_(2.5)浓度变化存在2~8 d和10~16 d的显著周期,与2 m相对湿度、混合层高度、近地面逆温强度和10 m风速具有相似的共振变化,显著时段主要在每年9月份左右至次年3月份。特定的天气形势是太原市冬季PM_(2.5)持续偏高的背景因素之一,特定的天气形势下PM_(2.5)与同期的气象要素存在密切的协同关系。在研究时段内,太原市PM_(2.5)浓度与华北地区海平面气压呈负相关关系,与朝鲜半岛、日本海的海平面气压呈正相关关系,与500 hPa高度场相关性最显著的区域主要分布在中国华北、东北以及朝鲜半岛,主要表现为正相关关系。研究时段内,中国东部上空500 hPa高度场异常偏高,海平面气压偏低,近地面风速减弱等不利于污染物扩散的形势是造成太原市冬季PM_(2.5)浓度持续偏高的背景因素之一。研究结果有利于从不同时间尺度了解太原市PM_(2.5)的变化规律及气象影响因素,对太原市大气污染防治,重污染预报预警工作具有较大的意义。     

成都市大气中臭氧的分布及污染水平

根据2001年6月成都市建成区大气O3监测结果，对其在该时段大气中O3的分布现状、污染水平、污染特征进行分析，揭示了成都市大气环境中O3的时空分布规律以及O3的浓度受天气状况的影响规律。     

城市道路尘的二重源解析方法与应用实例

采用"二重源解析"技术解析了太原市的各单一源类对城市道路尘(以下简称道路尘)的贡献值和分担率;各单一源类和道路尘对城市扬尘的贡献值和分担率;同时解析了各单一源类、道路尘和城市扬尘对环境空气颗粒物的贡献值和分担率。各源类对PM10的贡献率分别是:城市扬尘,27%;道路尘,20%;土壤风沙尘,10%;煤烟尘,13%;建筑水泥尘,10%;机动车尾气尘,11%;钢铁尘,1%;其他,8%。     

基于支持向量机的城市土壤重金属污染评价

以太原市城区周边的80个土壤样品为研究对象,测定了土壤中Ni、Cr、As、Cu、Zn、Pb、Cd和Hg8种重金属的含量,运用支持向量机模型进行土壤重金属污染评价,并与 Hakanson 指数法和内梅罗综合污染指数法的评价结果进行对比,探讨支持向量机模型在土壤重金属污染评价中的应用。结果表明,（1）重金属元素的变异系数由高到低顺序分别为：Hg＞Pb＞As＞Cd＞Cu＞Ni＞Zn＞Cr。Hg含量在0.02-0.39 mg·kg^-1之间,变异系数为0.648,最大值为最小值的19.5倍;而土壤中Pb的含量在17.4-86 mg·kg^-1之间,变异系数为0.409;即使变异系数最小的Cr元素的最大值为109 mg·kg^-1,最小值为54.7 mg·kg^-1,变化范围也到达了54.3 mg·kg^-1,可见太原市土壤中各元素含量的变异很大。各元素的含量的平均值除Ni以外均大于太原市的元素背景值,但都在国家土壤质量质量标准的二级标准值之下。（2）内梅罗综合污染指数法、Hakanson 指数法和支持向量机的评价结果中,评价等级为2A、2B、2C的样品数分别为：41、47和45,37、29和33,2、4和2,评价结果相差不大,内梅罗综合污染指数法与支持向量机方法的评价结果相同率为70%,Hakanson 指数法和支持向量机的评价结果相同率为65%。（3）对评价结果有差异的样品进一步分析可知,支持向量机方法的评价结果更为准确。相比较内梅罗综合污染指数法和Hakanson指数法而言,支持向量机降低了人的主观判断对评价结果的影响,在进行综合评价的时候能考虑到各因素的综合影响,使评价结果更接近真实情况,有较为严格的数学基础,泛化能力好,在土壤重金属污染评价中有广泛的应用前景。     

我国城市土壤重金属的污染格局分析

收集了国内43个大中城市的3688个城区土壤重金属数据,通过描述性分析、评价分析、聚类分析等,初步确定了我国城市土壤重金属的污染格局.结果表明,我国城市土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均赋存量分别为13.39、0.68、63.04、38.17、0.31、26.18、47.34、137.72 mg·kg-1.Nemerrow指数、地质累积指数和潜在生态危害指数评价表明,污染最严重的城市是太原、南京、开封,主要污染重金属是Hg、Cd、Pb.43个城市中,上海、武汉、淄博、昆明、抚顺、昌吉、郑州、贵阳、成都、攀枝花、天津、珠海、大庆、北京、南宁、广州、香港、长春、太原等19个城市属于Cd强度污染;徐州、长沙、开封、重庆、乌鲁木齐、沈阳、西安、杭州、南京、兰州、洛阳等11个城市属于Hg-Cd强度污染、Pb中度污染;其余13个城市属一般轻度污染.长江以南城市土壤重金属污染比长江以北城市严重,中小城市土壤重金属污染低于特大城市.     

汾河太原段有色可溶性有机物吸收特性及来源分析

加强城市河流水体有色可溶性有机物吸收特性及来源方面的研究,对认识和理解人类活动影响下河流有机污染物的行为特征具有重要意义。以汾河太原段为研究对象,探讨了CDOM吸收系数与总悬浮物(TSM)、有机悬浮物(OSM)、无机悬浮物(ISM)、叶绿素(Chla)、总氮(TN)和总磷(TP)等水质指标之间的关系,同时对CDOM的特征指标M值和指数函数曲线斜率S值进行研究。结果表明,(1)不同采样点CDOM吸收系数差异明显,a(440)的变化范围为0.40-1.20m^-1,且越到短波处差异越显著。(2)CDOM吸收与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体TP和TN存在显著正相关;CDOM吸收与水体颗粒物浓度相关,CDOM吸收系数与TSM、ISM和OSM呈显著正相关;但CDOM吸收与Chla不存在显著相关性。(3)汾河太原段夏季水体CDOM主要来源于陆源性有机污染物质的输入,浮游植物新陈代谢及腐烂降解对CDOM的贡献很小。(4)a(440)与M值呈显著负相关,M值与S值呈显著正相关,表明汾河太原段水体腐殖酸的相对含量高于富里酸,相对分子质量较大。(5)增加背景项的指数函数拟合模型精度优于常规指数函数模型,且拟合得到的S值较大,这对分析CDOM的组成和来源具有重要影响。该文对城市河流水体CDOM固有光学特性、组成和来源方面的研究可以提供重要参考,同时也可为城市水体CDOM的遥感估算提供理论依据和数据支撑。     

城市绿地滞尘作用机理和规律的研究进展

城市绿地的滞尘作用是城市绿地重要的生态功能之一。综述了城市绿地的滞尘机理、变化规律。城市绿地的滞尘机理主要分为3种方式：滞留、附着和粘附;城市绿地滞尘能力与滞尘时间、城市环境、植物种、植物群落结构等因素存在密切的联系。不同植物滞尘能力的差异很大,总体规律表现为乔木植物〉灌木植物〉草本植物;但就单位叶面积来说,滞尘能力均以草本植物〉灌木植物〉乔木植物〉藤本植物;主要原因是垂直高度不同,灌草能有效截留地面的扬尘（城市中灰尘的主要来源）。研究表明,同种类植物种在封闭式环境条件下叶片滞尘量明显低于开敞式环境条件下的滞尘量,因此,在城市不同环境中的植物滞尘能力表现为工业区〉商业交通区〉居住区〉清洁区。随着季节和滞尘时间的变化,每种植物都存在一个滞尘限度,如果无雨水或人为干扰,最终达到一个动态平衡。从城市绿地群落的垂直结构看,乔—灌—草型的绿地具有相对较好的滞尘作用,是目前较为理想的绿地类型;另外,在城市绿地面积明显不足的情况下,以藤本植物为主的垂直绿化将成为城市绿化发展的新方向。同时,在城市绿地滞尘机理、规律以及植物滞尘能力评价等方面仍需要进一步深入研究。     

Urban expansion of oasis cities between 1990 and 2007 in Xinjiang,China

An oasis is not only the most concentrated area of human activity in an arid area but also the largest area where artificial disturbances occur at a regional scale. The study of oasis urban expansion and related factors is important to understand the development of cities in arid areas, guide the evolution of rational urban expansion and promote sustainable development of oasis cities. Although there have been several studies on urban expansion in Xinjiang over past decades, a lack of quantitative data and methods impedes further research. In this paper, urban expansion of the studied area in 1990, 2000 and 2007 is evaluated using 39 Landsat satellite images, a geographical information system (GIS) and remote sensing (RS). We also analyse the related factors of urban expansion using quantitative and qualitative methods. We found that economic development and the area of the urban administrative region greatly effect urban expansion. Too rapid growth and outward urbanized expansion paradigms should not be applied blindly in arid areas from the point of view of sustainability. Historic–geographic features of oases and urban planning influence oasis urban morphology. Compact urban morphology is relatively better for protecting precious water and arable resources, and reducing ecology damage to the surrounding oasis. The relationship between urban expansion and population growth was not coordinate before 2000, and effectively only improved after that date. City growth should be moderated, with lower elastic coefficients, slower expansion and higher elasticity coefficients. Oasis cities in Xinjiang are expanding under the combined effects of urbanization, economic development, transportation, environment, resources, policy and planning.     

城郊森林区对城区环境生态影响

城郊森林区正成为城市生态绿地系统的重要组成部分，本文选定常熟市及近郊的虞山国家森林公园作为实验区，根据主要环境影响因子的测试结果，分析探讨城郊森林区对城市区域的生态影响及作用机制，表明森林群落是优于其它下垫面类型的多层，多效，可持续利用的城区环境生物净化器。     

太原市土壤六六六和滴滴涕的暴露格局及健康风险

为研究六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)在太原市不同功能区土壤中的暴露格局、来源以及对周围人群的健康风险,在太原市化工区、灌区、矿区、生态区周边荒地土壤中进行采样,分析测定了土壤中HCHs和DDTs含量,根据太原市人群实际情况的暴露参数和USEPA的部分参数,对土壤HCHs和DDTs的健康风险进行评价。结果表明:1)太原市表层土壤中HCHs的平均含量大小依次为化工区>灌区>矿区>生态区;DDTs平均含量的大小依次为化工区>灌区>矿区>生态区,仅6%的HCHs和3%的DDTs和的平均残留水平均高于我国土壤质量标准一级标准,但均不超过二级标准值;2)土壤中HCHs残留主要源于历史上林丹的使用,DDTs残留则来源于历史和新污染源的共同影响;3)太原市表层土壤HCHs和DDTs致癌风险大小为化工园区>矿区>灌区>生态区。非致癌风险大小为化工区>矿区>灌区>生态区。3种暴露途径的在不同功能区的健康风险贡献率大小均为经口摄入>呼吸吸入>皮肤接触;综合来看太原市表层土壤中的HCHs和DDTs并未对人类造成非致癌风险,但有一定的致癌风险。本文的研究结果可为太原市土壤质量评价和环境污染防治提供科学指导,并对太原市人群的健康风险防治提供依据。     

Growth in urban extent and allometric analysis of West African cities

Urban area expansion is happening at much faster rates in Asian and African cities than elsewhere in the world. This study uses multi-temporal Landsat images to map the urban extent of six small to large cities in West Africa at four different time steps from the early 1970s–2010. The selected cities are Kumasi of Ghana, Daloa of Cote d’Ivoire, Abuja and Kano in Nigeria, Kindia of Guinea, and Ouagadougou of Burkina Faso. All cities revealed significant urban growth in both urban area and population; however, it was apparent that there was a lot of variability in urban area development. Exponential urban growth rates in the cities were measured as ranging between 0.026 and 0.077, with allometric scaling factors matching those of other countries.