泾河流域生态系统碳储量时空演变与预测

运用 InVEST模型和PLUS模型动态模拟泾河流域未来不同发展情景下碳储量变化情况,对当前十年及未来十年土地利用类型变化及其对碳储量的影响进行评估。结果表明：2030年经济发展和生态发展情景下,泾河流域碳储量分别为1.068×109t和1.082×109t,与2020年相比,经济发展情景下碳储量减少9×106t,生态发展情景下碳储量增加5×106t。控制草地、林地、湿地、水域退化和建设用地扩张可以有效提高生态系统碳储量;基于生态发展情景下的土地利用方式更有助于提升泾河流域碳汇能力,实现区域可持续发展。     

基于重心模型的湖南省雾霾时空分布特征及其驱动机制分析

作为长江经济带的重要组成部分,随着工业化的发展、机动车保有量的不断增多,湖南省仍面临较大的雾霾污染风险。选取2015—2020年湖南省14个地级城市的大气污染物数据,采用GIS重心模型分析了湖南省雾霾污染的时空分布特征,并利用双变量分析法分析了其影响因素。结果显示:在年际变化上,2015—2020年湖南省各市州的雾霾污染程度总体呈波动下降,其中大部分市州的年际雾霾污染指数最高值出现在2016年。在季节变化上,由春季至秋季,湖南省雾霾污染重心向西南方向偏移;而在冬季,污染重心往西北方向偏移。综合能源消耗量、地区生产总值、交通运输和邮政业生产总值、城镇率、人口数量与湖南省雾霾污染呈显著正相关,而森林覆盖率与雾霾污染呈显著负相关。     

广东省“十三五”期间生态环境质量状况及变化特征

分析了"十三五"期间广东省生态环境质量状况及变化特征,结果表明:"十三五"期间,广东省生态环境质量明显改善,2020年全省城市环境空气优良天数比例为95.5%,PM_2.5年均质量浓度为22 μg/m³,重度酸雨污染城市清零,地表水水质优良比例为86.3%,近岸海域海水水质优良面积比例为89.5%,自然生态质量总体为优。与2015年相比,2020年全省城市环境空气优良天数比例上升1.0百分点,PM_2.5年均质量浓度下降29.0%,降水pH均值上升0.36个pH单位,酸雨频率下降12.9百分点。与2016年相比,地表水水质优良比例上升6.9百分点,重度污染比例下降8.5百分点,近岸海域海水水质优良面积比例上升9.1百分点,城市声环境总体稳定,自然生态质量稳中向好。但大气O₃尚未进入下降通道,个别河段仍存在重度污染,海洋生态环境管理基础较薄弱。在协同减污降碳新形势下,推动生态环境质量持续改善仍面临较大挑战。     

汛期暴雨情景下鄱阳湖流域水质时空分布特征与污染成因分析

基于2019年和2020年鄱阳湖流域降水及水质监测数据,利用线性倾向估计法和累积距平法对2020年汛期暴雨情景下的湖区及入湖河流开展水质时空分布特征及污染成因分析,量化湖区地表水水质评价指标在不同降水量级情景下的响应。结果表明:①从时间上看,TP为主要超标污染物。2020年汛期,出湖口水质为Ⅲ类的月份占比同比上升8.3%,有机污染强度同比显著加重,暴雨情景下的指标浓度变幅大于非汛期降水情景。②从空间上看,湖区水质自南向北改善明显。入湖支流汛期水质主要受有机污染强度增加的影响而有所下降,TP浓度在南部入湖口和出湖口变幅较小,NH₃-N浓度与场次降水量存在强正相关性,污染负荷变化对场次暴雨量的累积响应较同步且迅速。③降水量级会影响污染来源结构。暴雨洪水的稀释作用可能是湖区水质年内波动的主要控制因素,暴雨可能导致湖体出现富营养化。     

采煤塌陷积水区时空动态变化监测研究

基于Landsat系列4个时相数据,利用谱间关系法提取NDVI、NDWI和缨帽变换指数,并采用决策树和分类后比较法研究淮南矿区采煤塌陷积水区时空变化。结果表明:1987—2015年淮南矿区塌陷积水区域面积为189.51 km~2,年均增加6.77 km~2。其中,2000—2005年塌陷积水区域面积变化较大,年均增加15.0 km~2,其水域数量变化动态度和空间变化动态度分别高达13.66%和53.61%。凤台矿区年均增加积水面积最大,为2.60 km~2,其次为新集、潘集和孔李沉陷区,9大沉陷区及其他矿区增幅较小。在"边塌陷边治理"下,除潘集和凤台矿区水域面积增加,丁集朱集矿基本持平外,其他矿区水域面积均有所减少。     

黄河呼和浩特段水环境质量时空变化分析

水环境质量评价是水资源可持续利用的重要前提,同时也是水环境管理与治理决策的重要依据。为科学评价黄河呼和浩特段水环境质量,基于基础资料数据库,遵循全面性、区域性、易量化性等原则,采用综合污染指数法详细分析了黄河呼和浩特段水环境质量的时空变化情况,进一步揭示了2020年水质季节变化规律,并对主要超标因子进行了深度解析。结果表明：随着一系列环境保护政策和管理措施的实施,2015—2020年黄河呼和浩特段水环境质量综合指数下降了75.87%。在时间尺度上,各断面的水环境质量综合指数平均值由2015年的93.81下降至2020年的22.64,整体水环境质量评价等级由G4转为G2,对应的水环境质量状况由中度污染转为较好;在空间尺度上,上游水环境质量优于下游,城区段水环境质量较差。此外,评价结果显示,部分水体当前仍存在氨氮超标问题。评价结果较为客观地反映了黄河呼和浩特段的水环境质量,可为水环境管理提供决策依据。     

茂名市大气PM_(2.5)在线源解析

于2014年12月31日—2015年1月12日,利用单颗粒气溶胶质谱仪对茂名市大气中PM2.5进行在线监测和分析。结果表明,茂名市大气颗粒物污染来源分布(颗粒数占比)分别为扬尘6%、工业工艺源10.9%、生物质燃烧14.7%、机动车尾气27.5%、燃煤23.4%、二次无机源7.7%和其他9.9%。空气质量从重度污染转为优良天气过程中,机动车尾气的贡献率基本保持在20%以上,而燃煤占比从28.9%降至12.3%;空气质量从优良转为污染天气的过程中,工业工艺源、二次无机源、生物质燃烧、燃煤的占比增加,而机动车尾气占比不断下降。     

长荡湖围网养殖区长时序时空演变遥感监测

根据长荡湖地区1983-2020年共38景遥感影像中围网养殖区的光谱信息与纹理信息,借助ENVI和Arc GIS软件,通过人机交互目视解译的方法,提取了长荡湖的围网养殖区,分析其38 a的连续时空变化。结果表明,长荡湖围网养殖经历了无围网期(1983-1986年)、增长期(1987-1999年)、巅峰期(2000-2004年)、下降期(2005-2011年)、增长期(2012-2013年)、下降期(2014-2017年)、稳定期(2018-2020年) 7个阶段,围网面积最高达到64.84 km^(2)。1983-1999年,长荡湖围网养殖区逐渐从湖边向湖中心扩展,面积增加了64.84 km^(2),占整个湖泊面积的76.3%;2000-2004年,除湖中心外,围网遍布全湖,平均面积约为62 km^(2);2005-2011年,围网养殖区逐渐缩小,面积共减少32.33 km^(2),减幅为38.0%;2012-2013年,围网养殖区面积增加12.65 km^(2),增幅为14.8%;2014-2017年,围网养殖区进一步缩小,面积减少33.3 km^(2),减幅为39.2%;2018-2020年,围网养殖区面积稳定在8.5 km^(2)左右,主要分布在湖泊南部。     

沱江流域主要污染负荷预测及时空分布特征

耦合社会-经济因子探究工业点源和生活污染源污染负荷未来变化趋势,可为优化水环境规划和管理方案提供理论依据。选取沱江流域为研究区域,采用经济增长预测法、工业点源传统统计法、人口趋势灰色模型预测法和排污系数法分别计算了2020-2025年该区域28个县(市、区)的工业GDP值,工业点源废水排放量及主要污染负荷(COD、NH₃-N、TN、TP),农村与城镇人口及生活污染源的主要污染负荷,并利用ArcGIS技术探究了工业点源和生活污染源主要污染负荷空间分布特征。结果表明:2020-2025年,工业GDP值总体呈逐年增加趋势,而工业废水排放量总体呈逐年减少趋势,预计到2025年,流域工业GDP值将增加至2.52×10¹²元,而工业废水排放量将减少至0.64×10⁸ t。工业点源主要污染负荷表现为COD>NH₃-N>TN>TP。沱江流域总人口数与生活污染源污染负荷呈逐年增加趋势,其中城镇人口与生活污染源污染负荷呈逐年增加趋势,农村人口与生活污染源污染负荷呈逐年减少趋势,且城镇人口及生活污染源污染负荷增加量大于农村人口及生活污染源污染负荷减少量。城镇、农村生活污染源的主要污染负荷表现为COD>NH₃-N>TN>TP。工业点源和生活污染源主要污染负荷在空间上存在高度异质性。2025年,来自工业点源的主要污染负荷均呈上游较少,中、下游较多的特征;来自城市生活污染源的主要污染负荷均呈中、上游较多,下游较少的特征;来自农村生活污染源的主要污染负荷均呈中游较多,上、下游较少的特征。笔者提出耦合社会-经济因子预测流域污染负荷的方法可以推广到其他与社会经济指标相关联的流域工业点源、生活污染源污染负荷的预测研究中,以期为未来流域水环境管理与治理提供科学参考。     

2013—2019年京津冀及周边地区PM2.5重污染特征

为探讨2013—2019年京津冀及周边地区"2+26"城市PM_(2.5)重污染时空演变特征,对"2+26"城市7年间的大气环境监测网数据进行了统计分析。在年际变化上,重污染过程次数逐年下降,发生时长和强度分3个阶段大幅降低。相比2013年,2014—2016年重污染小时数、天数和峰值浓度均降低了一半左右,2017—2019年则下降了约80%。目前,区域重污染过程以持续1～2 d的较短过程为主。在季节分布上,全年重污染集中于秋冬季,其中冬季占比从60%升至80%,尤其是1月的重污染占比最高且有逐年增加趋势。在空间分布上,区域差异明显缩小,呈相对均匀化趋势,区域污染中心有所南移,南部的冀南豫北区域在区域重污染中的占比呈上升趋势。在污染成因基本类型上,污染排放导致的积累型为主要类型,占比约90%;沙尘型及烟花爆竹燃放型的总占比约为10%,虽然其占比较低,但近年的比重较稳定,未有明显下降趋势。     

苏州市机动车尾气中主要污染物特征分析

为了解苏州市机动车尾气中主要污染物浓度特征,运用SPSS19.0时间序列建模器,预测了未来5年(2017—2021年)苏州市机动车保有量,分析和对比了苏州市路边站点和国控站点的主要污染物数据。结果表明,未来5年,苏州市机动车保有量呈现上升趋势,2020年机动车保有量将达到373.1万辆,相比2014年增加约37.5%;路边站点NO2值略高于国控站点,但差异不显著;路边站点CO值明显高于国控站点;路边站点PM10和PM2.5值总体略高于国控站点;路边站点苯系物值高于国控站点。     

基于CA-Markov模型的艾比湖流域平原区景观格局动态模拟预测

利用“3S”技术及CA-Markov模型,按照是否实施跨流域调水工程2种预案情况,以2005年为起始时刻,对新疆艾比湖流域平原区2020年景观格局进行模拟预测。结果显示：在调水工程未实施的情况下,2020年研究区的生态环境将进一步恶化,其突出表现为艾比湖湖泊水面将持续萎缩、裸露湖底盐漠面积进一步扩大,水资源短缺及生态环境恶化的结果将严重制约研究区社会经济的发展;在调水工程实施的情况下,2020年研究区内艾比湖湖泊水面将稳定增加至800 km^2以上、裸露湖底盐漠面积相应有所减少,生态环境恶化趋势得到改善,区域水资源短缺问题将有所缓解,可有效地促进研究区内社会经济的发展。     

基于空间计量模型的四川省大气污染特征及影响因素分析

四川省细颗粒物污染问题越来越受到重视,为有效识别四川省大气污染空间分布情况及影响因素,利用2015—2020年PM_2.5监测数据,综合分析了四川省大气污染时空分布特征,选取同期气象要素观测数据和社会经济数据,区分出全省及省内不同经济区大气污染的主要影响因素。结果表明:2015—2020年四川省的PM_2.5浓度逐年下降,日变化存在明显的双峰双谷趋势,且具有明显季节性特征,空间分布上具有明显的空间聚集现象;PM_2.5的排放与人口密度、经济水平和气温呈显著正相关,与城市绿化、风速呈显著负相关。该研究为经济增长方式优化、产业结构调整、绿化水平改善等提供了政策建议,可为污染防治、优化人居环境提供参考。     

“十三五”以来我国生态质量状况时空变化分析

采用多源卫星影像融合遥感监测技术,根据《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),利用生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数、污染负荷指数和环境限制指数建立综合评价模型,以面积加权平均实现尺度转换,采用一元线性回归模型的斜率(θ_slope)分析“十三五”以来我国生态质量现状及变化趋势。结果表明,当前我国生态质量状况优良、一般、较差的国土面积占比分别为46.6%、22.2%、31.2%。2016年以来,我国生态环境状况指数整体呈增加趋势,年平均增加幅度为0.24,其中北京、河北、辽宁、上海、宁夏等省份的增加趋势比较显著,对应的θ_slope分别为3.01、1.02、1.04、1.89、1.24。生态环境状况指数呈略微增加、明显增加、显著增加的县域数量分别为271、545、287个,面积占比分别为10.5%、19.8%、5.5%,主要分布在东北地区、黄土高原、三江源地区、秦岭山地、东部平原地区以及长江流域部分地区。其中：黄土高原、三江源等地区生态质量提升主要是因为上述地区实施生态保护修复工程后,整体绿化程度明显改善,林草...     

湖北臭氧分布特征及其管控措施

采用地面站点观测、卫星观测以及UWCM 0-D箱子模型模拟的方法研究湖北2013—2015年臭氧时空分布特征,并探讨其管控措施。从地面站点观测看出,时间分布上,这3年臭氧年平均浓度经历先下降后上升的过程,总体呈上升趋势,而二氧化氮年平均浓度则呈现持续下降的趋势;空间分布上,湖北各区域臭氧浓度分布不均匀,呈现东高西低的递减分布趋势。从卫星观测数据看出,2015年湖北的臭氧柱浓度高于2013、2014年同期。从空间分布来看,臭氧的柱浓度是从东北到西南、从省外到省内逐渐递减,因此推测,除了本地生成,湖北的臭氧有一部分是来源于省外传输。最大臭氧生成量法显示,烯烃(乙烯和丙烯)对湖北夏天臭氧生成量的贡献远大于其他挥发性有机化合物。箱子模型模拟的结果显示,湖北应该通过控制挥发性有机化合物的排放来降低臭氧生成速率,控制氮氧化物反而使臭氧生成速率提高。     

以北运河（北京段）为例模拟评估北京市“水十条”水质改善效果

基于MIKE11构建北运河(北京段)一维水质模型,以氨氮、COD为目标污染物,建立污染源与水质响应关系。以2013年为基准年,考虑不同人口疏解情景预测2020年北运河(北京段)流域人口,并结合北京市"水十条"设置减排情景方案,对2020年水质改善效果进行量化评估。模拟结果表明:北京市"水十条"可实现显著的水质改善效果,到2020年,在中人口疏解方案下,北运河氨氮、COD平均质量浓度相比2013年分别下降40.8%~77.7%、39.3%~59.7%。COD质量浓度可稳定达标,氨氮质量浓度离达标还有一定差距,但日浓度可稳定在8mg/L以下,基本消除了黑臭水体。     

基于LOADEST模型和M-K检验的淮河入洪泽湖氮磷污染通量分析

基于2015—2020年淮河入洪泽湖断面的水文水质数据,利用LOADEST模型建立污染物通量与河流流量之间的统计回归模型,并估算淮河入洪泽湖总氮（TN）、总磷（TP）污染物通量。结果表明,2005—2020年间淮河TN、TP年平均输移通量分别为（4 730.14±1 893.32）t、（257.56.±108.53）t;受流量变幅影响,TN、TP输移通量与河流流量均呈极显著性相关关系（p＜0.01）。采用M-K检验分析发现,研究期间淮河TN和TP的输移通量总体上呈下降趋势,2018年12月后受入湖水量与氮磷浓度双重影响氮磷输移通量下降趋势更为明显。     

基于形态空间格局分析方法和最小累积阻力模型的北京市平原区造林工程生态格局分析

为了科学评估北京市平原区造林工程的生态影响，利用高分卫星数据获取2018—2020年北京市平原区造林面积、分布及变化信息，分析了造林工程的空间格局特征，并采用形态空间格局分析(MSPA)方法及最小累积阻力(MCR)模型，构建了北京市平原区生态网络，通过情景模拟分析造林工程对生态源地、生态廊道产生的影响。结果显示，2018—2020年北京市平原区造林工程主要沿西北东南方向实施，实现了对原有林地资源分布不均衡问题的解决。热点建设区域为北部的延庆及东南部的通州、大兴，呈现由城市边界逐步向市中心蔓延的发展趋势。在不考虑其他因素对土地利用的影响的前提下，造林工程的实施使平原区林地面积增长了9.8%。通过情景模拟发现，造林工程的实施使生态网络向连通、完整、均衡方向发展。其中，生态源地面积增长了131.0 km²,主要生态源地连通性提升了41.1%,生态廊道的分布由主要分布在西北部山区向西北、东南两个方向均有密集分布转变。综上，造林工程的生态环境效应显著，造林工程的实施对生态环境质量改善具有重要意义。     

天山北坡经济带城市NO2污染的时空分布特征

基于2015—2020年近地面NO₂质量浓度数据和2019年哨兵-5P TROPOMI卫星探测的对流层NO₂柱浓度数据,采用相关性分析、趋势分析等方法探究新疆天山北坡经济带6个城市NO₂污染的时空分布特征。结果表明：（1）从年均值来看,天山北坡经济带NO₂质量浓度总体呈下降趋势,尤其2018—2020年下降明显。其中乌鲁木齐NO₂质量浓度值最高、博乐最低。（2）从季度均值和月均值来看,各城市NO₂质量浓度季节变化明显,其中夏季最低、冬季最高;月均值呈“中间低、两头高”的变化特征。（3）从日均值来看,各城市NO₂质量浓度大多呈现双峰型分布,分别出现在早上10:00和晚上23:00。（4）从空间分布来看,NO₂柱浓度高值区多分布在人口密集和工业发达的城市地区,尤其是乌鲁木齐、昌吉、五家渠、石河子污染最为严重。     

2020—2022年全国入海河流总氮浓度时空特征

根据全国230个入海河流断面2020—2022年总氮质量浓度监测数据,基于时间序列统计方法和空间聚类方法,分析了总氮浓度的时空分布特征。结果显示:2020—2022年全国入海河流总氮年均质量浓度逐年上升,从(3.24±2.20)mg/L上升到(3.92±3.30)mg/L;年内总氮浓度呈现冬高夏低、春秋居中的V形季节变化规律。空间聚类分析表明:总氮质量浓度从北到南可分为4个有较明显差异的区域,分别为北方高值区(包括辽东丘陵西部、辽西丘陵、山东丘陵),北方次高值区(包括环渤海京津冀地区、苏北平原),华东区(包括长江中下游平原区、上海市、浙江省、福建省),华南区(包括广东省、广西壮族自治区、海南省)。总氮年均质量浓度分布为北方高值区>北方次高值区>华东区>华南区。北方高值区的过高总氮浓度对全国总氮浓度均值提供了超比例的贡献。同时,北方高值区和北方次高值区贡献了2020—2023年全国总氮浓度92%的增幅。此外,从空间分布上看,越往北,总氮浓度的V形季节变化规律越明显。