基于GOCI数据的太湖叶绿素a浓度反演和蓝藻水华遥感监测

太湖蓝藻水华是广为关注的环境问题,迫切需要实现蓝藻水华的动态监测。利用静止轨道海洋水色遥感器(GOCI)遥感数据构建了太湖叶绿素a反演的三波段模型,使用归一化植被覆盖指数(NDVI)进行蓝藻水华监测,并进行了富营养化评价。结果表明:(1)三波段模型优于波段比值模型,可以用于GOCI遥感数据反演太湖叶绿素a浓度。(2)2019年6月3日太湖叶绿素a大致呈湖心和西部浓度低,北部和西南沿岸浓度高的空间分布;从10:15至15:15,叶绿素a浓度先升高后降低。(3)竺山湖和椒山周边水域水华聚集情况较为严重,是当天重度水华的主要发生区域;水华的时间变化规律同叶绿素a浓度变化规律一致。(4)对2019年4月和6月的GOCI遥感数据进行富营养化评价发现,太湖富营养化水平总体呈西部高东部低、北部高南部低、边缘高中间低的趋势;6月较4月富营养化水平明显加剧。     

3S技术在太湖富营养化和蓝藻水华分布规律中的应用研究

应用3S技术,采用营养状态指数法、蓝藻水华分级评价方法以及蓝藻水华发生频率分析方法,对2010—2013年太湖富营养化状况和太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖富营养化控制和蓝藻水华预警、监控工作提供技术支持,同时为太湖水环境治理提供科学依据。实践证明,3S技术能快速、全面、直观地反映太湖富营养化状况和蓝藻水华时空分布规律。结果表明:(1)2010—2013年太湖处于轻度富营养状态,太湖富营养化呈现西北高、东南低的分布规律;(2)2010—2013年,全太湖小型蓝藻水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少;(3)年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现"小型多发、中大型少发、重大型偶发"趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势;(4)月际变化上,8月和9月是太湖蓝藻水华的高发月份,9月蓝藻水华发生规模最大;(5)空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域。     

淀山湖蓝藻水华及其控制因子的模型研究

针对淀山湖富营养化严重的问题,应用美国环境保护署的AQUATOX模型对淀山湖水体中常规水质数据时间变化规律和藻类生长演替进行了研究.在对模型率定、验证的基础上,选择水力停留时间、营养盐、pH、水温、风速、光强对蓝藻生长的影响进行分析.该生态模型较好地模拟了常规水质和藻类的动态变化.计算结果显示,目前营养盐并非淀山湖蓝藻暴发的主要限制因子;淀山湖水力停留时间越长越适合蓝藻的生长;当pH为7.5～9.5、水温为30～35℃、静风或风速小于3.1 m/s、光强为70～400W/m2时,蓝藻能很好地生长.模拟结果可以为揭示淀山湖蓝藻"水华"暴发机制和预警预报提供科学依据.     

淀山湖沉水植物死亡分解过程中营养物质的释放

测定了上海淀山湖5种常见沉水植物的营养成分含量及其死亡后在好氧(DO>3.5 mg/L)或低氧(DO<3.5 mg/L)状态下分解释放TN、TP和有机物(以高锰酸盐指数计,下同)等营养物质的动态过程,并对营养物质释放强度与营养成分含量的相关性进行了分析.结果表明, 5种沉水植物中,金鱼藻的TN和TP含量最高,质量分数分别为(4.07±0.22)%和(0.99±0.09)%;好氧状态下TN和有机物的释放强度大于低氧状态,两种状态下TP的释放强度没有显著差异;TP的释放比TN快,一般需10 d左右,而TN和有机物的释放分别需要29 d和20 d左右;在好氧状态下,NO-2-N、NO-3-N和可溶性总磷酸盐的平均释放强度与植物TN含量呈显著正相关(p<0.05),NH 4-N的平均释放强度与植物TP含量呈显著正相关(p<0.05);在低氧状态下,NO-2-N的平均释放强度与植物TN含量、NO-3-N的平均释放强度与植物TP含量分别呈显著正相关(p<0.05);有机物的平均释放强度与植物TP含量呈极显著负相关(p<0.01).     

杭州城市可吸入颗粒物污染与气象条件关系的分级评价和BP神经网络评估

为了解杭州城市环境空气质量与气象条件之间的关系,利用杭州市区2003-2007年的可吸入颗粒物(PM10)浓度数据和气象资料,通过分级评价的方法和基于BP神经网络的污染物浓度评估模型,得到PM10浓度与气象条件的对应关系.结果表明,随着日降水量的增大,PM10浓度减小;风速与PM10浓度呈明显的负相关,随着风速的增大,PM10浓度明显减小;气象因素与PM10浓度之间呈非线性关系,大气能见度对PM10和相对湿度的变化极为敏感.随着PM10浓度的增大,大气能见度迅速降低,相对湿度越高,大气能见度则越低;近几年杭州市气象条件不利于大气污染物的扩散和清洗,是杭州城市环境空气质量上升缓慢的主要原因之一.     

台风对太湖微囊藻群体大小的影响

为了解台风对太湖微囊藻群体大小及在水体中分布的影响,于2013年7月12—16日台风苏力经过太湖期间,测定并分析了风速、总氮、总磷、微囊藻群体大小和Chl-a浓度变化。结果表明,台风过程中水体中总氮和总磷浓度分别从1.33 mg·L~(-1)和0.07 mg·L~(-1)提高到2.70 mg·L~(-1)和0.23 mg·L~(-1),48 h内微囊藻群体平均大小从32.80μm增加到69.43μm。此外,水体中Chl-a浓度与风速显著正相关(r=0.472,P0.01),即风速越大,Chl-a浓度越高,14日22:10达到最大值(13.30μg·L~(-1))。研究表明,强风浪扰动(如台风)能够引起水体中氮磷浓度的提高,改变微囊藻在水体中的分布,并且能够促进微囊藻群体的迅速增大。     

长跑环境中颗粒物载带多环芳烃的污染特征

2005年7月至8月监测了南开大学校内及其东、西、南三校门外长跑路段处的大气总悬浮颗粒物(TSP)中16种优控多环芳烃的污染状况。GC/MS分析结果表明,晚间长跑时段中校内外多环芳烃总量为(128.74±23.50)、(417.40±204.55)ng/m3,校外约为校内的3.24倍,PAHs含量特征显示交通污染源影响显著;多环芳烃浓度与车流量呈正相关性,且怠速车辆增多也使其浓度增大;校内上午的多环芳烃总量约为晚间1.32倍,这主要受交通污染源和风速、湿度等气象条件的共同影响。     

近地面总悬浮颗粒的污染与气象条件的关系

本文根据唐山市1984年五个功能区十个监测点的监测结果,探讨了近地面总悬浮颗粒(TSP)的污染与气象条件的关系。结果表明TSP污染呈典型的区域性分布,且季节性变化显著。TSP污染程度与逆气温的生消直接相关;与绝对气温呈负相关;与气压呈正相关;与相对湿度呈负相关;当风速≤3米/秒时呈负相关,>3米/秒时呈指数正相关。     

风浪扰动对太湖梅梁湾水体总磷变化的驱动模式研究

风浪扰动下的底泥再悬浮是浅水湖泊水体底泥内源性磷向水体释放的关键驱动因子。水体总磷(TP)受底泥内源磷释放过程影响频繁波动。基于风浪扰动强度与底泥悬浮物(SS)浓度定量关系模型,采用太湖原位未扰动柱状底泥开展水体底泥再悬浮过程模拟研究,分别模拟在小风(搅拌强度100～125 r/min)、大风(搅拌强度200～220 r/min)模式下底泥内源释放过程,探究风浪扰动对太湖梅梁湾水域TP浓度波动的贡献。结果表明,风浪扰动显著增加(P<0.01)了水体SS,小风与大风下水体SS均值分别增加了80.9%与360.8%,但随着扰动周期的延长,风浪扰动的效果会削弱。不同风浪扰动强度下水体TP均呈先上升后下降趋势。小风下水体TP为0.08～0.20 mg/L;大风下水体TP为0.09～0.34 mg/L。与对照组相比,小风组水体TP浓度呈现显著下降的趋势(P<0.05),而大风组水体TP浓度则表现为显著上升的趋势(P<0.01)。此外,大风持续扰动增加了水体TP浓度,但效果不显著(P>0.05)。风浪扰动致使0～3 cm底泥内的TP含量有所提高,底泥表面氧化还原条件的改变是...     

道路环境黑碳变化特征及影响因素

为了分析道路环境黑碳浓度变化规律及影响因素,在北京APEC会议期间及前后对道路环境黑碳(BC)、NO_x及PM2.5浓度进行测量,同时调查道路车流信息及气象数据,应用相关性分析、多元线性回归模型和排放强度计算等方法分析了机动车限行和气象条件对路边BC浓度的影响。结果显示:监测期间北土城东路路边的BC平均浓度为7.44μg·m~(-3),限行期间10 d的平均浓度为4.43μg·m(-3),非限行期间21天的平均浓度为8.87μg·m(-3),机动车限行期间BC浓度下降50%。道路环境BC浓度高峰值分别出现在06:00—09:00和18:00—21:00,路边BC浓度与NO_x和PM_(2.5)浓度具有正线性相关性。限行期间总车流量下降52%,重型车辆流量变化不大,由于车流量下降和车速升高机动车尾气BC排放强度降低约15%。多元线性回归模型和情景分析结果显示限行期间气象条件和限行措施对BC浓度下降的贡献率分别为56%和30%,非限行期间如果采取限行措施可以使路边BC浓度下降34%。     

乌鲁木齐市PM_(2.5)浓度与气象条件耦合分析

为探究气象条件对污染物浓度的影响,于2013年10月至2014年10月在乌鲁木齐市主城区采集PM_(2.5)样品,并选取同期气象站监测的气象数据进行分析。结果表明:(1)乌鲁木齐市采暖期PM_(2.5)日均值平均达到84.70μg/m~3,超出了《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中24h平均二级限值(75μg/m~3),是非采暖期(20.66μg/m~3)的4倍多。(2)采暖期风速、相对湿度、气温、水汽压与PM_(2.5)日均值极显著相关,非采暖期相对湿度与PM_(2.5)日均值极显著相关。     

唐山新冠肺炎防疫期间空气质量变化特征及污染成因分析

为研究唐山市新冠肺炎防疫期间环境空气质量变化特征以及形成重污染的成因,分析了2020年1月1日至2月29日的PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO、NO_2、CO、PM_(2.5)组分(有机碳(OC)、元素碳(EC)、重金属等)和气象数据。结果表明,防疫期间空气质量整体改善,相比正常生产期间除CO浓度均值未变化,其他参数均呈下降趋势,其中NO、NO_2浓度降幅最大,分别降低73%和41%,受车流量减少影响显著。防疫期间的2月9—13日出现1次连续5天的重污染过程,相比正常生产期间PM_(10)、PM_(2.5)和CO浓度分别增长了69%、104%和95%,Fe浓度增加57%,呈钢铁型污染特征;该时段相对湿度和风速分别为80.2%、0.7m/s,为高湿低风速气象条件,二次无机盐(SNA,包括NH_4~+、NO_3~-、SO_4~(2-))在PM_(2.5)中占比为64%,比正常生产期间高31%,此次污染过程受本地工业大气污染物排放累积以及二次生成共同影响。     

太湖水体附着细菌和浮游细菌的丰度与分布特征

为了探讨太湖水体附着细菌及浮游细菌丰度的变化规律,明确细菌丰度与环境因子的关系,应用荧光显微技术对太湖4个湖区细菌丰度及分布特征进行了研究,并探讨了其与总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)、总悬浮颗粒物(TSS)等环境因子之间的关系.结果表明,太湖水体中附着细菌占优势,占总细菌的65％(总细菌平均值为6.53×106cells/mL,附着细菌平均值为4.25×106 cells/mL,浮游细菌平均值为2.28 × 106 cells/mL);附着细菌与浮游细菌数丰度具有相似的时空分布规律,附着细菌与浮游细菌丰度都是河口区(10#)最高,其次梅梁湾(3 #)、湖心区(8#)和东太湖(24#)较低;春夏季高,秋冬季低;水温、TP对太湖水体中附着细菌及附浮游细菌的丰度影响比较大,它们与水体中附着细菌丰度及附浮游细菌均呈显著的正相关(p＜0.05).太湖不同湖区附着细菌及浮游细菌的数量空间差异是由太湖不同湖区生态环境的异质性引起的.     

北京空气重污染红色预警期间污染物与气象因子特征

揭示空气重污染红色预警期间污染物与气象因子的变化特征对空气质量预报和污染减排措施评估具有重要参考价值。利用大气污染和气象观测资料,研究了北京2015年11—12月空气重污染红色预警时期污染物浓度、气候特征及气象因子对空气质量影响。结果表明,PM_(2.5)在大气颗粒物中占有较大比重,为首要空气污染物;在重污染峰值时段,城郊PM_(2.5)与PM10比值(R)相差不大,可达0.9以上,空气呈均匀混合的高PM_(2.5)浓度特征,而空气质量较好时城区R值明显高于郊区;研究时段气候特征与历史同期相比有明显差异,其中平均风速偏小19%,平均气温偏高0.23℃,气温日较差减小,而多次小型降水增加了空气湿度,导致相对湿度值偏高40%,垂直方向上的逆温层或等温层则加剧了空气重污染的形成和发展,重污染过程中的红色预警措施明显降低了颗粒物浓度;风速与污染物浓度呈指数相关,城郊风速分别低于2.0和2.5 m·s~(-1)时,空气质量较差、污染物浓度随风速升高快速下降,而当城郊风速大于2.0和2.5 m·s~(-1)时变化特征则相反;相对湿度与污染物浓度呈幂相关,相对湿度在65%左右为空气质量特征发生变化的转折点;由于气温日较差存在季节变化,其与空气质量相关关系不太显著。     

室内有害气体的通风净化效应

室内装修材料和家具释放的有害气体严重恶化了室内空气品质,其中甲醛对人体危害尤为突出,而室内通风是清除甲醛行之有效的办法。测试了室内甲醛释放源的释放强度规律,并建立了新装修室内甲醛通风净化的空气动力学模型,数值计算分析了通风情况下室内甲醛的浓度分布特征。结果表明:(1)室内地板和家具的甲醛释放强度均随测试时间呈指数减小;(2)同一通风风速下,装修后第30天时的甲醛浓度较大区域明显减少;(3)在室内人坐姿和站姿呼吸高度(约1.2、1.7m)处,无论风速大小,装修后通风一段时间后室内甲醛浓度均减小,且较低位置(1.2m)甲醛浓度减小更明显;(4)在同种气流组织形式下,较小和较大的通风风速对室内甲醛通风净化效果均不理想,对本研究模型而言,以通风风速2m/s左右时对室内甲醛净化效果较好。     

济南市冬季典型重污染天气过程及成因分析

以山东省济南市2017年12月27—31日的重污染天气过程为例,运用数值模拟与观测资料统计相结合的方法,对此次重污染天气过程的天气形势、气象条件、输送路径和潜在源区进行分析。结果表明:(1)此次重污染天气过程属于静稳累积型污染,基于PM2.5逐时监测数据,将此次污染过程分为污染物累积、重污染持续和显著减弱3个阶段。(2)气压和相对湿度与PM2.5浓度呈显著的正相关,风速则呈显著的负相关,相关系数分别为0.85、0.67、-0.48。地面均压场、持续的小风高湿、逆温等静稳天气有利于污染物的累积与持续。(3)PM2.5输送路径主要为东南和西北路径,分别占轨迹总数的50.71%和49.29%;由于地形原因,东南路径对污染过程的贡献不明显;泰安、淄博等地为此次重污染过程的潜在源区,且以济南市本地污染累积为主。     

长江三角洲PM_(10)质量浓度遥感估算与时空分布特征

卫星遥感反演气溶胶光学厚度(AOT)已被广泛地应用于地面PM10遥感监测。为遥感监测长江三角洲地区PM10,利用2013年的MODIS/Terra AOT产品,考虑研究区36个空气质量监测站点的风速、温度、湿度和边界层高度等气象条件,构建了基于MODIS AOT产品估算PM10的模型。利用17个空气质量监测站点数据对模型进行散点拟合验证,结果表明,模型估算精度较高,春夏秋冬4个季节PM10质量浓度的模型估算值与地面监测值的相关系数R2值分别为0.72、0.76、0.69和0.72。利用模型估算的长时间序列PM10时空分布数据进行时空变化特征分析,结果表明:2000—2013年研究区PM10质量浓度呈增长趋势,月均增长量为0.077μg/m3,最大值出现在2月,为(107.2±22.0)μg/m3,最小值出现在8月,为(40.5±12.0)μg/m3;研究区PM10质量浓度空间分布差异显著,南部低,北部高,高值主要出现在由上海、杭州和南京构成的三角形区域的城市群中,而低值主要出现在南部远离城市的森林区域。结果表明,基于MODIS/Terra AOT产品和地面观测气象数据估算PM10的多元线性回归模型能较好地应用于区域PM10监测。     

道路区域PM_(2.5)浓度的影响因素研究

为探究人为因素和气象因素对道路区域PM_(2.5)浓度的影响,选择南京仙林大学城某条典型道路开展大气PM_(2.5)监测实验。结果表明,道路清扫抬升PM_(2.5)浓度,白天的抬升作用较傍晚和夜间更加显著。各类交通流对道路区域PM_(2.5)浓度的影响程度排序为:柴油车汽油车燃气车道路行人。PM_(2.5)浓度阴天高于晴天和多云天,霾日(209.3、80.5μg/m~3)高于非霾日(47.0、62.0μg/m~3);在霾日变化特征各异,在非霾日均呈"三峰"分布特征。非霾日,道路区域PM_(2.5)浓度的高值区与相对湿度的高值区,温度、风速的低值区重合;PM_(2.5)浓度的低值区与相对湿度的低值区,温度、风速的高值区重合。温度与PM_(2.5)浓度呈负相关(r=-0.501,P0.05),是影响PM_(2.5)污染程度的关键气象因子。由此可见,道路清扫、交通流和各类气象因素对道路区域PM_(2.5)浓度影响显著。     

基于压力响应关系法的湖泊营养物基准制定

湖泊富营养化与氮、磷及有机物含量过高密切相关,建立数字型营养物基准能够防止富营养化对水体指定用途造成影响.太湖流域是我国华东地区经济腹地,近年来流域内湖泊水质每况愈下,对其基准研究可为湖泊治理提供依据.详细介绍了压力响应关系法制定湖泊营养物基准的步骤,并将此方法运用到太湖流域营养物基准制定研究中.为满足大多数水体指定用途,研究中将该流域湖泊基本功能确定为娱乐、永生生物栖息地及饮用水,以此构建流域概念模型.选择压力变量为总氮(TN)、总磷(TP)和有机物,响应变量为叶绿素a(chl-a).用非参数分析法和线性回归法分别建立压力-响应模型,通过2种方法相互验证得到TN、TP和CODMn基准分别为0.593、0.067和4.092 mg/L.     

铵态氮在非正规垃圾填埋场土壤中的赋存特征

应用连续分级提取法,对重庆市某非正规垃圾填埋场污染土壤中铵态氮的赋存形态进行分级测定,研究了各形态铵的赋存特征及影响因素。结果表明:土壤总铵量在116.32~241.66 mg·kg~(-1)之间,平均值为(164.13±24.98)mg·kg~(-1),水溶态铵、可交换态铵和固定态铵的平均含量分别为(10.93±3.64)、(7.08±3.46)、(146.12±24.11)mg·kg~(-1);3种形态铵占总铵的比重大小为固定态铵水溶态铵可交换态铵。受雨水冲刷及淋滤影响,铵态氮有在下游点位积累的趋势。水溶态铵含量与有机碳含量、氧化还原电位呈极显著相关,与pH、粉粒含量及粘粒含量显著相关。可交换态铵与土壤氧化还原电位在垂直剖面上变化趋势一致,并与土壤粘粒含量呈极显著的负相关。固定态铵含量与土壤中粘粒含量呈极显著的正相关,与砂粒含量呈显著的负相关。