中国水面蒸发量的变化

采用600余个台站资料,对全国及主要流域蒸发皿记录的蒸发量及相关气候要素变化趋势进行了分析。1956-2000年期间,我国水面蒸发量呈显著下降趋势,东部、南部和西北地区下降更多。我国长江、海河、淮河、珠江以及西北诸河流域的年平均水面蒸发量均明显减少,海河和淮河流域减少尤为显著,黄河和辽河流域减少也较明显,但松花江和西南诸河流域未见明显变化。长江、淮河流域夏季减少速率最大,珠江、辽河以春季减少为主,海河、西北诸河流域春、夏两季都显著减少,黄河、东南诸河、西南诸河等流域四季均有轻度减少,松花江流域四季变化趋势都不明显。全国多数地区日照时数、平均风速和温度日较差同水面蒸发量具有显著的正相关性,并与水面蒸发呈同步减少,为引起大范围蒸发量趋向减少的直接气候因子;地表气温和相对湿度一般在蒸发减少不很显著的地区与蒸发量具有较好的相关性,绝大部分地区气温显著上升,相对湿度稳定或微弱下降,表明其对水面蒸发量趋势变化的影响是次要的。     

1961—2018年呼伦湖水面面积变化特征及其对气候变化的响应

为揭示近60年来呼伦湖水面面积的变化规律,确定影响呼伦湖水面面积变化的主要因素,采用曼-肯德尔检验（Mann-Kendall tests）、一元线性回归和小波分析法解析1961—2018年呼伦湖水面面积及其所在区域气温、降水量、蒸发量和相对湿度的变化趋势、突变特征和周期性变化规律,采用皮尔逊相关性分析（Pearson correlation analysis）和灰色关联分析研究水面面积与气象要素的相关性.结果表明:1961—2018年呼伦湖水面面积在1 739~2 360 km2之间,总体以72.84 km2/（10 a）的速率显著减小,2009年人工调水实施以后水面面积逐渐恢复并稳定在2 030 km2左右.近60年来呼伦湖区域气候暖干化明显,表现为气温显著升高、蒸发量显著增大、相对湿度显著降低、降水量非显著减少.1961—2018年,呼伦湖水面面积对气候突变及其周期波动存在相应的响应,水面面积与区域蒸发量呈显著负相关,Pearson相关系数为-0.546,与区域蒸发量和降水量的灰色关联度为0.938~0.960,人工调水实施前（1961—2008年）水面面积与气象要素的相关性强于1961—2018年.研究显示,气候变化引起的蒸发量增大是呼伦湖水面面积减小的重要原因,人工调水严重干扰了2009—2018年呼伦湖水面面积对气候变化的响应.      

近25年雅鲁藏布江中游蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化

采用气候倾向率方法,对西藏雅鲁藏布江(下称"雅江")中游1981~2005年14个气象站年、季小型蒸发皿蒸发量及其影响气候因子的变化趋势进行了分析。结果表明:近25年西藏雅江中游年蒸发皿蒸发量在流域绝大部分站点均呈现显著的减少趋势,平均减幅为109.92mm,以夏季减少趋势最明显。影响蒸发皿蒸发量的主要气候因子日照时数、平均风速呈现显著下降趋势,平均相对湿度、降水量表现为显著增加,平均气温显著升高,平均最低气温的升温速率(0.52℃/10a)明显比平均最高气温的升温速率(0.23℃/10a)大,导致气温日较差减少(-0.29℃/10a)。因此,雅江中游年日照时数和平均风速的显著下降,以及年平均相对湿度的明显增加可能是年蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,平均气温日较差的显著减小和降水量的增加在蒸发量减少趋势中的作用也不可忽视。     

瑞安市气温历史演变特征及城市热岛强度研究

为了解瑞安市近40a气温变化特征及城市热岛效应,首先对1980—2017年瑞安气象站年平均气温、年高温日数等物理量进行统计、对比分析,然后分别采用气象站实测资料与LANDSAT-TM遥感资料对瑞安城市热岛效应进行分析验证,研究结果表明:①瑞安站近38a来气温整体呈明显上升趋势,以2000年为界,近18a较前20a平均气温上升0.7℃,极端最高温度、最高平均温度上升1.2℃,年高温日数增幅达160%;近10a城区代表站年平均气温也呈上升趋势;②利用气象站实测资料直接计算,近10a瑞安市热岛强度有所增强,以2017年为例,热岛强度在6—8月有明显的增强现象;③利用LANDSAT-TM遥感资料反演得到城市地表温度的连续变化后,获得的城市热岛强度与气象站直接计算空间分布趋势一致;④遥感监测结果表明,近40a来瑞安市主城区热岛强度明显增强,强热岛区主要集中在人口较为聚集、建筑较多的中心街道、工业园区等地,山区、水体、绿地呈现冷岛。可见,人类活动及工业生产与城市气温升高密切相关,而水体和山区植被可以有效地降低其附近地温和缓解热岛,是城市气候的调节器。     

华北地区均一化地面气温序列中的城市化影响检测

应用华北地区30座大城市及其附近31个气象站的城市统计资料、DMSP/OLS夜间灯光数据和均一化历史气温数据,分析了城市热岛(UHI)对气象站地面气温序列的影响。结果表明:(1)1955—2004年和1975一2004年华北地区31个气象站的年平均气温分别升高了1.40℃和1.38℃,平均增温速率分别为0.28℃·10a~(-1)和0.46℃·10a~(-1),但不同台站间的增温速率相差很大;(2)各气象站间气温变化的差异与城市化进程关系密切,尤其是城市规模的扩大和台站与城市距离的缩小;(3)城市化对城市附近区域气温的影响在1975年之前整体较弱,之后则迅速增强,1975—2004年各气象站的城市影响指数(Uii)平均增加7.5%;(4)近50 a和近30 a来,城市化增温贡献率分别达19%和23%,城市热岛已严重影响了城市附近区域的气温变化。本研究建议在应用均一化历史气温数据之前,应对城市化影响偏差给予考虑。     

华北山区温度推算模式和应用

利用华北山区气象站观测的温度与其所在纬度、经度和高度，分山区建立宏观地面气温场方程。采用１：２０万地形图，以１０＇经、纬度为步长，判读其高度值，代入已建立好的方程中，经地形项订正，推算华北山区年、月平均温度、年较差和ΣＴ＇≥１０℃，其精度达极显著水平。计算结果使我们对华北山区热量资源有了新的认识，最后求算华北山区的主要水果最优品质种植上限高度。     

华北山区温度推算模式和应用

利用华北山区气象站观测的温度与其所在纬度、经度和高度，分山区建立宏观地面气温场方程。采用１：２０万地形图，以１０＇经、纬度为步长，判读其高度值，代入已建立好的方程中，经地形项订正，推算华北山区年、月平均温度、年较差和ΣＴ＇≥１０℃，其精度达极显著水平。计算结果使我们对华北山区热量资源有了新的认识，最后求算华北山区的主要水果最优品质种植上限高度。     

基于两种再分析资料的一次四川盆地大气污染过程气象要素数值模拟研究

利用ECMWF-ERA5和NCEP-FNL再分析资料作为中尺度气象模式WRF（The Weather Research and Forecasting）初始场,对四川盆地2018年1月一次大气污染过程气象要素进行了模拟,对比分析了气温、风速、风向、相对湿度、边界层高度、温廓线的模拟效果,并结合大气超级站观测数据对模拟结果进行评估.结果表明：两种资料均能较好地模拟出气象要素的变化情况,但由于两套资料时空分辨率、采用的模式、同化方案、数据来源和质量控制方案存在一定区别,导致各要素模拟效果并不一致.与NCEP-FNL相比,ECMWF-ERA5模拟的平均相对湿度（59.23%）与观测值差异更小,且均方根误差、偏差较小,分别为9.83%和-0.83%,但NCEP-FNL模拟的平均气温（8.99℃）更接近观测值,且偏差值较小,为-0.04℃.两组模拟结果均显示盆地内部为模拟区域的低风速区,相对湿度模拟值在60%以上,气温高于西部山地地区.NCEP-FNL模拟的盆地内部气温、相对湿度、风速小于ECMWF-ERA5模拟值,但边界层高度模拟值较大.ECMWF-ERA5模拟的逆温强度相比较小,且温度露点差较小.此次污染过程PM_2.5和PM₁₀日均浓度最大值分别为190.1 μg·m^-3和261.0 μg·m^-3,相对湿度增大引发的颗粒物吸湿增长是导致PM_2.5和PM₁₀质量浓度突增的主要原因.     

黄河流域近40年蒸发皿蒸发量的气候变化特征

利用黄河流域及其周边123个气象站1961～2000年20cm口径蒸发皿资料,分析了黄河流域蒸发皿蒸发量的气候变化趋势。结果表明,就整个流域平均而言,尽管在1960～2000年期间,黄河流域年平均温度升高了0.6℃,但蒸发皿蒸发量却呈明显下降趋势,黄河流域年蒸发皿蒸发量在20世纪80～90年代较60～70年代下降了136mm,下降幅度为7.5%;蒸发皿蒸发量的下降主要表现在夏季和春季,秋季和冬季不明显。对蒸发皿蒸发量气候变化的空间分析表明,局部区域与整个流域的气候变化趋势并不完全同步,黄河流域上游和下游蒸发皿蒸发量呈下降趋势,中游呈持平并略有上升趋势。     

察汗淖尔湖泊面积变化及其对气候的响应分析

以察汗淖尔流域为研究对象,基于1990—2020年Landsat遥感影像,通过归一化水体指数（MNDWI）结合人工目视解译的方法提取察汗淖尔31年的丰水期湖泊面积并分析其演化规律。选取化德、尚义和商都3个气象站点的月气温、降水、蒸发量和相对湿度数据,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall检验法分析了气候要素的变化趋势,并利用主成分分析和相关性分析法综合说明了察汗淖尔湖泊面积对气候因子的响应关系。结果表明:1）31年间,察汗淖尔流域呈气温上升、降水量下降、蒸发量上升的暖干化趋势;2）1990—2020年察汗淖尔湖泊面积经历稳定、减少、增长、再减少,4个变化阶段,湖泊面积于1991年达到最大49.72 km2,于2005年达到最小0.074 km2,整体呈下降趋势;3）湖泊面积对气候的响应迅速,夏季降水量和夏季蒸发量为影响丰水期湖泊面积的主要因素,同时也是造成湖泊季节性变化明显的主要因素。     

岩溶区不同水体有机氯农药对比研究

为研究岩溶区地下水、地表水之间有机氯农药的差异,用气相色谱-微池电子捕获检测器(GC-μECD)分析了水中OCPs含量.结果表明:研究区水样中有机氯农药检出率达100%.OCPs浓度范围32.13~319.53ng/L,均值为134.17ng/L.OCPs浓度季节差异明显,枯水期高于丰水期.水井(sj)中OCPs,DDTs、HCHs浓度均大于水池(sc).通过采样点间的对比可知,雨季水池、水井间OCPs含量相当,旱季水池小于水井.水池、水井间DDTs、HCHs对比没有明显的季节性,表现为水池的DDTs含量小于水井,但HCHs含量大于水井.水井中的OCPs、DDTs、HCHs的最小值与水池相比均表现出了滞后性.地表水与地下水有机氯农药表现出的差异,是由于两采样点的环境不同.通过比值法得出HCHs来自于混合源,地表水的比值更能准确的反映出HCHs的来源.DDTs可能来自于混合DDTs,且为历史残留,降解环境为好氧环境.水井中DDTs、HCHs百分比组成由于土壤的影响发生了变化.     

遵义县地表水污染分析及对策

遵义县在城镇化、工业化、农业产业化过程中,丰富的地表水体,正在受到来自工业、农业、人们日常生活产生的污染物质的污染。本文通过对地表水的污染现状做了分析,提出防治水污染的对策和措施。     

兴安盟地表水污染分析及保护对策

通过对兴安盟境内8个水质检测采样点的水污染现状监测数据的分析,掌握全盟境内地表水质现状和存在的问题,并提出了相应的对策。     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

吐鲁番市地表水水化学特征变化分析

在将1958年吐鲁番市地表水质检测资料与2013—2014年实地检测结果对比的基础上,综合运用数学统计、三角组分图、Gibbs图等方法,分析研究了吐鲁番市地表水化学特征的变化情况.结果表明,2013—2014年吐鲁番市地表水较1958年相比,TDS、硬度上升幅度超过一倍,SO2-4、Mg2+、Na+均上升,HCO-3、Ca2+下降.水化学类型由HCO-3型转变为HCO-3-SO2-4型;离子中Ca2+、HCO-3、TDS三者之间具有显著相关性转变为SO2-4、K++Na+、和TDS之间相关性显著;地表水在1958年主要受岩石风化作用的影响,而在2013—2014年受蒸发结晶作用的控制更加地显著,且受人为作用的影响明显地增强.     

艾比湖流域地表水水质指标与水体指数关系研究

传统的水域水质监测手段不仅成本高,而且空间信息有限,难以对相关水域进行全面的监测与评价.利用遥感技术进行水域水质监测可克服这些局限.本文以新疆艾比湖流域为研究对象,结合2015年5月实测水质数据和从准同步Landsat OLI数据上提取的水体指数值,利用空间分析和多元统计方法进行分析.结果发现,水体指数EWI、AWEIsh、Vegetation index(VI)、NDWI、NWI、NEW与水质指标之间的相关性显著(0.55≤r≤0.88).因此,选用以上6种水体指数与水质指标进行回归分析并建立数学关系估算模型,发现模型均方根误差均较低.利用同期实测数据对估算模型进行精度验证,发现验证判定系数高,验证点的相对平均误差偏低,均方根误差偏小.与此同时,利用2015年10月的40个采样点对模型进行二次验证,发现验证的判定系数满足0.22R20.81,模型的均方根误差较低.在估算模型中,总磷(TP)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)、pH、色度和浊度两期数据的验证判定系数R2在0.5以上,均方根误差较小.因此,利用艾比湖流域水体指数建立的TP、BOD5、SS、pH、色度和浊度估算模型具有较好的普适性.该研究不仅可以为干旱区湖泊的遥感识别奠定基础,而且可为遥感技术应用于地表水水质指标值的提取提供一定的科学依据.     

小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.     

我国地表水中典型DBPs的暴露水平及生态风险

氯消毒过程中可能生成有毒有害的副产物,会对水生态系统和环境健康产生直接和间接的次生危害.三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是地表水中检出率最高的消毒副产物（DBPs）,其毒性效应受到广泛关注.本文检索整理了三氯甲烷（TCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）在我国地表水暴露浓度和对水生生物的毒性效应浓度,了解我国重点流域地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA的浓度水平,分别利用急、慢性毒性数据推导预测无效应浓度（PNEC）,并使用风险商（RQ）和概率生态风险评价法（PERA）对我国重点流域水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA进行多层次生态风险评估.结果表明,我国地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA暴露浓度范围为n.d.~51μg/L.以致死和生长、繁殖等为测试终点的急、慢性毒性数据,构建物种敏感度分布（SSD）曲线,推导出TCM、TBM、DCAA和TCAA的PNEC值分别为0.586,0.857,0和44.880mg/L;0.006,0.064,0.956和0.012mg/L.基于急、慢性毒性数据计算出的RQ小于1.我国重点流域中TCM和TCAA对1%的水生生物造成生长、繁殖等慢性毒性影响的概率分别为78.86%和20.61%,存在潜在的生态风险.     

Relationships of nitrous oxide fluxes with water quality parameters in free water surface constructed wetlands

The effects of chemical oxygen demand (COD) concentration in the influent on nitrous oxide (N₂O) emissions, together with the relationships between N₂O and water quality parameters in free water surface constructed wetlands, were investigated with laboratoryscale systems. N₂O emission and purification performance of wastewater were very strongly dependent on COD concentration in the influent, and the total N₂O emission in the system with middle COD influent concentration was the least. The relationships between N₂O and the chemical and physical water quality variables were studied by using principal component scores in multiple linear regression analysis to predict N₂O flux. The multiple linear regression model against principal components indicated that different water parameters affected N₂O flux with different COD concentrations in the influent, but nitrate nitrogen affected N₂O flux in all systems.     

湘江衡阳段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的分布特征研究

采用ICP-MS研究湘江衡阳段上覆水、悬浮颗粒物、表层沉积物及孔隙水中重金属的含量及分布特征.结果表明,湘江衡阳段主要的重金属污染元素是Cd,上覆水中Cd的平均含量为0.26μg·L-1,高于美国水质基准的持续基准浓度CCC(USEPA2009),已经对部分水生生物表现出潜在的毒性效应;悬浮颗粒物和表层沉积物中Cd的富集含量较高,分别为42.03μg·g-1和29.62μg·g-1,达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平TEL的70倍和50倍,其中,从沉积物中取得的孔隙水中Cd平均含量为3.8μg·L-1,该值是CCC的15倍甚至高于最大基准浓度(CMC),已经对部分水生生物表现出实际的急性毒性效应.湘江衡阳段重金属的空间分布特征表现为中下游污染较上游严重,在衡阳水口山地区等污染企业密集区,重金属含量较高,表明人类活动输入已经成为湘江重金属的重要来源.研究结果还表明,悬浮颗粒物及沉积物相作为水体重金属污染物的主要赋存介质,对重金属污染的迁移、沉积、转化及生物富集作用具有决定性的意义,其重要性不容忽视.