Characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China

To understand the pollution characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China, total suspended particulate(TSP) and PM10samples were collected in cities of Changsha, Zhuzhou and Xiangtan from December 2011 to January 2012, and heavy metals of Cd, Pb, Cr, and As were analyzed. It shows that the average TSP concentration in Changsha, Zhuzhou and Xiangtan were(183 ± 73),(201 ± 84) and(190 ± 66) μg/m3respectively, and the average PM10 were(171 ± 82),(178 ± 65) and(179 ± 55) μg/m3respectively. The lowest TSP and PM10concentrations occurred at the background Shaping site of Changsha. The average ratio of ρ(PM10)/ρ(TSP) was 91.9%, ranging from 81.3% to 98.9%. Concerning heavy metals, in TSP samples, the concentration of Cr, As, Cd and Pb were 28.8–56.5, 18.1–76.3, 3.9–26.1 and 148.0–460.9 ng/m3, respectively, while in PM10samples, were 16.4–42.1, 15.5–67.9, 3.3–22.2 and 127.9–389.3 ng/m3, respectively. The enrichment factor of Cd was the highest, followed by Pb and As, while that of Cr was the lowest.     

长株潭地区人为源氨排放清单及分布特征

根据收集到的长株潭地区各类人为源氨排放的活动水平数据和排放系数,建立了长株潭地区2013年人为源氨排放清单,并根据空间特征数据进行了3 km×3km的空间网格分配.结果表明,长株潭地区2013年人为源氨排放总量为7.27×10~4t,排放强度为2.59 t·km~(-2);其中,畜禽养殖业和农田生态系统为最主要的氨排放源,氨排放分担率分别达58.60%和29.73%;畜禽养殖业中,肉牛、蛋鸡和肉猪是主要贡献源,分别占畜禽养殖业氨排放总量的26.26%、21.40%和18.43%;宁乡县、湘潭县和浏阳市为氨排放量较大的县市,分别占长株潭地区氨排放总量的17.49%、12.82%和12.02%;石峰区和岳塘区的氨排放强度最大,分别达到了9.14 t·km~(-2)和5.01 t·km~(-2).空间分布特征显示排放量较大的网格主要是大型点源.     

基于NPP-VIIRS夜间灯光的长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异研究

从县域尺度开展土地利用碳排放空间分异研究,对指导区域实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义.基于2013—2019年NPP-VIIRS夜间灯光数据测算长株潭地区县域土地利用碳排放,并运用探索性空间数据分析和地理探测器,对长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异特征及影响因素进行分析.结果显示：①2013—2019年,长株潭地区县域土地利用碳排放差异较为显著,基本上在波动中呈递减趋势,空间上呈现自中部地区向四周地区渐弱的态势;②2013—2019年,研究区土地利用碳排放Moran''s I值呈"上升下降再上升"的趋势,由2013年的0.275841最终减少为2019年的0.270621,空间集聚特征较为显著,总体呈正相关;局部空间自相关均未出现高低、低低集聚型区域,且高高集聚型区域固定为湘潭市市辖区;③综合4年指标探测结果来看,长株潭地区县域土地利用碳排放影响因素的解释力q值为0.200~0.868.其中,单位能源消耗碳排放、第一产业产值比重、人均土地面积、土地利用程度指数、城镇化率在研究期间出现频率较高且出现时的q值均大于0.50,且任意两个影响因素交互作用后影响力表现为双因子增强和非线性增强.     

长株潭城市群经济社会发展与环境压力

长株潭城市群是湖南省的核心增长极,是"资源节约型社会、环境友好型社会"社会建设综合配套改革试验区,但伴随高速的工业化发展和城市化进程,长株潭面临着严峻的资源约束和环境压力。文章从土地利用格局、经济社会发展、环境质量状况、主要污染物排放和资源能源利用等方面入手,综合分析了长株潭城市群的环境压力,主要体现在长株潭城市群城市化与土地需求的矛盾凸显,"摊大饼"的扩张模式带来生态风险;重工业和污染排放集聚,累积性污染突出;环境空气质量和地表水环境质量形势不容乐观;资源能源利用方式粗放等。结合城市群区域规划,提出了长株潭城市群在新型城镇化建设中应采取的生态环境保护措施建议。     

2013年10月长株潭城市群一次持续性空气污染过程特征分析

2013年10月21~31日长株潭城市群经历了一次持续性空气污染过程.利用地面空气质量监测资料、地面气象资料及探空资料综合分析了此次污染过程与大气环流、边界层气象条件之间的相互关系,并利用卫星遥感火点监测资料和HYSPLIT4模式,分析了此次过程大气污染物的来源及输送路径.结果表明,过程前期(21~26日),污染物缓慢积累,过程后期(27~31日),PM2.5、CO、NO2等焚烧特征污染物浓度急剧升高,秸秆焚烧污染物的长距离输送是后期空气污染加重的主要原因.火点监测和后向轨迹分析表明,过程前期气流主要流经长株潭城市群东北方向的安徽、湖北等地,流经地区火点分布较少,后期气流主要流经长株潭城市群东南方向的江西等地,流经地区火点分布较多.高压均压场背景环流导致的稳定大气层结、南北冷暖气流对峙造成的地面静小风,是长株潭城市群污染过程发展、维持和加强的重要条件,污染物长距离输送对长株潭城市群区域空气质量有重要影响.     

长株潭城市群地类转移的碳传导效应与预测

土地利用碳排放是影响城市碳达峰、碳中和实现的重要因素.基于土地利用遥感数据和碳排放估算模型,得到长株潭城市群的土地利用碳排放量,借助转移矩阵分析了长株潭城市群土地利用转移的碳传导效应.此外,采用马尔科夫模型预测2030年和2060年的长株潭土地利用碳排放量.结果表明：①1995~2018年长株潭城市群土地利用净碳排放从810.84×10⁴ t增加到2015.41×10⁴ t,碳源/汇比整体呈上升趋势.其中,建设用地是主要的碳排放源,林草地是主要的碳汇.②不同时段地类转移引致的碳传导最终均表现为净碳排放,在时间上呈现先增加后减少的态势.其中以林地和耕地向建设用地转移产生的碳传导最为显著,涉及草地、水域和未利用地的碳传导效应微弱.③预测结果表明,长株潭城市群的土地利用碳排放预测量处于持续上涨态势,如若仍按目前趋势发展,则如期实现"双碳目标"存在难度.政府需要在加强林地的碳吸收能力以提升生态系统碳汇增量和遏制建设用地的无序扩张以减少碳源两方面着力,加快长株潭城市群的绿色低碳建设.上述结果为长株潭城市群开展低碳导向的城市土地利用调控提供了重要参考.     

基于能值改进生态足迹的长株潭城市群可持续发展研究

为衡量和评价区域发展的可持续状况,针对传统生态足迹模型的不足，利用从系统论出发并具有基于流量算法优点的能值分析理论,建立基于能值改进的生态足迹模型，该模型增加了水消费、污染等生态足迹，用输入输出能值对生态足迹进行调整，同时生态承载力扩展为自然生态承载力、基于净初级生产力的生态承载力、生态服务价值承载力和人类劳务生态承载力等，并综合评价系统可持续发展度，充分考虑了城市生态系统的开放性,物质、能量、信息的流通性，以及人类作用的主观能动性等，较为全面地反映城市生态经济复合系统的结构、功能和发展的持续性。采用该模型计算了长株潭城市群2000～2008年人均生态足迹和生态承载力的演变,结果显示生态足迹不断增加，生态承载力波动发展，略有下降，而生态赤字增加明显，可持续发展评价指数高于05且趋近于1，城市群可持续性发展状况堪忧，采取必要的措施刻不容缓     

长株潭两型社会的生态市场培育研究

随着长株潭城市群两型社会建设的推进，培育生态市场经济已经成为必然要求。对长株潭两型社会生态市场发展面临的现状进行分析，研究了发展长株潭两型社会生态市场培育的要点与难点，最后借鉴国内外的相关经验，从法制保障、行政规制、经济手段、道德约束等方面，对长株潭两型社会的生态市场培育进行了分析与探讨。     

基于压力-状态-响应模型的长株潭城市群生态承载力安全预警研究

在构建城市群生态承载力安全预警评价指标体系基础之上,通过数据的收集,利用灰色加权关联理论,计算了2006～2015年长株潭城市群生态承载力安全指数,并对各年份生态承载力安全警度进行了判定.计算结果显示:从总体来看,2006～2015年长株潭城市群生态承载力安全指数呈现出上升的趋势,安全警度由“高警”下降为“轻警”;从压力、状态、响应3个子系统来看,安全指数同样呈现出上升的趋势,安全警度则由“高警”或“中警”下降为“轻警”.分析表明:近些年长株潭城市群“两型社会”试验区相关资源与环境政策的实施效果是明显的.但我们也发现,试验区统计年份安全指数数值都在0.700 0之下,与“无警”(0.850 0)状态距之甚远,长株潭“两型社会”建设依然任重而道远.     

长沙市乔口镇土壤重金属地球化学基线值的厘定及应用

随着工业化和城市化等人类活动影响的加强,土壤表层重金属含量趋于上升.作为区分自然背景和人为影响的指标,土壤重金属地球化学基线为土壤的污染评价提供了重要的参考依据.本研究以湖南省长沙市乔口镇为研究区域,利用标准化方法和累积频率曲线法两种方法,计算了这一区域土壤重金属的地球化学基线值,并利用富集因子来评价当地的重金属污染状态.结果表明,除极少数样品外,这一区域绝大多数样品并未受到明显的人为污染.乔口镇地处湘江下游,其地球化学基线值可以为长沙-株洲-湘潭(简称长-株-潭)经济区的土壤重金属污染提供参考.