华东地区对流层O3和前体物HCHO及NO2的时空特征

通过OMI遥感卫星数据分析华东地区2005~2021年大气对流层臭氧（O₃）、二氧化氮（NO₂）和甲醛（HCHO）柱浓度的时空特征,利用后向轨迹模型（HYSPLIT）探究其来源.结果表明：① 17年间,对流层O₃柱浓度平稳增加,2010年上升到最大值,之后呈现一种波动起伏的状态;NO₂在2005~2012年呈增加趋势,2012~2021年缓慢下降;HCHO柱浓度由2005年的1.15×10¹⁶ molec ·cm^-2呈现增长趋势,上升到2021年的1.8×10¹⁶ molec ·cm^-2.②在空间上,3种污染物柱浓度总体上呈现北高南低的空间格局,北部为高高聚集区域,中部为无特征区域,南部为低低聚集区域.③ O₃的敏感性呈现为：春季η<2.3,属于VOCs控制区;夏季η<4.2,表现为大部分地区是NO_x-VOCs协同控制区,少部分地区是VOCs控制区;秋季η<4.2,主要为VOCs控制,极少部分为NO_x-VOCs协同控制区;冬季η<2.3,为VOCs控制区,山东省以VOCs控制为主.④因2005~2021年O₃在山东省呈现为高高聚集,所以选取2021年山东省的省会城市济南市进行O₃来源解析,2021年济南市的O₃浓度增加有两个方面,一是通过远距离的气团输送主要来自于江苏省的连云港市和河北省的沧州市;二是近距离的气团输送来自于济南市附近城市的污染和黄海、渤海经济区,且聚集性分析与潜在源贡献因子算法（PSCF）和权重轨迹分析法（CWT）有相同的结果.     

高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局

为了解青藏高原高寒草甸植物群落谱系结构及物种多样性在海拔梯度上的变化,以甘南藏族自治州的高寒草甸植物群落为对象,选取五个不同海拔的研究样地,进行野外群落学调查及环境因子的测量,计算净亲缘指数（net relatedness index,NRI）和最近亲缘指数（nearest taxon index,NTI）等,探讨了群落谱系结构与谱系多样性的海拔格局变化.结果表明：随海拔升高,土壤温度、含水量、土壤全氮及有机碳均呈现降低趋势.植物群落物种丰富度、Shannon-Weiner多样性指数及谱系α多样性随海拔升高均呈现单峰变化规律,即在海拔3500m处植物群落α多样性达到最大;谱系β多样性指数betaMPD随海拔增加呈升高趋势,反映物种聚集受到生境过滤的显著影响.低海拔（3000m）群落谱系发散（NRI<0,NTI<0）,竞争排斥起到主要作用;中低海拔（3250m）和中海拔（3500m）处同时存在聚集（NRI>0,NTI>0）和发散（NRI<0,NTI<0）两种谱系结构,生境过滤和竞争排斥共同维持群落物种多样性;高海拔（3750m、4000m）群落谱系结构聚集（NRI>0,NTI>0）,其驱动因素与物种趋同进化和生境过滤有关.多元回归分析显示,在不同海拔,土温和土壤含水量成为物种共存的主要影响因素.本研究揭示青藏高原高寒草甸海拔梯度植物群落谱系结构及多样性格局的变化,说明生态位过程是维持其群落多样性的重要机制.     

华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原冬小麦种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,本研究对前人的试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮和土壤氮三者之间的关系,探索冬小麦季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况.结果表明:华北平原冬小麦当季化肥氮的吸收量随施氮量的增加而升高,对土壤氮素的吸收随施氮量的增加而降低;在秸秆50%还田和100%还田两种情况下,土壤氮库盈亏量与施氮量之间均呈线性极显著正相关,且土壤氮库达到平衡时的施氮量分别是 N 192和166 kg·hm-2;冬小麦对氮肥的吸收利用率推荐施氮远高于传统施氮,过量施氮不仅不会提高作物产量,还会降低氮肥利用率,增加土壤残留和损失;3种秸秆处理方式下的冬小麦氮肥各去向绝对量与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间均呈显著线性相关关系,秸秆不还田条件下的地上部吸收率、秸秆吸收率和秸秆50%还田下的地上部吸收率及秸秆100%还田下的0~100 cm土壤残留率均与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间呈显著相关关系.     

三裂叶蟛蜞菊入侵对土壤酶活性和理化性质的影响

通过野外采样和盆栽试验,研究了三裂叶蟛蜞菊Wedelia trilobata入侵对土壤pH值、有机质、全氮、速效磷、速效钾以及土壤酶活性的影响.野外采样的结果表明,三裂叶蟛蜞菊长期入侵后土壤pH值与蟛蜞菊Wedelia chinensis相比显著降低,两者生长的土壤环境中pH值分别约为6.30和6.71左右;三裂叶蟛蜞菊的生长提高了土壤中营养物质的含量,其中有机质、全氮、速效磷和速效钾含量与蟛蜞菊相比分别显著提高了71.74%、78.89%、188.57%和46.36%,说明三裂叶蟛蜞菊长期入侵改变了土壤的理化性质,增加了土壤中可利用的营养物质含量.短期盆栽试验的结果表明,经三裂叶蟛蜞菊和蟛蜞菊生长后的土壤环境中pH值与空土对照(CK)相比均显著降低,三者的pH值分别约为6.31、6.40和6.51左右;与CK相比,三裂叶蟛蜞菊生长后土壤中的全氮和硝态氮含量分别下降了9.94%和33.21%,速效钾含量上升了55.27%,而有机质、铵态氮、速效磷含量则无显著性差异;三裂叶蟛蜞菊和蟛蜞菊生长后的土壤中脲酶活性与CK相比均显著降低,而过氧化氢酶在三者之间没有显著性差异,蟛蜞菊的生长还提高了磷酸酶的活性.由此,我们认为入侵种三裂叶蟛蜞菊对土壤环境的影响分两个阶段,在入侵前期可能通过快速消耗土壤养分进行群落结构的构建,在群落建成的中后期则通过改变其入侵地土壤理化性质和酶活性,形成对自身生长发育和种群扩张有利的土壤微环境,达到成功入侵的目的.     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

兰州北山不同植被土壤可培养微生物丰度变化特征及影响因素

以黄土高原中部的兰州北山为对象,通过野外取样和室内分析,动态监测黄土高原半干旱区两种人工林地生态系统的微生物类群分布规律.结果表明：试验区环境因子差异较大,林地土壤含水量、有机碳、全氮均高于荒地.全磷随植被类型变化差异不显著,随季节变化差异显著.土壤温度夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,土壤容重与有机碳、全氮含量呈显著负相关.不同植被类型土壤微生物丰度四季变化趋势为：细菌 > 放线菌 > 真菌的分布规律.微生物类群总数整体表现为林地高于荒地.回归分析显示：土壤pH值与细菌数量、放线菌数量及微生物总数均呈显著正相关（P < 0.05）,而与真菌呈显著负相关（P < 0.05）;土壤容重与真菌数量呈显著负相关（P < 0.05）;土壤温度与细菌、真菌及微生物总数均表现出显著正相关（P < 0.05）.通径分析表明,pH值对细菌数量的直接通径系数最大,容重对真菌数量的直接通径系数最大,土壤含水量对放线菌数量直接通径系数最大.研究显示,兰州北山植被恢复区土壤的有机碳、全氮、全磷等林地高于荒地,表明植被恢复对微生物的数量与种类有影响,且混交林的造林方式适宜兰州北植被恢复.     

基于卫星观测的中三角地区吸收性气溶胶的时空演化解析

基于臭氧检测仪（Ozone Monitoring Instrument,OMI）的遥感数据,利用ArcGIS10.2对2005—2020年中三角地区（湖北省、湖南省、江西省）紫外吸收性气溶胶指数（Ultraviolet Aerosol Index,UVAI）的时空变化进行分析,结合气溶胶颗粒物（PM_2.5、PM₁₀）和气态污染物（CO）数据,利用HYSPLIT（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model）方法研究主要污染城市气溶胶颗粒物的来源与传输路径,通过核密度估计法、相关性分析、聚类分析,研究其影响因素.结果表明：①在空间分布上,中三角地区吸收性气溶胶的高值区集中在襄阳市北部、孝感市 东部、武汉市西部;在时间分布上,2008年UVAI最低,2014年达到最大值;季节分布具有明显变化,2005—2020年吸收性气溶胶指数季均值为冬季＞春季＞秋季＞夏季.②UVAI与人口增长率、第二产业产值占总产值的比重呈正相关性,与节能环保预算支出呈显著负相关（p<0.05）. 不同的土地利用方式也是影响吸收性气溶胶空间分布的原因：UVAI低值分布地区的林地密度较高,而城乡、工矿、居民用地密度高的地区 吸收性气溶胶指数均较高.③结合气流输送情况与PM_2.5、PM₁₀、CO数据可知,来自湖北省武汉市与麻城市交界的近距离气流携带的气溶胶 颗粒物（PM_2.5、PM₁₀）及远距离气流所携带的碳质污染物（CO）,会对中三角地区吸收性气溶胶产生影响.④以襄阳市、武汉市为受点城市,对其进行潜在源贡献因子分析（PSCF）：2020年襄阳市冬季UVAI的潜在源区主要集中在河南省南部与湖北省东北部地区;2020年武汉市冬季UVAI的潜在源贡献因子（WPSCF）高值区主要分布在湖北省东部、江西省西北部、湖南省东北部.     

黄河上游段吸收性气溶胶指数（AAI）时空演化特征及潜在源区分析

为揭示黄河流域上游段吸收性气溶胶指数(Absorbing Aerosol Index,AAI)的时空演化特征、主要影响因子及污染严重的包头市污染物潜在来源.本文利用OMI OMAERUV L2气溶胶数据集,研究了2005—2020年黄河流域上游段的AAI时空分布,利用熵权TOPSIS法分析主要影响因子,同时借助后向轨迹模型(HYSPLIT)对污染严重城市的污染物进行聚类分析,追踪其潜在来源.结果显示：(1)从时间上看,2005—2009年黄河流域上游段AAI呈下降趋势,2009年AAI降到最小值;2009—2016年AAI波动上升,2016年达到最大值,随后由于国家颁布了一系列保护环境的政策使AAI下降.从空间上看,AAI在黄河上游流域的北部即内蒙古的包头、鄂尔多斯偏高,而在流域的南部大概在四川省内较低.(2)小波分析发现,季节变化方面,黄河上游AAI正负位相交替出现,月均值季节变化明显,且呈现冬>春>秋>夏的特征.夏季雨水的冲刷和扩散条件使得AAI全境低值;冬季污染物排放增加,局部为高压控制区,污染物难以扩散,AAI大范围出现高值.(3)熵权TOPSIS法表明,黄河...     

基于探索性空间分析的中国氮氧化物排放强度研究

采用全局和局部空间相关分析方法研究中国省际氮氧化物排放强度的空间自相关性和空间异质性.结果表明:2003—2011年全局自相关Moran'sⅠ值均为正数,表明省域之间氮氧化物排放强度呈现正相关的空间集聚分布,2003—2011年氮氧化物排放强度的空间聚集程度在不断加强;氮氧化物排放强度的空间异质性主要表现为氮氧化物排放强度的“冷点”区相对稳定,主要集中在东部、南部沿海和长江中游地区,“热点”区主要集中在东北、大西南、大西北和黄河中游地区;氮氧化物排放强度的空间差异与区域经济发展水平、产业结构和能源利用效率等因素密切相关,基于空间探索性数据分析方法研究我国氮氧化物排放强度的空间异质性,为国家制定差异化的区域氮氧化物减排目标和氮氧化物排放调控政策提供有益参考.     

Particle concentration effect in adsorption/desorption of Zn(Ⅱ) on anatase type nano TiO_2

Adsorption/desorption in a new Zn(Ⅱ)-TiO_2 adsorption system was investigated at different particle concentrations(C_p).TEM,SEM and XRD analyses revealed that the TiO_2 particles were an aggregation of nano-sized(approximately 10 nm)pure anatase-type TiO_2. Adsorption experiments were carried out with particle concentrations of 100,400 and 1000 mg/L,and their adsorption isotherms were found to decline successively,showing an obvious C_p effect.Desorption experiments indicated that adsorption in this system was irreversible,and the irreversibility increased with increasing C_p.These phenomena could be explained by the MEA(metastable equilibrium adsorption)theory and the C_p effect could be modeled well with an MEA-Freundlich-type C_p effect isotherm equation. This study may help understand environmental behavior of contaminants on ultrafine natural particles.