黑河流域底栖动物群落结构及水质评价

为了解黑河流域上中游底栖动物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,于2018年8月对研究区域17个采样点的底栖动物和水体理化指标进行调查研究.共鉴定出底栖动物43种,其中节肢动物34种（79.1%）,软体动物7种（16.3%）,环节动物2种（4.6%）;就整个研究区域而言,优势种为大蚊（Tipulidae）、豆娘幼虫（Damselfly）、水蜘蛛（Argyroneta）、耳萝卜螺（Radix auricularia）、琥珀螺（Suecinea sp.）、白旋螺（Gyraulusalbus）,干、支流优势种分布趋势为干流（6种）优于支流（5种）;底栖动物平均密度和平均生物量分别为77ind/m²和3.7423g/m²现存量存在显著空间差异,整体上干流（1032ind/m²、60.0963g/m²）大于支流（276ind/m²、3.5233g/m²）,物种数干流（36种）大于支流（15种）;单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数分布特征为干流大于支流.黑河流域上游支流和中游干流不同河段底栖动物物种组成呈空间异质性,而多样性指数对物种组成依赖性强,但因黑河流域底栖动物物种组成受自然因素和人类活动双重影响程度差异较大,使得Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数不适合黑河水质评价.依据BI指数和综合污染指数评价表明,黑河上游支流水质优于中游干流.根据底栖动物与环境因子之间的相关矩阵分析并结合RDA分析表明：BOD₅、水温（WT）、电导率（EC）、DO、溶解性总固体（TDS）、COD_Mn及盐度是影响底栖动物群落结构的主要环境因子.     

祁连山七一冰川物质平衡的时空变化特征

基于2011-2016年七一冰川的野外观测资料,结合气象站数据及1975-2015年的遥感影像,分析了冰川末端变化、物质平衡时空变化特征及其对气候变化的敏感性,结果表明：1975年以来,七一冰川末端持续退缩235 m,平均退缩速率为5.9 m/a,冰川面积减少0.13 km²（4.5%）。2011-2016年,七一冰川的平均物质平衡为-476 mm w.e.,平均ELA为4941 m a.s.l.,物质平衡梯度为2.9 mm/m。从季节变化看,受风吹雪和冰面升华影响,11月至次年3月冰川呈负平衡;4月和9月物质平衡受降水控制,随海拔变化呈现降水效应;强消融期（6-8月）物质平衡随海拔升高线性增加;消融期末由9月初延后至9月底。敏感性分析结果表明,物质平衡对气温变化的敏感性为-178.7 mm w.e. °C^-1 a^-1,对降水变化的敏感性为+2.93 mm w.e. mm^-1 a^-1。即61 mm的降水增加才能弥补暖季气温升高1 °C引起的冰川净物质损失。     

黑河中下游防风固沙功能时空变化及影响因子分析

黑河中下游是我国重要的防风固沙生态功能区,分析该区域的防风固沙功能时空变化,明确其主要的影响因子贡献,对于指导荒漠化防治、维护流域生态安全十分重要.该研究基于修正风蚀方程(revised wind erosion equation,RWEQ)、一元线性回归斜率分析、灰色关联分析和GIS技术,分析了2000—2017年黑河中下游防风固沙功能动态变化及其影响因子.结果表明:①2000—2017年,黑河中下游年均防风固沙量为3.2×109 t,年均防风固沙功能约为2.44×104 t/km2;防风固沙量总体呈增强趋势,年均增加6.67×107 t,年均变化率为1.85%.②区域防风固沙功能呈现中游较强,向下游递减的空间分布特征,防风固沙功能较高区约占研究区面积的31.54%,一般区占20.77%,较低区(北部荒漠区)占47.69%;甘肃省张掖市和嘉峪关市防风固沙功能呈增加趋势,回归方程系数(slope)为0~26.29%,占总面积的12.51%;额济纳旗东北部和甘肃省高台县中部防风固沙功能呈下降趋势,回归方程系数为-17.17%~0,占总面积的23.30%.③防风固沙功能主要影响因子中,风力因子最主要,贡献率为30.04%,其次为积雪覆盖、土壤湿度、植被覆盖,贡献率分别为24.57%、24.26%和21.13%.研究显示,防风固沙工程应综合考虑气候变化、植被覆盖、土壤特性及人类活动的复合影响,实行具有空间差异化的方案.      

近50年丝绸之路经济带中国境内冰川变化

冰川是丝绸之路经济带中国境内重要的水资源,对该区农业建设和经济发展至关重要。基于修订后的中国第一次冰川编目数据和最新发布的第二次冰川编目数据,对丝绸之路经济带中国境内冰川变化进行分析。结果表明：（1）丝绸之路经济带中国境内现有冰川22523条,面积25516.80 km²,冰储量约2592.85 km³,分别占我国冰川相应总量的46.37%、49.22%和57.39%,其中新疆维吾尔自治区冰川储量最为丰富,共计2366.25 km³。（2）丝绸之路经济带中国境内冰川以面积<0.5 km²的冰川数量最多,共计15519条,占冰川总数量的68.90%;面积则以介于1~5 km²冰川为主,共计6833.71 km²,占冰川总面积的26.78%;各山系的冰川退缩海拔高度不同,面积减少速度在各个高度带均有差异。（3）近50年间丝绸之路经济带中国境内冰川面积共减少4527.43 km²,变化百分比为-20.88%,有3114条冰川消失,冰川冰储量损失约419.35 km³。（4）丝绸之路经济带中国境内冰川变化整体呈现自西向东加快趋势,减少速率整体上有自西南向东北加快趋势;冰川朝北消失数量大于朝南消失数量,东北方向面积减少最多,东南方向面积减少最快。（5）近50年间丝绸之路经济带中国境内有暖湿化趋势,冬季气温升高速率大于夏季且降水增加幅度小于夏季的气候组合模式,不利于冰川的积累从而导致冰川退缩;冰川发育规模对冰川退缩也有一定影响,但各山系冰川变化驱动力具有空间差异。     

基于LiDAR、SRTM DEM的祁连山黑河流域十一冰川2000-2012年物质平衡估算

以祁连山黑河流域十一冰川为例,利用机载三维激光扫描数据（Light Detection And Ranging, LiDAR）和SRTM DEM数据,在LiDAR点云数据预处理、高程数据配准、校正、误差评估的基础上,建立基于大地测量法的冰川物质平衡计算流程。表明：2000-2012年十一冰川冰面高程变化为-7.47±0.92βm,变化率为-0.62±0.08 m·a^-1,估算十一冰川的年均物质平衡为 -0.53±0.07βm w.e.,累积物质平衡为-6.35±0.78βm w.e.,折合水当量约为（330.4±40.8）×10^4βm³;与其他典型监测冰川物质平衡进行对比和分析,论证了估算结果的可靠性;LiDAR数据具有非常高的精度和空间分辨率,目前关于其在冰川物质平衡研究中的应用很少,论文尝试将其应用于冰川物质平衡变化研究中,具有广阔的发展前景。     

喜马拉雅山中段北坡地表水体主要离子特征及其控制因素——以叶如藏布流域为例

为调查喜马拉雅山中段北坡地表水环境特征,2015年9月在叶如藏布流域采集24个地表水体水样并对其水化学特征分析测定,研究结果表明:(1)叶如藏布流域水化学特征存在显著空间差异.随着海拔升高,地表水体p H值、TDS值呈微弱的减小趋势.24个水样中23个水样属于淡水,1个为微咸水.(2)叶如藏布流域内地表水阳离子主要为Ca~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为HCO_3~-,即地表水为Ca~(2+)-SO_4~(2-)型.(3)叶如藏布流域地表水中各离子之间具有不同程度的相关性.其中Cl~-、HCO_3~-、Na~+和K~+4种离子共源性好;阳离子的来源不同,Na~+和K~+主要来源于碳酸氢盐,Ca~(2+)主要来源于硫酸盐,而Mg~(2+)的来源比较广泛.(4)叶如藏布流域大部分离子主要来源于陆地,受陆源影响从小到大排列顺序为:Na~+Mg~(2+)SO_4~(2-)Ca~(2+)K~+HCO_3~-.流域水文化学过程主要受岩石风化作用控制,特别是受到碳酸盐风化影响.以强木村为界,流域下游地区地表水化学特征受人类活动影响逐渐变大,特别是畜牧活动及人类施肥的影响.     

甘肃南部典型城镇PM2.5浓度及水溶性离子特征分析

为研究甘肃南部城镇PM_2.5及水溶性离子（WSIIs）浓度水平,于2019年4月—2020年2月在甘肃成县按季度进行PM_2.5样品采集,分析了其变化特征,并运用相关和主成分分析法进行来源解析.结果表明：采样期间甘肃成县PM_2.5年平均质量浓度为（57.2±26.9） μg·m^-3,表现为冬季>春季>秋季>夏季的季节变化特征,冬季质量浓度约为夏季的1.9倍,全年空气质量优良率为81%,其中夏季达100%.WSIIs质量浓度呈现SO₄^2->NO₃^->Na⁺>NH₄⁺>Ca²⁺> K⁺>Cl^->Mg²⁺的特征.SNA是浓度水平最高的3种水溶性离子,占8种主要水溶性离子浓度的70.1%.ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）平均值为0.6,表明工农业生产及化石燃料燃烧排放等固定源是颗粒物污染的主要来源.新型冠状病毒疫情期间人员管控对PM_2.5和水溶性离子中SNA质量浓度影响显著,PM_2.5平均质量浓度降幅达44.2%.源解析表明,PM_2.5中WSIIs主要来自化石燃料燃烧、生物质燃烧及二次源和道路建筑扬尘等.     

基于MGWR的黄河流域土壤有机碳密度和影响因素分析

土壤有机碳作为最大陆地碳库,其空间分布特征和影响因素对于全球碳循环过程具有重要影响.基于土壤有机碳密度数据,结合环境因子,使用多尺度地理加权回归（MGWR）模型预测了黄河流域土壤有机碳密度（SOCD）和影响因素.结果表明：①黄河流域0~20 cm和0~100 cm的SOCD范围分别为0~14.82 kg ·m^-2和0~32.39kg ·m^-2,均值分别为3.48 kg ·m^-2和8.07kg ·m^-2,储量则分别为2.76 Pg和6.48 Pg;②各生态系统类型中,0~20 cm的SOCD从大到小依次为：森林>水体与湿地>其他>草地>农田>聚落>荒漠,0~100 cm的SOCD从大到小依次为：水体与湿地>森林>其他>草地>农田>聚落>荒漠,SOCR从大到小皆为：草地>农田>森林>荒漠>水体与湿地>聚落>其他;③黄河流域SOCD的分布主要受常数项、剖面曲率、NDVI和降水的影响,曲率和粉砂对深层的SOCD的分布也具有重要影响;此外,降水、NDVI和常数项（除森林外）是影响各生态系统的主要因素,曲率和粉砂则仅对荒漠和其他生态系统具有重要影响.研究结果得出了黄河流域SOCD的空间分布和影响因素,可为黄河流域碳平衡、土壤质量评价和生态治理恢复与巩固提升提供科学依据.     

兰州市夏季挥发性有机物污染特征及来源解析

为研究兰州市夏季大气挥发性有机物（VOCs）污染特征和来源,采用实时在线监测仪器TH-300B （GC-MS/FID）等多种设备联用,于2021年7月开展为期1个月的综合观测.结果表明,监测期间总挥发性有机物ρ（TVOCs）为99.77μg·m^-3,烷烃占比最大,其次是芳香烃和含氧挥发性有机物（OVOCs）,烯炔烃和卤代烃占比较小,各组分浓度呈现早晚高,中午低的日变化特征.VOCs臭氧生成潜势（OFP）前10种物质贡献率占57.3%,二次有机气溶胶（SOA）生成潜势前10种物质贡献率占93.10%,以芳香烃和高碳烷烃为主,其中,甲苯和间/对-二甲苯对OFP和SOA贡献最大.采用正交矩阵因子分解法（PMF）进行污染来源解析,其中工业溶剂源（22.25%）、油漆涂料源（21.70%）和机动车尾气源（16.25%）是研究区环境空气中VOCs的主要来源;基于污染源排放清单法,2017年兰州市VOCs排放量为94761.6 t,主要来自溶剂使用源和移动源,贡献率分别为56.70%和18.03%.因此解决兰州大气复合污染问题,实现O₃和PM_2.5协同控制,应以工业溶剂排放和机动车管控为主,重点减少VOCs中甲苯和间/对-二甲苯等芳香烃化合物排放.     

冻融作用下非饱和土热水力耦合数值模拟

基于多孔介质力学建立非饱和土在冻结过程中的耦合方程并进行单向冻融过程的数值求解及模拟分析。把非饱和冻土当作固体土颗粒、未冻水、冰晶及孔隙气组成的多孔多相介质,在小变形假定下建立了考虑冰?水、水?水汽相变的非饱和冻土的质量守恒、动量守恒方程,以及能量方程、耗散不等式、热平衡方程。结合冻融过程中的渗透特性以及应力应变关系,对单向冻融条件下的非饱和土柱封闭系统进行了数值求解,计算结果表明冷端冻结温度的数值对非饱和土柱的顶部位移影响较大,而对温度场的分布规律以及冻结区的含水率分布影响较小。研究结果可为寒区非饱和土工程的设计和施工提供指导。