京津冀地区高分辨率PM2.5浓度时空变化模拟与分析

为了全覆盖、高分辨率和高精度识别京津冀地区大气PM_2.5质量浓度时空变化,选取多角度大气校正算法遥感反演的1km AOD为主要预测因子,多种气象要素和土地利用要素为辅助预测因子,构建了混合效应模型+地理加权回归模型的两阶段统计模型,并针对京津冀地区PM_2.5污染较严重的特点,模型中引入了AOD²等独特预测因子.通过上述两阶段模型定量预测了研究区2017年1 km²空间分辨率的每日PM_2.5质量浓度.结果表明,模型交叉验证的决定系数R²为0.94,斜率为0.95,均方根预测误差为13.14 μg·m^-3,在前人基础上预测精度进一步提升,可用于PM_2.5浓度时空变化预测与分析.2017年,京津冀地区PM_2.5浓度年均值为44.96 μg·m^-3,年均值范围在0~89.89 μg·m^-3之间.PM_2.5浓度时空变化差异性明显,整体上呈现"平原西南部浓度高、平原东北部浓度中等和山区高原浓度低"的空间分布格局以及"冬季浓度高、夏季浓度低和春秋过渡"的季节变化特点.模型预测结果的高时空分辨率可以支持流行病学研究在较小区域的暴露评估和识别小尺度污染源的时空变化,分析发现在大气污染防治行动计划实施以来,污染较严重的冀中南山麓平原区可能出现了重要污染源的空间变化.模型预测与分析结果可以为京津冀大气污染防治提供科学支撑.     

未来30年中国耕地和高标准农田分布的省级预测

科学预测中国未来耕地和高标准农田分布对于保障我国粮食安全和提高耕地质量具有重要意义。该研究假设未来各省份耕地和高标准农田占全国总面积比例不变,根据各省份耕地和高标准农田实际面积、未来全国耕地及各省份高标准农田规划面积等数据,基于最小二乘法的二次多项式拟合预测未来30 a全国及各省份耕地面积和高标准农田面积,进而预测未来各省份耕地面积保有率和高标准农田占耕地比例。结果表明：(1)到2050年,我国耕地面积稳定在1.20×10⁸ hm²,耕地面积保有率稳定在100%,高标准农田面积达到1.03×10⁸ hm²,高标准农田占耕地比例从2020年的43.59%增长到2050年的85.89%,增长近一倍。(2)七大区域中,黄淮海区、长江中下游区、东南区的高标准农田占耕地比例较高,在2020年均已达到70%以上,东北区、西北区、青藏区、西南区高标准农田占耕地比例则处于40%～60%之间。到2050年,受耕地比例稳定中略有下降的趋势影响,黄淮海区、长江中下游区、东南区、青藏区高标准农田占耕地比例均达90%以上,东...     

滹沱河流域生态环境动态遥感评价

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利用生态环境指数（EI）中的生物丰富度指数、植被覆盖指数、土地胁迫指数和污染负荷指数以及遥感生态指数（RSEI）中的湿度指数相结合生成新的评价指标体系,利用变异系数法和熵权法对指标赋权并构建生态环境评价模型,对2000~2020年滹沱河流域进行生态环境质量评价和分级,并运用地理探测器对其驱动因子进行解释.结果表明：①时间尺度上,2000~2015年滹沱河流域的生态环境处于“衰退期”,2015~2020年滹沱河处于“恢复期”.从格网尺度上看,流域内中部地区生态环境质量呈现逐年提高的状态;流域内西部和东部地区,“衰退期”生态环境质量逐年降低,“恢复期”生态环境质量有所提高.②热点分析表明,滹沱河流域的生态环境质量呈现“中间高两侧低”的空间分布状态.冷点区域集中分布于东部和南部的城市乡镇地区,零星分布于西侧河谷地区.③地理探测分析表明,单因子探测驱动因子主要为人口密度、植被净初级生产力（NPP）、植被覆盖度（FVC）和地貌类型.交互探测的主导因子为“地貌类型+FVC”.随着生态文明建设不断深入和《滹沱河保护条例》的颁布实施,结合流域内不同的自然环境和社会特征等因子,滹沱河流域生态环境评价研究可为因地制宜地改善生态环境政策提供数据支持.     

纳米零价铁颗粒去除As(III)和As(V)的动力学过程及性能研究

本研究系统分析了不同初始砷浓度和不同nZVI投加量等条件下,nZVI去除As（III）和As（V）的动力学过程和除砷性能.结果表明,nZVI可快速有效地去除As（III）和As（V）,除砷过程均符合准二级动力学模型,且As（III）的去除速率明显快于As（V）.在砷浓度为5 mg·L^-1时,As（III）去除速率常数达最大值0.30 g·mg^-1·min^-1,为As（V）去除速率（0.034 g·mg^-1·min^-1）的8.8倍.Weber-Morris粒子内扩散模型拟合结果表明,nZVI除砷速率是由外扩散和颗粒内扩散共同控制的.分析反应平衡时砷浓度测定结果,发现不同砷浓度条件下nZVI对As（III）的去除量为As（V）的1.5~2.6倍,nZVI对砷的去除量随初始砷浓度增加而降低,随nZVI投加量增加而增加.砷浓度为50.0 mg·L^-1时,As（III）和As（V）去除量达到最高,分别为152.14 mg·g^-1和62.02 mg·g^-1,均高于传统（羟基）氧化铁对As（III）和As（V）的去除量.因此,nZVI可高效去除水中As（III）和As（V）,且用于修复以As（III）污染为主的地下水更具有优势.     

基于时空混合效应模型的京津冀PM2.5浓度变化模拟

为揭示京津冀地区高精度PM_2.5的时空分布特征,以空间分辨率为1 km的MAIAC AOD数据为主要预测因子,以气象数据、植被指数、夜间灯光数、人口密度和海拔数据作为辅助因子,构建了一种新的时空混合效应模型（STLME）,在拟合最优次区域划分方案基础上对京津冀地区PM_2.5浓度进行预测分析.结果表明,基于STLME模型的ρ(PM_2.5)预测精度高于传统的线性混合效应模型（LME）,其十折交叉验证（CV）R²为0.91,明显高于LME模型的0.87,说明STLME模型在同时校正PM_2.5-AOD关系的时空异质性方面具有优势.最优次区域划分方案识别出PM_2.5-AOD关系的空间差异,并结合缓冲区平滑方法,提高了STLME模型预测精度.京津冀PM_2.5浓度时空变化差异显著,高值区主要分布在以石家庄、邢台和邯郸为中心的河北南部,低值区则位于燕山-太行山区;冬季PM_2.5污染最严重,其次是秋季和春季,夏季污染最轻.STLM...     

2006～2017年京津冀大气污染传输通道城市NO2浓度时空变化分析

利用OMI传感器反演获取的全球对流层NO₂垂直柱浓度数据,分析了2006～2017年京津冀大气污染传输通道城市的对流层NO₂垂直柱浓度时空变化。结果表明,通过线性拟合得出,OMI反演NO₂垂直柱浓度与地面实测NO₂浓度呈显著正相关;京津冀大气污染传输通道城市NO₂柱浓度月均值变化具有周期性,最高值和最低值多出现在1月和7月;NO₂柱浓度在季节变化上特征明显,表现为冬季最高,秋、春季次之,夏季最低。在年际变化上,NO₂柱浓度主要表现为2006～2010年波动增长,2011～2013年基本持平,2014年后开始迅速下降;NO₂垂直柱浓度空间分布,整体呈现出西北部低、中部和东部高的空间格局;季节空间分布与这12年均NO₂柱浓度空间分布相似。     

风域视角京津冀生态廊道空间格局识别

在风域视角下,分析大尺度生态廊道形成的关键因子,构建最小累计阻力模型和通风效益评测模型,以京津冀为研究区,利用气象、遥感及其他基础地理数据等,阐述研究区近地面风场特征,识别区域内生态廊道空间格局,结果表明：研究区全域近地面多年平均风速为2.07m/s.冬季,研究区多年平均风速呈张家口坝上—北京—天津沿海高两侧低格局,主导风向为偏北风;夏季,多年平均风速呈现西北部和东南部高,中东部和西南部低的格局,主导风向为偏南风.冬季,在研究区筛选出34个社会经济源地,识别出5条一级生态廊道,走向从西北向东南或从北向南,7条二级生态廊道,走向主要从西向东;夏季,在研究区筛选出68个生态源地,识别出5条一级生态廊道,走向从东南向西北或从南向北,6条二级生态廊道,走向主要从东向西.合并精简冬夏连通性能较好的生态廊道,优选出5条一级生态廊道,总长度3073.04km,以南北向为主,5条二级生态廊道,总长度1582.06km,以东西向为主,初步形成京津冀“五纵五横”生态廊道格局.     

昌黎七里海潟湖及不同年限围垦区表层沉积物磷赋存形态及分布特征

本文以七里海潟湖湿地围垦区及潟湖内部为研究区域,以空间代换时间,结合现场勘查及遥感解译将养殖围垦区分为养殖32年和养殖19年,分析了不同年限潟湖围垦区及潟湖内部沉积物磷的赋存形态和空间分布特征,并对其生态风险进行评估。结果表明:研究区总磷（TP, total phosphorus）含量范围为255.59×10?6～474.90×10?6,无机磷（IP, inorganic phosphorus）为210.90×10?6～428.92×10?6,有机磷（OP, organic phosphorus）为10.78×10?6～56.06 ×10?6,铁铝结合态磷（Fe/Al-P, iron-aluminum-bound phosphorus）为19.89×10?6～86.22 ×10?6,钙结合态磷（Ca-P, calcium-bound phosphorus）为140.03×10?6～276.55 ×10?6。TP、IP和Ca-P存在相似的空间分布特征,均表现为潟湖中心>围垦区西北部>潟湖东北沿岸养殖区。总体来看,潟湖中心沉积物各形态磷含量普遍高于围垦区,而七里海潟湖湿地经围垦养殖后,随着养殖年限的增加,各形态磷含量均存在不同程度的增加。从单因子指数评价结果来看,随着围垦养殖年限的增加,磷的释放风险增加,其中,潟湖中心磷释放风险较大。