东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88 mg·L-1)远低于世界河流均值(100 mg·L-1);离子组成以Ca2、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46％～81.54％),其次为海盐贡献(17.65％～26.05％),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81％ ～3.87％);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08) x105 mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.     

干旱缺水地区缓解水危机的途径: 水资源需求管理的政策效应

水资源短缺是制约干旱区经济发展的瓶颈因素,缓解水资源供需矛盾必须引入水资源需求管理政策。基于市场机制的价格调整和基于行政管理的数量控制是水资源需求管理的两种重要手段。论文基于分布式水资源-经济模型,在用水需求零增长、用水结构升级调整的情景下,研究了水价调整和水量控制在抑制农业用水需求中的政策效应。结果表明,因现行灌溉水价过低,农户对水价上涨不敏感,水量控制比水价调整更加有效。如果要达到相同的节水效果,水价调整政策下农户收入损失比水量控制要更大。水价调整政策下农户收入损失由于成本上涨和作物结构转换导致,水量控制政策下农户收入损失主要是作物种植规模压缩所致,两种政策均需考虑一定的利益补偿。水价调整和水量控制都会导致种植结构转换,但对区域粮食安全影响不大,对经济作物的影响较大,水价上涨会减少用水量多的作物种植,水量控制会使作物种植结构由单方水效益低的作物转向单方水效益高的作物。     

基于镶嵌数据集的海量数据存储管理 ——以青海湖流域为例

如何对多源、多尺度和不同分辨率的海量影像数据进行高效存储与管理已成为当前地理信息数据库建库的关键。镶嵌数据集是当前管理栅格影像数据的新技术。本文详细阐述了镶嵌数据集管理海量数据的处理方法与入库技术流程。同时以青海湖流域为研究区,选择最新的Landsat 8遥感影像数据与Aster DEM两种数据格式为例,应用新的镶嵌数据集数据处理与入库技术,实现了不同格式影像数据的镶嵌处理、数据系列产品的生成以及不同格式栅格数据的标准统一与数据建库工作。实验结果表明,使用镶嵌数据集可以高效地处理不同来源、不同时期以及不同格式的影像数据,可以实现多种类型影像数据及相关数据产品的实时构建、快速查询以及大容量数据的高效存储,说明应用镶嵌数据集在多源数据集成管理、数据显示以及网络并发访问等方面具有巨大的优势。     

汉丰湖流域农业面源污染氮磷排放特征分析

为把握汉丰湖流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和重点控制区域,应用排污系数法估算了汉丰湖流域2015年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的贡献量,利用GIS空间分析法研究了其排放的空间分布特征.结果表明,2015年汉丰湖流域农业面源污染TN和TP的总负荷量分别为2721.42 t和492.04 t;等标污染负荷量以南河子流域最大,汉丰湖子流域最小;不同类型农业面源等标污染负荷总量差异很大,以肥料源和畜禽养殖源为主要来源,其中肥料源等标污染贡献率为76.92%,是汉丰湖流域首要污染源;各乡镇中,敦好镇、铁桥镇和白桥镇的等标污染负荷量较高,均高于350 m³·a^-1,为重点控制乡镇.等标污染负荷评价及聚类分析结果表明,汉丰湖流域农业面源有种植业源-畜禽养殖源复合主导型、肥料源-畜禽养殖源复合主导型、种植业源严重污染型和肥料源复合主导型这4种污染类型.     

城镇化进程中新疆塔城盆地浅层地下水化学演变特征及成因

随着经济的发展,新疆塔城盆地地下水开采量持续增大,然而研究区水文地质研究基础薄弱,盆地地下水化学演化趋势及其成因不明,这使得未来的地下水开发利用存在较大风险.本文在对盆地内地下水进行系统采样分析的基础上,基于5种水化学图对地下水化学组分进行异常识别,并对比历史水化学数据,对盆地地下水化学演变进行了深入分析.结果表明:研究区地下水阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,阴离子以HCO~-_3和SO_4~(2-)为主,盆地广泛分布溶解性总固体小于1.0 g·L~(-1)的淡水.从山前淋溶迁移带到地下水径流缓慢的平原区,地下水化学类型由HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型过渡到SO_4·HCO_3-Na·Ca型.对比1979年水化学数据,城镇化进程中,由于地下水的过量开采,水位埋深下降,原来的部分排泄区变为径流区,水循环交替加快,致使研究区HCO_3型和SO_4·HCO_3型水分布面明显增加,以硫酸根和氯离子为主的高TDS水化学类型分布面积明显减少.然而在城镇周边人口密集区地下水中水氯离子和硝酸根离子明显升高,地下水TDS和总硬度呈上升趋势,地下水盐化和硬化明显.研究区地下水化学演变主要受潜水流经的含水层介质及地下水流场变化影响,另外排污沟渠污水下渗是影响地下水水质的另一个主要因素.     

汉江流域金水河与淇河潜在硝化速率及硝化功能基因的影响因子

河流是地表连接陆地和海洋生态系统生源要素的关键通道,河流生态系统中包括硝化作用在内的氮转化过程对全球氮循环具有重要影响.本研究选择位于秦岭南坡流域内人为干扰强度低的金水河及人为干扰强度高的淇河进行比较研究,探讨人为干扰强度对河流潜在硝化速率及硝化功能基因丰度的影响.结果表明,同时期的淇河潜在硝化速率显著高于金水河（P<0.05）.金水河和淇河的AOA-amoA基因丰度都显著高于AOB-amoA（P<0.05）,但枯水期淇河的AOB-amoA基因丰度显著高于金水河,金水河与淇河AOA-amoA基因丰度无显著差异.潜在硝化速率与水温、pH、水体NO₃^-和沉积物NO₃^-浓度呈显著正相关（P<0.05）.硝化功能基因丰度与水温、pH、水体及沉积物NO₃^-、NH₄⁺及有机碳浓度相关性显著（P<0.05）.潜在硝化速率与AOA-amoA基因丰度无显著相关性,但与AOB-amoA基因丰度呈负相关.本研究表明人为干扰强度高的河流具有更高的潜在硝化速率及硝化功能基因丰度,潜在硝化速率及硝化功能基因丰度与河流水体及沉积物的理化因子显著相关.本研究对于河流生态系统氮素迁移转化过程有重要意义.     

基于PM2.5监测点空间聚类的关中五市空气污染区域识别

区域大气污染联防联控是空气质量管理的重要举措,准确识别空气污染区域对联防联控措施有重大意义.本研究采用陕西省关中五市（西安、咸阳、宝鸡、渭南、铜川）国控和省控全部90个监测点的小时级PM_2.5浓度监测数据,运用邻接约束层次聚类方法对监测点进行空间聚类,并利用泰森多边形和曲线平滑等技术识别空气污染区域.结果表明：1关中五市空气污染存在跨行政区划的区域性特征,本研究识别出2个特征显著不同的空气污染区域（区域1和区域2）;2区域2的PM_2.5浓度在统计上显著高于区域1,且重度和严重污染天数也显著高于区域1;3空气污染区域与地形特征关系密切,区域1均为高海拔区县,而区域2均为低海拔区县.依据空气污染区域的不同特征,在区域污染程度存在显著差异时,应当采取不同等级的污染防控措施,以减少对关中五市43%的国土面积、23个区县、639万人及3355亿元国内生产总值的影响,使区域空气污染防控措施更加科学、合理与精准.同时,空气污染区域的划分对缺失数据和不同空气污染等级表现稳健.     

四川盆地典型城市PM2.5污染过程组分特征和来源解析

为探究四川盆地典型城市PM_2.5污染特征和来源,利用成都市、绵阳市、自贡市超站数据分析2020年冬季典型污染过程PM_2.5组分特征,并采用CMB模型模拟获得研究期间PM_2.5来源及演变特征.结果表明,不同城市PM_2.5组分变化特征不尽相同,成都市污染过程整体呈现NO₃^-主导特征,但重度污染由OC主导.绵阳市污染期间呈现OC主导特征,是污染加重时增长最快的组分.EC是自贡市轻度污染增长最快的组分,NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺是中度污染增长较快的组分,OC、EC是重度污染增长较快的组分.3个城市均是二次硝酸盐对PM_2.5贡献率最高.比较而言,成都市机动车、扬尘源贡献率均最高;绵阳市二次有机碳贡献率最高,是成都市的2倍;自贡市燃煤源和二次硫酸盐贡献率分别比成都市和绵阳市高出4%~6%和7%~9%.成都市由优良天气到中度污染,二次硝酸盐贡献率随着污染程度的加重而增加,轻度污染较优良天气上升6%,中度污染较轻度污染天气上升3%.中度到重度污染,二次有机碳、机动车贡献率分别上升2%和1%.绵阳市由轻度到重度污染,二次有机碳对PM_2.5的贡献率上升3%,机动车贡献率上升2%,是其污染加重的主要原因.自贡市由轻度到重度污染,各污染源贡献率变化幅度较小.     

天气形势对四川盆地区域性臭氧污染的影响

本研究结合地面观测资料,ERA5再分析数据和PCT客观分型法,分析了2014~2019年四川盆地区域性O₃污染特征以及天气形势与O₃污染的关系.结果表明,2014~2019年四川盆地O₃区域污染发生频数呈单峰型分布,于2016年达到峰值,且发生区域主要集中在成都平原城市群.在6种典型天气类型中,类型1、2、6为污染型,其海平面气压呈西高东低,四川盆地受低压系统控制.类型3、4为清洁型,其中类型3呈北高南低,且在四川盆地东部存在1个低值中心;类型4呈东高西低,在青藏高原区域有一些小范围的高压中心.在污染型天气形势下,四川盆地的气象条件为温度高、云量低、地面接收到的紫外辐射强、相对湿度低,加速了O₃的生成,再叠加类型1的静风条件不利于污染物扩散;类型2、6盛行的东南气流对O₃及其前体物的输送,造成污染型天气类型发生区域性O₃污染比例明显高于其他几种类型.此外,基于环流分型的预测结果表明环流形势对四川盆地各城市群区域O₃污染影响可以达到其年变化的2倍以上,对整个四川盆地O₃浓度变化的贡献率为34.8%~66.3%.     

基于熵权的黄河流域生态环境演变特征

基于系统论和信息熵理论,对黄河流域1980~2019年重要生态环境指标数据进行熵权分析,结果表明,各项指标的熵权存在随时间序列的动态变化,单一年度的指标权重结构随时间变化不断调整,各项指标在系统中的重要性非恒定.在此基础上,计算得到近40a黄河流域的环境发展指数（EDI）,EDI范围为56.64~76.60.1980~2019年黄河流域EDI总体呈现“稳定-增长”的变化趋势,2003年显著增长,之后EDI持续上升.经过多年的保护与治理,黄河流域生态环境负反馈效应正在显现,系统逐步由混乱无序向稳定有序发展,黄河流域生态环境整体向好.