福州市PM2.5污染过程中大气边界层和区域传输研究

以福建省会福州市2013年1月空气质量变化为对象,分析大气边界层变化和周边区域污染物传输对福州市大气颗粒物PM2.5的影响.利用福州市2013年1月逐日地面和探空观测资料以及NCEP提供的2013年1月FNL分析资料,通过大气边界层要素与PM2.5浓度之间的相关性,对PM2.5污染过程的大气边界层特征进行分析;同时采用HYSPLIT后向轨迹模拟及区域风场相关矢分析对影响福州雾霾的污染物区域传输路径进行探讨.结果表明:地面气温与PM2.5浓度呈正相关,地面风速与PM2.5浓度呈负相关,近地面边界层条件有利于霾颗粒物的形成和累积.但不同于我国东部主要污染源区霾污染过程中存在大气边界层逆温,福州PM2.5污染过程中并未出现大气边界层逆温结构,这一边界层结构的垂直混合可有利于区域传输的污染物从上层大气到达近地面从而加重福州霾污染,福州是华东地区一个PM2.5污染物的主要接受区,PM2.5污染物主要以外源输送为主.2013年1月份福州市清洁日近地面风向为海洋吹向大陆的东南风,霾污染日则为大陆吹向海洋的偏北风,PM2.5污染物主要从长三角地区、苏北以及安徽河南一带通过东北和西北方向的传输路径影响福州的空气质量.     

晋江流域污染负荷空间分布及关键源区识别

提出了利用水文和水质同步监测资料计算流域污染负荷空间分布的一般程序,并探讨了采用污染负荷贡献与集水区面积占比关系识别流域污染关键源区的方法,并在晋江流域进行了实例应用.结果表明:晋江下游取水口金鸡断面污染负荷主要来自东溪和西溪,枯水期CODMn、NH3-N和TP负荷分别是226.8、27.1和17.1g/s,占丰、平水期的18%~67%.丰、枯水期东溪和西溪对金鸡断面污染负荷贡献基本相当,而平水期西溪贡献显著大于东溪.晋江流域污染关键源区分别为蓬壶-长厅桥区间、长厅桥-港龙区间、横口-园美区间等5个断面区间,该关键源区识别方法不仅较好反映了污染物浓度和污染负荷在流域内的空间分布,同时还指出了主要污染物及敏感时期,可为后期的污染治理提供依据.本研究提出的污染负荷贡献计算程序以及关键源区识别方法具有较好的普适性,可为其他流域提供借鉴.     

洋河-戴河河口海域COD时空分布特征研究

首先应用MIKE 21软件建立了洋河-戴河河口海岸水域水动力与污染物输运数学模型,然后采用实测潮流和化学需氧量(COD)浓度对数学模型进行了验证,最后模拟分析了河口海岸水域COD的输运过程.结果表明,洋河-戴河近岸海域潮波为驻波;潮流为顺岸往复流,涨潮流方向为NE向SW,落潮流方向为SW向NE.涨、落急时刻,河口至外海水域潮流流速递增.COD输运方向与涨落潮潮流方向一致.涨憩时刻,COD高浓度区向河道推进,其面积最小;落憩时刻,COD高浓度区向外海推进,其面积最大;葡萄岛周围潮流流速低,在潮周期内小于0.14m/s,对COD的稀释作用较弱.     

基于对应分析法的鄂尔多斯盆地东北部地下水污染分析

运用对应分析法,根据2014年野外调查资料,对鄂尔多斯盆地东北部不同含水层系统地下水污染现状进行分析,确定各子区主要污染物质,并探究其污染源与污染途径.结果显示:研究区西部内流区、无定河下游等地区,由于集中的农业生产,农药、化肥大量施用,导致污染物进入含水层,并随地下水流动,出现较严重的NO₃^-污染;西北部平原区及大理河、窟野河等河流中下游,Cl^-、Na⁺、TDS、SO₄^2-含量较高,除潜水蒸发浓缩作用外,上游含较多Cl^-的工业废水、生活污水及垃圾渗滤液入渗,随水流流动,造成Cl^-、TDS升高.高硬度水在区内广泛分布,生活污水、固体垃圾渗滤液中可降解的有机物入渗后使得地下水中的CO₂平衡压力升高,或工业酸性废水的酸性溶滤作用促进含Ca²⁺、Mg²⁺矿物的溶解,使地下水总硬度增大.     

基于主成分分析法的黄河口及其邻近水域水质评价

于2013年6、7、10月在黄河口及邻近水域进行了3个航次的环境调查,获取了盐度、营养盐、COD及重金属等指标数据,利用主成分分析法(PCA)研究该海域的水质状况,并分析影响该海域水质的主要驱动因子.结果表明:应用主成分分析将14项调查指标转换提取为4种主成分,共解释了67.31%的结果.相关分析表明,影响该水域水质的主要驱动因子为氮营养盐、盐度、SiO32--Si和砷.主成分综合得分分析表明,黄河口及邻近水域2013年10月、7月、6月水质污染状况依次降低;空间上总体呈现出以黄河入海口为中心,向邻近海域递减,河口附近及南部水域污染较严重的格局.黄河径流污染物是主要污染源,应加强黄河口及其上游的水环境保护,从而改善黄河口及邻近水域水质状况.     

深圳湾及邻近水域总溶解磷的来源和时空分布

依据2000~2012年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了深圳湾及邻近沿岸水域中总溶解磷(TDP)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度和溶解无机磷(DIP)实测数据探讨TDP的组成和来源以及DIP和溶解有机磷(DOP)之间的转化.结果表明,深圳湾和珠江口东南部沿岸TDP质量浓度分别为(0.26±0.22)和(0.05±0.02)mg/L.研究期间,珠江口东南部沿岸TDP质量浓度的年内和年际变化不大,趋势平稳.在深圳湾,由于受到周边陆源排放的影响,TDP质量浓度在丰水期较低,枯水期较高,且在2000~2004年呈上升趋势,从0.24mg/L上升至0.33mg/L, 而在2005~2012年则呈下降趋势,从0.33mg/L下降至0.16mg/L.研究海区中的TDP具有“保守性”,主要来自陆源排放.依二元混合质量平衡模式估算的珠江口东南部沿岸TDP的陆源质量分数约为53.9%,而深圳湾的均大于80%. TDP的赋存形态从河口的以DIP为主逐渐转变至近外海的以DOP为主,可能暗示磷从河口向海迁移期间,复杂的生物地球化学过程使DIP转化为DOP的速率大于DOP转化为DIP的速率.     

基于SWAT模型的青山湖流域氮污染时空分布特征研究

基于SWAT模型构建了青山湖流域的氮负荷模型,利用2005~2011年的径流观测资料和2011年7月15日~8月4日的水质监测资料对模型进行率定和验证.青山湖流域氮污染的主要来源包括农田化肥、农村生活、畜禽养殖、城镇点源及湿沉降,其中对流域出口TN浓度贡献最大的来源是化肥施用,占34.3%.对流域现状氮负荷的时空分布特征进行分析,结果表明:NO3--N流失量的时空分布特征明显,6~9月的流失量最大,占62.5%,空间上中部流失量比西北部自然林区域大,坡面流是NO3--N主要流失途径;有机氮流失量较大的区域主要分布在中部农田比例较高的子流域.研究结果可为流域的氮污染控制和研究提供科学依据.     

宁蒙沿黄地带城镇用地扩展驱动力分析与情景模拟

宁蒙沿黄地带属于中国西北干旱半干旱快速城市化地区,研究这一典型地区的城镇用地扩展对丰富城镇用地扩展机制的理论研究和提供相应政策建议具有理论和现实意义。论文利用Logistic回归分析2000-2005年城镇用地扩展的主要驱动力,计算城镇用地转换适宜度矩阵,结合CA-Markov模型模拟3种情景下城镇用地扩展趋势。结果表明：2000-2005年,城镇用地的主要来源是耕地,其次是草地及极少量农村居民点和工矿用地。对城镇用地变化影响最大的因素依次是邻域内城镇用地比重、年降水量、到2001年国道距离、到水域距离、到2001年省道距离以及到2000年土地利用中耕地、林地和草地的距离。一切照常情景下,2016年宁蒙沿黄地带城镇用地总量约997 km²,主要分布在呼和浩特市区、包头市区等主要城市边缘;规划情景下,城镇用地规模达到1 525 km²,分布格局与一切照常情景类似;生态保护情景下,城镇用地规模总量达到1 480 km²,城镇用地沿交通轴扩展呈组团分布。由此得出主要结论：大城市边缘区和交通线是城镇用地发生的主要影响因素;通过总量控制的区域整体城镇用地规划可以优化区域整体城镇用地扩展格局。     

辽河东西支流与干流水体光学特性和组分对比研究

通过对东、西辽河和辽河干流有色溶解有机物(CDOM)吸收特性和荧光特征以及溶解有机碳(DOC)浓度的分析,对比研究不同子流域CDOM的光学特性差异,并分析影响CDOM与DOC浓度的主要因素.对比研究发现,辽河干流CDOM与DOC相关性(R = 0.89,P < 0.01)高于西辽河(R = 0.81)与东辽河(R = 0.75).总悬浮物浓度(TSM)和总碱度与不同子流域CDOM/DOC相关性较高.不同流域内CDOM与DOC的浓度变化较大,西辽河CDOM和DOC浓度明显高于东辽河和辽河干流.流域内土地利用、气候条件对两者浓度的影响显著,林地和CDOM及DOC浓度存在显著负相关(R = -0.41, -0.56),即林地面积越大,CDOM和DOC浓度越低;而农田与两者存在正相关(R = 0.40, 0.32),农田面积越大,相应的CDOM和DOC浓度越高;降雨量与CDOM和DOC呈现明显的负相关(R = -0.53, -0.38),说明降雨对河流CDOM的稀释作用较大.对于CDOM荧光强度Fn(355)与CDOM浓度来说,在每个子流域两者均存在较好的相关性,特别是西辽河流域(R = 0.96, P < 0.01).CDOM的三维荧光光谱发现,东、西辽河及辽河干流均表现出较强的类腐殖酸荧光峰(A峰和C峰),同时辽河干流表现出很强的类蛋白质峰(T峰).CDOM的吸收斜率(S)以及基于荧光光谱的FI和HIX表明东、西辽河和辽河干流CDOM的主要来源是外源高等植物输入的大分子量DOM,但是,西辽河和辽河干流CDOM的分子量要小于东辽河CDOM组成物质.     

黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型与应用

耦合概念性水资源评价与规划模型WEAP和分布式地下水模型MODFLOW,建立需求驱动的黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型,并利用地表水文站点和地下水观测点数据进行模型率定.结果表明,率定期和验证期地表水模拟的纳氏系数>0.7,地下水位模拟的均方根残差<0.80m.应用模型对流域历史水循环反演模拟表明,黑河干流(黑河东枝)2002~2012年水量统一调度使正义峡年均来流较原管理方式增加1.63亿m3(约18%);讨赖河(黑河西枝)因人类活动改变了西部子水系河流水文情势,基本切断了与黑河干流下游尾闾水系的水力联系;黑河东西两枝人类活动和出山口径流变化共同影响着下游狼心山断面径流量,直接导致了居延海之前消失和现在的恢复.