免耕对华北平原潮土N_2O和CO_2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了免耕和常规耕作下玉米生长季华北平原潮土N2O和CO2的排放特征。结果表明,免耕土壤N2O累积排放量（以N2O-N计,下同）为0.31 kg.hm-2,略高于常规耕作土壤的0.27 kg.hm-2,两者没有显著差异。灌水、强烈降水或连续阴天会诱发土壤大量排放N2O,免耕处理N2O排放峰值（28.1～38.4μg.m-2.h-1）高于常规耕作处理（18.6～25.7μg.m-2.h-1）。免耕处理CO2累积排放量（以CO2-C计,下同）为1 880 kg.hm-2,显著高于常规耕作土壤的1 333 kg.hm-2。土壤N2O和CO2排放通量与土壤温度呈显著指数相关,常规耕作处理下的相关程度更高。     

江汉平原中部浅层地下水中氨氮的有机质来源探究

江汉平原地下水氨氮浓度普遍超标，但是氮污染来源尚不明晰，尤其是对潜在的有机来源氮的认识还很不充分。本研究对江汉平原中部浅层地下水和沉积物中的溶解性有机质（Dissolved organic matter，DOM）荧光组分与氨氮关系进行了调查研究，并对沉积物的氮形态进行分析，探讨了沉积物中有机质向氨氮的潜在转化过程。研究表明研究区内浅层地下水中广泛分布溶解性有机碳与NH₄⁺，并且两者浓度呈现正相关关系（R²=0.42，p<0.01），该区域地下水呈现强还原环境有利于DOC与NH₄⁺的赋存。DOM荧光光谱谱图的平行因子分析（Parallel factor analysis，PARAFAC）结果表明：地下水与沉积物中DOM均含有类氨基酸与类富里酸组分。有机质组分荧光强度与氨氮浓度相关性结果表明：沉积物DOM中类富里酸和类氨基酸组分与氨氮均呈现强正相关性（R²=0.92~0.96，p<0.01）；地下水中DOM类富里酸组分与氨氮呈现较强的正相关性（R²=0.62~0.66，p<0.01），而类氨基酸组分与氨氮的正相关性不明显。地下水中相较沉积物中，DOM的类富里酸和类氨基酸组分与氨氮相关性减弱，这种变化可能指示了类富里酸稳定赋存在含水层，而类氨基酸更容易分解消耗。沉积物中凯氏氮占总氮的87.04%~93.51%，表明沉积物中的氮主要为可以转变为NH₄⁺的有机氮形态，因而满足了地下水中的NH₄⁺由沉积物有机氮转化产生的必备条件。江汉平原沉积物中有机氮的分解是浅层地下水氨氮的重要来源。     

基于三维空气质量模型的淄博市臭氧及前体物来源解析

基于WRF-CMAQ模型中的ISAM模块对2021年6月淄博市夏季O₃及其前体物NO₂和VOCs进行来源解析,明确O₃及其前体物的来源(区域和源类),并将O₃日最大8 h平均值(MDA8)高于(低于)160μg·m^-3的时段划分为污染(清洁)时段,对比了清洁天与污染天的来源差别并选取了典型污染时段进行来源解析和过程分析.结果表明,淄博市夏季NO₂主要来自本地排放,贡献率达45.1%,道路移动源(33.8%)和天然源(20.7%)是最主要的本地NO₂来源.天然源、溶剂源和石化行业对VOCs的贡献占据主导地位,总贡献达78.5%.MDA8的本地贡献是21.4%,区域外传输(32%)和周边城市(26.8%)影响不可忽略.在本地排放源中,道路移动源、电力行业和建材行业对本地MDA8贡献率在10.9%～18.8%.O₃污染天时淄博市MDA8受本地贡献及区域内各城市贡献总和均有所上升.但从淄博市本地源类贡献的变化来看,在不同...     

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.     

冰核对华北平原地区积云发展的影响

利用包括双参数化微物理方案的云分辨的WRF模式（简称CR-WRF）,对2014年8月24日发生在华北平原地区的一次积云过程进行了数值模拟。CR-WRF模式比较全面地考虑了气溶胶粒子的活化过程,对不同气溶胶的不同核化方案进行了参数化,包括云凝结核（CCN）的核化、冰核（IN）的均质和异质核化等,令其浓度分为HCCN,MCCN和LCCN三个等级,分别对应数密度为 9000 cm^?3,900 cm^?3和90 cm^?3的情况下,考虑黑碳气溶胶（BC）作为IN,将其数浓度从2 cm^?3增加至 2000 cm^?3,并且在CCN浓度不变的情况下,通过改变BC的浓度探讨积云微物理过程对IN的响应。模拟结果表明：在LCCN条件下,BC浓度很低的时候冰晶数浓度大于HCCN情况下的冰晶浓度。随着BC浓度的不断增加,冰晶粒子数浓度在HCCN条件下迅速增长,并超过了LCCN和MCCN情况下的冰晶数浓度。这是由于LCCN条件下,BC浓度较低时云内过饱和水汽含量高于HCCN情况下的含量,从而形成了较多的冰晶粒子;而随着BC浓度的不断增加,在HCCN条件下的上升气流逐渐大于LCCN条件下的上升气流,因此在HCCN条件下的冰晶得以迅速增长。随着BC浓度的增长,云滴数浓度没有明显的变化;而云滴有效半径呈现出随BC浓度的增长而减小的趋势。这是由于BC对云滴粒子的形成没有较大贡献,随着BC的增加云内上升气流增强,导致云滴粒子有效半径减小。此外,对流中心上升速度随BC浓度的增长而增长;与此同时,下沉速度在LCCN情况下随BC浓度的增长而增长,在HCCN和MCCN情况下则随BC浓度的增长而减小。由此得出以下结论：在LCCN条件下由于云滴粒子的核化过程较低,因此对冰晶的异质核化过程提供了足够的水汽,使得在BC浓度很低的情况下冰晶数浓度大于HCCN和MCCN的条件。由于相变过程会不断地释放潜热,使云内对流中心上升气流增大,下沉气流减弱,并产生更多粒径较小的云滴粒子,从而起到抑制降水发生的作用。     

基于人工神经网络多源数据融合的子像元冬油菜提取——以两湖平原为例

油菜是我国第五大农作物和重要的油料作物。获取油菜的种植分布信息对食用油市场的发展和粮食安全具有重要意义。两湖平原泛指包括湖北江汉平原和湖南洞庭湖平原在内的广大平原区域,是我国重要的粮棉油生产基地,“湖广熟,天下足”指的就是这一地区。由于耕地破碎,种植结构复杂,两湖平原轮作和间作的现象非常普遍,传统的遥感监测方法难以准确地获取冬油菜的空间分布。本文提出了一种基于人工神经网络ANN的子像元冬油菜提取方法,将时间序列MODIS-EVI和GF-1数据结合以提取两湖平原的冬油菜丰度信息。首先采用顺序前向选择SFS算法从时间序列MODIS-EVI数据集中进行物候特征优选;然后构建融合多源数据的ANN模型估算两湖平原的冬油菜丰度。结果表明：基于ANN方法获取的冬油菜分布具有较高的精度（ANN估算结果与GF-1和统计数据的验证精度分别为91.54%和74.70%）,在利用中分辨率影像进行大尺度冬油菜精细制图方面显示出巨大潜力,可为我国冬油菜的空间分布制图和时空格局分析提供技术方法。     

Concentration, sources and wet deposition of dissolved nitrogen and organic carbon in the Northern Indo-Gangetic Plain during monsoon

Precipitation represents an important phenomenon for carbon and nitrogen deposition. Here, the concentrations and fluxes of dissolved organic carbon (DOC) and total dissolved nitrogen (TDN) with their potential sources were analyzed in wet precipitation during summer monsoon from the Northern Indo-Gangetic Plain (IGP), important but neglected area. The volume-weighted mean (VWM) concentration of DOC and TDN were 687.04 and 1210.23 µg/L, respectively. Similarly, the VWM concentration of major ions were in a sequence of NH₄⁺ > Ca²⁺ > SO₄^2- > Na⁺ > K⁺ > NO₃^? > Cl^? > Mg²⁺ > F^? > NO₂^?, suggesting NH₄⁺ and Ca²⁺ from agricultural activities and crustal dust played a vital role in precipitation chemistry. Moreover, the wet deposition flux of DOC and TDN were 9.95 and 17.06 kg/(ha?year), respectively. The wet deposition flux of inorganic nitrogen species such as NH₄⁺-N and NO₃^?-N were 14.31 and 0.47 kg/(ha?year), respectively, demonstrating the strong influence of emission sources and precipitation volume. Source attribution from different analysis suggested the influence of biomass burning on DOC and anthropogenic activities (agriculture, animal husbandry) on nitrogenous species. The air-mass back trajectory analysis indicated the influence of air masses originating from the Bay of Bengal, which possibly carried marine and anthropogenic pollutants along with the biomass burning emissions to the sampling site. This study bridges the data gap in the less studied part of the northern IGP region and provides new information for policy makers to deal with pollution control.     

华北南部冬季大气亚微米颗粒物数浓度变化

2018年1月华北平原经历了一段持续时间久、影响范围广和颗粒物浓度高的重污染时期.本研究通过SMPS+E扫描电迁移率粒径谱仪,选取华北平原南部某郊区点位,对此次重污染期间颗粒物数浓度粒径分布演化进行连续观测研究.结果表明,观测期间环境空气质量尤其是PM_2.5平均浓度为141.32 μg/m³.大气亚微米颗粒物数浓度主要集中在核模态和爱根核模态的超细粒径段（78.9%）,呈递减型单峰分布,颗粒物平均数浓度为83174cm^-3.重污染天时,核模态颗粒物数浓度明显增高,对应低风速（1.5±0.4）m/s、高相对湿度（90.8±4.5）%和低O₃浓度（15.8±8.3）μg/m³.48h后向轨迹显示,观测点位气溶胶主要受湖北省、陕西省和山西省临近省份的传输影响.潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹表明,气溶胶潜在源区主要为本地源和观测点位以北的区域.     

基于GIS的黄淮海平原旱情监测研究

基于ＧＩＳ技术,提出了用集遥感图像、图形、数据为一体的作物缺水指数模型监测黄淮海平原旱灾的方法。实时监测结果表明：该方法速度快、精度高,从点到面各种形式的黄淮海平原旱情分布结果均与实际吻合,基本上达到了实时监测旱情的目的。     

豫境黄淮海平原土壤重金属背景值研究

长期缺少豫境黄淮海平原土壤重金属背景值数据,很多学者不得不用河南省土壤或中国潮土元素背景值作为标准评价重金属污染.那么,豫境黄淮海平原土壤重金属背景值与河南省土壤、中国潮土是否存在差异？平原内部是否存在重金属背景值的空间差异？这是影响评价结果可靠性的关键,需要开展研究.采用10 km×10 km网格法,在研究区沙河干流以南（南区）和以北（北区）分别采集土壤表层样品336份和561份.用电感耦合等离子体发射质谱法（ICP-MS）测定样品Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni含量,用原子荧光光度法（AFS）法测定样品Hg、As含量.在重金属含量异常值剔除和数据分布检验基础上,分别确定南区和北区重金属背景值.结果表明,南区土壤Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni背景值分别为0.066、4.11、0.130、56.72、20.97、23.31、59.21和24.03 mg·kg^–1,北区上述重金属的背景值分别为0.061、7.45、0.129、51.92、18.96、22.72、66.96和27.16 mg·kg^–1.北区土壤As、Zn和Ni背景值显著大于南区,南区Pb、Cr和Cu背景值显著大于北区,两区间Hg和Cd背景值无显著差别.南区和北区土壤Hg、Cd背景值高于其河南省土壤、河南省潮土和中国潮土背景值,绝对差异度达到强烈或极强烈水平;As背景值低于上述参比背景值,差异度达到中等、强烈和极强烈水平;土壤Cr、Pb、Cu、Zn和Ni背景值与参比背景值的差异较小,差异度均属微弱或中等差异.