排放和气象对疫情前后武汉不同类型点位大气污染物的影响

采用随机森林算法剥离了排放和气象对6种大气污染物(SO₂、 NO₂、 CO、 PM₁₀、 PM_2.5和O₃)浓度的贡献,识别了疫情前后武汉市中心城区、郊区、工业区、三环线交通点和城市背景点这5种类型点位的大气污染物浓度变化.结果表明,与管控前相比,管控期间PM_2.5/CO、 PM₁₀/CO和NO₂/CO分别减小了10.8～21.7、 9.34～24.7和14.4～22.1倍,表明排放对PM_2.5、 PM₁₀和NO₂贡献减小;O₃/CO增加了50.1～61.5倍,表明二次生成增加明显.解除管控后排放对各类污染物的贡献均增加.管控期间,受一些不可间断工序的运行影响,工业区PM_2.5降幅最小(20.5%).与管控期间相比,解除管控后居民生活、交通出行和工业生产等基本恢复,使5种类型站点PM_2.5     

“一带一路”沿线国家粮食生产的时空格局分析

“一带一路”倡议是新时代下全球化发展的必然结果。粮食作为一种重要的战略资源,其生产对“一带一路”沿线国家乃至全球粮食安全意义重大。通过对沿线国家粮食生产数量、结构等方面的深入剖析,揭示了“一带一路”沿线国家近40年来粮食生产的时空格局。结果表明：（1）“一带一路”沿线国家是世界粮食的重要产区,粮食产量占全球比例50%~60%左右,1977-2016年粮食产量呈增长趋势,单产是其粮食总产增长的主要影响因素。1995-2016年人均粮食产量有所提高但国别差异显著,人粮关系逐步改善,区域粮食保障程度整体增强。（2）“一带一路”沿线国家粮食生产存在明显的地域差异,空间格局相对稳定,中国、印度、俄罗斯是其主要粮食生产国,东南亚和南亚国家的粮食产量普遍较高,阿拉伯半岛国家的粮食产量相对较低。（3）稻谷、小麦和玉米是“一带一路”沿线国家主要粮食作物,稻谷对粮食总产变化的贡献最大,1977-2016年玉米占比不断增加,三大作物区域分布特征明显。     

基于随机森林模型的中国近地面NO2浓度估算

NH₃针对传统近地面NO₂浓度空间模拟过程中NO₂浓度与其影响要素之间关系的复杂非线性机制解释不充分的缺陷,本研究基于随机森林（RF）算法、融合多源地理要素开展了近地面NO₂浓度空间分布模拟研究.以卫星OMI对流层NO₂柱浓度数据和多源地理要素（道路交通、气象因子、土地利用/覆盖、地形高程、人口数量）为输入变量,近地面NO₂浓度为输出变量,利用RF算法构建近地面NO₂浓度反演模型.通过对比地面观测数据与传统土地利用回归模型（LUR）检验RF模型的有效性,基于所构建的最优RF模型在不同时间尺度下模拟分析中国大陆地区近地面NO₂浓度空间分布特征.结果表明：（1）集成多源地理要素的RF回归模型精度高,月均模型整体拟合度R² 0.85,RMSE 6.08μg/m³,交叉验证的R² 0.84,RMSE 6.33μg/m³,显著高于LUR模型（拟合R² 0.53,RMSE 10.48μg/m³,交叉验证的R² 0.53,RMSE 10.49μg/m³）; （2）地面NO₂浓度与预测变量呈现显著的复杂非线性与时间尺度依赖关系,卫星OMI柱浓度对模型影响程度最大,重要性指标IncMSE介于97.40%~116.54%,多源地理特征变量对RF模型同样具有不可忽视的贡献力（IncMSE在23.34%~47.53%之间）;（3）中国大陆地区NO₂污染程度较高,年均模拟浓度为24.67μg/m³,存在明显季节性空间差异,NO₂浓度冬季（31.85μg/m³） > 秋季（24.86μg/m³） > 春季（23.24μg/m³） > 夏季（18.75μg/m³）,呈现以华北平原为高值中心、向外围逐渐减轻的空间分布格局.较已有研究揭示对流层NO₂柱浓度宏观分布特征,本研究对近地面NO₂污染特征的研究成果对于合理制定污染防控策略、降低居民暴露健康损害具有指导意义.     

白洋淀水质时空变化及影响因子评价与分析

作为海河流域重要湖泊湿地,白洋淀的水环境直接影响着流域生态健康和环境安全.综合运用灰色聚类法、综合污染指数和单因子污染指数法探讨白洋淀水质时空变化规律及关键影响因子.在时间序列上,白洋淀水质1973～2007年年际变化总体呈现出恶化趋势,劣于Ⅲ类水水质,由20世纪70年代的14.3%上升到2000年以后的83%,水质恶化严重;2006年内水质变化综合污染指数春(52.9)夏(11.4)冬(9.81)秋(8.88),且TP的综合污染指数最高达到14.86,BOD5综合污染指数最低为7.67.空间分布上,以南刘庄为核心的西北部区域污染最为严重,其次为白洋淀东北部区域的烧车淀、王家寨、光淀张庄、枣林庄和圈头;采蒲台和端村的东南和西南区域污染最轻.通过对自然和社会影响因素的比较分析,结果表明,影响白洋淀水质的关键自然因子是入淀水量,从1973～2007年,历年入淀水量远达不到淀区最小需水量.社会因子包括产业和产业结构两方面因子,产业因子有保定市第一产业、安新县第二产业和保定市第三产业,相关系数分别为0.771、0.708和0.624;产业结构因子有安新县工业和安新县渔业和保定市农业的发展,相关系数分别为0.746、0.734和0.661.此外,安新县和保定市人口增长与水质的相关系数也分别达到0.731和0.690.建议:①控制入淀水质、淀区面源和内源污染;②空间上分区管理,可分为污染控制区、综合改善区和生态恢复区;③加强生态的监测和预警,完善白洋淀流域环境公共政策和产业环境管理.     

沿海城市经济与环境协调关系的时空演变分析

运用耦合协调模型和空间相关性模型研究了2006—2016年53个沿海城市的经济发展与生态环境协调关系的时空演变趋势、重心迁移、空间相关性。结果表明:我国沿海城市经济发展与生态环境的协调发展状况总体呈向好态势,但总体协调度不高,仍处于协调发展的初级阶段;协调度发展存在严重的空间不均衡性,且呈逐步扩大态势,高值区域主要分布在省会城市和计划单列市,而其他大部分城市仍处于失调状态;2006—2016年协调度重心均位于浙江省金华市,并逐步向西南方向迁移;全局Moran’s I指数和局部Moran散点图显示协调度在空间上呈现明显的正相关,空间集聚性较强。     

巢湖流域旱涝时空特性分析

利用巢湖流域14个站点39年(1961~2000年)的降水观测资料,采用Z指数作为旱涝指标,运用地理信息系统(GIS)等方法,对巢湖流域汛期旱涝的时空变化特征进行了分析探讨,其结果表明:巢湖流域旱涝灾害十分频繁,旱涝灾害发生的频率和降水量呈现正相关关系,具有阶段性和周期性等特性,空间分布上存在一定的结构性,巢湖流域北部为易旱易涝区,西部为易旱区,东南部、南部是易涝区,中北部是不易旱易涝区。     

碳交易背景下中国华北地区碳代谢格局变化

碳排放权交易市场作为推进美丽中国建设、实现降碳减污绿色发展的重要手段,成为当前研究的热点问题.为探究碳交易背景下华北地区试点区域及非试点区域碳代谢过程,以城市碳代谢理论为依据,采取投入产出分析和生态网络分析相结合的研究方法.结果表明,北京和天津作为早期交易试点区域,区域从2012年后呈现直接碳排放量稳步下降、隐含碳排放量缓慢增加趋势.试点产业部门直接排放量与隐含排放量变化趋势一致,其中煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业和非金属矿物制品业减排效应明显,而排放量较高的电力、热力的生产和供应业表现为增加趋势.部门隐含碳排放强度与隐含碳排放量变化趋势相似证实部门隐含增加值在交易过程中并未增加.高碳排放部门的隐含碳排放量主要由长度小于6的代谢路径所贡献,因此应重点关注部门间较短路径传递的商品或服务的“清洁化”.在交易政策实施以前,区域产业部门间跨区域贸易较少,表现为低碳排放产品交换;2012年以后,随着京津冀城市群协同发展以及华北地区不断构筑的区域经济发展新格局,促使区域间跨区域和跨部门贸易增加.以碳排放权交易制度为背景,构建识别系统内关键参与者及关键路径的方法体系,可为区域性政策实施及可持续发展提供科学的发展建议.     

2011~2017年中国PM2.5多尺度时空分异特征分析

PM_2.5时空分异特征认知对大气污染联防联控意义重大,本文从空间多尺度的视角出发,利用空间模式分析方法与地理探测器,对2011~2017年中国大陆地区PM_2.5年均浓度时空分布格局及成因进行探究,从而揭示PM_2.5多尺度时空分异特征.结果表明：①2011~2017年PM_2.5年均浓度相对稳定,无明显趋势,国家与区域尺度PM_2.5变化特征基本一致,呈现"W"型变化,整体上看,污染程度由高到低依次为：中部、东部、西部与东北.②由空间模式分析结果可知,高值聚集区主要位于中国的东部、中部以及新疆的西南地区,低值聚集区则集中在青藏、云贵高原以及大兴安岭地区.③地理探测器分析结果证实：城市化因素中人口密度是国家与区域尺度上PM_2.5时空分异的主导因素,同时,产业、能耗与交通因素对PM_2.5分布格局存在不同程度影响.在区域尺度上,除了人口密度因素之外,工业用电量与公车总量对中部地区PM_2.5年均浓度影响较大,东部地区是工业烟粉尘排放量与道路面积,东北地区则为第二产业产值占比与城市绿地率,社会经济因素对西部地区的PM_2.5年均浓度影响不显著.     

安徽省城镇化效率与生态环境质量耦合协调时空演化

研究城镇化效率与生态环境质量耦合协调关系,有助于探寻两者之间本质联系,可为区域协调发展提供科学依据。本研究通过构建综合评价体系,测度安徽省各地级市的城镇化效率和生态环境质量水平,并借助耦合协调度和空间自相关模型,分析安徽省城镇化效率和生态环境质量耦合协调水平以及空间格局特征。结果表明:① 2005-2020年安徽省城镇化效率均值由 0.937上升至 1.055,有效决策单元数量占比77.3 %,空间上呈现以合肥、铜陵为中心向西北-东南方向辐射的特征;②安徽省生态环境质量指数总体呈波动上升的发展趋势,指数均值从0.217上升至0.413,且具有“南高北低”的空间分布格局;③安徽省城镇化效率与生态环境质量的耦合度和耦合协调度均呈现上升趋势,耦合度处于耦合阶段,协调度以中度协调类型为主,但城市间差异明显,制约了区域整体的协调发展;④耦合协调度在空间上表现出较强的正相关性,高-高和低-高集聚区集中在安徽省南部地区,低-低集聚区则分布在北部地区。为促进区域城镇化效率与生态环境质量两系统协调发展,政府未来应因地制宜制定发展策略,贯彻绿色发展理念,积极推动产业转型,通过优化资源配置促进区域良性发展。     

衡水湖湿地水环境质量时空变化特征及污染源分析

为了评价衡水湖湿地水环境质量时空变化趋势,并对污染源进行分析.本文依据衡水湖历史水体监测点数据和2019年布设的17个采样点数据,利用综合营养状态指数、水质综合状况指数和水环境质量指数评价方法,研究了2000~2019年衡水湖水体营养状态、水质状况和水环境质量时空变化特征,分析了可能的污染物来源.结果表明,2000~2019年,衡水湖水体达到Ⅲ类水质的监测点比例不断升高,高锰酸盐指数、总氮和总磷超标是衡水湖存在的主要水环境问题.从空间上来看,衡水湖水体综合营养状态、水质状况和水环境质量3种指数整体上呈现从南部到中西部再到东北部降低的趋势.衡水湖国家级自然保护区建立后,一系列水体保护政策和措施的实施,使2000~2019年3种指数分别降低了20.9%、53.4%和49.2%,显著改善了衡水湖水环境质量.但是污水的侧渗与下泄、引水农业面源污染物的汇入,以及湖内植物枯落腐烂等也给衡水湖水环境质量带来很大的挑战.