城市土地利用类型与PM2.5浓度相关性研究——以武汉市为例

随着我国工业化的不断发展,在我国的主要经济发展地区的雾霾天气不断爆发,使我国的大气环境日益恶化,严重影响了人们的日常生活和身体健康。PM2.5作为雾霾的重要组成成分,也日渐成为环境领域的研究热点问题。随着全球性变化研究领域逐渐加强了对土地利用与生态环境的相关研究,因此无论从法律和社会经济发展的角度,还是从生态资源保护与环境可持续发展的角度,土地利用与PM2.5的相关研究都显得相当重要。研究目的:分析武汉市各类用地类型与PM2.5浓度的相关性程度。研究方法:使用ENVI与ArcGIS对武汉市2013年MODIS气溶胶产品进行空间分析与插值处理,再应用SPSS将其与武汉市2013年10个观测点的PM2.5浓度数据作相关性分析,以证实MODIS气溶胶厚度与PM2.5浓度的相关性,并建立两者的线性回归方程,然后利用计算后的武汉市整体PM2.5浓度分布与各土地利用类型进行相关性研究。研究结果:武汉市PM2.5浓度有明显的空间分布特征,绿化面积比例与PM2.5浓度呈显著负相关,建设用地面积比例与PM2.5浓度呈显著正相关,未利用地面积比例虽然与PM2.5浓度呈正相关,但相关性较低,而耕地与水体对PM2.5浓度没有显著影响。研究结论:土地利用类型对武汉市PM2.5浓度的分布有显著的影响,其与搭载MODIS传感器的遥感卫星监测方式的结合能成为研究大范围特定区域PM2.5浓度空间格局的新方法,并且增加城市绿化面积,控制建设用地规模能有效减少PM2.5浓度。     

贵州喀斯特地区土壤细菌群落结构特征及变化

为探明贵州喀斯特不同植被演替群落下的土壤细菌群落结构及变化特征,本文利用高通量测序技术对5个主要植被演替群落(稀灌草丛、藤刺灌丛、灌木林、乔灌过渡林、乔木林)的根际(竹叶椒)、非根际土壤细菌群落结构及环境因子进行了分析研究。结果表明:贵州喀斯特高原土壤细菌类群主要为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes),其相对丰富度分别为43.35%、12.97%、7.53%、7.12%、6.19%、5.35%、5.05%,未分类类群占7.36%。样品中检测到了较低丰度的广古菌门和泉古菌门。随植被群落演替,根际土壤中变形菌门、厚壁菌门和浮霉菌门丰度逐渐增加;非根际土壤中酸杆菌门和疣微菌门丰度随植被演替逐渐减小。贵州喀斯特高原土壤细菌的影响因子大小为土壤有机碳、土壤总氮、含水量、电导率等,其中土壤有机碳和土壤总氮有显著性影响。     

大气颗粒物中类腐殖酸的研究进展

类腐殖酸(HULIS)是一类广泛存在于云、雾、雨水和大气气溶胶颗粒中的大分子有机物.HULIS既可通过吸收和散射太阳辐射直接影响大气热平衡,又能参与云凝结核的形成间接影响全球气候,加之其重要的环境和健康效应,近年来引起科学界的广泛关注.本文综述了大气颗粒物中类腐殖酸的研究成果,主要包括HULIS的分离、提取和分析方法,HULIS的主要理化性质、浓度和季节变化,以及HULIS的来源和国内外研究现状,并对该领域的研究前景进行了分析和展望.     

关于气溶胶颗粒物沉积率系数平均方法模型的改进研究

气溶胶颗粒物在壁面的沉积率系数模型的研究已经成为现代气溶胶动力学研究的重要课题.本文通过实验腔测量和理论分析相结合,对Koivisto等(2012)提出的平均方法模型(AM)中的关键参数(即时间间隔)的选取和对测量数据量的要求两个问题进行研究.选取目前广泛使用的最小二乘法模型(LSM)和Lai和Nazaroff(2000)提出的理论分析模型进行对比.研究发现,AM模型中的时间间隔这一关键参数,应由目前的50矫正为20;AM模型和LSM模型均要求实验测量数据个数等于或者大于10,但是AM模型在小数据量情况下的预测结果更精确.     

基于卫星遥感的浙北平原气溶胶光学特性长期变化分析

利用MOD04 C051气溶胶产品,以浙江北部平原为主要研究区,开展区域气溶胶光学特性长期(2000年3月—2013年12月)变化分析.长期逐月时间序列显示,区域气溶胶光学特性具有年内周期性变化规律,AOD(Aerosol Optical Depth)峰值多出现在5月或6月;Angstrom Exponent(α指数)峰值多出现在3月或4月.在空间分布上,研究区中部地区气溶胶污染较重且粗粒子成分较高.研究区气溶胶光学特性长期变化特征主要体现在:1气溶胶污染总体减轻但细粒子成分增加,复合污染加重;2008年以来区域AOD年均值总体呈下降趋势;2007—2013年α指数年均值显著高于2000—2006年;区域α指数月均值增长趋势显著,近14年的总倾向率为0.125(p0.05);2AOD和α指数的季节差异呈减小趋势,AOD的季节变化规律由2000年的春夏≈冬秋转变为2013年的春冬秋≥夏;α指数虽仍以夏秋季高于冬春季,但春秋两季α指数相对增大;3以污染较轻的湖州市和污染较重的嘉兴市为例的原因分析显示,AOD变化与SO2排放量具有一定相关性,α指数变化与民用汽车拥有量变化趋势一致,相关性较高.     

北京市MODIS气溶胶光学厚度与PM_(10)质量浓度的相关性分析

利用北京地区2012年1—12月NASA MODIS气溶胶光学厚度(AOD)和通过空气污染指数(API)转换得到的PM10质量浓度进行了相关性分析.结果发现,二者的直接相关程度较低,在引入季节变化的气溶胶标高且考虑了气溶胶的垂直分布后,进行标高订正,二者的相关系数有所提高;在考虑了湿度影响因子后,进行湿度订正,二者的相关系数显著提高;引入平均风速、平均气温和平均气压等气象因素,进行多元回归分析,相关系数进一步提高.证实了卫星遥感气溶胶光学厚度在经过垂直和湿度订正并考虑气象因素的情况下,可以作为监测北京地区颗粒物污染物地面分布的一个有效手段.     

2种铀矿井下常用口罩对气溶胶粒子的过滤特性研究

为探究铀矿井下常用的2种口罩对气溶胶粒子的过滤特性,在我国南方某铀矿山,利用APS3321型空气动力学粒径谱仪对井下工作人员常用纱布口罩和KN95型口罩的过滤特性进行了研究.井下气溶胶监测数据显示,该铀矿井下典型作业场所PM10的质量浓度介于0.069～ 9.800 mg/m3,个数浓度介于173.918 ～2 561.600个/cm3;PM2.5的质量浓度介于0.039～0.479 mg/m3之间,个数浓度介于173.100～2 556.382个/cm3之间.口罩过滤特性试验结果表明:1)KN95型口罩和纱布口罩对PM10的平均过滤效率分别为95％和76％,对PM2.5的平均过滤效率分别为93％和61％,可见KN95型口罩过滤效率明显高于纱布口罩;2)在0.5～3.5 μm粒径范围内,2种口罩对颗粒物的过滤效率均随粒径增大而增大,在3.5～ 10μm粒径范围内,2种口罩对不同粒径颗粒物的过滤效率均接近100％;3)无论从质量浓度还是个数浓度来看,经口罩过滤后的气溶胶粒子大多数分布在2.5μm粒径范围内,表明PM2.5是主要的气溶胶污染物.     

桂林市城区大气VOCs污染特征及对O3和SOA的生成潜势

对桂林市城区大气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征,以及VOCs对臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势进行了研究。结果显示,研究期间,共检出VOCs物种78种,平均体积分数为21.32×10-9,表现为芳香烃(67.82%)烷烃(19.56%)卤代烃(7.50%)烯烃(2.86%)含氧挥发性有机物(1.41%)。VOCs体积分数空间分布呈现市中心和下风向郊区两个高值区。通过苯与甲苯的浓度比值发现,林科所VOCs主要来自交通源和生物源,师专甲山校区VOCs主要是来自交通源,其余测点VOCs主要来自交通源、工业源和外来传输源。分析乙苯和间/对二甲苯的浓度比值发现,电子科大尧山校区气团光化学年龄较大,光化学反应活性相对较强烈;旅游学院、华侨旅游经开区、大埠中心校气团光化学年龄较小,光化学反应活性相对较弱。VOCs对O3生成潜势最大的为芳香烃(93.81%),其次是烷烃(7.22%)和烯烃(4.75%);对SOA生成潜势最大的为芳香烃(97.45%),其次是烷烃(2.55%)。     

基于高通量测序的工业园区地下水和土壤细菌群落结构比较研究

为探究工业园区地下水和土壤细菌群落结构、多样性变化特征,采用高通量测序技术对地下水和土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行序列测定。通过对Alpha多样性、物种组成、丰度和群落结构的分析,比较地下水和土壤细菌群落结构的异同。Alpha多样性的比较结果表明,土壤细菌群落多样性和丰富度明显高于地下水,地下水细菌群落多样性指数反映出地下水已受到周边污染源的影响。物种注释结果表明,地下水样品共检出48个细菌门,土壤样品共检出50个细菌门。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是地下水细菌群落的优势类群,共占93.54%,且该工业园区地下水细菌群落呈现出典型的淡水种群特征;土壤中优势细菌门为Proteobacteria、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Firmicutes和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),共占85.21%。由于地下水和土壤两者的生态系统和理化环境的差异,致使Actinobacteria、Acidobacteria、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Gemmatimonadetes占比在地下水和土壤细菌群落间差异显著,同时使地下水和土壤细菌群落各含有一些特有的优势细菌属(地下水2个,土壤4个)。基于高通量测序技术对工业园区样品的测序结果可以为地下水和土壤环境的生态评价提供方法依据。     

西安市黑碳气溶胶浓度特征及与气象因素和常规污染物相关性

利用西安市环境监测站超级站2013年9月1日—2015年5月31日黑碳气溶胶(BC)的监测数据,研究空气中BC浓度特征及其与气象因素和常规污染物相关性。结果表明:BC小时平均浓度均值在春季、夏季和冬季的变化趋势呈"W"型,秋季呈"V"型,且冬季的第一个最低值和峰值比春季和夏季的分别延迟1 h和2~3 h,且20:00~次日6:00秋季BC小时平均浓度均值高于当年冬季。BC浓度在秋季和冬季较高,夏季较低。冬季BC/PM_(2.5)基本最低,秋季BC/PM_(2.5)相对最高。BC日平均浓度与气温、降水和风速的日平均值为极负显著相关,且风速小于1.0 m/s时,其与风速呈最显著的负相关。除O_3外,BC日平均浓度与其他常规空气污染物浓度呈显著相关,表明其同源性很强,且受机动车尾气排放的影响更大。