武汉市大气PM2.5中水溶性离子污染特征及来源

于2016年8月—2017年4月采集了武汉市PM2.5样品,使用离子色谱法分析了PM2.5中的水溶性离子(F-、Cl-、SO2-4、NO-3、Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+),并研究其污染特征及来源.结果表明,武汉市PM2.5质量浓度变化范围为24.8～215.7μg·m-3,均值为(81.3±38.1)μg·m-3.9种水溶性离子的年均质量浓度占PM2.5质量浓度的29.3%,其中,SO2-4、NO-3、NH+4(三者合称SNA)为主要的水溶性离子,SNA占PM2.5质量浓度的23.3%～32.0%.硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)年均值分别为0.4、0.1,说明武汉市大气存在较强的SO2向SO2-4、NO2向NO-3转化的二次过程.观测期间,武汉市的细颗粒物整体呈弱碱性.Ca2+与Mg2+,以及NH+4与NO-3、SO2-4等均有显著相关性,NH+4、NO-3、SO2-4主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在.武汉市全年NO-3/SO2-4比值为0.9,表明固定源贡献相对较大.主成分分析结果表明,武汉市大气PM2.5中水溶性离子主要来自于燃煤及机动车排放、工业生产、扬尘等.     

基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演

针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方抽样方法和Kriging法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明：在兼顾反演精度及监测成本,并保证每个参数分区内至少有1眼监测井的条件下,5眼井组合监测方案（6,5,1,2,8）为最优监测方案.与信息熵最小的10眼井组合监测方案（1,2,3,4,5,6,7,8,9,10）的参数反演结果相比,5眼井组合监测方案对11个参数α=（X_S,Y_S,T₁,T₂,Q_s,K₁,K₂,K₃,DL₁,DL₂,DL₃）的后验均值偏离率的平均值虽增大1.2%,但监测成本却是10眼井组合监测方案的50%.     

京津冀地区近20年NDVI时空变化特征

健康稳定的自然生态系统是保障城市发展的重要基础。了解京津冀城镇快速发展过程中自然生态系统的变化,有助于该区域城镇绿色协调可持续发展。植被指数NDVI时空变化特征可反映地区自然生态系统状况及其演变规律。基于MOD13Q1和Landsat遥感影像数据,利用一元线性回归趋势分析法分析近20年(2000—2019年)京津冀地区不同功能区和北京市NDVI的时空变化特征。功能区划分参考《京津冀协同规划纲要》和《北京城市总体规划(2016—2035年)》。结果表明,(1)近20年京津冀地区NDVI略有增加,但增速缓慢,仅为0.025/(10 a),前4年(2000—2004年)增长明显,随后基本保持不变,略有波动,其中西北部生态涵养区NDVI最高且增长最多,但张家口市NDVI低于其他地区。(2)NDVI变化趋势数据结果显示,近20年,植被改善的区域占京津冀地区总面积的88.09%,退化的区域仅占11.91%。前10年(2000—2009年)植被改善的区域占京津冀地区总面积的95.13%,退化的区域面积仅占4.87%;后10年(2010—2019年)植被改善的区域略有减少,占总面积的92.88%,退化的区域增加,占7.12%。改善的区域主要分布在中部核心功能区和南部功能拓展区,退化的区域主要分布在西北部生态涵养区的张家口市和承德市。(3)北京市近20年NDVI波动增长,增长幅度深山区>浅山区>平原区。京津冀地区近20年采取的生态保护工程改善了植被状况。     

武汉城市湖泊表层底泥汞分布、风险评价及影响因素

底泥作为汞重要的"汇"及二次"源"，在湖泊系统汞生物地球化学循环中起到了重要作用。本文以武汉主要城市湖泊为研究对象，探究了表层底泥中总汞（THg）和甲基汞（MeHg）的分布特征、潜在生态风险及主要影响因素。结果表明，武汉15个城市湖泊表层底泥THg平均浓度为152±170 ng/g （24~611 ng/g），与国内其它湖泊系统相比处于较高水平；MeHg浓度为52.0±46.8 pg/g （ND~161.0 pg/g），低于其它湖泊系统。空间分布上，底泥THg浓度呈现由武汉市中心向外逐渐递减的趋势，MeHg含量并未呈现类似THg的分布趋势。潜在生态风险评价（PERI）结果显示，所有采样点位中汞潜在生态风险极高和高风险等级占比均为5.7%，且主要分布在市中心附近，说明武汉市中心附近湖泊底泥汞污染程度较重，而市中心外围湖泊底泥汞生态风险较低。相关性分析结果显示，有机质可能是影响武汉城市湖泊底泥THg分布的重要因素之一，而MeHg主要受控于无机汞的原位甲基化过程。底泥THg浓度-湖泊距市中心距离间显著的负相关关系、THg浓度-湖泊所在区GDP/人均GDP间的显著正相关关系均表明人为活动对武汉城市湖泊汞分布影响明显。