黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。     

冬季烟塔合一烟气排放特性及其改善措施研究

针对烟塔合一冷却塔(Natural Draft Dry Cooling Tower,NDDCT)在冬季关闭冷却塔百叶窗时存在烟气排放困难的现象,以及导致冷却塔内污染物浓度大幅升高、进而增加冷却塔内壁腐蚀风险的问题,提出了增加烟囱高度的改善措施,并开展了风洞试验。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法建立了烟塔合一数值模型以获得冷却塔内部流场和污染物浓度场的分布特性,模拟对比了春季工况和冬季工况条件下烟塔合一冷却塔内部及出口位置的流场和烟气扩散特性。结果表明,由于百叶窗关闭导致冷却塔的通气量和换热量大幅度下降,冷却塔内部的流场变得杂乱无章,污染物质量分数大大增加。与春季相比,冬季冷却塔内壁污染物最大质量分数增加了1.5倍。随烟囱高度增加,烟气可以凭借其初始动能抵御冷却塔内的湍流冲出塔外,冷却塔内部的烟气扩散情况逐渐改善。定性风洞试验结果较好地验证了数值模拟结果,验证了该方法的可行性。虽然增加烟囱高度会增加施工初期的投资,但该方案能有效降低冷却塔的腐蚀风险,不但节省了后期防腐的投资,而且降低了安全风险。从长远来看,该措施利大于弊。     

潜流人工湿地处理污染河水冬季运行及升温强化处理研究

考察了冬季潜流人工湿地污染河水处理系统在不同水力负荷下对污染物去除的效果.结果表明,水温15℃左右时,水力负荷由30cm/d降低到15cm/d后,氨氮转化率由14%上升到39%,COD的平均去除率由20%上升到31%,水温的降低对氨氮去除效果有很大的影响.在湿地表面覆盖塑料地膜能有效地提高系统对污染物的去除效果,覆盖地膜后,氨氮平均去除率由29.4%上升到67.6%,COD的平均去除率由29.0%提高到46.6%,脲酶活性由0.025 mg/(g·d)上升到0.037 mg/(g·d),脱氢酶的活性由0.17μL/(d·g)上升到4.54μL/(d·g).微生物活性研究表明,覆盖地膜后系统温度的升高能提高系统中微生物的活性.植物污染物质释放试验表明,冬季地表植物腐烂会向水中释放大量的污染物质,影响系统的净化效果,因此秋季应对湿地植物及时进行收割.     

聊城冬小麦测土配方施肥项目生命周期环境效益分析

测土配方施肥行动已在全国范围内开展,其实施效果还有待评估,而生命周期分析有助于系统地评估其实施的直接与间接环境效益.因此,本研究以山东省聊城市2006—2010年冬小麦的测土配方施肥项目为例,对冬小麦施肥生命周期资源消耗与污染物排放进行清单分析,并以常规施肥区为参照对象评估测土配方施肥项目的环境净效益.结果表明,测土配方施肥通过化肥减量使用和合理搭配,提高了单产,显著减少了冬小麦生命周期资源消耗与污染物排放量,其富营养化、环境酸化的减缓效益和节能效益分别相当于2000年世界人均影响潜力的6.90%、1.38%和0.89%.环境效益年际间总体上呈下降趋势,表明测土配方施肥项目起到了一定的示范推广作用,常规施肥区农户对氮肥的使用趋于理性,但磷肥投入尚有减量潜力,是继续改善项目实施效益的关键.     

冬季污泥堆肥过程温室气体排放特征

污泥堆肥处理是一种简便高效的污泥稳定化技术,但堆肥过程产生的温室气体也引起了国内外的广泛关注,我国关于污泥堆肥,特别是低温环境下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏.本实验采用城市脱水污泥,考察低温环境条件下不同调理剂混合污泥堆肥过程中温室气体的排放特征.结果表明,低温环境条件下污泥堆肥能够顺利进行,但高温期持续时间相对较短而腐熟期温度降低过快.木屑处理的总氮损失低于秸秆处理,然而温室气体总排放当量却高于秸秆处理,木屑和秸秆处理总的CO2排放当量(以干污泥计)分别为169.45 kg·t~(-1)、133.13 kg·t~(-1).木屑与秸秆CH_4累积排放量(以干污泥计)分别为0.648 kg·t~(-1)、0.689 kg·t~(-1),N_2O累积排放量(以干污泥计)分别为0.486 kg·t~(-1)、0.365 kg·t~(-1).CH_4的排放75%以上集中在堆肥前2周,而N_2O则90%以上出现在后腐熟期.整体而言,冬季堆肥高温期持续时间相对较短而腐熟期温度低,出现CH_4排放量相对较低而N_2O较高的现象,CH_4排放量均低于IPCC推荐值,N_2O则均高于IPCC推荐值.因此针对低温环境堆肥工艺,温室气体的减排应重点关注堆肥后期N_2O排放的降低策略.     

冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响

为了考察生态浮床在冬季的运行效果,选择世博园区白莲泾生态浮床工程为研究对象,研究了冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响。结果表明,取样期间浮游藻类生物总量逐月增加,且对照区明显高于浮床区;浮床区与对照区浮游藻类的种群结构差异明显,浮床区以硅藻门为主,而对照区以绿藻门为主。并且,小环藻与细微颤藻的优势度指数均有明显的下降。同时,浮床区的Shannon-Wiener多样性指数明显高于对照区。以上结果均证明,虽然在冬季较低温的情况下水生植物新陈代谢缓慢,但生态浮床仍会影响浮游藻类的数量及生物多样性,从而对水质净化起到一定的改善作用。     

杭州富阳地区2015—2018年冬季不同天气形势下PM2.5传输路径和潜在源区分析

利用2015—2018年杭州市富阳地区国控站污染数据、自动站和GDAS气象资料及对海平面气压场进行天气分型的基础上,使用HYSPLIT模型、潜在源贡献因子（WPSCF）分析法和浓度权重轨迹（WCWT）分析法,研究富阳地区冬季污染现状及不同天气形势下PM_2.5的输送路径与潜在源区分布特征.结果表明,2015—2018年富阳地区冬季PM_2.5浓度持续较高且变化趋势不明显,污染区域输送问题不容忽视.通过天气分型得到该地区冬季主要受高压、高压前部、高压底部、L型高压、低压和低压前部6种天气形势影响,其中,高压和高压底部控制下PM_2.5浓度均值较高,分别为65 μg·m^-3和58 μg·m^-3.对各天气形势下气团轨迹聚类分析得到,高压和高压前部控制下污染气团主要来自山东、江苏等地,高压底部和L型高压控制下污染气团主要来自内蒙古、辽宁等地,低压和低压前部控制下污染气团主要来自浙江中部、东南部地区.不同天气形势下WPSCF和WCWT得到的分布特征类似,高压控制下潜在源区分布范围最广,位于浙江西南部、东北部、上海和江苏东南部地区,其次为高压底部控制,潜在源区位于浙江中东部、东北部和上海地区,高压前部、L型高压、低压和低压前部的潜在源区范围较小,基本位于浙江、江苏南部和上海等地.     

下蜀黄土参数化粒度端元分析及其物源示踪

下蜀黄土的物源问题对于理解亚热带东亚季风区干旱化过程至关重要.目前采用的物源示踪方法存在一定的局限性,对下蜀黄土物源的认识也存在争议.粒度端元分析可定量分解出沉积物中不同动力过程和来源的粒度组分,具有解析风尘沉积物源的较好潜力.本文应用参数化粒度端元分析方法,对镇江大港和九江马垱两个下蜀黄土剖面的物源组分进行了研究.结果发现:下蜀黄土可分离为超细粒(EM1)、细粒(EM2)、中粒(EM3)和粗粒(EM4)4个粒度端元,其中EM1(众数分别为0.7μm和0.9μm)源于粉尘沉积后风化成壤作用形成的次生组分,EM2(众数均为6μm)为长距离搬运的远源组分,EM3(众数分别为25μm和28μm)是区域近地面冬季风搬运的近源粉尘,EM4(众数分别为44μm和45μm)则来自于沉积区附近的局地源组分.相似的区域风化成壤背景导致两地的EM1含量及变化均十分相似(镇江9.88％,九江9.06％);近源加局地源组分(EM3?+?EM4)则构成了两地下蜀黄土的主要来源(镇江51.79％,九江63.35％);西北气流将干旱-半干旱地区的粉尘输送至长江下游地区形成远源组分(EM2,镇江38.33％,九江27.59％),而在区域近地面东北风的作用下,两剖面间粒度端元的变化序列存在"异元相似"的现象(即大港剖面EM3与马垱剖面的EM2变化曲线相似,大港剖面EM4与马垱剖面EM3变化曲线相似).因此,下蜀黄土是不同物源组分混合而形成的沉积物,不同区域下蜀黄土的物源既有差异,又存在一定的空间联系.     

大气臭氧污染对冬小麦气孔吸收通量的影响机制及其时空格局

近地层臭氧作为一种二次污染物,其不断增加的浓度及其对作物的影响已经成为各国政府和公众关注的焦点.本文以冬小麦为研究对象,基于大田OTC试验,对OTC内气象因子和气孔导度进行连续观测.引进气孔导度模型,并进行本地参数化研究,结合通量模型,研究冬小麦气孔臭氧吸收通量的变化特征,并对江苏省各市冬小麦气孔导度和O_3吸收通量的时空分布进行模拟.结果表明,O_3浓度增加会限制其叶片气孔导度,浓度越高,限制作用越明显;利用修订后的气孔导度模型对冬小麦叶片气孔导度进行模拟,表明模型解释了实测气孔导度90%、77%和83%的变异性.结合通量模型对冬小麦气孔O_3通量进行模拟,则CK(约为53.67 n L·L~(-1))、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)O_3浓度处理下冬小麦在整个O_3熏期的累积吸收通量分别为6.42、12.27和13.90 mmol·m-2;江苏地区冬小麦在其生长季期间O_3浓度呈逐渐增加的趋势,冬小麦平均气孔导度的大小表现为:中期后期前期的时间变化特点,在整个中期时段气孔O_3累积吸收通量最多.     

宜昌城区冬季大气污染的气象成因对比分析研究

2016年冬季,宜昌城区空气质量比上年冬季明显改善,通过采用对比分析、相关分析及后向轨迹分析等方法,诊断可能的原因.结果表明,宜昌城区冬季空气污染主要是由于细颗粒物导致,2016年冬季PM2.5、PM10、SO2浓度较2015年冬季明显降低,主要原因包括含硫燃料燃烧明显减少、外源性污染物的输入明显减少、降水清除以及减排措施有力等.后向轨迹分析结果显示,两年冬季污染最严重时段的污染物路径来源不同,2015年冬季最严重的污染过程主要是由于上游北方远距离的外源性污染的快速输入、在本地下沉导致,2016年冬季最严重的污染过程则是由于来自偏南路径近距离的气团叠加本地污染源,在垂直方向累积造成.