京津冀地区大气NO2污染特征研究

京津冀都市圈作为全国主要的重化工业基地,区域性大气污染问题成为关注的焦点。NO2作为二次颗粒物及光化学污染物的重要前体物,了解其在时空尺度的污染特征对于保护公众康健及大气污染综合治理具有重要意义。本研究主要基于OMI遥感反演数据并结合部分地面监测数据,研究了2005—2013年京津冀NO2区域污染特征。结果表明：京津冀NO2柱浓度总体呈现逐年升高的趋势,年平均增长速率可达5.69%。在空间格局上呈东南平原区高、西北山区低的特征,平原的年均柱浓度是山区的3倍多;平原区存在两大NO2高值区域,分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-邯郸区域;9年内, NO2高值范围不断扩大,且呈现明显的连片趋势。各城市大气 NO2在9年内的增长趋势也表现出明显的空间差异性。其中石家庄、唐山、邢台等 NO2重度污染区域的增长速率最大,衡水、沧州、秦皇岛、廊坊等中度污染区域的增长速率次之,承德、张家口等轻度污染区域的增长速率最小。京津冀NO2柱浓度具有显著的季节变化特征,总体表现为秋冬高、春夏低,但山区与平原区差异较大。人口密度、能源消耗、机动车排放等人为因素与京津冀 NO2污染密切相关,不同城市的首要影响因素却不同。北京 NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响,天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区主要受工业燃煤的影响,其次为机动车排放。人为因素对平原区NO2柱浓度的影响作用始终占据主导地位,对山区的主导作用从2006年开始突显。此外,京津冀平原区NO2重污染中心的形成还受到特殊地形和不利的气象条件影响。2008奥运年,京津冀空气质量得到迅速且有效的改善,说明北京及周边省市联合开展大气污染治理及监管工作的有效性及必要性。     

北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析

岩溶地下水是北京市重要的供水水源,西山岩溶水系统地处北京西部上游地区,绝大多数属于生态涵养区,区内分布有多个集中供水水源地,在城市供水安全和生态环境保护中发挥着难以替代的作用.以西山岩溶水系统为研究对象,开展系统地下水水化学组分调查,综合运用统计分析法、离子比例法以及主成分分析法（PCA）等方法,对研究区120件岩溶地下水样品进行了分析研究,探讨了地下水水化学空间分布特征及其形成机制.结果表明：①西山系统地下水水质整体状况较好,属中性、低盐度的优质淡水,84.17%水样属于硬水,地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg为主;②地下水化学组分主要受到水-岩石相互作用控制,岩石风化源类型由蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐共同控制,以碳酸盐风化为主要控制因素.③主成分分析结果表明,系统地下水化学形成的34.41%归因于碳酸盐岩的溶解,27.33%来源于岩盐、蒸发岩溶解,11.76%来自于含水层沉积物的溶解,10.30%来自于人类活动生活污水的排放.由补给区到径流区再到排泄区,地下水TH、TDS逐渐升高.采煤活动和人类活动是引起山前地带地下水劣变和水化学类型多变的主要因素.未来应进一步加强环境治理,做好点源和面源污染治理,对重点部位持续监测,为生态环境保护提供科学支撑.     

基于RS与GIS混合编程的公路水毁灾情信息提取

研究了基于高分辨率卫星遥感影像的公路水毁灾情信息提取模型,通过解决跨软件环境的开发问题,实现了基于遥感与地理信息系统混合编程的公路水毁灾情信息提取系统。使用高分辨率卫星遥感数据形成融合数据,通过分析融合图像的光谱、几何、纹理特征,建立了公路信息提取规则,构建了面向对象的公路信息提取模型。根据水在近红外和中红外波长范围内反射率极低的特性,同时考虑不同环境背景造成的信息提取复杂性,研究了具有自适应特点的水面提取模型。通过建立组件式地理信息系统和遥感应用环境之间的通信和数据共享机制,实现了模型运行的交互式用户界面,并提供叠置空间分析功能,从灾后公路边界提取结果中去除水面部分,获得公路水毁信息。实际应用表明,系统可以满足相关工作对公路水毁灾情信息提取技术的要求。     

北京城区大气颗粒物与地表土壤金属元素空间关联分析

为研究北京市区大气降尘金属来源及其与表层土壤的关系,在北京市区五环内的典型地段采集落尘与土壤样品。研究中使用电感耦合等离子体原子光谱仪(ICP-AES)测定了9种金属元素Cd、Cu、Zn、Fe、Pb、V、Ti、Mn、Al的质量分数。结果显示,降尘和土壤中Al、Fe两种元素所占比例最大,质量分数分别为16144.8、12881.9μg· g-1和21400.9、815712.2μg· g-1。其次降尘中Zn、Ti和土壤中Ti、Mn居第二位。随后基于灰度关联法对大气降尘与表层土壤的金属元素关系分析可知,大气降尘与表层土壤是高度关联的,关联值均介于0.92~0.95之间,二者间关联较为紧密。其中在空气降尘对表层土壤的影响研究中分析得出,空气降尘对表层土壤的影响与采样点的空间位置变化相关性不强,与风向、风速等自然环境因素的关联度较大。在表层土壤对空气降尘的影响研究中分析得出,表层土壤对空气降尘的影响度随采样点环境变化较大,尤其是北京南站。最后,通过对降尘金属元素进行因子分析得出,第一因子Z1同时与Pb、V、Ti、Mn、Al、Fe、Cu、Cd等元素有较大关系;第二个因子Z2与Cd、Cu等元素有较大的相关性;第三个因子Z3与Zn、Fe等元素有较大相关性,与其它7种元素的相关性不明显。前三因子 Z1、Z2、Z3方差累积贡献率可达97.2%,由此可知,降尘来源主要与风引起的地面扬尘,与塑料制品的焚烧,冶金、化工等工业影响及轮胎磨损有关。     

北京北部水源地水化学特征及硫同位素变化

分析了北京市北部水源地所在流域丰水期和枯水期的水化学特征和硫同位素变化.结果表明,研究区地表水pH值呈弱碱性,水化学组成以HCO3-和Ca2+为主,Mg2+和SO24-次之.通过对主离子组成的分析,发现研究区水化学特征的主要控制因素是岩石风化,其中绝大部分是受碳酸盐岩的影响.研究区内δ34S值在4.9‰—10.7‰之间,平均值为7.9‰,其中密云水库库区及潮河、白河δ34S平均值分别为8.7‰、6.0‰、8.2‰.研究区内SO24-离子浓度与δ34S值在一定程度上呈负相关,SO24-离子浓度十分集中,降水中的SO24-离子浓度很低,而δ34S值较高.根据质量守恒原理计算出硫元素来源于硫酸盐岩的溶解比例为30.72%—42.47%;来源于硫化物氧化的比例为21.74%—33.49%;来源于大气输入的比例为35.77%.     

北运河水体浮游细菌群落的空间分布特征及其与水质的关系

污染源汇入和闸坝拦截等因素能够影响城市河流水生生态环境质量,主要表现在群落结构和功能的改变。分别于春季、夏季和冬季3个季节对北运河干流的10个点进行水样采集,通过16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了北运河河道水体浮游细菌的群落结构,以揭示流域微生物多样性以及浮游细菌群落与水质因子的响应关系。共得到47种不同的片段,其中218bp片段是优势菌。T-RFs片段计算微生物多样性指数和均匀度指数结果表明,目前北运河水体生态结构已经较为脆弱。冬季与其他季节的群落组成有明显差别,夏季细菌丰度高于冬季。通过CANOCO软件分析浮游细菌群落结构与水质指标的空间特点,发现水体流动性降低、支流汇入和污染源的汇入都会引起微生物群落结构在空间上的改变;环境因子与微生物群落组成的相关性研究表明,总磷、溶解性有机碳(DOC)和温度对北运河微生物群落结构影响较大。     

后奥运时期京津冀区域大气本底夏季污染变化

为探索后奥运时期京津冀区域大气本底污染状况及变化趋势,在中国科学院华北兴隆大气本底观测站,对夏季大气主要污染物(NO_x、SO₂、O₃和PM_2.5)进行了连续3年的在线观测,结合气流轨迹模式对大气污染物的传输路径及贡献率进行了分析. 结果表明:兴隆站大气本底夏季ρ(NO_x)、 ρ(SO₂)、 ρ(O₃)和ρ(PM_2.5)的平均值分别为(11.5±5.9)、(8.3±7.0)、(137.6±38.4)和(50.9±33.0)μg/m3;首要污染物为O₃和PM_2.5,ρ(O₃)和ρ(PM_2.5)日均值超过GB 3095─2012《环境空气质量标准》二级标准〔ρ(O₃)为200 μg/m3,ρ(PM_2.5)为75 μg/m3〕的天数分别为102和60 d,占观测期间有效天数的39%和23%,表现为大气氧化性增强、二次污染逐年上升;受偏南气流影响,太行山沿线区域和山东半岛—渤海湾地区是兴隆夏季大气本底污染的主要贡献区域,特别是京津冀城市区域夏季高浓度O₃和PM_2.5,对华北区域大气本底污染物浓度的整体上升具有重要影响.      

密云水库上游某铁矿区土壤重金属含量及形态研究

应用富集因子法(EF)和风险评估编码方法(RAC)对北京市密云水库上游某铁矿矿区及其周边土壤中重金属的分布状况和潜在生态风险进行了研究.结果表明,各重金属元素含量除As外,其余均明显高于北京市土壤重金属背景值,矿区的选冶活动已经对下游的水体和土壤环境造成一定的影响.富集因子法评价表明Cd、Pb、Cr富集较为严重,达到显著污染水平.形态分析表明,残渣态是重金属元素的主要存在形态, Cd元素可交换态所占比例(2.88%~21.15%)最高,RAC评价结果显示Cd基本处于中等风险水平,Pb为无风险,风险等级由强至弱的顺序为:Cd>Mn>Zn>Cu>Co>Cr>Pb.     

基于先验信息的产品质量安全多阶段抽样方法研究

产品安全问题与消费者的人身健康和财产安全息息相关,关系到社会和谐稳定和经济可持续发展,已经成为政府、企业和社会公众高度关注的重要问题之一。监管部门的监管方式是通过直接从市场上购买某类产品或其重要部件,采用质量安全检测技术,发掘产品存在的安全风险。为降低样本量,采用了产品安全事故先验信息分析方法,并给出了获取先验信息的重要途径。其次,在抽样方案设计过程中,将产品抽样检测分成多个阶段,利用分批购买-分批检测的方法,动态调整样品分配,提高了发现产品安全风险的效率。最后,利用消费者协会提供的电视机投诉数据,对以上多阶段目的抽样方案进行了示例说明。