基于GEE的中国南海水质反演与富营养化评价

基于Google Earth Engine （GEE）平台,以MODIS遥感影像为数据源,通过构建多元特征建立水质反演模型,分析了2006~2018年的南海透明度（SD）、总氮（TN）、叶绿素（Chl-a）、化学需氧量（COD）的空间变化特征,并通过综合营养指数分析了南海富营养化的时空趋势.结果表明：GEE结合多元回归模型能够较好模拟南海水质变化,水质对于MODIS特征的响应程度为SD>COD>TN>Chl-a,多项式拟合水质参数效果最好;南海的SD、TN、Chl-a、COD 4个水质参数时空异质规律明显,SD高值主要分布在菲律宾西部和越南东部的海域,2006~2018年SD逐步降低,2006~2018年间TN高值分布范围逐年扩大,而Chl-a浓度逐步降低,2006~2018年期间COD在逐渐蔓延;通过三维趋势面分析,SD和COD、TN和Chl-a的空间变化趋势相似,而Chl-a则与SD、COD的变化趋势完全相反;2006~2018年,中国南海富营养化程度呈递增趋势,不同国家应当开展区域合作以进行海洋环境治理.     

西安市极端降雨时间演变特征分析

全球气候变化导致城市洪涝灾害频发,极端降雨具有历时短、成灾快的特点,是造成城市内涝的主要原因,研究极端降雨的变化趋势,可为城市应对内涝提供参考。为分析西安市极端降雨事件的时间演变特征,采用滑动平均、线性回归、M-K突变性检验和Hurst指数分析等方法对西安市1990—2020年的降雨资料进行分析,得出西安市近30年降雨事件随时间的变化特征,并对未来变化趋势进行预测分析。结果表明:1）西安市年降雨量无明显变化趋势,但极端降雨量以每10年29 mm的速率呈增加趋势,并且在2002年突变性增加;2）极端降雨频次以每10年0.85次的速率呈增加趋势,并且在2014年突变性增加;3）极端降雨量和极端降雨频次的Hurst指数分别为0.974和0.893,具有较强的持续性,这表明两者变化趋势与过去相一致,未来西安市的极端降雨事件会呈持续增加趋势。     

泥膜混合MBBR系统自养脱氮工艺的启动研究

为了加速厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集,解决自养脱氮工艺启动缓慢的问题,在短程硝化絮状污泥反应器中投加含有少量AnAOB的悬浮填料,构建泥膜混合移动床生物膜反应器(MBBR)系统,探讨该系统在自养脱氮启动中的作用. 结果表明:①在温度为20~30 ℃、pH为7.8~8.2、DO浓度为0.2~0.9 mg/L的条件下,经45 d的运行,成功富集AnAOB. 通过调整运行模式和曝气量,TN去除率提高至70%左右,成功启动自养脱氮工艺. ②在运行过程中,曝气阶段主要发生短程硝化反应,缺氧阶段主要发生厌氧氨氧化反应. ③泥膜混合MBBR系统中优势的好氧氨氧化菌(AOB)和AnAOB分别为Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia. Nitrosomonas主要分布于絮状污泥中,其相对丰度从42.95%减至30.98%;而Candidatus_Kuenenia主要分布于填料生物膜中,其相对丰度从5.88%增至25.90%. ④泥膜混合MBBR系统中还检测出Ignavibacteriales_bacterium_UTCHB1、Pseudomonas、Denitratisoma等多种反硝化细菌,说明部分TN损失是通过内源反硝化途径实现. 研究显示,基于短程硝化絮状污泥的泥膜混合MBBR系统,可以维持稳定的短程硝化,快速富集AnAOB,也可以有效缩短自养脱氮工艺的启动时间.      

含盐农村生活污水灌溉对土壤微生物的影响

为探究农村生活污水中盐分对土壤养分及细菌、真菌的影响,以《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2021)中含盐浓度标准限值1 g/L为中位数,设置ZCK (0 g/L)、ZRW(raw water) (0.2 g/L)、ZW1 (0.5 g/L)、ZW2 (0.8 g/L)、ZW3 (1.2 g/L)、ZW4 (1.6 g/L)、ZW5 (2.0 g/L)共7个不同盐分梯度处理试验,并采用高通量测序技术分析土壤细菌及真菌群落微生物组成等. 结果表明:①土壤全盐量与土壤总氮、总磷、有机质含量均呈极显著负相关. ②灌溉盐度在0~2 g/L内,其中Na+含量与细菌Chao1指数、Shannon-Wiener指数均呈极显著负相关(P<0.01),全盐量、Ca2+含量均与真菌Shannon-Wiener指数、Chao1指数、ACE指数呈显著正相关(P<0.05). ③整体来看,土壤细菌以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)为优势菌门,以Arthrobacter、RB41、Gaiella、Rubrobacter、Sphingomonas为优势属. 土壤真菌以子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,以Mortierella、Neocosmospora、Metarhizium、Chaetomium为优势属. ④ Mg2+、Cl?为影响土壤40 cm深度处细菌优势菌门的主要盐基离子,其贡献率表现为Mg2+>Cl?,真菌优势菌门无显著影响因子. 研究显示:高含盐(>1 g/L)会显著降低土壤细菌的Shannon-Wiener指数,显著增加土壤真菌的Shannon-Wiener指数与Chao1指数,并且显著影响土壤细菌群落的相对丰度;含盐生活污水灌溉下土壤细菌功能预测代谢通路多为膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢;真菌功能预测多以腐生营养型与病例营养型为主.      

长株潭典型污染区稻田剖面土壤重金属的累积及形态特征

为探究长株潭地区不同污染源影响下稻田土壤中重金属的分布特征,对该区有机肥施用区、沼液灌溉区、铅锌矿污染区以及工业污染区剖面土壤中重金属的总量和形态进行分析,采用单项污染指数和综合污染指数进行风险评价,并利用已知污染源区的土壤重金属形态特征对未知污染源区的土壤进行污染源解析. 结果表明:①研究区表层(0~10 cm)土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni的平均含量分别为0.8、54.5、43.6、158.6、106.2和23.3 mg/kg. 相对于长株潭地区土壤背景值,表层土壤中Cd、Pb和Zn均有累积,且Cd平均含量超过《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中农用地土壤污染风险筛选值;随着土壤深度增加,Cd、Pb、Zn和Cr在次表层(10~20 cm)土壤也有累积,其平均含量分别比当地背景值高出6.9%、19.8%、101.4%和67.0%;在深层(80~100 cm)土壤中,Zn和Cr的平均含量仍分别比当地背景值高出30.4%和48.4%. ② Cd、Pb的单项污染指数高值集中在表层土壤,部分采样点呈轻微或轻度累积,少数采样点呈中度累积;Zn以轻微累积和中度累积为主,极少数采样点为重度累积,个别采样点存在污染风险;综合污染指数显示,研究区内表层土壤为重度或中度累积. ③有机肥施用区TOC含量与可氧化态Cu、Zn含量呈显著或极显著相关;沼液灌溉区TOC含量则与可氧化态Cu、Zn含量均呈极显著相关;铅锌矿污染区可交换态Pb含量与可交换态Cd、Zn含量均呈极显著相关;而工业污染区则只有可交换态Pb含量与可交换态Cd含量呈极显著相关. 研究显示,污染源的不同造成长株潭地区稻田土壤中不同重金属的累积程度及其主要赋存形态间的相关性存在明显差异,因此,可以借助土壤中重金属的累积程度、主要赋存形态及其相关性对土壤中重金属的主要来源进行初步识别,为源头防治污染土壤提供理论依据.      

多情景视角下中国能源消费和碳达峰路径

准确预测能源消费及碳排放量对于科学有序落实我国"2030年前碳达峰,2060年前碳中和"目标有重要现实意义.提出了一种融合位置扰动和模拟退火的改进粒子群算法（IPSO）优化基于两层"分解-集成"策略的预测方法：首先利用趋势分解（TD）将原始能源消费时序分解成趋势项和非趋势项,继而使用经验模态分解（EMD）将非趋势项分解成若干本征模态函数（IMFs）和一个残差项,然后对上述趋势项、IMFs和残差项分别建模预测,利用IPSO优化多元线性回归模型（MLR）预测趋势项,采用长短期记忆神经网络（LSTM）预测非趋势项的本征模态函数IMFs和残差子序列,最后通过相加集成求取最终能源消费预测值.实证分析表明,基于TD-EMD两层"分解-集成"策略的IPSO-MLR-LSTM模型融合了TD、EMD、IPSO和LSTM的优点,更全面地捕捉了趋势项和非趋势项演化规律,提升了预测性能,将其应用于能源消费领域是可行且有效的.最后,预测了在不同能源消费结构、经济增长、人口数量、能源效率和人均生活能源消费水平情景下的我国2021~2035年能源消费和碳排放量,并给出相关政策建议.     

近40年来福建省水稻土有效磷富集效应及潜在生态风险评估

水稻土磷素流失引起的水体富营养化等生态风险已受到普遍关注,而明确其动态变化和富集效应是制定合理防控措施的基础.以福建省1.8×10⁶ hm²水稻土为研究对象,以1982年全国第二次土壤普查1 471个、 2008年农业农村部测土配方施肥项目215 534个和2018年农业农村部耕地质量监测项目2 895个表层水稻土样点建立的1∶5万三期大比例尺土壤数据库为基础,分析全省水稻土有效磷含量近40年来的富集效应及潜在生态风险.结果表明,1982～2018年间福建省水稻土有效磷含量增加了47 mg·kg^-1,富集面积达到1.65×10⁶ hm²,占全省水稻土总面积的91%;其中,1982～2008年福建省水稻土有效磷含量增加了28 mg·kg^-1,富集面积为1.47×10⁶ hm²,占全省水稻土总面积的82%; 2008～2018年福建省水稻土有效磷含量增加了19 mg·kg^-1,富集面积为1.22...     

武汉城市圈旅游景区空间结构分形研究

武汉城市圈旅游景区具有沿河流、交通、城市分布的特征,集聚态分布格局明显。运用分形理论对武汉城市圈旅游景区空间结构进一步分析,结果表明:武汉城市圈旅游景区空间结构存在明显的无标度区,空间结构是分形的。武汉城市圈旅游景区在自组织演化过程中的中心性较为明显,多分形结构凸出,空间结构较为复杂;旅游景区空间结构是以武汉、咸宁、黄冈、麻城等主要城市为节点,通过系统内部的长江、京广高铁、京港澳高速、沪蓉高速等线状要素进行能量传递而展开的;旅游景区空间分布具有较强的轴线分布特征,空间相互作用较强,旅游交通网络通达性优良。对旅游景区空间结构现状分析和分形刻画的基础上,认为"K"形空间发展结构是武汉城市圈旅游空间结构的最佳发展模式。     

离子色谱法应用于杭州地表水中有机酸及无机阴离子分布研究

建立了离子色谱-抑制电导法同时检测杭州市地表水中的有机酸及无机阴离子,并对地表水中有机酸及无机阴离子的含量进行探讨.该方法的重现性(RSD)为0.15％ ～4.92％,相关系数r2为0.9990 ～ 0.9999,加标回收率为84.36％～111.05％,最低检出限为0.003～0.028 mg/L.利用该建立的方法,...     

不同污染负荷土壤中铊的吸附-解吸特征研究北大核心CSCD

采用一次平衡法研究广东某含铊硫铁矿废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附-解吸行为。结果表明,废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附过程可用Langmuir方程描述,且Tl+在土壤中的吸附属于表面络合型吸附,主要是物理吸附。离堆渣区越近的土壤,受Tl+污染的程度越大,对Tl+的吸附能力越低;同一剖面土壤,表层土壤的Tl+质量比明显高于心土层和底土层,对Tl+的吸附能力低于下层土壤,而心土层和底土层Tl+质量比的差别相对较小,对Tl+的吸附能力也比较接近。矿渣附近的表层土壤对Tl+的吸附率不大于26%,而心土层和底土层对Tl+的吸附率最大可达54.2%。不同污染负荷土壤对Tl+的解吸能力与其吸附能力相反,初始阶段对Tl+的解吸量随着吸附量的增加而平缓增加,当吸附量增加到某一定值时解吸量急剧增加。离堆渣场最近的A剖面表层土壤的解吸能力最强,解吸率最大可达约60%,而背景土壤的最大解吸率为31.4%,且土壤中Tl+的解吸有一定滞后。