乌鲁木齐城市地表温度时空变化与贡献度研究

伴随着新疆首府乌鲁木齐市经济快速发展,人口持续增加、城市化进程不断加快,地表温度也发生极其显著的变化。以乌鲁木齐市中心城区为研究对象,利用1990—2018年的4期Landsat卫星影像和中国科学院土地利用/覆被分类数据,采用地表温度反演、重心转移模型、空间聚类分析以及计算贡献度指数等方法,定量研究乌鲁木齐市城市化进程中地表温度的时空格局变化及土地利用/覆盖对热环境的贡献程度。结果表明,(1)1990—2018年间,研究区相对地表温度等级在<0、0—2、>8等级上面积增加,2—4、4—6、6—8等级上面积减少。面积增长最大的是<0的相对地表温度等级,面积减少最多的是6—8等级,从空间分布上看,温度区分布有从中间向外围递增的现象。(2)1990—2018年间,研究区内相对地表温度等级在0—2、2—4、4—6区域的重心均表现为先向东南,再向西,再向东北转移的趋势,相对地表温度等级>8区域的重心先向西南,再向东北转移,相对地表温度等级<0的区域温度重心一直北移,空间上呈现等级越高越靠东的现象,相对地表温度等级<0分布在中间,相对地表温度等级>8区域的重心转移距离最长,相对地表温度等级在0—2区域的重心转移距离最短。(3)研究区内的LST在空间上呈现出很强的集聚效应,从整体上均表现为等级越高集聚性越强的现象;1990—2018年间,区域热岛的集聚程度在不断降低,空间尺度临界值逐年下降。(4)1990—2018年间,研究区建设用地与水域面积增加,其余类型均在减少,面积增长最大的为建设用地,面积减少最大的耕地面积。各土地利用/覆盖类型的贡献度指数从大到小表现为草地、建设用地、未利用地、林地、水域、耕地,其中草地、建设用地、未利用地为正贡献,林地、水域、耕地为负贡献。贡献度值指数大小与面积密切相关。     

乌鲁木齐市不同区域大气降尘中重金属污染及来源分析

为进一步了解城市不同区域间大气降尘中重金属含量及其差异性,沿城市走向梯度布设降尘采样点采集样品。采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)仪测定样品中Cu、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Cd、Pb和As等重金属含量,并计算富集因子来判断不同区域间的污染源类型,通过因子分析方法探讨污染的来源。结果显示,所测重金属元素中除Mn外,均受到人为源的影响,且十分严重。从贡献率来看,不同区域间第一因子的贡献率虽有差异,但均为来自土壤的风沙扬尘造成;第二因子的贡献率也不尽相同,主要是燃煤产生的污染;第三因子出现了差异,市南区和市北区主要是受金属冶炼的影响,而市中区的影响可能来自垃圾焚烧;市南区未出现第四因子,而市中区和市北区的污染源也不相同。分析表明,城市大气降尘污染依然严重,做好防控风沙和建筑扬尘,减少煤炭消耗,调整能源结构和产业布局是整体减少大气降尘的关键。     

石河子市土壤环境磁学特征及空间分布研究

以干旱区新兴绿洲城市石河子市为研究区,采集80个(0~10 cm)表层土壤样品,运用环境磁学方法,对土壤磁性矿物的含量、组成和粒度等参数进行了详细测定和分析.结果表明,石河子市表层土壤磁性特征以亚铁磁性的多畴磁铁矿或磁赤铁矿为主导,同时伴有少量的不完全反铁磁性矿物;从空间分布来看,亚铁磁性矿物含量表现为北部新城区>中心城区>郊区农用地;而磁性矿物颗粒粒度大小依次为北部新城区>郊区农用地>中心城区.磁性矿物的高浓度区与大多数工厂的分布具有一致性;但重化工业集中区(N1~N7)却表现为磁性矿物浓度较低,同时磁性颗粒粒径较大.在研究区内质量磁化(χLF)、饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(SOFT)是指示工业所在区的有效磁性参数指标,而在化工业集中区需结合磁性粒度参数χFD%进行判别.     

天山天池景区道路灰尘磁学特性及其环境意义

为验证环境磁学方法监测和预测旅游景区道路灰尘环境的可行性,以新疆天山天池5A级旅游景区内道路灰尘为研究对象,共采集道路灰尘样品40个、道路旁表土样品35个,并对其进行环境磁学分析。结果表明,天山天池道路灰尘磁性主要由亚铁磁性的磁铁矿主导,含有少量不完全反铁磁性矿物,主要以多畴(MD)粗颗粒和稳定单畴(SSD)为主,伴有极少量的超顺磁性颗粒颗粒(SP);景区道路灰尘样品磁性增强与人为交通活动产生的磁性颗粒外源输入密切相关;从道路样品磁性参数的空间分布看,χLF、χARM、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似,高值区位于民族文化村和纪念品商店,中值区出现在天山奇石馆,低值区分布在定海神针和秀水山庄。景区不同道路旅游交通的流量和强度是形成磁性特征空间分布格局的主因。研究发现,环境磁学方法基本具有大范围监测景区道路环境质量、圈定潜在污染范围和判别污染物来源的潜力,并能为景区道路交通污染防治提供了参考依据。     

基于移动监测的城市街谷交通相关污染物浓度时空变化研究

为更好认识城市街谷内的大气污染特征和提供城市街谷优化设计的实证参考,本文以干旱区绿洲城市乌鲁木齐市北京南路为例,采用移动监测技术,分析了城市街谷大气污染物(CO、PM2.5)的时空分布,并识别其主要影响因素。结果表明:(1)早高峰空气质量优于晚高峰;交叉路口处污染物浓度普遍较低,但苏州路立交桥下污染物浓度较高;(2)两种污染物同源,其浓度与固定站点监测数据高度相关,风向与街谷成锐角时污染物浓度较低,风速较大时污染物浓度较高,污染物浓度与车流量相关程度较低;(3)街谷两侧建筑物高度比在[1.5,2)之间,污染物浓度较低,在[1,1.5)之间,污染物浓度较高;路网密度在[12,14)之间,污染物浓度较低,[12,14)之间的道路密度能够最大程度的降低街谷内污染物浓度。     

克拉玛依城市土壤的环境磁学特征研究

对克拉玛依市土壤环境磁学特征进行研究,并探讨土壤磁性增强的机制。结果表明:低频质量磁化率(χLF)在不同用地上依次表现为:交通运输用地商业用地林地公共设施用地未建设用地居住用地。交通运输用地、公共设施用地较居住用地、非建设用地的土壤以低矫顽力的亚铁磁性矿物含量较高和少量不完全反铁磁性矿物,且磁性颗粒以多畴(MD)颗粒为主,含少量的单畴(SP)颗粒和稳定单畴(SSD)颗粒,与交通运输用地、公共设施用地受到汽车尾气和其他人为活动产生的污染物中含有大量的粗颗粒亚铁磁性矿物密切相关。     

城市扩展下大气污染物浓度的空间格局变化趋势研究--以乌鲁木齐市为例

城市环境污染是由于人类的生产和生活活动造成，而不断的城市扩展势必导致环境污染物浓度的空间变化。乌鲁木齐市作为中国西部的内陆城市，由于特殊的地理位置和能源结构，在发展经济的同时也造成了严重的大气环境污染，也给人们的生产生活带来了严重的影响。为了治理污染当地政府采取了一系列措施。分析了2004-2009年城市3个不同区域（市南区、市中区和市北区）大气环境质量监测点位的数据，研究了在城市不断扩展的前提下，污染物浓度在空间上的迁徙变化趋势。结果表明，PM10、SO2和NO2污染最严重的时段均出现在冬季采暖期（12月至来年1月），主要是因为采暖消耗大量原煤和高逆温频率所致。其峰值分别达到0.379、0.510、0.120 mg·m-3。随着城市空间结构的不断北扩，PM10和SO2的浓度呈现出向北迁徙的趋势，原本污染最严重的市南区浓度逐步下降，而市北区呈现出不断增加的态势。NO2浓度则表现出不断南迁的趋势，即原本 NO2浓度高的市北区变化不大，而市南区和市中区则呈现出快速增加的态势。说明大气环境中的污染物浓度随着城市空间结构的调整和人类活动频率的不断增加，正发生着空间上迁徙变化。由于污染排放源的差异性，导致大气污染物浓度在空间上的不同。通过分析得出，乌鲁木齐市的大气环境污染主要是“煤烟型”污染，随着产业的空间分布和城市的扩展，污染物浓度在空间上呈现出了不同的迁徙变化特征，是今后城市发展和环境治理值得关注的问题。     

新疆喀纳斯景区道路沿线表土环境磁学特征

为验证环境磁学方法监测旅游景区道路沿线土壤污染的可行性,分别采集新疆喀纳斯旅游景区道路沿线区（距离道路 < 0.5 m）、远离道路区（距离道路>30 m）以及远离旅游活动区（作为对照区）的表土样品,利用磁测、扫描电子显微镜和能谱仪方法对其磁学性质、空间分布及其成因进行研究.结果表明:①道路沿线区表土样品χ_LF（低频磁化率）、SIRM（饱和等温剩磁）平均值分别为194.24×10-8 m3/kg和2 288.62×10-5 Am2/kg,显著高于远离道路区和对照区.②道路沿线表土样品SOFT（软剩磁）、HIRM（硬剩磁）及S_-ratio（300 mT反向磁场测试的等温剩磁与SIRM比值的相反数）平均值分别是对照区的4.35、3.66、0.99倍,S_-ratio平均值接近于1,SIRM/χ_LF平均值小于20 kA/m,χ_FD（百分频率磁化率）平均值为2.04%,IRM（等温剩磁）获得曲线呈先快后慢的上升趋势.③道路沿线区表土样品的χ_LF、IRM_{20 mT}（20 mT正向磁场测试的等温剩磁）、SIRM相互之间以及三者与SOFT之间均呈显著正相关.χ_LF与χ_FD、SIRM/χ_LF均呈显著负相关,χ_FD与SIRM/χ_LF呈显著正相关,S_-ratio与SOFT呈显著正相关、与HIRM呈显著负相关.④道路沿线区和远离道路区表土样品的磁性矿物均存在光滑完整的球粒状、不规则或片状颗粒,其元素组成主要是C、O、Si、Al、Fe等,并含有微量的Ni、Cr、Mn等重金属元素.研究显示,新疆喀纳斯旅游景区道路沿线表土样品磁性矿物含量较高,载磁矿物以多畴、假单畴粗颗粒的亚铁磁性矿物为主导,χ_LF、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似,均在通往湖口的道路处出现高值区,并且磁性颗粒较粗,形成潜在土壤污染区.道路沿线区表土样品磁性增强可能与旅游交通活动产生的磁性颗粒外源输入有关.因此,环境磁学方法具有大范围监测景区土壤环境、判别污染物来源和圈定旅游交通土壤污染范围的能力.      

乌鲁木齐市旅游景点可达性及网络特征研究

一定区域内旅游景点可达性和网络特征将直接引发旅游者的空间行为变化。以乌鲁木齐市28个旅游景点为研究对象,建立旅游景点交通可达性评价模型和旅游景点公交线路整体网络特征评价模型,分析乌鲁木齐市旅游景点可达性和区域内旅游景点公交线路整体网络特征。结果显示:乌鲁木齐市旅游景点可达性不均衡分布现象较明显,大部分景点可达性系数水平高于平均值;旅游景点可达性空间格局大致呈现"核心—外围"模式;乌鲁木齐市旅游景点之间的公交线路流次频率不对称,差异较大,但有公交线路联系的18个旅游景点公交线路流流次频率波动不大;旅游景点整体网络特征划分为三类——主核心旅游景点、次核心旅游景点和边缘旅游景点。     

乌鲁木齐市能源结构调整对冬季SO2浓度空间分布变化的影响

乌鲁木齐市冬季大气污染严重,SO2浓度不断增加,且超标频率增多,已成为不容忽视的环境问题.2012年乌鲁木齐市实施“煤改气”工程,旨在改善乌鲁木齐市的大气环境质量.为研究工程的实施对SO2浓度的控制起到的作用,选用冬季污染最为严重的时段(1-2月),对“煤改气”前后城市不同区域的SO2日均浓度变化进行了分析.结果显示,“煤改气”对SO2浓度的降低效果显著,但降低幅度在区域间存在差异,“煤改气”后冬季SO2日均浓度在空间上呈现出由南向北逐渐增加的态势,南面SO2日均浓度基本达标,而北面SO2浓度虽有降低,但超标频率依然较高,值得当地政府在环境治理过程中关注.