2016—2018年北京城市湿地遥感监测分析

为全面了解北京城市湿地的现状及近年来的动态变化情况,利用高分辨率卫星遥感数据,综合运用GIS技术与景观生态学方法,定量分析了北京市6环内的湿地空间格局。结果表明,北京6环内城市湿地以河流湿地和湖库湿地为主;2016—2018年间湿地面积有所下降,2年间减少了126.58 hm²,主要转化为草地,少量转化为建设用地和林地;由于城市外围的开发建设强度较大,5-6环湿地被侵占面积相对较大,而4环内湿地面积的波动较小;2016—2018年,北京城市湿地的斑块密度增加,平均斑块面积有所减小,表明湿地斑块随时间变化呈破碎化的趋势,且从城市中心向城市边缘,湿地斑块的破碎化程度增强。     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5~33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探测器可定量分析并确定各影响因素的贡献率。本研究成果可为城市黑臭水体的动态监测和治理提供有力的技术支撑。     

Coupled infrared extinction spectra and size distribution measurements for several non-clay components of mineral dust aerosol (quartz, calcite, and dolomite)

Simultaneous size distributions and Fourier transform infrared (FTIR) extinction spectra have been measured for several representative components of mineral dust aerosol (quartz, calcite, and dolomite) in the fine particle size mode (D=0.1–1 μm). Optical constants drawn from the published literature have been used in combination with the experimentally determined size distributions to simulate the extinction spectra. In general, Mie theory does not accurately reproduce the peak position or band shape for the prominent IR resonance features in the 800–1600 cm⁻¹ spectral range. The resonance peaks in the Mie simulation are consistently blue shifted relative to the experimental spectra by 20–50 cm⁻¹. Spectral simulations, derived from a simple Rayleigh-based analytic theory for a “continuous distribution of ellipsoids” particle shape model, better reproduce the experimental spectra, despite the fact that the Rayleigh approximation is not strictly satisfied in these experiments. These results differ from our previous studies of particle shape effects in silicate clay mineral dust aerosols where a disk-shaped model for the particles was found to be more appropriate.     

NiO修饰ZnO气敏材料的制备及其对乙酸乙酯的气敏性能

乙酸乙酯是印刷等以VOCs产品为原料的工业生产过程中的主要贡献组分,对乙酸乙酯的便捷检测十分重要。采用化学沉淀法将NiO修饰在制得的ZnO纳米棒上,通过XRD、XPS、SEM、TEM和BET对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析,并以乙酸乙酯为目标气体对其进行了气敏性能测试。结果表明,NiO的微量修饰可以有效改善ZnO的气敏性能,最佳修饰NiO:ZnO摩尔比为3:100,在290 ℃下,NiO:ZnO=3:100对393.33 mg∙m⁻³乙酸乙酯的响应值达到101(R_a/R_g),同时对乙酸乙酯的响应具有优异的选择性和稳定性。随后探讨了NiO:ZnO=3:100对乙酸乙酯的响应机制,结果表明,NiO与ZnO之间形成p-n异质结,NiO:ZnO=3:100材料表面捕获了更多的电子并产生了更多的氧,从而提高了气敏性能。最后,通过进行气体传感器在吸附净化乙酸乙酯的应用模拟实验得出气体传感器辅助判断吸附剂饱和程度具有应用前景。     

Decline of traditional rice farming constrains the recovery of the endangered Asian crested ibis (Nipponia nippon)

Traditional agriculture benefits a rich diversity of plants and animals. The winter-flooded rice fields in the Qinling Mountains, China, are the last refuge for the endangered Asian crested ibis (Nipponia nippon), and intensive efforts have been made to protect this anthropogenic habitat. Analyses of multi-temporal satellite data indicate that winter-flooded rice fields have been continuously reduced across the current range of crested ibis during the past two decades. The rate of loss of these fields in the core-protected areas has unexpectedly increased to a higher level than that in non-protected areas in the past decade. The best fit (R² = 0.87) numerical response model of the crested ibis population shows that a reduction of winter-flooded rice fields decreases population growth and predicts that the population growth will be constrained by the decline of traditional winter-flooded rice fields in the coming decades. Our findings suggest that the decline of traditional rice farming is likely to continue to pose a threat to the long-term survival and recovery of the crested ibis population in China.

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The online version of this article (doi:10.1007/s13280-015-0649-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

天水市紫外吸收性气溶胶时空动态的遥感监测

采用OMI传感器的气溶胶产品,分析了2006—2015年中国西部城市天水市对流层紫外吸收性气溶胶的时空分布特征。结果表明:空间上,十年间天水市的吸收性气溶胶表现出从中部向周围依次减弱的南北向带状分布规律;季节变化呈现出秋冬季高于春夏季的规律;时间上,吸收性气溶胶指数(AI)从2006年的0.075增至2015年的0.506,年均值为0.28,年均增长率为57.5%;十年间出现2次阶段性增长和2次阶段性减小;AI年际变化与天水市地方总产值相关性为0.902,第一产业对其影响最大,第三产业影响最小。     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

磺胺类抗生素对不同革兰氏阴性菌的毒物兴奋效应研究

抗生素滥用所导致的环境问题日益受到人们的关注,抗生素在环境中常以低剂量的形式暴露,生物体在低浓度的抗生素作用下通常会表现出毒物兴奋效应(hormesis)。因此,研究抗生素的hormesis,对抗生素的生态风险评价极其重要。为了研究抗生素的hormesis,本文选取4种磺胺类抗生素为研究对象,观测了不同浓度培养基下磺胺对大肠杆菌能否产生hormesis。结果表明,磺胺对大肠杆菌在原倍和0.8倍浓度的培养基下不产生hormesis,在0.6和0.4倍浓度的培养基下产生hormesis;并且,结合我们之前对另一种革兰氏阴性菌——费氏弧菌hormesis的研究可知,对于具有不同群体感应系统的2种革兰氏阴性菌,都存在hormesis,磺胺可以通过作用群体感应系统使革兰氏阴性菌产生hormesis,只是hormesis的大小不同。上述研究结果为抗生素的生态风险评价提供了依据,为hormesis的相关研究提供了参考。     

生物膜中群体感应因子细菌的分离及成膜能力

从硝基苯甲酸废水处理系统的生物膜中分离到2株分泌酰基高丝氨酸内酯(AHL)群体感应信号分子的菌株M10和M22,测试表明M10产生4种AHL信号分子,M22产生3种AHL信号分子.以E.coliDH5α为对照,测定了这2株菌的成膜能力及群游力,M10和M22均表现出一定的成膜力和群游力,对比而言,M22的成膜能力较强,而M10的群游能力较强,M10和M22经个体形态、生理生化反应及16SrDNA测序初步鉴定均属Aeromonassp..