地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取；提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列；发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性；构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测；在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

混合酸消解变化对土壤和沉积物中痕量硒分析影响

基于各3种采集环境样本、国家标准物质的土壤和沉积物,以当前环境监测行业常用的3种消解方法,探讨20种混合酸系统条件在消解条件变化中对复杂样本硒元素测定的影响。确定了最佳土壤和沉积物消解的组合为王水系统(盐酸∶硝酸∶氢氟酸∶过氧化氢∶高氯酸=3∶1∶1∶1∶1),各消解法的处理结果部分(n=5)∶水浴法消解时间仅需0.5h,总处理时间2h,准确度回收率达101%~104%,精密度RSD为1.95%~2.20%;电热板法总处理时间较长(7.5h),回收率106%,RSD偏高为8.46%,不推荐使用;微波法处理的总时间亦长达7.0h,回收率93.8%,但精密度亦偏高为8.24%,因此采用水浴法应用于环境样本的测定。该优化消解方法已直接应用于环境中农业、建筑用土和管道淤泥沉积物的3种样品类型前处理,利用同一优化条件即可快速对应土壤和沉积物性质样品,单次可批量处理72~84个样本,解决高通量样品痕量硒测定需求,提供环境污染监测和检测行业一参考依据。     

A remote sensing tool for near real-time monitoring of harmful algal blooms and turbidity in reservoirs

Harmful algal blooms (HABs) diminish the utility of reservoirs for drinking water supply, irrigation, recreation, and ecosystem service provision. HABs decrease water quality and are a significant health concern in surface water bodies. Near real-time monitoring of HABs in reservoirs and small water bodies is essential to understand the dynamics of turbidity and HAB formation. This study uses satellite imagery to remotely sense chlorophyll-a concentrations (chl-a), phycocyanin concentrations, and turbidity in two reservoirs, the Grand Lake O′ the Cherokees and Hudson Reservoir, OK, USA, to develop a tool for near real-time monitoring of HABs. Landsat-8 and Sentinel-2 imagery from 2013 to 2017 and from 2015 to 2020 were used to train and test three different models that include multiple regression, support vector regression (SVR), and random forest regression (RFR). Performance was assessed by comparing the three models to estimate chl-a, phycocyanin, and turbidity. The results showed that RFR achieved the best performance, with R² values of 0.75, 0.82, and 0.79 for chl-a, turbidity, and phycocyanin, while multiple regression had R² values of 0.29, 0.51, and 0.46 and SVR had R² values of 0.58, 0.62, and 0.61 on the testing datasets, respectively. This paper examines the potential of the developed open-source satellite remote sensing tool for monitoring reservoirs in Oklahoma to assess spatial and temporal variations in surface water quality.     

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析。结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg^?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg^?1,Ei=565.75)、镉(31.46 mg·kg^?1,Ei=7491.5)的生态危害性最强;土壤采样深度与重金属综合潜在生态风险指数(RI)呈显著正相关(r=0.79,P=0.000),而横向样品中RI与采样距离显著负相关(r=?0.85,P=0.000)。在污染土壤中,变形杆菌门(Proteobacteria,54.35%±17.16%)和放线杆菌门(Actinobacteria,22.39%±10.64%)占主导地位,属层级中假单孢杆菌属(Pseudomonas,16.47%±11.84%)、不动杆菌属(Acinetobacter,8.07%±7.11%)以及硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus,7.53%±14.68%)相对丰度较高;而26个共享类群占据了该尾矿污染土壤中微生物群落总平均相对丰度90%以上,尽管不同属的具体相对丰度在不同样品间的分布趋势差异较大。纵剖采集的污染土样中,铁原体属(Ferroplasma)、硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)占优势,与理化的共存网络图分析(相关系数|r|≥0.6,P<0.05)显示部分类群与亚铁、游离态砷和镉成显著正相关,而与pH成显著负相关;横向采集的土样中,以嗜酸菌属(Acidiphilium)、假单孢杆菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、硫杆菌属(Thiobacillus)等为主,部分类群与总砷、铅成显著正相关,而与结合态或包蔽型砷成显著负相关。综上,该研究不仅对目标区域尾矿不同重金属污染程度进行了分析,同时探讨了污染土壤中核心响应类群的组成多样性,为筛选潜在重金属抗性菌群或工程菌群提供理论基础。     

乙酰丙酮荧光法在线监测环境空气中的甲醛

我国现行环境空气中甲醛的标准测定方法普遍难以满足当前大气监测中对痕量浓度水平甲醛的监测需要。在乙酰丙酮分光光度法的基础上改进得到的乙酰丙酮荧光法具有更低的检出限和更高的灵敏度，适用于大气中痕量浓度水平甲醛的监测。基于乙酰丙酮荧光法设计了甲醛在线监测系统，并对其主要性能指标进行了评估测试。测试结果显示，该系统的吸收效率为98.9%~100.1%，检出限为0.045 4×10^-9，精密度为0.44%，线性误差为-0.55%，线性范围为0.0~80.0×10^-9，响应时间为282 s，单日零点漂移为-0.04×10^-9~1.33×10^-9，单日跨度漂移为-0.90×10^-9~3.45×10^-9。测试结果表明，其各项性能指标均能满足当前对大气环境中痕量浓度水平甲醛的监测需求。     

固定源排污许可证监测管理制度研究

依靠排污许可证管理,固定源执行由行业排放标准为主正逐步过渡到"国家行业排放标准——单一源排放标准"双层排放标准,并以执行更全面和精准的单一源排放标准为主,对应的监测要求及考核方式更加多样化。对监测管理制度进行设计,明确固定源制定自行监测方案和守法监测的主体责任,厘清许可证核发部门、属地监测、执法部门的监管职责。系统设计"固定源制定并提交自行监测方案-核发部门审核-方案纳入排污许可证中成为规定-依规定自行监测和记录-固定源提交执行报告-监管部门审计式审核-执法监测和执法检查"的全过程管理机制,设计标准化的监管计划程序落实证后监管与执法监测,明晰监管部门的有限责任。     

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。     

浅谈县级环境监测质量管理工作现状及对策

当前环保系统垂直改革稳步推进,县级环境监测质量管理工作也迎来新的机遇与挑战。从县级环境监测站质量管理工作现状着手,分析新形势下存在质量管理体系有效性缺乏、现场监测过程质量管理薄弱、质量管理意识尚待提高等问题。提出,应从加强体系建设、提高现场监测水平、强化考核培训力度等方面改进县级环境监测质量管理工作水平。     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降规律研究

为了分析与掌握矩形顶管施工引起的地表沉降变形规律，提出基于MIDAS-GTS有限元软件的分析方法，首先，通过工程实例验证MIDAS-GTS有限元软件在分析顶管施工引起地表沉降变形的有效性；其次，通过影响因素的敏感性分析确定不同影响因素作用下的地表沉降变形特性，这些影响因素主要包括开挖面支护压力、侧摩阻力、地层结构特性等；最后，通过地表沉降变形特性分析得出矩形顶管的适用范围。研究结果表明:基于MIDAS-GTS有限元软件的地表沉降规律分析方法和结果，可为矩形顶管施工过程提供相关参考和借鉴。     

环境监测生产性及业务创新探讨

探讨了环境监测的生产性问题。监测主体的生产性,即社会化大生产及其排污是环境监测的本源和主体;监测过程的生产性,即环境监测是社会化生产过程;监测价值的生产性,即环境监测价值通过环境监测信息产品的使用价值来实现。针对环境监测业务中逆生产性问题,明确了环境监测业务发展3大方向,即加强污染源监测、发挥环境监测生产能力和提升环境监测信息产品使用价值。提出了创新环境监测站生产方式、发展社会监测力量和加强监测行业监管的建议。