基于实测数据与遥感影像的鄱阳湖水体光学分类

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,受季风气候影响其水体空间动态变化大,且广阔的水域内部差异也较大,因此湖泊水体光学分类对反演湖泊水质参数及监测湖泊水质有着重要意义。以鄱阳湖为研究区,根据实测的反射光谱数据形态特征将鄱阳湖的水体分为4类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊和清水区,并分别对每一类结果进行分析。考虑到实测光谱数据局限于湖区某些离散点的情况,不足以观测整个鄱阳湖区域内所有不同水体类型的空间分布和动态变化,从而将该方法利用于遥感影像以便观测整个湖区水体类型。在Landsat OLI遥感影像上任意选取采样点,根据其波谱形态建立基于斜率的分类算法,并应用决策树模型把鄱阳湖水体分为5类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊、清水区和特别清澈,影像的分类结果图与实地考察的情况相一致。把模型应用于其他时期的遥感影像进行鄱阳湖水体分类,对比影像的分类结果图表明:2002、2005和2009年鄱阳湖区分别出现3种、4种和4种不同的水体类型,且水体浑浊范围呈现出动态变化。研究表明水体光学类型分类可以更好的监测湖泊水质的时空变异性。     

仙女湖富营养化特征与水环境容量核算

以典型的亚热带大型水库——江西省仙女湖为例,于2011~2013年季节性监测了仙女湖水体理化指标。采用综合营养状态指数法对其富营养化状态进行了评价,并采用沃伦威德尔模型(Vollenweider)和狄龙模型(Dillon)计算了COD、NH₃-N、TN和TP的水环境容量。结果表明:仙女湖水质总体处于地表水Ⅱ类~Ⅲ类标准,TN 0.32~0.91 mg/L、平均0.59 mg/L,NH₃-N 0.012~0.59 mg/L、平均0.31 mg/L,TP 0.017~0.080 mg/L、平均0.028 mg/L,COD_Mn 1.61~5.59 mg/L、平均2.85 mg/L,Chl-a 0.37~0.95 μg/L、平均0.56 μg/L。从湖区上游到下游,各指标尤其是总氮、总磷、透明度和氨氮呈现明显的趋优变化特征,除TP出现Ⅲ类水质外,其余指标多年持续处于Ⅱ类水质状态;从单因子状态指数来看,采用透明度评价的营养状态最高,大部分湖区持续处于轻度富营养状态;TN和TP评价的营养状态次之,处于中营养水平。仙女湖COD、NH₃-N、TN和TP水环境容量分别为21 208.0、3 528.8、4 991.2和248.1 t/a,分别剩余容量比率56.88%、68.25%、62.89%和13.67%,影响仙女湖水环境容量最突出的环境因子为TP。同时,基于对水环境容量影响因素的分析,最后提出了提高仙女湖区水环境容量的建设性方案。     

谷壳和柚子皮生物炭的制备及其对红壤重金属的稳定化效应

选取柚子皮和谷壳,在低氧控温条件下制备生物炭,研究柚子皮和谷壳生物炭的结构特征及其对红壤重金属的稳定化效果。结果表明,谷壳的热分解温度在260~355℃,该阶段失重率达44.2%,碳化温度在355~630℃,该阶段失重率为34.7%。柚子皮的热分解温度在180~430℃,该阶段失重率为65.4%,碳化温度在430~500℃,该阶段失重率为19.6%。在制备生物炭时,热解温度越高,获得的生物炭表面官能团含量越少,热解时间越长,生物炭表面官能团数相对越多。重金属稳定化实验发现,300℃制备的生物炭对铅镉稳定化效果总体优于500℃制备的生物炭;柚子皮生物炭对红壤镉的稳定化效果优于谷壳生物炭,两种生物炭对红壤铅镉的稳定化作用主要归因于生物炭表面酚醇羟基、甲基、亚甲基、羧羰基、酯基等官能团的化学吸附作用,表面物理吸附作用贡献较小。     

陡水湖流域大型底栖动物群落结构及其环境影响因素

于2016年6月～2017年5月对陡水湖流域的大型底栖动物进行了调查,共采集到大型底栖动物40属(种),隶属4门6纲28科,其中节肢动物最多(18种),占总种数的45.0%,其次为软体动物(15种),占总种数的37.5%,环节动物最少(7种),占总种数的17.5%。优势种为霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、椭圆萝卜螺、梨形环棱螺、放逸短沟蜷和河蚬。各采样点区系相似性分析表明陡水湖流域明显分为库区与入库河流。入库河流底栖动物的平均密度和生物量分别为476.64±28.91 ind./m~2和46.706±15.293 g/m~2,明显高于库区的平均密度(452.34±78.45 ind./m~2)和平均生物量(1.569±0.209 g/m~2)。多样性指数分析显示入湖河流物种多样性高于库区。典范对应分析显示总磷、化学需氧量和氨氮显著影响陡水湖流域底栖动物群落的空间分布。     

鄱阳湖克氏原螯虾的分布现状及其群体外部形态聚类分析

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)作为外来入侵物种，对淡水水生生物的多样性已构成严重威胁为国内外学者所共识。有鉴于此，本项目通过对环鄱阳湖湖盆地域9县（市）计12个调查点进行样本采集，并对其多个形态学指标进行测量和数据聚类分析，以探讨克氏原螯虾在该地域的地理分布现状。研究结果表明，克氏原螯虾在鄱阳湖湖盆地域已占据一定的生态地位，并呈现全湖广泛分布及泛滥孳生趋势，已形成对其他水生生物多样性和生态系统稳定的潜在威胁；聚类分析结果显示，鄱阳湖克氏原螯虾群体外部形态上分为两个类群，即星子县、永修县、共青城市群体为一类，鄱阳县、新建县、余干县群体聚成一类，两类群似不存在地域上的交叉，但尚不能说明这两类群为完全不同的群体。同时，提出了防控克氏原螯虾的可行性建议     

基于主成分分析法的陕北地区可持续发展对比研究

基于可持续发展基本理论,选取60项指标建立陕北地区可持续发展评价指标体系,采用软件SPSS(19.0)进行主成分分析,分别对延安市、榆林市2000—2014年的可持续发展水平、可持续发展潜力和可持续发展协调度进行动态对比分析。结果表明延安市、榆林市发展基本趋于一致:可持续发展水平较高,但可持续发展潜力明显不足,可持续发展协调度较低;制约其可持续发展的主要因素在于资源发展动力不足、产业结构单一、环境的恶化及治理的低效。     

北京市郊区夏季臭氧重污染特征及生成效率

为研究北京郊区夏季O₃(臭氧)重污染过程特征及O₃生成的光化学敏感性,基于2016年夏季在北京郊区开展的针对O₃及其相关污染物的强化观测试验(7月23日—8月31日,共计40 d),分析了观测期间O₃浓度[以φ(O₃)计]变化特征、O₃重污染过程主控因素与O₃敏感性化学特征.结果表明:观测期间φ(O₃)超标时有发生,最大小时φ(O₃)为151.1×10-9,其中有15 d的φ(O₃)最大8 h滑动平均值(O₃-max-8h)超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,占观测天数的37.5%;不同O₃重污染过程成因有所不同,城市烟羽传输的污染物对郊区O₃重污染过程影响显著(观测期间臭氧重污染过程:过程1,7月27—29日;过程3,8月9—11日;过程4,8月16日;过程5,8月21—24日),区域光化学污染对郊区O₃重污染过程也有贡献(观测期间O₃重污染过程2:8月4—6日);结合后向气流轨迹进一步辅助说明了不同重污染过程中O₃的来源不同.研究还发现,观测区域存在反“周末效应”现象,说明观测区域周末受人为影响较为明显;基于观测数据计算的OPE(O₃生成效率)分析了O₃光化学敏感性表明,在有OPE值的22 d内NO_x控制区和VOCs控制区出现的概率(41%)相等,即观测区域O₃对NO_x和VOCs均敏感;此外还发现,在O₃重污染过程中光化学敏感性会随其反应进程发生改变,由NO_x控制区逐渐转变为VOCs控制区.      

基于控制单元的水环境容量核算研究——以锦江流域为例

水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据，关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位，以其为基础开展水环境容量核算，对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例，根据水环境容量核算的基本原理，结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划，对流域各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析，结果表明，控制单元的水环境容量与其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关，COD的水环境容量以高安控制单元的最大，为 21 811 t/a；其次为上宜控制单元，为 21 168 t/a；再次为新丰控制单元，为 14 493 t/a；万载控制单元的最小，为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同，以上宜控制单元的最大，为790 t/a；其次为高安控制单元，为664 t/a；再次为新丰控制单元，为462 t/a；万载控制单元的最小，为303 t/a     

赣江一级支流浮游植物群落动态特征分析——以袁河为例

2009年6、11月和2010年4月共3个水情期（即丰、枯和平水期）对赣江下游一级支流袁河的浮游植物群落结构特征开展河流生态学调查分析。调查共发现浮游植物109种，隶属于6门61属。其中绿藻门物种种类数最多，共27属54种，其次为硅藻门，共15属30种，第三是蓝藻门11属12种。此外，裸藻门3属6种，甲藻门3属4种，隐藻门2属3种。调查样点的浮游植物丰度均处于1.12×105～129.20×105 ind./L，丰水期和枯水期浮游植物以蓝藻为优势类群，平水期则硅藻占绝对优势。丰水期浮游植物优势属为脆杆藻属和席藻属，枯水期为栅藻属，针杆属，蓝隐藻属和小环藻属，到了平水期小环藻属占绝对优势。3个水情期中优势种钝脆杆藻和小席藻（丰水期）；尖尾蓝隐藻和双头针杆藻（枯水期）；梅尼小环藻（平水期）等均为污水指示种。通过生物多样性指数分析发现藻类Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数的变化范围分别为：1.14～2.92、0.45～0.93、0.36～0.92和0.42～2.78。通过指示生物群落法和生物多样性指数法对袁河进行水质评价发现两种评价结果基本一致，袁河处于α-β-中污染状态，不同采样点间污染程度差异性较大。