Temporal trends in agricultural water use and the relationships to hydroclimatic factors in the High Plains aquifer region

The High Plains aquifer (HPA) is the primary water source for agricultural irrigation in the US Great Plains. The water levels in many locations of the aquifer have declined steadily over the past several decades because the rate of water withdrawals exceeds recharge, which has been a serious concern to the water resources management in the region. We evaluated temporal trends and variations in agricultural water use and hydroclimatic variables including precipitation, air temperature, reference evapotranspiration, runoff, groundwater level, and terrestrial water storage across the HPA region for different periods from 1985 to 2020 at the grid, county, or region scale. The results showed that water withdrawals decreased from 21.3 km³/year in 1985 to 18.2 km³/year in 2015, while irrigated croplands increased from 71,928 km² in 1985 to 78,464 km² in 2015 in the entire HPA. The hydroclimatic time-series showed wetting trends in most of the northern HPA, but drying and warming trends in the southern region from 1985 to 2020. The groundwater level time-series indicated flat trends in the north, but significant declining in the central and southern HPA. Trends in irrigation water withdrawals and irrigation area across the HPA were controlled by the advancement of irrigation systems and technologies and the management of sustainable water use, but also were affected by dynamical changes in the hydroclimatic conditions.     

基于GIS与栅格数据的安徽省人居环境自然适宜性测评

科学度量人居环境自然背景的适宜性，有助于合理引导人口分布与流动，促进区域人口、资源环境协调发展。运用GIS技术，以250 m×250 m栅格为基本单元，选取气候、地形、水文、地被、自然灾害等因子，构建人居环境自然适宜性评价模型，定量测评安徽省人居环境自然适宜程度，剖析各类型区的适宜性和限制性。研究表明：安徽省人居环境指数介于33.64～74.58之间，人居环境自然适宜性总体较好，绝大部分地区适宜人类居住，适宜性在空间上大体呈现南高北低的态势，与现有人口分布格局相反。一般适宜区面积最广，占安徽省总面积的46.08%；比较适宜区次之，占31.29%；高度适宜区占22.54%；临界适宜区面积最小，仅占0.08%。安徽省近61.16%的人口分布在一般适宜区，高度适宜区与比较适宜区人口所占比例不足40%，临界适宜区人口极为稀少。地形起伏度和水文指数是造成全省人居环境自然适宜性分异的主要因子，测评结果较为客观地反映了安徽省人居环境的自然本底。全省人口生存与发展的空间较大，人口流动与集聚的适宜范围较广。 关键词： 人居环境；自然适宜性；栅格；GIS；安徽省     

近15a江苏省水源涵养功能时空变化与影响因素探析

定量评估生态系统服务功能是合理利用自然资源、促进人地关系与可持续发展的基础。以江苏省为研究区，基于InVEST模型产水模块，定量分析了江苏省2000~2015年产水功能和水源涵养功能的时空变化特征，并采用回归分析和主成分分析法评估了水源涵养功能与社会经济要素之间的关系。结果表明：（1）江苏省多年平均产水量为571×108 m³/a，水源涵养总量78.39×108 m³/a；（2）2000~2010年江苏省水源涵养功能呈下降趋势，2010~2015年有所回升，考虑到降水因素，江苏省实际水源涵养功能持续降低；（3）土地利用变化使15a来水源涵养功能下降15.2×108 m³，降低幅度为16.9%；（4）流域尺度上水源涵养功能与江苏社会经济因素相关关系不显著。研究结果可以为土地利用优化、流域水资源管理提供科学参考和支持。     

WRF模式参数化方案对江西山地风电场的风模拟研究

在WRF模式中选取不同的陆面过程、边界层以及近地面层参数化方案，设计了6种不同的参数化方案组合，模拟江西省某高山风电场测风塔2016年1月和2017年1月逐时风速、风向，并与同期实测数据进行比较，选出MRF边界层参数、WSM3微物理过程参数和Noah陆面过程参数作为最优参数化组合方案。对最优参数化组合方案的模拟结果进行整一年的逐时模拟效果检验，结果表明：最优参数化组合方案对全年风速模拟效果较好，模拟结果风速日变化趋势及风速段（0~24时）分布与实测基本一致，模拟的风速峰值及概率偏大，主要是由于模式的精度不足以准确描述山地风场复杂下垫面造成的。模式最优参数化方案对风向模拟与实测主导风向分布一致且风向频率相似     

Health risk assessment of heavy metals in Cyprinus carpio (Cyprinidae) from the upper Mekong River

The purposes of this research are to quantify the concentration of heavy metals (Zn, Cu, As, Pb, Cd, and Hg) in the water and fish tissues of common carp (Cyprinus carpio) in the upper Mekong River and to thereby elucidate the potential dietary health risks from fish consumption of local residents. Surface water and fish tissues (gill, muscle, liver, and intestine) from four representative sample areas (influence by a cascade of four dams) along the river were analyzed for heavy metal concentrations. Results revealed that the levels of heavy metals in fish were tissue-dependent. The highest Cu and As levels were found in the liver; the highest Zn and Pb levels occurred in the intestine, and the highest Hg level was found in the muscle. The total target hazard quotient (THQ) value for residents is > 1 for long-term fish consumption, and local residents are, therefore, exposed to a significant health risk. Results from the current study provide an overall understanding of the spatial and tissue distribution of heavy metals in water and fish body along the upper Mekong River under the influence of cascade dams and highlight the potential health risk of As for the local residents of long-term fish consumption.

     

持久性有机污染物土气交换过程影响因素分析

持久性有机污染物(POPs)在全球范围内进行远距离传输过程中,土壤既是污染物的主要汇,又是空气中污染物的潜在来源.土气交换过程是POPs环境归宿的重要环节,该交换过程受POPs理化性质、近地面气象条件、土壤理化性质及植被覆盖等因素的影响.对近期报道的POPs土气交换过程影响因素研究进行了综述与展望,列出了研究中涉及的重要模型及公式.环境温度的变化既能改变目标物在气固相之间的分配行为,影响空气中污染物的干湿沉降和气态交换过程,也能够通过近地面温度场的梯度变化影响污染物在土气交换过程中的垂直紊流扩散.此外,近地面水平风速的变化也会影响目标物的在近地面空气中的垂直紊流扩散.土壤有机质含量及种类控制了土壤中POPs的吸附/解吸过程,土壤温度和湿度影响污染物的土气分配系数,土壤矿物组成也会影响污染物吸附和解吸过程.地面植被能够吸收和吸附空气中气态和颗粒态POPs,通过雨水淋刷和枯落物凋落转移到土壤中;植被覆盖可以减少土壤的温度变化,减少土壤中POPs的挥发.尽管近年已经取得丰硕的成果,但在土气交换过程多因素耦合影响量化评估、动态评估POPs在典型场地原位复杂环境下的土气交换通量、在区域尺度量化植被对城市中POPs土气交换的影响等方面有待开展深入研究工作.     

Characteristics analysis of near-field and far-field aerodynamic noise around high-speed railway bridge

Environmental Science and Pollution Research - The aerodynamic noise around the high-speed railway bridge is studied by the train-bridge-flow field numerical model and theory analysis. With the...     

有机肥处理对旱地红壤细菌群落及玉米生产力的影响

为探明旱地红壤细菌群落特征及玉米生产力对不同有机肥处理的响应，基于自2002年设置在中国科学院鹰潭红壤生态实验站的有机培肥长期定位试验，采用Illumina高通量测序，研究不同有机肥（不施肥，M0；低量有机肥，M1；高量有机肥，M2；高量有机肥加石灰，M3）处理下土壤细菌群落多样性和结构以及玉米生产力的变化.结果发现，与M0相比，土壤pH、有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）含量和玉米生产力在不同有机肥（M1、M2和M3）处理下均显著增加，其中M3处理的提升效果最佳.施用有机肥显著提高了土壤细菌群落的Shannon、Evenness、Chao1与ACE指数，重塑了细菌群落结构.基于随机森林模型分析，土壤性质中的pH和TP显著影响土壤细菌多样性，而pH、SOM、TP和TN对土壤细菌群落结构影响显著.相关性分析和结构方程模型分析表明，土壤TP和SOM可以通过改变土壤细菌多样性和群落组成间接影响玉米生产力.研究结果从指导我国南方红壤区农田合理施肥的角度，为农田土壤质量提高及耕地产能提升提供科学依据.     

固相萃取-气相色谱法测定水中硝基氯苯类化合物

建立固相萃取-气相色谱法测定水中15种硝基氯苯类化合物的方法。选用HLB柱为固相萃取柱,选用环己烷∶丙酮(3∶1,V∶V)混合溶剂作洗脱剂,得到方法检出限为0.011～0.040μg/L。空白水样加标回收率为73.6%～119%,相对标准偏差为6.1%～13.9%,精密度和准确度良好。对成分不复杂的实际水样进行测定,加标回收率为64.1%～118%,相对标准偏差为5.8%～15.6%,该方法能够基本满足成分不复杂的环境水体中痕量硝基氯苯类化合物的测定。     

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。