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。     

Effects of exogenous acylated homoserine lactones on biofilms in biofilters for gaseous toluene treatment

● Biofilm formation was enhanced by exogenous AHLs. ● EPS production and microbial adhesive strength of biofilm were promoted. ● Exogenous AHLs improved the performance of biofilters treating toluene. Biofilters are typical biofilm reactors, and they usually have poor biofilm formation resulting in limited reactor performance. Exogenous acylated homoserine lactones (AHLs) can enhance biofilm formation in many bioreactors based on quorum sensing regulation. However, their effect on biofilm in biofilters utilized for volatile organic compound (VOC) removal is unknown and needs to be investigated. In this study, the effects of the exogenous AHLs on biofilters for gaseous toluene removal were investigated. Analysis of biofilms in biofilters showed that the addition of exogenous AHLs considerably enhanced biofilm growth; the average biofilm concentration increased by 18%. Furthermore, the average biofilm coverage proportions in biofilters with and without exogenous AHLs were 17 % and 13 %, respectively, demonstrating the positive effect of exogenous AHLs on biofilm coverage. In particular, exogenous AHLs promoted the production of extracellular polymeric substances and the microbial adhesive strength of the biofilm. In addition, the exogenous AHLs showed no significant effect on the gaseous toluene removal efficiency of the biofilter. These results show that exogenous AHLs can enhance biofilm formation and can guide the application of exogenous AHLs in VOC biofilters.     

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。     

基于环境卫星CCD数据的黄海浒苔遥感监测

2007年以来,黄海海域每年夏季都发生大面积浒苔绿藻潮,影响沿岸人民的生活、生产。考虑到其分布范围动则几千、上万平方公里,水面监测很难实施,尝试利用遥感技术对其分布和发展变化情况进行监测。基于中国自主产权的环境卫星(HJ1)数据,采用经典植被指数算法和人工辅助判读方法,对2013年黄海浒苔暴发全过程进行了连续遥感监测,分析了此次浒苔过程的分布和漂移路线。监测结果表明,浒苔绿藻潮首发于江苏盐城东部海域,由南向北逐渐漂移,面积逐渐扩大,结束于青岛东北部海域;该期间,浒苔最大覆盖面积达663.54平方公里。     

面向区域二次污染风险控制的臭氧及其前体物卫星遥感监测

日益突出的臭氧(O_3)污染已成为继PM2. 5之后我国大气污染防治的又一艰巨任务。由于氮氧化物(NO_x)、挥发性有机物(VOCs)这2种前体物的减排难度较大,且与O_3浓度存在复杂的非线性关系,准确获取O_3及NO_x、VOCs的时空分布对制定有效的防控措施至关重要。基于卫星遥感可定量反演O_3及2种前体物的代表性物种——二氧化氮(NO_2)、甲醛(HCHO)及乙二醛(C_2H_2O_2)的时空分布信息。面向区域O_3污染分析和防控应用,综述了卫星遥感对O_3及NO_2、HCHO、C_2H_2O_2的探测能力,以及利用遥感手段分析区域O_3及其前体物的传输。进而从O_3与NO_x、VOCs关系的角度,分析了利用卫星反演的前体物表征O_3生成风险的可行性。最后对卫星在区域O_3及其前体物监测方面的前景趋势提出了思考。     

遥感技术在水生态环境管理的应用与前景

随着遥感数据源的不断丰富,遥感技术不断提高,可以解决越来越多的水环境问题。指出了当前水生态环境管理方面的主要需求,结合目前遥感技术的发展,对国内外的水环境遥感研究进展进行综述。以湖泊富营养化监测与评估、核电站温排水遥感监测及城市黑臭水体遥感监测为案例,具体阐述遥感在水环境管理中的应用方法及成效。未来水生态环境管理发展趋势将以水污染防治为主向水污染防治和水生态修复与保护并重发展。基于此趋势,提出遥感在水生态修复的应用潜力,利于更多地方部门积极有效应用遥感技术,解决水生态环境问题。     

利用卫星遥感数据估算PM2.5浓度的应用研究进展

近年来,PM_(2.5)已成为中国大气污染的首要污染物,危害人体健康。为弥补地基监测站点在空间分布上的局限性,借助卫星遥感技术估算PM_(2.5)浓度已成为研究热点。文章总结了利用卫星估算PM_(2.5)浓度的各种研究方法,探讨了不同方法的优势和不足,指出不同方法对不同应用目的的选择性差异较大。提出,应针对不同应用目的选择相应的方法,从而取得满足各方面需求的研究成果,为未来PM_(2.5)浓度估算应用工作提供参考。     

广东省“十二五”生态环境时空变化趋势及影响因素

基于2011—2015年Landsat7、Landsat8等卫星遥感影像,结合土壤侵蚀面积、水资源量、降雨量、污染物排放量等统计数据,按照《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),研究评价广东省"十二五"期间生态环境状况及其时空变化趋势,并对其影响因素进行综合分析。结果表明,广东省的生态环境状况总体为优,各市生态环境状况均属优、良,粤北生态环境状况整体最好;广东省及各市生态环境状况稳中趋好,但呈现温和地波动变化;主要污染物排放量下降和水资源总量提高是促进生态环境状况改善的主要原因。     

北京市PM5.0可吸入颗粒物反演及其时空分布分析

分析城市可吸入颗粒物的空间特征及影响因素对于制定更为有效的可吸入颗粒物污染控制政策具有重要的现实意义.本研究在实际采样和遥感数据处理基础上,构造差值植被指数(DVI),通过建立TM影像与对应PM5.0颗粒物实测值之间的相关关系模型,对北京市2008~2010年3 a的PM5.0的分布进行了反演计算和精度分析;研究了NDBI和NDMI对PM5.0浓度的影响,进一步揭示了北京五环区域范围内可吸入颗粒物的时空分布特征.结果表明,采用DVI反演PM5.0分布的方法可行,反演精度在可接受范围内;整体上研究区2008年PM5.0颗粒物污染最轻,西南三环和四环以及东南三四环之间为颗粒物污染的高值区,西北五环附近颗粒物污染较轻;NDBI(归一化建筑指数)、NDMI(归一化水汽指数)与PM5.0可吸入颗粒物的分布分别呈现显著的负相关和正相关关系,且二者对PM5.0的影响相近.     

生态环境变化遥感评价指数的应用研究——以敖江流域为例

利用1994年5月12日与2009年6月6日的Landsat TM和2001年5月23日的Landsat ETM＋卫星影像,选用遥感生态指数（RSEI）,结合流域的植被覆盖度状况,定量评价了15年间敖江流域的生态环境变化与植被覆盖度变化情况,并对二者的关系进行了简要分析.结果表明：15年间,敖江流域生态等级为优所占的面积比例从13.48％上升到24.90％,增加了304.29 km2;植被覆盖度等级为极高的面积增加比例为29.31％.总体看来,敖江流域生态环境状况和植被覆盖状况均有明显的提高,两者具有较好的对应关系.