基于神经网络模型的千岛湖清洁水体叶绿素a遥感反演研究

叶绿素a浓度值是水体水质评价的重要指标,研究基于高分一号(GF-1)卫星遥感影像,利用神经网络模型,选用6节点的隐含层设置,构建了千岛湖清洁水体叶绿素a浓度反演模型,对其叶绿素a浓度值时空特征进行分析,并与其他常规反演方法精确度进行比较.研究结果表明,利用神经网络模型对千岛湖清洁水体叶绿素a浓度值进行反演是可行的,且与其他常规方法相比,该模型对于叶绿素a含量低的内陆清洁水体反演有着更高的相关性(R2 = 0.921 8);在空间分布上,千岛湖区域水体叶绿素a浓度整体较低,高叶绿素a浓度区域主要集中易受人类活动干扰的西南及东北区域;年际变化分析表明,千岛湖区域水体叶绿素a浓度稳定,且波动较小,平均叶绿素a浓度值皆维持在1.70～1.75 pg/L之间,清洁水体特征显著.     

2000～2015年江汉平原区域植被NPP时空特征及其对气候变化的响应

植被NPP对气候变化的响应是全球变化与陆地生态系统碳循环研究的重要核心内容之一。利用CASA模型估算了2000~2015年江汉平原植被NPP，并利用线性回归与逐像元相关性分析方法定量研究了江汉平原植被NPP的时空变化特征及其与气候因素的相关性。结果表明：（1）16年来江汉平原植被NPP的年总量在25.43~29.76 TgC之间，呈波动增加趋势；（2）江汉平原NPP的空间分布格局具有明显的不均匀特征，形成一系列的高值中心和低值中心，符合“丘陵-平原-河流-城市”的衰减趋势；（3）江汉平原NPP与年降水量、年均温的相关系数分别为0.183 7和0.498 5；经显著性检验可知，江汉平原NPP的产量与年降水量相关性较弱，而与年均温则呈较强的正相关关系；（4）植被NPP与年降水量、年均温呈正相关的像元面积分别占总面积的69.19%和83.41%，主要分布在江汉平原腹部的农耕区域，说明江汉平原农耕区NPP的产量对年降水量与年均温的依赖性较强。     

基于MERRA-2资料的PM2.5主要组分污染特征及与气象条件的相关性分析

利用MERRA-2再分析数据,对1980～2020年中国区域黑碳、有机碳和硫酸盐质量浓度的空间分布特征、多时间尺度变化规律进行了分析,并进一步探讨了典型区域黑碳、有机碳、硫酸盐浓度与大气自净能力指数之间的可能联系.结果显示:中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度都呈西部低、中东部高的空间分布特征,且京津冀、川渝、江浙沪、两广等4个区域的污染特征具有代表性;中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度均呈现阶段性的年代际变化特征,1980—2020年期间经历了缓慢增加、快速增加和缓慢下降的过程;4个区域3种组分的季节变化规律有较大差异,其中黑碳浓度呈夏季低、冬季高的“U”型变化规律,有机碳和硫酸盐浓度无显著的一致性特征;大气自净能力指数与黑碳、有机碳、硫酸盐浓度的长期变化趋势上有显著的负相关关系,即大气自净能力指数越大(小),污染物浓度越低(高).     

基于STIRPAT和GM(1,1)模型的湖南省农地投入碳排放增长机理及趋势预测

探索农地投入的碳排放特征、增长机理及趋势预测,并提出减排对策对农业发展向低碳绿色转型具有重要意义。研究采用回归分析法、STIRPAT和GM(1,1)模型解析湖南省农地投入碳排放增长机理并做出趋势预测。结果表明:2000~2014年湖南省农地投入碳排放量呈上升趋势,年均增长率为3.25%,各类碳源中化肥累计的碳排放量最大,其次是农药;此外翻耕、农药、农膜、柴油、灌溉、化肥累计碳排放年均增长量分别为0.68%、3.22%、7.47%、6.42%、2.57%、3.25%。农业人口、人均农业GDP、机械化水平、农业生产效率、农业产业结构显著影响农地碳排放,各因素每发生1%的变动会相应带来农地碳排放量约0.20%、0.95%、0.12%、0.98%和0.93%的变化。通过GM(1,1)模型对2016~2020年湖南省农地投入碳排放量进行预测,碳排放量呈持续上升趋势,2020年预计达到430.43万t。最后根据研究结果提出促进农地投入碳减排的政策建议。     

人工园林大面积种植区植被净初级生产力时空变化研究

云南西南地区自然资源丰富，近年来，随着社会经济的快速发展，橡胶、茶园和桉树等人工园林大规模种植主要占用了天然林和耕地，土地利用结构和空间布局发生了很大变化。为了探讨土地利用/覆被变化对植被净初级生产力（NPP）的影响，以人工园林大面积种植区西盟县为研究区，运用综合模型、CASA模型和MODIS产品（BIOME-BGC模型），对西盟县2000年、2005年、2010年和2015年各地类NPP的时间变化和空间分布特征进行分析。结果表明：（1）2000~2015年，CASA模型模拟的西盟县NPP呈先减少后增加的趋势，MODIS模型模拟的NPP值变化趋势与CASA模型一致，综合模型则呈现逐年增加的趋势；（2）西盟县NPP的空间分布形态从西至东均呈“低值-高值-低值-高值-低值”（“M”）变化，与西盟县水热资源的分布特征和土地利用/覆被变化有关，西盟县NPP空间变化主要集中于人工园林种植区；（3）3种模型中，CASA模型和MODIS产品（BIOME-BGC模型）比综合模型更适用于地形气候复杂多样的山区NPP的模拟计算，其中CASA模型空间精度更高。     

电化学开关表面活性剂对芘的可逆增溶作用

表面活性剂增强修复技术(SER)是目前行之有效的有机污染土壤修复技术,但SER技术存在表面活性剂与污染物分离困难、易导致二次污染、成本高等问题.基于此,提出采用具有电化学开关特性的表面活性剂(N,N-二甲基二茂铁甲基十二烷基溴化铵,Fc12)代替SER技术中的常规表面活性剂,发展基于开关表面活性剂的可逆增强修复技术(RSER).选取芘作为目标物,研究了Fc12在氧化和还原态对芘的增溶作用以及常见环境因素,如pH和温度对Fc12可逆增溶的影响.结果表明,相对于氧化态Fc12,还原态Fc12在其临界胶束浓度(CMC)以上时对芘表现出显著的增溶作用,且增溶能力随表面活性剂浓度增大而增强.温度对Fc12的增溶作用影响显著,例如,还原态Fc12在浓度为3 mmol·L~(-1)、25℃条件下时,芘的表观溶解度为0.779 mg·L~(-1),当温度增加到40℃时,芘的表观溶解度为0.971 mg·L~(-1),其表观溶解度增加了24.6%;但氧化态条件下,芘的表观溶解度仅增加了6.5%;芘的解吸率(芘在还原和氧化态Fc12的表观溶解度差值与还原态Fc12增溶芘的比值)由63.67%增加到71.27%.pH也显著影响Fc12的增溶,当pH值在6—10范围变化时,还原态Fc12的增溶作用呈现先增加后减小的趋势,且在pH 9附近增溶能力最强,而pH 8时芘的解吸果最好.     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫相关基因表达的影响

为了解全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate, PFOS)暴露对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫功能的影响,在实验室条件下,运用RT-PCR方法分析了PFOS暴露对半滑舌鳎热休克蛋白hsp70、hsp90、C型凝集素(c-type lectin)和细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase, cox)等4种免疫相关基因表达水平的影响。实验测定了上述4种基因在半滑舌鳎肝、鳃、肠及肌肉4种不同组织中随时间(0、24 h、48 h、96 h和7 d)的表达变化情况。结果表明,在4种组织中,hsp70基因的表达与对照相比为上调,其中,肝组织hsp70基因的表达量显著高于其他各组织,且表达高峰值的出现也早于其他各组织;hsp90基因在肝和鳃组织中表达量随时间不同而波动,在肠组织中表达上调,在肌肉中表达显著下调;c-type lectin基因表达量与对照组相比表达显著下调或无明显差异;cox基因在肝组织和肠组织中表达下调,在鳃和肌肉中表达上调。上述研究结果表明,PFOS能引起免疫相关基因的表达变化,对半滑舌鳎具有潜在的免疫毒性。肝组织中各免疫基因对PFOS胁迫的响应高于其他组织。本研究可为阐明全氟辛烷磺酸盐对半滑舌鳎的免疫毒性提供基础数据。     

便携气相色谱现场快速测定固定污染源废气中的非甲烷总烃

利用便携式气相色谱技术,建立了固定污染源废气中非甲烷总烃(NMHC)的现场快速测定方法。方法检出限为总烃0.07 mg/m~3,甲烷0.06 mg/m~3,NMHC 0.07 mg/m~3。该方法操作简单,用时短,检测结果准确可靠,适用于固定污染源NMHC的现场快速测定。     

洪涝灾害条件下疏散交通生成预测方法

为有助于有关部门更准确预测洪涝灾害受灾民众的疏散量,结合非集计数据和集计数据的优点,提出分区集计数据的概念,设计了受灾区域分区方法,并通过意向偏好(SP)调查法对我国居民在洪涝条件下疏散交通需求数据进行调查。在此基础上,引入BP神经网络建立基于分区集计数据的疏散交通生成预测模型。利用调查数据进行实证分析发现,所设计方法取得了较好的预测效果,鲁棒性较好,平均相对预测误差仅为1.8%,其预测效果明显优于现有的非集计和整集计模型。     

酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明:NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。