基于生物光学模型的晋江悬浮物遥感估算

为了建立以生物光学模型为基础的河流悬浮物遥感估算方法,以福建晋江为例,对福建晋江下游河段的光学特性和悬浮物浓度进行了测定,探讨了水面下反射率R(O-)与悬浮物浓度之间的响应关系.结果表明,绿光波长的反射率与悬浮物浓度的相关性最强,因此,用R(O-)TM2与悬浮物浓度建立了遥感估算模型,并将其应用于2008年2月28日的Landsat TM影像,反演出晋江的悬浮物浓度分布.精度分析说明,平均相对误差RE为11.93%,该模型可以有效地应用于Landsat TM反演悬浮物浓度.     

基于水体固有光学特性的太湖浮游植物色素的定量反演

基于2005-05～2005-08对太湖全湖不同湖区92个样点吸收系数、光束衰减系数、后向散射系数等固有光学特性测定与计算,选择色素浓度反演的最佳波段组合,利用反射率比建立了太湖叶绿素a,叶绿素a与脱镁叶绿素的定量反演模型.结果表明,全湖4次采样叶绿素a、脱镁叶绿素的变化范围分别为3.9～149.8μg·L^-1、均值为(38.14±28.89)μg·L^-1;0～45.8μg·L^-1、均值为(8.49±7.24)μg·L^-1,存在很大空间差异,湖心区和草型湖区的东太湖、胥口湾、贡湖湾色素浓度一般要低于其他湖区.同样吸收系数和后向散射系数也存在很大的空间差异,a_t(440)的变化范围为0.86～23.25 m^-1、均值为(6.21±3.31)m^-1,b_t(550)的变化范围0.05～2.25m^-1、均值为(0.72±0.52)m^-1,东太湖、胥口湾、贡湖湾的值要低于其他湖区.400～650nm随波长增加总吸收系数大致呈下降趋势,680nm附近存在1个峰值,峰值的强弱与水体中色素浓度有关,而到720nm以后则逐渐增加,后向散射系数随波长增加则逐渐降低.反射率比R(706)/R(682)能较好地用于太湖色素浓度的反演,叶绿素a、叶绿素a与脱镁叶绿素之和幂函数反演的决定系数R²分别达0.823、0.864 5.模型能用于包括湖面反射率受湖底和沉水植物影响的全太湖.     

基于生物光学模型的巢湖后向散射概率估算

后向散射概率是水面光谱的重要影响因素.利用2009年6月巢湖实测数据,基于生物光学模型在近红外波段的简化原理,通过2个近红外波段构建巢湖后向散射概率估算模型.结果表明,巢湖后向散射概率最大值为0.059,最小值为0.001 4,均值为0.023 6,巢湖西部后向散射概率总体上大于东部,并且西部的空间差异性要大干东部.此...     

赤潮对近岸水体生物光学特性的影响

研究了赤潮对近岸水体生物光学特性的影响.从大连湾采集11个站位的水体生物光学数据,分析了赤潮发生时生物要素、反射光谱以及吸收光谱的变化特征.结果表明,大连湾本次赤潮由微微型藻类引起;赤潮对水体遥感反射率的光谱形状影响明显,与正常水体相比,由于高浓度叶绿素a的强吸收作用,导致440、632 nm波段附近出现反射谷,红光波...     

基于物质流分析的可持续发展方法探讨——以珠江三角洲为例

文章以珠江三角洲为例,选取区域物质总需求、区域过程总排放、区域总排放等指标,对珠江三角洲社会经济系统的物质流进行核算,结果表明:(1)珠江三角洲区域物质总需求、区域总排放年均递减率在7%以上,资源使用密度、单位GDP物质排放年均分别减少10.3%、11.4%。说明珠江三角洲产业结构开始升级,环境朝着利好方向发展。(2)隐藏流在各类相关指标中占有比例较高,占区域总排放的比例年均高达98%。说明推行减量化生产,提高物质利用率,进一步推动循环经济发展已迫在眉睫。(3)物质排放强度地域差异明显,惠州、肇庆、中山、江门历年均低于珠江三角洲平均水平,深圳、东莞远高于平均水平;IPAT分析显示,A呈上升趋势,T值呈逐年下降的趋势。总体来看,珠江三角洲发展循环经济具有极大的潜力,也具有极强的现实意义。     

基于SCS模型的跨界小流域物质通量估算——以东莞石马河流域为例

为研究无观察资料跨界小流域的降雨-径流过程,物质通量及生态补偿问题,采用SCS(Soil Conservation Service)模型计算东莞石马河流域的月径流量,通过分析不同断面水样化学指标并结合径流量,估算了2012年石马河主要物质通量以及不同行政区污染物贡献百分比.结果表明,石马河流域最大月径流量出现在2008年6月,为9.12×108m3,最小值为8.61×106m3;不同时期的流域水质污染类型差异显著,2012年2月的水样重金属Mn、Zn、Cu和Fe的浓度范围分别为0.38~0.75、0.09~0.49、n.d.~0.09和0.55~9.86mg/L,6和11月则受N和P的污染,TN和TP浓度范围分别为6.66~30.05mg/L和0.05~2.49mg/L;2012年石马河重金属、N和P通量为318.16、12029和203.35t;在3次调查中,行政区对石马河N和P贡献率为惠州(59.78%和45.22%)东莞(35.50%和38.92%)深圳(4.71%和15.86%),重金属平均贡献率的排序为东莞(43.90%)惠州(42.57%)深圳(13.52%).     

环境足迹驱动的物质代谢强度及效率测度研究：以京津冀城市群为例

该文基于水-碳-生态足迹和IPAT-LMDI扩展模型,探究了京津冀城市群水资源-能源-土地资源系统的物质代谢强度及驱动因子,并结合DEA-SBM模型和Malmquist指数剖析了城市群物质代谢效率的演变特征。研究结果表明：城市群水资源代谢强度有所放缓,能源代谢强度在2013年出现拐点后逐渐降低,而土地资源代谢强度则在2007年后逐渐增加;城市群及不同功能区的整体物质代谢压力指数均值超过50,基本处于不可持续状态。经济富裕程度与人口规模是物质代谢压力指数增加的主要原因,科技发展水平则具有反向抑制作用,生态环境缓解效应的影响具有空间差异性。城市群物质代谢效率增幅不显著,具有较大提升空间,中部核心区的代谢效率水平明显高于西北部生态涵养区。     

基于物质流和生态足迹的环境承载力评价研究——以南京市为例

本文梳理了环境承载力评价相关技术方法,在比较分析的基础上推荐采用物质流分析和生态足迹相结合的方法对南京市环境承载力进行评价分析,并以2010-2014年统计年鉴等数据为基础,对南京市进行物质流分析和生态足迹评价,在评价基础上提出南京市提升承载力、促进可持续发展的相关对策建议.     

基于动态物质流的建筑垃圾减量化与资源化分析——以湖南省为例

为了促进建筑垃圾减量化与资源化,以湖南省为例,建立了结合经济与碳减排效益的动态物质流分析框架,定量分析了不同建筑寿命(短、中、长)及城市发展情景下湖南省(1990～2060年)建筑垃圾产生量及其组分的变化规律,并测算了不同资源化路线下碳排放量和生产成本,探索建筑垃圾高效资源化利用路线.研究结果表明:湖南省未来建筑垃圾产生量还将保持高速增长,2020～2060年建筑垃圾累计产量将达到11.6～50亿t,年建筑垃圾产量达到0.45～2亿t,其中,可利用的废砖瓦、废混凝土块等占比达到87%.同时利用再生骨料代替天然的砾石和砂,能减少19.8%的碳排放.     

基于改进输出系数模型的非点源污染负荷估算——以嫩江流域为例

文章以嫩江流域为研究对象,应用改进输出系数模型对研究区2006～2010年非点源TN与TP负荷进行了估算与空间模拟。结果表明2010年TN与TP入河量较2006年减小26.30%和18.04%。不同污染物来源中,对于TN和TP的贡献率排序为土地利用畜禽养殖农村生活污水。土地利用变化对于TN和TP的输出也产生巨大的影响,在2006～2010年间有30.47%的土地发生变化,其中林地转变为草地面积最大;非点源TN和TP产生量总计分别减小了7 979.51和3 172.08 t,其中水域减小量最大,而草地产生量则增加最多;根据土地利用类型TN与TP转变过程量得出水域转变为草地这一过程对于氮磷的削减量最大,而林地转变为水域这一过程对于氮磷的增加量最大。     

低温高海拔湖泊岸边带厌氧氨氧化菌的存在、生物多样性及活性——以天山天池为例

本文旨在通过聚合酶链反应PCR、构建克隆文库、15N同位素示踪等技术研究厌氧氨氧化细菌在以天山天池为代表的高海拔低温水生态系统中的存在、发生、活性及对氮循环的影响.通过定量PCR测得天山天池沉积物厌氧氨氧化菌的丰度为(2.93×105±0.25×105)copy/每克干沉积物土样,证明了存在有一定数量的厌氧氨氧化菌;在分别对厌氧氨氧化细菌的16S rRNA和hzs B功能基因构建克隆文库,并对阳性克隆进行生物多样性分析,发现天山天池沉积物中16S rRNA阳性克隆子均属于同一个独立操作单元,与已知的厌氧氨氧化菌的相似度高于99%;而hzs B功能基因克隆文库中,其生物多样性略高于16S rRNA文库.通过同位素示踪技术测得该样品的厌氧氨氧化速率为1.162 nmol·g-1·h-1,其对氮气生成的贡献率高达82%,远高于以往报道的淡水环境中厌氧氨氧化对氮气生成的贡献率.推断高海拔和低温等环境可能不是限制厌氧氨氧化细菌生长的关键因素.     

基于PMF模型的城市黑臭水体污染源解析 ——以武汉市湖溪河为例

城区重度污染湖溪河的污染源解析对城市黑臭水体治理具有基础效应,其源解析的可行方法之一是正定矩阵因子分解法(positive matrix factorization,PMF)。研究基于湖溪河珞喻东路排口的水质监测数据,运用PMF定量解析其主要污染来源。PMF解析结果表明,城区生活污水是监测点水质主源(39.5%),次源为管内沉积物(28.88%)、工业园区废水(16.24%)和地表径流(15.38%)。检测水质中NH_3-N源以城区生活污水为主,COD主要源于管内沉积物和城区污水,TP源以管内沉积物和工业园区废水为主,TN源以城区污水和管内沉积物为主,SS主要源于地表径流。     

基于水化学与氮氧同位素的喀斯特山区水体硝酸盐来源示踪与估算——以平寨水库为例

平寨水库地处喀斯特山区,是贵州省重要的灌溉和饮用水库之一,其水环境质量深刻影响着居民生产生活.以平寨水库为研究对象,采用水化学分析方法、氮氧双同位素技术结合稳定同位素混合模型(Bayesian mixing model,MixSIAR),定量识别研究区水体硝酸盐各污染源的贡献率.结果表明:河流及库区水体溶解无机氮主要以硝态氮形态存在,时间上表现为平水期>丰水期>枯水期,空间上呈现出各河流上游浓度差异较大,下游与库区浓度接近,坝前丰水期的硝酸盐浓度较高的特征;研究区水体硝酸盐的转化主要以硝化作用为主,枯水期和平水期其主要来源是生活污水与牲畜粪便和土壤有机氮,丰水期主要为化学肥料;各时期硝酸盐来源中,整体表现为库区的生活污水与牲畜粪便的贡献率高于河流,土壤有机氮与化学肥料的贡献率低于河流.从生活污水与牲畜粪便贡献率来看,其值在河流、库区枯水期分别为59.3%、70.8%,在河流、库区平水期分别为58.3%、72.6%,丰水期值较小.从土壤有机氮贡献率和化学肥料贡献率来看,丰水期贡献率均高于枯水期和平水期.河流、库区丰水期源自土壤有机氮的贡献率分别为35.1%、32.8%,源自化...     

基于MMF模型估算植被与降雨变化对水沙的影响——以延河流域为例

为研究近年来植被对黄河各支流来水来沙锐减的贡献,选择植被变化极为显著的延河流域为研究区域,定量化估算植被的减水减沙效益。论文利用Landsat系列遥感影像数据,以及流域的气象水文资料,基于Morgan-Duzant版Morgan-Morgan-Finney(MMF)模型估算流域的径流量与输沙量,分析各植被因子与径流量、输沙量的相关性,并利用相邻时期的植被降雨数据进行情景模拟,以此估算植被与降雨对流域水沙的影响。结果表明:1MMF模型能较好地模拟流域年径流量,输沙量次之;2植被因子与径流量、输沙量空间分布格局上相关性不明显,径流量与间接植被因子(截留率、林下降雨侵蚀力和坡面沉积率)相关性较高,而输沙量与植被覆盖度相关性较高;3植被与降雨的情景模拟表明2000、2006年的植被较前一相邻时期有所改善,使得径流量分别较前期减少45.88%、25.74%,输沙量减少12.10%、27.57%。     

基于HABITAT模型的生物栖息地评价——以泸沽湖宁蒗裂腹鱼为例

裂腹鱼是中国西南部泸沽湖中特有的珍稀鱼类,模拟和研究裂腹鱼的栖息地环境对保护这种珍稀鱼类有着非常重要的意义。由于泸沽湖特殊的地理位置和旅游价值,其水质正遭受周边村落生活污水的持续污染,裂腹鱼的生存环境遭受严重的破坏。本文以宁蒗裂腹鱼为指示物种,结合水质模型预测的水质数据,利用基于HABITAT模型的生物栖息地评价方法,建立反映泸沽湖水质变化对泸沽湖宁蒗裂腹鱼生态栖息地环境影响程度的评价模型,研究结果和分析表明,当泸沽湖中水污染物浓度未超过裂腹鱼生存阈值时,裂腹鱼能够获得更多的营养物质,适宜的栖息地面积增大;当污染物浓度超过生存阈值时,将造成裂腹鱼中毒,甚至致死,不适宜的栖息地面积增加。     

基于LEAP模型的工业园区碳达峰路径：以南京某国家级开发区为例

工业园区是能源消费和碳排放的密集区域,推动工业园区碳达峰对国家早日实现碳达峰目标具有重要意义.以南京某国家级开发区为例,基于LEAP模型,设置基准情景（BAU）、非工业减排（S1）、全行业一般减排（S2）、全行业强化减排（S3）和深度减排（S4）共5类情景,分析各情景下的能源消费需求和CO2排放变化情况,评估各项措施的碳减排贡献,提出园区实现碳达峰目标的政策建议.结果表明,S2、S3和S4情景下能源消费需求和CO2排放量将分别于2035、2030和2028年达到峰值,能源消费需求峰值（以标煤计）分别为26.28、21.66和19.10万t,CO2排放峰值分别为75.35、59.34和53.24万t.工业是研究区域能源消费和碳排放的主要贡献行业,S2、S3和S4情景下工业能源消费和碳排放占比分别于2035年、2030年和2028年达到峰值57.1%、56.0%、53.6%和64.2%、66.2%和62.9%.工业能效提升的碳减排贡献最大,其次为经济增速放缓,交通新能源汽车推广和公共建筑节能的碳减排贡献不显著.综合考虑碳达峰时间和园区碳排放强度考核目标,建议将S3情景作为该园区碳达峰的实施...     

基于改进输出系数模型的非点源污染评估及关键源区识别：以北运河上游流域为例

非点源污染对水生态环境威胁极大,定量解析非点源污染空间分布特征和准确识别关键源区是实现其高效精准治理的基础.输出系数模型广泛应用于非点源污染的模拟,但该模型忽略污染物迁移过程中的损失量,需要进一步改进.以北运河上游流域为例,通过对非点源污染物迁移物理过程的模拟,量化产流、产沙和下渗过程中污染物的损失率改进输出系数模型,并分析Johnes、常用和改进输出系数模型的模拟精度,探究3个输出系数模型对非点源污染空间分布特征和关键源区模拟结果的影响.结果表明：(1)改进输出系数模型模拟误差(-6.79%)明显低于Johnes模型(50.44%)和常用模型(-84.01%),显著提高了非点源污染模拟精度.(2)不同输出系数模型得到的非点源污染空间分布特征和关键源区存在较大差异,改进的输出系数模型模拟结果更符合流域非点源污染特征.流域非点源污染呈西北部低东南部高的空间特征,城镇用地和耕地是主要污染源.(3)基于改进输出系数模型确定的流域非点源污染关键源区主要分布在昌平、沙河、史各庄、温泉乡北部和马连洼街道西部等区域,占流域总面积6.71%.研究可为缺资料地区的非点源污染评估和治理提供更有效的工具支撑...