A comparative study of the sorption of O-PAHs and PAHs onto soils to understand their transport in soils and groundwater

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their oxygenated derivates (O-PAHs) are identified in soils and groundwater of industrialized sites and contribute to the risk for Humans and the Environment. Nevertheless, data are scarce in literature concerning their retention and transfer in soils and no soil - water partition coefficients are available for these compounds. Sorption of two PAHs, fluorene and acenaphthene and two O-PAHs, 9H-fluorenone and dibenzofuran onto two soils with different organic carbon contents was evaluated and compared by determining their sorption isotherms. Effect of ionic strength and liquid to solid ratio, on fluorene and fluorenone sorption was also evaluated. Sorption equilibrium is achieved within less than 24 hr of mixing and linear sorption models best fit the isotherm data. Acenaphthene and dibenzofuran are similarly sorbed onto the soil. K_D of fluorene is higher than the one of fluorenone, showing a smaller affinity of fluorenone towards the solid phase. This means that O-PAH could form larger contamination plumes in groundwater than PAHs. Decreasing the L/S ratio from 100 to 50 and 30, increases the sorption of fluorenone onto the soil by 56% and 67% respectively, while the sorption of fluorene is slightly increased. Increasing the ionic strength of the aqueous phase also modifies the sorption of fluorenone, contrary to the sorption of fluorene which is slightly affected.     

基于GIS的宜宾城市土壤Pb含量空间分布特征及污

基于ArcGIS地统计模块,对长江上游城市宜宾市的63个土壤样品进行了分析,探讨了城市土壤中重金属Pb的空间分布特征和污染状况.结果表明,城市土壤样品中Pb含量为20.3-223.9 mg·kg-1,平均含量为61.2 mg·kg-1,显著高于四川省土壤背景值,具有明显的累积效应(p=0);与四川省土壤基线值相比,宜宾...     

干旱区绿洲城镇扩张对耕地空间影响及预测——以河西走廊区域为例

绿洲城镇是干旱地区人类活动最剧烈、人口集聚度最高、"人—地"关系矛盾最为突出的生态环境脆弱区。受全球气候变化影响及西部大开发战略推动,区域城镇与绿洲耕地之间的动态变化及利弊权衡成为当前关注的热点。基于1990—2015年多时相遥感影像数据,以典型绿洲城镇河西走廊为研究区,引入Markov和ANN-CA模型对河西走廊城镇用地与耕地的时空动态转换特征与规律展开探索,揭示了城镇扩张对耕地的影响过程与机制。研究结果表明:(1)河西走廊土地总体以未利用土地和草地为主,城镇用地与耕地仅占区域总面积的0.63%、6.35%,且城镇与耕地面积共同经历了先减少后增加的"V"型变化趋势。(2)1990—2015年河西走廊城镇面积扩张了1.53倍,其中15.67%的城镇扩张用地来自耕地占用,其他主要来源于草地,沙漠和戈壁等未利用土地。另外,区域内5个地市城镇扩张的耕地占用差异较大。(3)结合Markov与ANN-CA模型的模拟和预测结果表明,2015—2030年河西走廊79.77%的城镇扩张用地将来源于周边耕地,且城镇空间扩张方式以外延扩展为主,未来耕地被城镇侵占压力较大。研究结果将为干旱区相似区域空间规划...     

Effects of seasonal climatic variability on several toxic contaminants in urban lakes: Implications for the impacts of climate change

Climate change is supposed to have influences on water quality and ecosystem. However, only few studies have assessed the effect of climate change on environmental toxic contaminants in urban lakes. In this research, response of several toxic contaminants in twelve urban lakes in Beijing, China, to the seasonal variations in climatic factors was studied. Fluorides, volatile phenols, arsenic, selenium, and other water quality parameters were analyzed monthly from2009 to 2012. Multivariate statistical methods including principle component analysis, cluster analysis, and multiple regression analysis were performed to study the relationship between contaminants and climatic factors including temperature, precipitation, wind speed, and sunshine duration. Fluoride and arsenic concentrations in most urban lakes exhibited a significant positive correlation with temperature/precipitation, which is mainly caused by rainfall induced diffuse pollution. A negative correlation was observed between volatile phenols and temperature/precipitation, and this could be explained by their enhanced volatilization and biodegradation rates caused by higher temperature. Selenium did not show a significant response to climatic factor variations, which was attributed to low selenium contents in the lakes and soils. Moreover, the response degrees of contaminants to climatic variations differ among lakes with different contamination levels. On average, temperature/precipitation contributed to 8%, 15%, and 12% of the variations in volatile phenols, arsenic, and fluorides,respectively. Beijing is undergoing increased temperature and heavy rainfall frequency during the past five decades. This study suggests that water quality related to fluoride and arsenic concentrations of most urban lakes in Beijing is becoming worse under this climate change trend.     

城市内河表层沉积物氮形态及影响因素

采用连续分级提取法对许昌市清潩河河道10个表层沉积物样品中氮形态含量进行测定, 分别得到离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可提取态氮(WAEF-N)、强碱可提取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)和非可转化态氮(NTN), 探讨了不同形态氮分布特征、影响因素及其对河道水环境潜在的风险. 结果表明,沉积物中总氮(TN)含量为2140~9470mg/kg, 与沉积物有机质含量沿河道变化趋势基本一致; 可转化态氮(TTN)的优势形态从上游至下游逐渐由IEF-N向SAEF-N再向SOEF-N转化, 逐渐趋于稳定; IEF-N含量受沉积物有机质、pH值及上覆水体氨氮和悬浮物含量影响, 且与TN极显著相关, 说明清潩河沉积物TN含量可以作为河道内源污染风险判断的重要指标; 此外上覆水体较高的COD含量对SAEF-N和NTN的沉积、较高的氨氮含量对IEF-N和TN的释放以及总磷含量对NTN活性的增强等都产生影响.因此, 在开展清潩河水环境综合整治时, 需考虑水相与沉积物相的相互作用, 同步开展治理工作.     

基于MIEP模型的城市生态安全评价——以宁波市为例

基于城市生态安全内涵,运用PSR(压力-状态-响应)模型建立了宁波市生态安全评价指标体系,并以最大信息熵原理(MIEP)为基础,自组织特征映射神经网络(SOFM)为算法,借助MATLAB数学软件为计算平台,从复杂系统结构演化的角度提出了城市生态安全评价模型.最后,用MIEP模型对宁波市2002—2011年的城市生态安全进行评价.结果表明,2002—2011年宁波市生态安全水平逐年提高,2002—2009年处于临界安全状态,2010、2011年处于较安全状态.由于MIEP模型能较好地体现城市生态安全的时空演变动力学特性,连接权值的获取避免了人为设定的主观性,故在城市生态安全评价中有较明显的优势,且在预测上有一定的潜力.     

基于神经网络综合建模的区域城市群发展脆弱性评价——以滇中城市群为例

城市脆弱性是评价城市发展韧性状况的有效测度。目前我国对于城市脆弱性的研究以运用统计学方法评价特殊城市为主,尚未形成对区域城市群具有普遍适用性的科学客观评价方法。以滇中城市群为例,从环境系统、经济系统、社会系统三个方面综合构建城市脆弱性评价体系,采用熵值法和BP神经网络综合建模方法,对2007—2016年10年间滇中城市群的城市脆弱性进行评价。结果表明:滇中城市群的城市脆弱性总体呈现下降趋势,但城市组团之间差异较大,呈现出发展中的不均衡性。评价结果对滇中城市群韧性发展规划具有重要指导意义,为区域城市群发展脆弱性研究提供一种科学评价方法。     

基于生态约束的城市开发边界模拟研究——以南京为例

城市开发边界划定是国土空间规划的重要内容,也是实施国土空间管治、城乡建设管理和生态安全管控的关键抓手,对于推动城市空间高质量发展具有基础性和约束性作用。综合利用回归分析模型、InVEST模型和CA模型,探索构建基于生态约束的城市开发边界划定方法,并以南京市中心城区为例,在评价城市生态用地重要性和建设用地空间扩展潜力基础上,开展不同目标年份的城市用地扩张模拟,据此划定城市开发边界。研究表明：城市建设用地扩张具有动态性、复杂性、系统性特征,受到多因子相互作用,基于生态约束的城市开发边界模拟能够兼顾城市空间发展需求和居民高品质生态环境诉求,促进城市发展与生态保护相统一、人口经济和资源环境相协调,有助于丰富城市开发边界划定方法研究,为国土空间规划编制提供科学参考。     

Influence of urban morphological parameters on the distribution and diffusion of air pollutants: A case study in China

Air pollution has a serious fallout on human health, and the influences of the different urban morphological characteristics on air pollutants cannot be ignored. In this study, the relationship between urban morphology and air quality (wind speed, CO, and PM_2.5) in residential neighborhoods at the meso-microscale was investigated. The changes in the microclimate and pollutant diffusion distribution in the neighborhood under diverse weather conditions were simulated by Computational Fluid Dynamics (CFD). This study identified five key urban morphological parameters (Building Density, Average Building Height, Standard Deviation of Building Height, Mean Building Volume, and Degree of Enclosure) which significantly impacted the diffusion and distribution of pollutants in the neighborhood. The findings of this study suggested that three specific strategies (e.g. volume of a single building should be reduced, DE should be increased) and one comprehensive strategy (the width and height of the single building should be reduced while the number of single buildings should be increased) could be illustrated as an optimized approach of urban planning to relief the air pollution. The result of the combined effects could provide a reference for mitigating air pollution in sustainable urban environments.     

基于空间决策的区域城镇发展与农业生产协调布局优化——以江西省临川区为例

科学地进行城镇发展空间与农业生产空间的划分,是解决城市无序发展问题和粮食安全问题的重要途径。本文以江西省临川区为例,借助ArcGIS、GeoDa等软件,对临川区耕地综合质量及其自相关关系进行评价,以此确定永久基本农田初步划定成果,采用多准则判断CA模型对城市扩张进行模拟,通过两方面结果的对比与调整,结合城市发展方向、发展模式和耕地国家利用等别,进行永久基本农田和城市开发边界的划定。结果表明：永久基本农田划定面积为593.46 km²,初步划定结果主要分布于上顿渡镇、崇岗镇、河埠乡和荣山镇等耕地综合质量较高,且多为高—高聚集的区域。经过城市扩张模拟结果可知,临川区城市建设用地面积较为显著增加,主要增加面积分布于展坪乡、上顿渡镇以及钟岭街道。城市发展方向和城市扩张模型分析结果显示,临川区城市建设用地主要向西北、东南、西南方向扩张,扩张类型主要为蔓延式扩展。根据耕地国家利用等别将初步划定永久基本农田区分为可调入区与可调出区,从而进行永久基本农田区与城市开发边界的优化与协调,形成永久基本农田区与城市开发边界的最终成果。研究结果可为保护耕地资源、避免城市的无序扩张提供参考,也可为今后的划定工作提供借鉴。     

旱区城市扩展过程区位因素研究——以中国呼包鄂榆城市群为例

认识城市扩展过程的区位因素特征对旱区城市可持续发展具有重要意义。为此,以中国呼包鄂榆城市群为例,利用随机森林方法量化区位因素对城市扩展过程的影响。研究发现:随机森林方法能够有效地量化旱区城市扩展过程区位因素的基本特征,模型的AUC(area under curve)值达到0.97。同时,到城市中心距离对区域1980—2017年城市扩展过程影响最大,重要性达到42.62%。国道、高速公路和铁路等交通因素也有重要的影响,重要性均大于10%。此外,所有区位因素对区域城市扩展过程的影响均存在尺度效应,其中地形、气候和河流对城市扩展过程影响的尺度效应相对比较明显。地形、气候和河流对大城市影响的重要性分别为27.17%、20.23%和8.12%,分别是其对小城市影响的4.02倍、3.91倍和2.36倍。因此,建议在旱区城市建设中,应该高度重视地形、气候和河流等自然要素的约束作用,因地制宜地进行城市规划和建设。     

赤潮的生物毒性评价初步研究——生物毒性测试方法在一次胶州湾赤潮中的应用

在2000－07－25－30发生于青岛胶州湾，面积约10km^2的赤潮过程中，于2000－07－26和27日分别采集赤潮现场海水，以三咱标准毒性实验生物黑褐新糠虾（Neomysis awatschensis），卤虫（Artemia salina）和ICR品系小白鼠为实验动物，对胶州湾这次赤潮进行了的毒性研究。结果表明：现场采集的赤潮海水和实验室经f／2培养后藻液对卤虫有急性毒性作用，24h卤虫幼体的存活率分别为83％和73％，对小白鼠的毒性均在相当于STX0．87－1．8μg／L的范围内，而对糠虾没有明显影响。本文同时了赤潮现场海水中的藻类组成与数量，探讨了此次赤潮的毒性来源和致毒机制，提出了对赤潮进行生物毒性评价的观点，并建议有关部门将赤潮毒性测试结果作为一个重要的部分应用于现场赤潮事件报道中。     

城市绿地及其溢出效应对PM2.5浓度影响研究—以合肥市主城区为例

为探究城市绿地及其溢出效应对 PM_2.5 浓度的影响,利用2018年合肥市主城区的遥感影像和PM_2.5栅格数据,通过PM_2.5浓度空间分布自相关分析将城市划分为HH（high-high）效应区、LL（low-low）效应区和无明显效应区3个区域。根据绿地解译和筛选得到研究绿地,通过ArcGIS软件对PM_2.5栅格数据进行空间统计,并利用SPSS软件进行相关分析和回归分析。结果表明：不同区域绿地的溢出效应对PM_2.5浓度的影响不同,在HH效应区内随距离增加PM_2.5平均浓度减小,在LL效应区内随距离增加PM_2.5平均浓度增加;不同区域绿地指标对PM_2.5浓度变化的影响效应不同,在LL效应区归一化植被指数（NDVI_g）对PM_2.5浓度变化影响最大,在HH效应区和无明显效应区绿地面积指数（S_g）对PM_2.5浓度变化影响最大。

     

绿地空间分布格局对城市热环境影响的数值模拟分析 ——以太原市为例

为探寻绿地分布格局对城市热环境的影响程度及方式,结合遥感技术,运用CFD数值模拟方法,对城市中五类常见的绿地布局形式的温度场和速度场进行数值模拟.结果表明:将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,这一思路是可行的;根据典型绿地分布格局的热环境模拟分析,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之;点状格局对周边环境的降温效果相对较弱,但其速度场内局部漩涡最为明显,在小范围内的降温效果是比较明显的,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局降温效果最弱.     

中国城乡居民生活消费碳排放变化的比较研究

基于碳排放系数法估算了1997~2015年中国城镇、农村和整体（包含城镇和农村）居民生活消费引起的直接碳排放量,进一步采用Dagum基尼系数和Kernel密度函数估计方法对中国城镇和农村居民生活消费碳排放的地区差距及分布动态进行实证研究.同时,采用乘积式对数平均迪式指数模型（M-LMDI）分析了直接能源消费强度、居民人均消费水平和单位能源碳排放强度3大因素对居民消费碳排放变化的影响,并重点考察了各省份相关变量对生活消费碳排放影响的城乡差异.结果表明：（1）中国城镇和农村居民人均生活消费碳排放量在研究期内呈现逐年递增的趋势,在空间上均存在显著非均衡特征.（2）中国居民人均生活消费碳排放的地区总差异呈现波动下降的趋势,从1997年的0.379下降到2015年的0.244.1997~1999年城镇和农村居民生活消费碳排放的组间差距是城乡差距的主要来源,其贡献率超过50%.2000年后组内差距成为城乡差距的主要来源,其贡献率均大于40%并超过了组间差距.（3）城镇和农村居民人均生活消费碳排放均在增加,地区差异均在扩大.（4）对全国居民生活消费碳排放变动贡献最大的省区是内蒙古,累计贡献值达0.1005.贡献最小的省区是云南,累计贡献值为0.0125.（5）农村的能源消费强度和人均消费水平的贡献程度在研究期内均大于城镇,单位能源碳排放强度在两个地区的贡献水平表现出了波动性.     

基于Kriging插值的路旁土壤重金属含量空间分布 ——以310国道郑州-开封段为例

分别在G310国道郑州-开封段的杏花营路段两侧150m×150m范围内布设7条垂直于公路的采样子断面,从路肩向两侧每隔10m采集1个表土混合样,共采集226个样品（包括2个对照样品）.用ICP-MS测定了土壤重金属（Pb、Cu、Zn、Cd、Cr和Ni）含量,并用Universal Kriging插值法分析路旁土壤重金属空间分布特征.结果表明,路旁土壤重金属呈与道路平行的带状分布,表明6种重金属含量均受公路交通影响,属于公路源重金属.土壤Cr和Cu含量在路基处含量最高,向两侧逐渐下降,呈指数分布;土壤Pb、Zn、Cd和Ni含量在距路基30～50m处出现峰值,呈偏态分布.路旁土壤Pb、Cu、Zn、Cd、Cr和Ni均为交通源重金属.     

基于生态系统健康的国土空间生态修复分区——以长江中游城市群为例

高强度社会经济活动造成了河湖湿地萎缩、景观破碎化与生物多样性减少等生态问题,实施国土空间生态修复成为生态环境治理的必然途径。以长江中游城市群为研究区,基于网格单元构建“生态系统活力—生态系统组织力—生态系统弹性—生态系统服务力”（VORS）模型,评价2010年和2020年的生态系统健康水平。通过自然断点法和智能化修正等方法,自下而上地开展国土空间生态修复分区,并提出相应的生态修复措施。研究结果表明：2010—2020年长江中游城市群耕地面积有所减少,建设用地扩张明显;生态系统健康状况较为稳定,但是存在明显的空间差异;生态系统活力和服务力提升明显,生态系统组织力和生态系统弹性呈下降趋势。根据分区结果,将研究区划分为生态系统保育区、生态系统提升区、生态系统缓冲圈、生态系统改良圈和生态系统重塑圈“两区三圈”的修复区域,并提出生态修复对策。     

长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响

以长江三角洲城市群为例,利用2016～2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度(LST)并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明:所有城市的内部城区热环境较差,超过5...     

基于热异常遥感的冀南城市群工业能耗及大气污染

选取冀南城市群为研究区,基于2012~2016年VⅡRS卫星数据热异常点产品,结合工业能源消耗量、工业废气排放量以及空气质量数据,利用统计分析和空间分析探讨热异常点辐射强度的变化规律及其与工业能源消耗、污染物排放之间的关系.结果表明,热异常点的辐射强度可以表征工业能源消耗量,并间接反映工业生产规模与污染排放水平.辐射强度越大,工业生产规模越大.辐射强度与工业SO₂排放量呈较高的正相关,与NO_x排放量呈中度线性相关.PM₁₀、SO₂及NO₂浓度与工业能源消耗和热异常点辐射强度灰色关联度均较高.工业生产活动产生的污染物中,颗粒物对大气污染的贡献最高,其次为SO₂.2012~2016年,邯郸、石家庄以及廊坊的工业生产空间分布呈逐年收缩聚集的趋势,保定和沧州的工业生产分别出现向南、向西迁移趋势.     

灾害风险视角下的城市安全评估及其驱动机制分析——以滁州市中心城区为例

全球自然灾害以及城市化进程中的人为灾害频发,严重制约着城市的生存和安全发展。以典型的灾害多发地区滁州市中心城区为例,基于压力—状态—响应（Pressure-State-Response,PSR）概念框架,构建了各单灾种风险评价指标体系,利用耦合激励模型复合单灾种风险评估结果,定量测度了研究区的城市安全风险分布特征,并运用地理探测器对城市安全风险进行了驱动机制分析。结果表明：（1）研究区的城市安全风险等级占比从低到高分别为2.49%、8.71%、41.08%、30.47%和17.25%,以中风险占主导。在空间上,城市安全风险表现为中部高于周围边缘区域,呈现出由核心区往外逐步减弱的格局特征。（2）6个驱动因子对城市安全风险的解释力强度为人口密度（0.404）>地均GDP（0.402）>建筑承灾能力（0.095）>植被覆盖度（0.078）>路网密度（0.013）>用地类型风险（0.012）,因子交互协同作用后对结果的解释力增强。研究结果为城市安全风险评估提供了新的理论视角与研究框架,能够服务于高风险区域的灾害风险管理。