基于地理探测器和多源数据的耕地土壤重金属来源驱动因子及其交互作用识别

明确耕地土壤重金属来源对土壤健康合理管护及其可持续发展至关重要.利用正定矩阵因子分解(PMF)模型源解析结果(源成分谱和源贡献)、历史调查数据和时序遥感数据,整合地理探测器(GD)、最佳参数地理探测器(OPGD)、空间关联探测器(SPADE)和空间关联交互探测器(IDSA)模型,探讨了土壤重金属来源空间分层异质性研究中可塑性面积单元问题(MAUP),分别识别了分类变量和连续变量中控制土壤重金属来源空间分异的驱动因子及其交互作用.结果表明,中小尺度下土壤重金属来源的空间分异性研究受空间尺度影响,0.08 km²能够作为区域土壤重金属来源空间分异性探测的可选空间单元.连续变量受空间相关性与离散化水平影响,分位数法和中断数为10的离散化参数组合能够减少连续变量在土壤重金属来源空间分异性探测中所受分区效应的影响.分类变量中地层(PD 0.12～0.48)控制土壤重金属来源空间分异,地层和流域的交互作用对各来源解释力为27.28%～60.61%,各来源的高风险区域分别分布在地层中的下震旦系、上白垩系、土地利用中采矿用地和土壤种类中典型强淋溶土区域.连续变量中人口(PSD 0...     

上海市地表灰尘中PAHs的来源辨析

运用统计分析和多环芳烃(PAHs)比值法分析冬、夏两季上海市中心城区地表灰尘中16种EPA优控PAHs的来源和输入途径,并计算出各主要来源贡献率.结果表明,不完全燃烧来源和石油类产品泄漏来源的贡献率分别为70.97%、11.38%(冬季)和64.93%、14.11%(夏季);上海市中心城区地表灰尘中PAHs主要来源于各类矿物燃料的不完全燃烧,而且主要来源于当地污染源.     

温州城区大气污染特征数值模拟与来源解析

文章以位于温州城区的瓯海区为例,在建立大气污染源清单的基础上,利用WRF-CMAQ、CALPUFF模型分析了外来污染物区域输送对瓯海区的影响,模拟了瓯海区主要大气污染物浓度分布,解析了区域大气污染物排放来源。WRF-CMAQ模型模拟结果表明,区域大气污染物SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)的输送对瓯海区的贡献影响均呈现冬季(1月)>春季(4月)>秋季(10月)>夏季(7月)的变化规律,这可能与大气污染物来源有关。CALPUFF模型模拟结果显示,瓯海区SO_2和PM_(10)的年平均浓度达标,但NO_2和PM_(2.5)出现超标现象。除SO_2均能达标外,部分敏感目标处NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)年平均浓度有不同程度的超标现象。来源分析结果表明,瓯海区大气污染物SO_2和NO_2主要来自本地源排放,而PM_(10)和PM_(2.5)本地源与外来源的排放贡献相当。     

广州市PM_(2.5)中含碳有机物的来源分析

通过对广州市城区PM_(2.5)的质量浓度和含碳气溶胶的组分连续1 a的采样分析,获得了广州地区PM_(2.5)中含碳气溶胶的年变化特征,对广州市PM_(2.5)中有机碳OC的来源和烃类有机物的主要来源进行了分析。结果表明,化石燃料燃烧和汽车尾气污染对广州市PM_(2.5)中含碳有机物的贡献较大,植物排放对春秋季PM_(2.5)有一定的贡献,而夏季则同时受到植物源和人为源的污染;采用散点图法和比值-比值法对多环芳烃的来源进行了分析,机动车排放对低环数PAHs(Flu、Pyr)的贡献较大,生物质燃烧对高环数PAHs(Bghi P、Icd P)具有显著贡献,而且存在一定的光化学老化,而藿烷和EC主要来自机动车排放源;广州市PM_(2.5)中有机碳OC的主要来源为机动车排放、燃煤排放、生物质燃烧、餐饮油烟、二次形成和其他来源,冬季分别贡献15.3%、20.5%、8.0%、11.5%、14.9%和29.8%。     

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南京北郊冬夏季大气PM2.5中水溶性有机碳的研究

为研究南京北郊大气PM_(2.5)中水溶性有机碳(WSOC)的浓度及来源特点,在冬、夏季分别采集PM_(2.5)样品,还同步收集臭氧(O_3)浓度与相对湿度(RH)数据,分析了PM_(2.5)、有机碳(OC)、水溶性有机碳(WSOC)浓度特征,并对WSOC冬、夏季来源及其二次来源差异进行了探讨.结果显示,南京北郊冬季大气污染水平明显高于夏季且来源更复杂,与冬季静稳的天气条件及化石燃料和生物质燃烧排放较严重有关.冬季PM_(2.5)平均值为(136.7±42.4)μg·m~(-3),OC、WSOC浓度分别为(13.4±4.4)、(8.5±3.1)μg·m~(-3);夏季PM_(2.5)、OC、WSOC平均浓度分别为(61.5±14.6)、(6.7±2.1)、(4.6±1.7)μg·m~(-3).冬、夏季WSOC/OC值分别为67%±20%、69%±13%,且二次有机碳(SOC)与WSOC显著正相关,说明二次来源对WSOC有显著影响.冬季WSOC与O_3的负相关性不显著,与RH显著正相关;而夏季WSOC与O_3、RH的相关性正好与冬季相反,说明冬、夏季二次WSOC形成途径存在差异.冬季二次WSOC可能主要来自液相氧化,夏季可能主要来自光化学氧化.通过主成分因子分析法进一步确定南京北郊冬、夏季WSOC分别主要来源于二次来源和生物质燃烧、汽车尾气和扬尘.     

新疆阿克达拉大气背景点气溶胶物质来源研究

文章利用2004年7月~2005年3月间新疆阿克达拉区域大气本底观测站PM10和TSP有机碳、元素碳及水溶性离子的组成数据,分别采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和绝对主成分分析法(Absolutely Principal Component Analysis,APCA)对大气气溶胶物质来源进行研究。结果表明PM10中气溶胶来源及贡献率分别为:人为污染源(49.6%)、地壳矿物质粉尘(17.3%)、盐渍化地壳矿物质粉尘(33.1%);TSP中气溶胶来源及贡献率分别为:盐渍化地壳矿物质粉尘(21.3%)、地壳矿物质粉尘及人为污染混合源(50.8%)、人为污染源(27.8%)。由于阿克达拉大气本底观测站位于我国气候上游,该站PM10和TSP中不同来源物质贡献率的源解析结果对于研究中国西北地区大气背景气溶胶的特性及其气候效应具有重要意义,对我国西北边境大气背景区空气污染治理对策的制定有一定的参考价值。     

河流-湖泊系统中溶解有机质的示踪及迁移

应用同步和三维荧光光谱对夏季贵州红枫湖、百花湖河流-湖泊系统的DOM(溶解有机质)进行识别和示踪,重点揭示了人为来源DOM的迁移和影响.结果表明,人为来源DOM比例较大的水体r(287 nm/332 nm)(同步荧光光谱指数)均大于1,r(B/C)(三维荧光光谱指数)较高,287 nm处的同步荧光峰是有机污染物的特征峰.与红枫湖表层水相比,百花湖表层水出现明显的类蛋白荧光峰,且r(287 nm/332 nm)(2.7)远大于红枫湖(0.7),指示百花湖中人为来源ρ(DOM)高于红枫湖.东门桥河向百花湖输送了较多人为来源DOM,但在百花湖水体纵向剖面4 m以下受到的影响较小.经过稀释和净化百花湖出口人为来源的ρ(DOM)已降至较低水平.同步荧光和三维荧光光谱联合可用来识别和示踪水体中人为来源ρ(DOM).      

典型燃煤电厂周边土壤汞的形态分布及污染源解析

结合当地气象条件,采集了某典型燃煤电厂周边地区的土壤,分析其总汞和汞形态分布,应用层次聚类分析、富集因子分析等方法研究土壤汞的潜在来源情况,并利用主成份分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了土壤中汞的来源,结果表明:电厂周边土壤汞含量明显受到电厂汞排放影响,表层土壤样品(0~20 cm)汞含量范围为0.015~0.076 mg/kg,平均值为0.030 mg/kg,Hg的变异系数达43.4%;且随土壤剖面深度的增加土壤汞含量明显降低,表土层中汞平均含量达到59.98 ng/g,是60 cm以下底土层汞含量(19.40 ng/g)的3倍以上,表土层土壤汞含量与降尘(r=0.999**)、降水(r=0.979*)汞含量显著相关;表土层人为输入的汞不仅增加了总汞量,也增加了水溶态汞、酸溶态汞和碱溶态汞等活性汞的比例,提高了汞的环境危险性。由APCS源解析结果可知,土壤中汞的来源以源1为主,来源贡献率为40.92%,其次为源2(来源贡献率为31.48%)、源3(来源贡献率为11.97%)、其他源(来源贡献率为8.35%)和源4(来源贡献率为7.28%)。结合相关系数、主成分分析和层次聚类分析,可以进一步推测源1可能为交通和工业因子源,源2可能为成土母质源,源3可能为工农业活动因子源,源4可能为燃煤因子源。     

烧结过程细微颗粒物排放特征与控制方法

针对钢铁行业对大气环境质量的影响问题,对烧结过程中微细颗粒的排放特征、粉尘成分、PM_(2.5)成因及形貌、化学组成等进行总结分析,并对目前采用较普遍的湿式静电除尘器(WESP)和电袋除尘器(HPC)除尘效果进行了对比。分析研究得出:烧结过程中PM_(2.5)细微颗粒包括一次来源和二次来源,一次来源是由烧结过程直接排放,二次来源是气态污染物经过物理或化学变化而生成二次污染粒子,主要为硫酸盐、硝酸盐等。通过对比WESP和HPC的经济性和适用性,发现HPC适用于烧结厂新建除尘项目和旧除尘器的改造项目,不受烟气湿度的影响,与WESP相比具有较大优势。     

应用受体模型(CMB)对北京市大气PM_(2.5)来源的解析研究

为研究影响北京市大气环境PM2.5污染水平的主要来源,于2012年8月—2013年7月,依托北京市大气地面观测网络在10个监测点采集的491 d(次)大气PM2.5有效样本,对其化学组分进行了测试分析;从城市大气污染源组成出发,建立和完善了5类固定点源、2类流动源、4类无组织面源的PM2.5排放成分谱.应用受体模型(CMB)开展了来源解析研究.结果显示:1观测期间大气环境PM2.5的来源主要包括:一次来源机动车(16%)、燃煤(15%)、土壤尘(6%)、二次硫酸铵和硝酸铵(36%),以及有机物(20%)和其他未识别来源(7%);与历史解析结果相比,燃煤源分担率有所下降,二次无机盐与有机物分担率上升,且二次硝酸盐有赶超二次硫酸盐之势;2从主要组分的来源看,观测期间环境大气PM2.5中近25%的硫酸盐来自于燃煤锅炉和电厂排放,17%的有机物来自机动车排放;3北京市PM2.5来源类型大致相同,但各点位PM2.5来源种类和分担率具有一定差异,对一些排放量较大的局地排放源有比较明确的响应.研究表明,开展区域性PM2.5治理、大力削减前体物、严格控制本地机动车、燃煤等PM2.5排放都是改善北京市空气质量的重要途径.     

中国国道和省道机动车尾气排放特征

近年来,随着我国机动车保有量的持续增长,机动车排放已成为我国重要的大气污染物来源之一.现有的机动车排放研究多关注城市内的机动车大气污染物排放,针对城市间的大气污染物排放研究较少.我国城市间交通道路主要包括国道和省道,截止至2015年我国国道里程18.53万km、省道里程32.97万km,约占全国等级公路总里程的13%,因此开展我国国道和省道机动车大气污染物排放研究十分重要.本研究基于全国国道和省道交通监测站的年均监测数据,采用环境保护部发布的《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》中的指导方法,计算了2015年我国国道和省道机动车的大气污染物排放清单,分析了污染物排放的时空分布特征.结果表明,我国国道和省道公路机动车排放的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、颗粒物(PM)和碳氢化合物(HC)排放量分别占全国机动车污染物总排放量的4.5%、27.9%、14.4%和7.7%;不同车型对国道和省道机动车大气污染物排放的分担率不同,其中大货车是NO_x、PM_(10)、PM_(2.5)的主要来源,摩托车是CO和HC的主要来源;不同道路类型中各车型的大气污染物排放分担率也不同,如高速路上大货车是NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)的主要来源,普通道路上大客车和大货车是NO_x、PM_(10)和PM_(2.5)的主要来源.     

不同生物质制备的生物炭对菲的吸附特性研究

以不同来源的生物质(荔枝树枝、小麦和水稻秸秆)为原料,在限氧条件下制备生物炭,对其进行表征,并进行吸附实验研究生物炭对菲的吸附特性。结果表明:生物炭的结构和理化性质随着生物质来源和热解温度的不同而呈现出明显的差异;荔枝树枝生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)要明显大于小麦秸秆和水稻秸秆制备所得的生物炭,说明木本植物来源的生物炭与草本植物来源的生物炭在结构性质上有着明显的差异;不同温度(300,400,500,600℃)制备的荔枝树枝生物炭对菲的吸附研究表明,随着热解温度的升高,生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)明显增强,吸附等温线的线性程度降低。生物炭吸附菲的可能机制有疏水效应、孔隙填充效应以及π-π共轭反应等。     

环巢湖典型农业区土壤重金属来源解析

重金属来源解析是防止或减少土壤重金属污染的必要前提。为此,采集并分析了环巢湖典型农业区408个表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素含量。地积累指数评价结果表明土壤重金属污染总体处于0~1级。综合相关性分析、主成分分析和聚类分析结果可知:(1)Cd、Cu、Pb、Zn主要来源于大气沉降、畜禽粪肥和化肥等人类活动;(2)成土母质是Cr和Ni的主要来源;(3)As有人类活动和成土母质双重来源。用绝对主成分得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)对土壤中重金属来源进行了定量解析,解析结果与主成分分析和聚类分析结果相符。可见,多元统计分析结合APCS-MLR模型能很好地应用于土壤重金属来源解析。     

海洋环境中石油烃的来源

海洋环境中的石油烃有天然来源和人为活动产生的两类。前者包括天然渗漏和沉积岩的侵蚀输入;后者来源于岸外石油生产、海洋运输、大气输运、城市污水排放、工业污水排放、都市(地表)径流携带、河流携带和大洋倾倒。本文分别论述了各种来源石油烃的入海机制,估算了其入海量,讨论了海洋中石油输入的地理分布。得出如下结果:(1)由各种来源进入世界海洋的石油每年达1.7—8.8×106t,最佳估计值为3.2×106t;(2)美国、欧州、日本沿岸以及阿拉伯湾,各种来源的石油烃输入量都较大。     

吉林市大气PM_(2.5)污染特征及来源分析

2014年在吉林市设立7个大气PM_(2.5)采样点,分采暖季和非采暖季分别采样分析了吉林市城区大气颗粒物污染特征和可能来源。结果表明:吉林市大气颗粒物以PM_(2.5)为主,PM_(2.5)年均值65μg/m3,超过国家二级标准限值86%,PM_(2.5)/PM10的年平均值为61%;PM_(2.5)中,休闲生活区各个时间段金属元素浓度相对较低,工业混合区浓度较高;非金属离子SO2-4、NH+4、NO-3、Cl-是PM_(2.5)水溶性离子的主要成份,其和占PM_(2.5)质量的13.31%,在采暖期浓度质量全部高于非采暖期;采暖期OC和EC来源基本相同,来源于机动车尾气、燃煤和生物质燃烧等,在非采暖期OC和EC来源差异性较大,主要来源于机动车尾气和工业燃煤等。     

潮间带大型海藻氮稳定同位素的环境指示作用

通过对烟台潮间带大型海藻组织中总碳(TC)、总氮(TN)、氮稳定同位素(15N)和水环境参数的分析,对氮营养盐来源进行了判定,并筛选了合适的指示性藻种。烟台潮间带大型海藻的15N值均位于6.18~10.99之间,指示了生活污水与养殖排放是海水氮营养盐的主要来源。其中月亮湾(S1)主要受生活污水影响,养马岛(S3)受养殖排放影响更明显,而渔人码头(S2)同时受生活污水和养殖排放影响。绿藻门的孔石莼(Ulva pertusa)和肠浒苔(Enteromorpha intestinalis)对氮营养盐有较好的吸收和贮存能力,同时在利用氮营养盐的过程中分馏作用不明显,较适合于作为氮营养盐来源的指示藻种。     

基于WRF-CMAQ/ISAM模型的榆林市夏季O3来源解析

为了更清楚地了解榆林市夏季臭氧污染来源,提出科学的治理建议,利用WRF-CMAQ模型对2019年7月榆林市和周边地区(包含太原市、西安市、银川市和呼和浩特市等省会城市)的O₃浓度进行模拟;利用ISAM模块,对榆林市一次重污染过程的O₃和其前体物NO_x、 VOCs来源进行量化.结果表明,重污染日榆林市的O₃主要来自模拟区域外的远距离传输(55.5%),其次是模拟区域内前体物的光化学反应生成(20.6%,榆林市、山西省、内蒙古自治区和陕西省依次为10.0%、 5.0%、 2.3%和2.1%,甘肃省、宁夏回族自治区和河南省合计为1.2%)和初始条件(0.3%),剩余来源(23.6%)未能被成功标记;榆林市处于VOCs控制区,其VOCs由烷烃(76.5%)、酮类(9.2%)和其它种类的VOCs(14.3%)构成,VOCs来源有模拟区域内的污染源排放(45.6%,榆林市、山西省、内蒙古自治区和陕西省依次为22.0%、 11.4%、 6.3%和5.1%,甘肃省、宁夏回族自治区和河南省合计为0.8%)和模拟区域外...     

太湖西北湖区表层水体颗粒态有机碳含量的季节变化及其来源解析

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口到湖心区设置5个采样点,于2012年9月—2013年8月逐月采集表层水体样品,测定了水温、蓝藻生物量和总细菌丰度,并分析了颗粒态有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)含量及颗粒态有机物(POM)的碳稳定同位素特征值(δ~(13)C_(POM))和碳氮比(C/N).结果表明,与DOC相比,太湖西北湖区表层水体POC含量变化范围较大,为(0.49±0.03)~(30.86±2.00)mg·L~(-1),冬季POC含量较低,春季和夏季POC含量达到最大值.降雨冲刷作用产生的悬浮物随着地表径流进入水体可能是引起汛期POC/DOC升高的重要原因.鉴于太湖水体风场影响下表层湖流作用会引起蓝藻在西北湖区堆积,5个采样点的蓝藻生物量没有显著差异.POC含量的差异仅存在于靠近陈东港的河口区S5与湖心S4之间(p0.05,n=10).蓝藻生物量与POC含量(r=0.634,n=48,p0.01)、δ~(13)C_(POM)(r=0.500,n=48,p0.01)均显著正相关,表明蓝藻是太湖西北湖区表层水体POC的来源之一.西北湖区秋、冬季δ~(13)C_(POM)显著低于春、夏季(p0.001,n=57),均值(-25.9‰±6.37‰)介于太湖δ~(13)C微囊藻(-20.9‰)和外源来源端元的碳稳定同位素特征值(-27‰)之间,表明内源和外源来源都是太湖西北湖区表层水体POC的来源,夏季表层水体POC的主要来源是内源,冬季河口区S5的主要来源是外源.POM碳氮比有显著季节变化规律,秋、冬季较春、夏季高(p0.001,n=55),平均值(9.36±2.80)较低,可能是内源来源POC及外源POC被细菌生物降解的结果.     

畜禽固液粪污好氧-异位协同消纳技术研究

2016年1月18—27日,通过采取南充市城区10个PM_(2.5)样品,测定了其中的OC、EC、水溶性无机离子、无机元素浓度,并探讨南充市PM_(2.5)各组分的特征及来源。结果表明:OC、EC相关性较高(R~2=0.96),说明OC、EC来源相似,以一次排放的污染为主;NO_3~-/SO_4~(2-)的平均值为1.27,表明PM_(2.5)主要受移动源的影响;富集因子分析表明,Ca、Zn、Be的EF值>10,主要来源于人为活动造成的污染。主成分分析结果进一步表明,南充市冬季PM_(2.5)主要来源有燃烧源、二次源、建筑扬尘和土壤扬尘。