高原内陆河流域气候水文突变与生态演变规律——以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为例

以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为研究对象,利用数理统计、Mann-Kendall突变检验、气候倾向法、克里金空间插值等方法,综合遥感信息解译,辨析近55a不同高原内陆河流域气温-降水-径流突变与生态演变规律,结果表明：锡林河流域干旱程度较巴拉格尔河流域剧烈,气温总体偏高,降水量、径流深偏枯,降水、径流天数偏少,且径流系数偏低;锡林河流域气温增温趋势较显著,气温突变较早,两地增温速率均大于0.2℃/10a;在年尺度,两地径流系数、降水量、径流量的突变时间、顺序、驱动因素和突变前后变化量存在较大差异;在季节尺度,两地降水空间分布差异较大;两地NDVI最大值与冬季降水分布特征趋同,均分布于上游河谷区.     

各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响

光谱混合分析法是解决亚像元植被盖度反演估算问题最行之有效的方法,线性光谱混合分析又是其中最常用的研究手段。传统观点认为基于线性光谱混合分析的植被盖度估算精度主要受多重散射和端元光谱可变性的影响,而且各向异性反射这个地物表面所固有的特性也常常被忽略。研究设计了由寸苔草、沙和水3种地物类别组成的棋盘式混合地物反射率光谱测试方案,在探讨分析传统的多重散射与端元光谱可变性的基础上,进一步分析评价了各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响。结果表明,各向异性反射是不可忽视的,在最小化多重散射及端元光谱可变性的影响后,考虑各向异性反射后寸苔草盖度估算精度显著提升,均方根误差RMSE下降了52%。研究不仅证实了各向异性反射在植被盖度估算问题中的重要性,还印证了其是同种端元类型光谱差异性的另一重要来源,拓宽了端元光谱可变性的范畴,为利用光谱混合分析法更准确地进行植被盖度估算提供了新的思路和方法。     

中国北方地区年降水与气温关系及其时空变异性

降水与气温之间的不同关系类型对植被、水资源、生态环境等有着不同的影响,全面揭示大范围多气候类型区关系类型及其时空变异性和影响成为重要研究内容.文章以范围较广、涵盖气候类型较多的中国北方地区为研究区,利用研究区及其周边的357个高密度气象站点1951—2016年年降水量、气温数据,采用中心聚类等方法,定性、定量揭示了中国...     

典型沙源区水库周边大气干沉降重金属污染特征及风险评价

为研究沙源区大河口水源水库大气干沉降重金属的季节性污染变化特征,评价研究区周边潜在生态风险及对人体健康的危害程度,于研究区布设8个代表性采样点,分季度采集大气沉降样品,对样品中的Cu、Pb、Cr、Ni、Zn等重金属含量进行分析测定,对研究区大气干沉降重金属污染状况进行评价,并选用USEPA模型开展人体健康风险评价.结果显示,研究区大气干沉降重金属Cu、Pb、Cr、Ni、Zn的含量分别为研究区土壤值的21.34、17.13、3.94、3.76、1.56倍,年沉降通量分别为24.07、43.23、31.76、14.87、10.67 mg·m-2·a-1.除第三季度属于轻微生态危害风险状态外,其余3个季度均处于中等生态危害风险状态,且干沉降对农用地土壤存在污染风险.判断沙源区大风风沙及大规模的燃煤排放烟尘是造成春、冬季Pb含量升高的主要原因,季节性风沙对Cr、Ni、Zn含量变化具有重要影响作用.各项非致癌风险指数（HI）均小于1,但儿童的非致癌风险指数是成人的7倍,Cr对儿童存在致癌风险.     

西北盐湖流域地下水水化学特征及控制因素

以内蒙古吉兰泰盐湖盆地图格力高勒流域为研究对象,2021年丰、枯水期采集22组地下水样品并测定主要水化学特征指标,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值和因子分析等方法对不同时期地下水化学特征和主要控制因素进行了分析和探讨,利用水质指数（WQI）法评价了地下水水质,并综合健康风险评价模型对地下水Cr⁶⁺和F^-的潜在风险进行了评估.结果表明,研究区内地下水整体呈弱碱性,不同时期地下水中的优势阴、阳离子均为Cl^-和Na⁺,水化学类型均以Cl^--Na⁺型为主;研究区地下水水质整体较好,在丰水期和枯水期水质差异不显著;健康风险评价表现为成人和儿童在枯水期均有较高的致癌风险,儿童的健康风险明显高于成人,成人和儿童由Cr⁶⁺经饮水途径暴露的致癌健康风险最大值均高于最大可接受风险水平（5×10^-5）;研究区地下水化学演化过程主要受蒸发浓缩作用、蒸发盐岩溶解和阳离子交换作用综合影响,主要控制因素分别是蒸发浓缩作用（贡献率为54.19%）、原生地质环境因子（贡献率为12.99%）和碳酸盐岩溶解作用（贡献率为11.66%）.研究成果对盐湖流域地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因

为了探明采煤驱动下平朔矿区所在流域内不同水体水化学特征及氟分布成因,综合运用水化学图解、主成分分析和地球化学模拟等方法,对2020~2021年采集的468组地表水、地下水和矿井水样品进行分析.结果表明,地表水、地下水和矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO₄^2-,地下水中优势阴离子为HCO₃^-,Ca²⁺是所有水体中的优势阳离子.地表水和矿井水水化学类型以SO₄·HCO₃-Ca·Mg为主.地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg,采煤区的浅层或深层地下水存在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型.水体水化学主要受碳酸盐岩风化溶解、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水化学转换,尤其是浅层地下水.水体ρ（F^-）介于0.10~1.76 mg·L^-1,其中,42%浅层地下水F^-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F^-浓度平均值呈增加趋势,3月和8月F^-浓度偏高.高氟浅层地下水化学呈现偏碱性和高Na⁺特征.F^-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解.     

黄河流域内蒙古段水化学同位素特征及水体转化关系

以黄河流域内蒙古段为研究区,于2021年7月（丰水季）和10月（枯水季）采集降水、黄河干流、黄河支流与季节性河流、乌梁素海、哈素海、岱海、灌区渠系和地下水等水样,测试不同类型水体的水化学组成和氢氧同位素值.综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比例和MixSIAR混合模型等研究方法,分析了黄河流域内蒙古段水化学演变规律,并揭示降水、地表水和地下水的转化关系.结果表明,研究区地下水和地表水均偏弱碱性,水体中优势阴离子为Cl^-,优势阳离子为Na⁺,地表水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Mg为主,地下水水化学类型以Cl ·SO₄-Na ·Mg和SO₄ ·HCO₃-Na ·Ca.地下水Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于硅酸盐和蒸发岩的溶解,地表水Ca²⁺和Mg²⁺主要源于碳酸盐岩溶解,且水中碳酸和硫酸参与了碳酸盐矿物和硫化矿物溶解的过程,不同水体Na⁺和Cl^-均受人为污染源的影响.受季节效应影响,地表水和地下水δD和δ¹⁸ O丰水期较枯水期高,研究表明,地表水在接受大气降水补给后受到了蒸发分馏作用的影响,地下水补给源复杂.MixSIAR模型揭示出,研究区地表水是地下水的主要补给来源,占总补给量的52.4%~62.2%,大气降水是地表水的主要补给来源,占总补给量的85.4%~97.1%.     

基于可变模糊数学模型的大河口水库富营养化评价

为科学客观准确地评价大河口水库水体富营养化程度,于2014年1月至2015年11月对大河口水库布设的18个水质监测点位进行了23个月的水质分析检测工作,并选取COD、Chl-a、TP、TN共4项水质指标,运用模糊可变集理论和方法,构建了用于水体富营养化评价的模糊可变模型,结合等权法、熵值法和单纯阈值法3种主客观赋权法,对大河口水库进行富营养化评价。结果表明:可变模糊数学评价模型应用于水库水体富营养化评价具有合理性和客观性,3种权重下取得评价结果一致,大河口水库各监测点水质呈现富营养化状态,B_1、B_2和L监测点水质属于重富营养化状态。     

内蒙古大河口水库水体重金属污染程度及健康风险评价

为查明滦河上游大河口水库水体重金属的污染程度及潜在的致癌与非致癌风险水平,分别于2017年1月、7月、10月对库区内15个监测点共采集135个水样,对Cr、Pb、As、Fe、Ni、Cu、Al共7种重金属元素分析检测,并采用美国EPA推荐使用的健康风险评价模型对水库不同蓄水期水质展开健康风险评价.结果 表明:不同蓄水期水库水体7种重金属的平均检测质量浓度范围为0.005 ～0.129 mg/L,除重金属Ni含量超标外,其余重金属元素的含量均未超出我国《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水体标准限值.库区水体成人年均致癌健康风险值在10-7～ 10-5.儿童年均致癌风险是成人的2.7倍,儿童年均非致癌风险是成人的2.5倍.水库的非致癌重金属Ni、Fe、Cu、Al的年均健康风险值介于10-12～ 10-9,小于总体健康风险值的1％.健康风险主要来自于重金属致癌风险,主要风险物为As,其次为Cr,平均值分别为4.85×10-6a-1和3.93×10-6a-1,均接近国际辐射防护委员会(ICRP)所推荐的最大可接受风险水平,应优先列为大河口水库水环境重金属污染风险的管控目标.     

城镇污水厂微塑料赋存形态、组分及去除效率全流程分析与归趋行为

微塑料是污水处理厂最难去除的新型污染物之一. 为探究污水厂微塑料颗粒赋存形态、尺寸分布、组分、去除效率、泥水中的迁移规律及归趋行为特征,以呼和浩特市某污水处理厂为例,布置17个采样点,并对水厂按月取样对出水进行全年检测分析,借助LAS X软件对微塑料的形状、丰度和尺寸进行统计,并展开全流程分析. 结果表明,纤维状微塑料丰度最高且分布最广,是主要的存在形态,占总丰度的61.8%;微塑料尺寸主要介于0~1.00 mm之间,4种尺寸中0.25~0.50 mm的微塑料丰度最多,占比32.9%. 检测到的8种塑料成分中,以聚酯类物质（PET、PBT）、纤维素和聚丙烯（PP）成分为主,占比分别为25%、21%和17%. 污水厂进水丰度为（73 ±5）n·L^-1,出水丰度为（14 ±2）n·L^-1,整体去除率为（80.8 ±12.1）%. 污水厂3个处理阶段中,只有一级处理起到了去除作用,微塑料在二级处理中丰度出现了激增. 不同构筑物对微塑料起到主要去除作用的是细格栅（49.2 ±7.4）%和二沉池（92.4 ±13.9）%. 微塑料主要以纤维状、碎片状和薄膜状存在,纤维状占比在70%左右,碎片状尺寸主要集中在0.50~5.00 mm之间,占比从大于0.50 mm以后开始上升,尺寸在1.00~5.00 mm范围内最多,占比为50%,成为超过纤维状存在的主要形态. 薄膜状尺寸多集中在小于0.50 mm范围内,占比在10%以上. 因此,提高小尺寸纤维状与薄膜状微塑料与大尺寸碎片状微塑料颗粒的去除可以有效地降低污水处理厂排水对环境中微塑料的污染风险.