基于决策树分类法的塔克拉玛干南缘沙漠化信息提取方法研究

选择策勒绿洲作为典型的绿洲-荒漠交错带,采用Landsat ETM+影像,分析了沙漠化土地的光谱特征及其波段间的相互运算,用分层分离的方法,提取了沙漠化土地信息. 结果表明:利用修改型土壤调整植被指数(MSAVI),归一化差异水体指数(NDWI)和遥感图像缨帽变换后的亮度(Brightness)、绿度(Greenness)、湿度(Wetness)等复合识别指标,在决策树的各节点设计不同的分类器,可以划分沙漠化等级;决策树分类法可以有效地排除和避免提取地物时受多余信息的干扰及影响,其总体提取效果较好,是快速自动提取沙漠化土地信息的有效手段.      

开封城市河流表层沉积物重金属分布、污染来源及风险评估

河流沉积物重金属污染状况对河流水生态系统健康发展具有重要意义.采集开封城市河流水系表层沉积物,分析了沉积物p H、粒度、有机质、总氮及6种重金属含量,使用相关性与主成分分析方法对沉积物中重金属来源进行解析,并采用污染负荷指数法和沉积物质量基准系数法进行了重金属的污染评价.结果表明,开封城市河流表层沉积物有机质平均含量为88.87 g·kg-1,全氮平均含量为2.48 g·kg-1,重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb含量远超河南省土壤元素背景值.相关分析和主成分分析显示,沉积物有机质、全氮含量和重金属含量有一定相关关系,而沉积物p H及平均粒径对重金属含量影响较小;6种重金属可被辨识出2个主成分,其中Cd、Cr、Zn和Pb为人为复合源因子,Cu和Ni为工业与自然源因子.污染负荷指数分析表明,惠济河和化肥河为强度污染,黄汴河、东护城河、药厂河和马家河为中度污染.沉积物质量基准系数评价结果表明,惠济河存在中等生态风险,化肥河存在高等生态风险,且沉积物重金属存在较大潜在生物毒性效应.     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

化学预处理对微塑料Pb吸附潜力的影响及机理研究

污水和污泥是土壤等生态环境中微塑料的重要来源,受到人们的广泛关注.由于污水和污泥中含有大量的有机质,化学预处理通常被用于提高其中微塑料的提取及分析效率,然而至今关于化学预处理对微塑料的吸附潜力及表面理化特性的影响研究较少.本研究探讨了5种预处理条件,即1 mol·L~(-1) HCl、1 mol·L~(-1) HNO_3、30%H_2O_2、1 mol·L~(-1) NaOH和5 mol·L~(-1) NaOH,对6种微塑料类型(PA、PE、PP、PS、PET和PMMA)Pb吸附潜力的影响,同时通过微塑料表面理化特性的分析,探讨了预处理影响微塑料Pb吸附的机理.结果表明6种微塑料对Pb吸附等温式符合Langmuir模型,Pb吸附能力大小顺序分别为:PAPMMAPETPEPPPS,最大吸附量分别为2922.9、699.3、584.8、549.5、510.2和277.8μg·g~(-1).与此同时,不同预处理条件对微塑料Pb吸附特性的影响不同,总体而言,碱预处理会导致微塑料Pb吸附量增加,且随着碱处理浓度的增加而增加,而酸预处理会引起Pb吸附量减小,其中硝酸预处理作用更加显著.进一步分析预处理前后微塑料质量、尺寸、表面官能团及表面形态等的变化情况,发现碱预处理对微塑料的腐蚀作用最大,其次为硝酸预处理组,最后为盐酸和过氧化氢预处理组.此外,与玻璃型(如PS)微塑料相比,预处理对橡胶型微塑料(如PE)的影响更大.     

京津冀秋冬季PM2.5污染概况和预报结果评估

对京津冀区域2013年9月至2018年2月连续5个秋冬季PM_(2.5)的污染特征和气象影响因素,2015年10月至2018年2月连续3个秋冬季以及典型污染过程时NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式PM_(2.5)的预报结果进行了分析评估,对模式预报的不确定性和改进措施进行了探讨.结果表明,5个秋冬季PM_(2.5)区域均值浓度分别为122、98、82、99和65μg·m-3,污染过程(中度及以上污染过程)期间浓度分别为229、198、210、204和180μg·m-3. 5个秋冬季累计发生64次PM_(2.5)为首要污染物的区域污染过程,2013～2014年秋冬季污染过程平均持续时间最长,2017～2018年持续时长最短.除2016～2017年外,其他年份PM_(2.5)浓度峰值和均值逐年降低,区域总体污染形势减轻.秋冬季PM_(2.5)浓度与相对湿度、风速和日照时数相关性相对较好,与温度和气压的相关性整体较弱.当风速小于2 m·s-1、大气相对湿度65%以上、主导风向为西南和东北风时,容易出现区域中度及以上污染过程.此外,3个模式均能够预测出京津冀区域秋冬季PM_(2.5)污染过程,预报值与监测值体现了较好地相关性.3个模式对张家口、承德和秦皇岛的预报结果较好,对唐山、石家庄、保定、北京和天津等城市预报偏高,这与污染源清单、气象初始场和气象预报、以及大气化学反应机制的不确定性有一定关系.     

锐钛矿型TiO2光催化降解异噻唑啉酮废水研究

本文制备了自然光照条件下能有效降解异噻唑啉酮模拟废水(主要成分MI和CMI)的锐钛矿型TiO2光催化剂,并通过电镜分析(TEM、HRTEM)和XRD手段对其进行表征,优化了光催化处理异噻唑啉酮模拟废水的反应条件,并分析了异噻唑啉酮的降解产物情况和自然光照条件下羟基自由基的产生情况.结果表明,合成的锐钛矿型TiO2主要暴露面为{101}面,具有较好的异噻唑啉酮去除效果.在500 W氙灯照射下,12~53 mg·L-1异噻唑啉酮模拟废水在催化剂投加量为677 mg·L-1的条件下反应4 h,异噻唑啉酮去除率可以达到97%~100%;当异噻唑啉酮模拟废水浓度升高为141 mg·L-1时,其去除率为77%~80%,最佳反应时间4 h.对异噻唑啉酮降解产物的分析显示,在光催化反应结束时,MI为主要的残留物质,CMI脱氯转化为氯离子和MI,并发现未知有机产物.     

旅游景区(点)系统空间结构随机聚集分形研究——以南京市旅游景区(点)系统为例

根据旅游景区(点)系统自组织演化的特征,以南京市旅游景区(点)系统为例,采用随机聚集分形的方法对其空间结构进行了研究。认为景区(点)系统的演化类似于有限扩散集团凝聚模型,得出景区(点)系统空间结构是分形的,具有比较明显的随机聚集分形结构,在不同的地理区域上表现为不同的系统演化时段,空间结构上的向心性作用也有强弱之分,从系统的聚集中心向四周是景点密度衰减的。指出随机聚集维数的测算与分析是景区(点)系统空间结构自组织优化趋势的判据,同时提供了优化的途径。     

豫西黄河流域土地利用景观空间格局分析

运用景观生态学原理,借助GIS技术,选取景观指数对豫西黄河流域土地利用景观格局进行分析。结果表明,林地和以旱地为主的农业景观是豫西黄河流域的主体景观类型;各景观类型间斑块密度值差距较大,斑块形状指数差异较明显,总体上较简单;研究区域景观异质性和多样性较高,各景观类型所占比例差异较大,农田和林地占有较大优势。该区域景观破碎化程度较小,特别是西部地区地形起伏较大,人类干扰活动相对较小。     

河道硬化对傍河地下水源补给结构及范围的影响

为研究傍河地下水的水均衡状况,以及傍河水源井群补给范围受河道硬化的影响,选取张家口盆地的Y傍河地下水源地为研究对象.采用数值模拟法建立研究区地下水数值模型,通过水均衡分析探究河道硬化对傍河地下水水均衡状况造成的影响;利用MODPATH对水源井群进行质点反向示踪模拟,获得井口质点向前追踪1 000 d的补给范围,对比水源井群补给范围并结合历史与近期水质数据分析河道硬化造成的影响.结果表明:①傍河地下水水均衡情况显示,主要的补给项为边界流入和降雨入渗,二者补给量分别为208.04×103与35.91×103 m3/d,占比分别为82.88%与14.31%;主要的排泄项为边界流出与地下水开采,二者排泄量分别为152.12×103与95.40×103 m3/d,占比分别为60.60%与38.01%.②河道硬化对傍河地下水水均衡的影响表现为河水对地下水的入渗量减少了46.79×103 m3/d,入渗量减幅为86.91%,且地下水停止了对河水的排泄,补给范围地下水水位下降了2~6 m.③河道硬化对傍河水源井群补给范围的影响表现为井群1 000 d的补给范围沿河流方向上减少了271 m,垂直河流的最宽距离增加了210 m,面积增加了0.77 km2,补给区域向远离河岸的方向发生偏移.④河道硬化对傍河地下水水质影响表现为河道硬化后傍河地下水pH、总硬度、氨氮浓度等均下降,有效减少了地表水污染物的入渗,但地下水的化学环境发生改变,潜在风险增加.研究显示,河道硬化极大地阻碍了河流与地下水之间的相互作用,严重影响了傍河地下水源的补给量和补给范围,使水源井群的补给区域发生偏移,给傍河地下水水源安全带来新的潜在风险.      

艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年～2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年～2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0. 414)夏季(0. 390)秋季(0. 287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0. 374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010～2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32. 32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0. 483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R~2=0. 866,RMSE=0. 042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著.