海滨湿地景观过程模型与模拟研究——以江苏盐城保护区核心区为例

景观过程模型已经成为深化景观变化研究的重要手段并日益受到重视。海滨湿地是一种高度复杂和动态变化的景观系统,构建景观过程模型能够从机理上解释湿地景观时空动态演变过程。研究中,将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据2000、2006、2011 年3 个时相的景观资料以及野外生态监测数据,构建海滨湿地景观过程模型,结果如下：①利用空间代替时间并结合灰色关联分析,确定了海滨湿地景观演变的关键影响因素为土壤盐度和水分;②运用人工神经网络的方法,分析了土壤盐度和水分的空间分异,并通过图层叠加和分级统计,得出了土壤盐度和水分的阈值范围以及变化规律;③运用GIS-Matlab-CA技术构建了基于关键生态过程的海滨湿地景观过程模型,模型总体精度都在80%以上,Kappa 系数都在0.7 以上,一致性检验结果表明空间位置一致率决定了整个景观模拟的精度;④运用已构建好的模型对研究区2012-2020、2025 年的结果进行了模拟预测,预测结果表明,盐城海滨湿地芦苇沼泽和米草沼泽扩张、碱蓬沼泽面积减少的趋势将愈加明显。     

基于卫星遥感和地面观测资料分析苏皖两省一次空气污染过程

2012年6月8~11日,江苏安徽2省发生了一次持续性的空气污染过程.利用MODIS观测的气溶胶产品和地面气象资料,结合火点监测资料和HYSPLIT后向轨迹模式,分析气溶胶光学厚度(AOD)、细粒子比例(FMF)、空气污染指数(API)的特征,探究这次空气污染的形成原因.研究表明,这次过程中苏皖2省8个代表城市的能见度大部分时间低于10km,相对湿度低于90%,API均达到或超过污染等级,AOD显著增长,且污染物以人类活动产生的细粒子为主.区域细粒子比例(RFMF)达0.79,高FMF(>0.6)出现的概率高达74.8%.另外,苏皖2省稳定的天气形势,不利于污染物扩散.6月8~11日,苏皖2省(北部地区为主)出现大量的火点,表明有秸秆焚烧现象的存在.从HYSPLIT模式的模拟结果来看,苏皖2省8个代表城市在此期间主要受到偏西方向的气流以及局地气流的影响,偏西方向的气流有利于外部秸秆焚烧的污染物经过输送影响本地区,同时局地气流不利于扩散,从而造成污染物积累,形成污染.     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

耦合健康风险与生命周期评价的场地修复环境经济影响评估

我国污染场地数量众多,对当地环境和健康安全造成了巨大威胁,亟待开展治理修复,同时也需要关注修复过程的绿色可持续性.本文基于绿色可持续修复（GSR）的理念,提出了健康风险评价（HRA）和生命周期评价（LCA）耦合的评估框架,用于计算结合健康风险和修复二次环境影响的净环境效益（NEB）,并以中国西南地区某多环芳烃和汞污染的工业场地为例,在现行的修复目标制定框架内,对不同修复目标下的NEB进行了评估.结果表明,在不同权衡选择下,案例最佳的修复目标带来的NEB是直接选择筛选值目标的1.6~15倍,单位经济投入带来的NEB是直接选择筛选值的3~7倍.决策者可应用提出的综合评估框架,平衡当地环境质量改善和修复过程的二次影响,以提高场地修复工程的环境经济可持续性.     

雷州半岛地下水重金属来源解析及健康风险评价

地下水重金属的来源确定和健康风险评估,是新时期我国环境管理中重点关注和亟待解决的问题之一.为了解雷州半岛地下水环境状况,采集44件地下水样品,测定分析了Cr、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb元素的浓度和空间分布特征,并运用相关系数和主成分分析探讨了地下水重金属的来源,最后结合健康风险模型对不同途径所引起的健康风险进行评价.结果表明：①除As、Mn和Cd外,雷州半岛地下水重金属元素的平均值均未超过Ⅱ类水质标准（GB/T 14848-2017）.②总体空间分布表现出明显的空间差异性,即南部高于北部.③研究区8种重金属可被辨识出3种主成分（PCs）,PC1（Cu、Zn、Cd和Pb）主要为工农业及交通因子,PC2（Cr、Mn和As）主要为自然源和人为源双重因子,PC3（Hg）主要为自然源因子.④研究区各金属的健康风险均在可接受范围内,成人的风险高于儿童,饮用途径的风险高于皮肤暴露途径.环保部门应指导合理地开采地下水资源,严格控制污染来源,以期降低健康风险.     

滇池近岸水体微塑料污染与富营养化的相关性

内陆淡水湖泊微塑料污染受到广泛关注,但与水体富营养化的相关性尚不明晰.在滇池沿岸布设24个采样点,研究了近岸表层水体微塑料丰度、聚合物成分、粒径、颜色及形态,同步测定富营养化相关水质指标并计算富营养化状态指数.结果表明,滇池近岸水体微塑料丰度在800~6000 n·m^-3之间,平均为2867 n·m^-3,检出的聚合物类型主要是聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）、聚醚型聚氨酯（polyetherurethane,PEU）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚乙烯（polyethylene,PE）和聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate,PVAc）.微塑料粒径以0.2~0.5 mm为主,纤维状微塑料是最主要的检出形态,其次为碎片和薄膜.24个监测点中,处于重度、中度、轻度富营养化和中营养水平的样点数分别占8.33%、58.33%、29.17%和4.17%,主要污染物为总氮（TN）.相关性分析发现滇池近岸水体微塑料丰度与TN质量浓度呈极显著正相关（P<0.01）,与叶绿素a（Chl-a）呈负相关,但未达到显著性水平（P>0.05）,靠近昆明市主城区的北岸水体中微塑料丰度和TN质量浓度均显著高于其他三岸,主要来源于污水处理厂尾水排放.     

雷州半岛地下水化学特征及控制因素分析

雷州半岛地下水资源为雷州半岛经济社会发展提供有力的资源支撑,厘清该区地下水化学特征及形成机制对水资源的合理开采及可持续利用具有重要意义.本研究采集43组雷州半岛地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、ArcGIS空间插值、Gibbs图以及离子比值等方法分析地下水水化学特征及其控制因素.结果表明：①研究区地下水阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型以HCO₃-Cl-Na-Ca、HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg、HCO₃-Cl-Na-Mg和HCO₃-Na型为主.研究区地下水中的Cl^-、SO₄^2-和Na⁺在雷州市西部含量较高,在其他区域均较低,HCO₃^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺这5种离子含量较高的区域主要集中在西南和东部沿海.②地下水化学演化过程主要受水岩作用、阳离子交替吸附和人类活动的影响.Na⁺和K⁺来源主要是蒸发盐岩和硅酸盐岩,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩溶解,NO₃^-主要来源于人类活动.     

油气管道本质安全影响因素分析及启示

管道运输是油气运输的主要方式,为了研究油气管道本质安全的影响因素和薄弱环节,通过分析美国和加拿大油气管道的事故原因,识别了3种影响因素和7个薄弱环节;通过统计管道工程各阶段的事故和影响因素的数量,分析了每个阶段存在的本质安全问题。结果表明:施工阶段的事故和影响因素的数量远多于其他阶段;施工和制管阶段的影响因素种类多,事故原因分散,本质安全提升难度较大;设计和运营阶段的影响因素种类少,事故原因相对集中,本质安全提升难度相对不大;各阶段都存在技术和管理的不足。根据油气管道本质安全影响因素分析结果,得出管道本质安全5个方面的启示。     

基于卫星遥感和地面观测资料的霾过程分析

利用MODIS、CALIPSO卫星观测的气溶胶产品和地面空气质量、气象资料,并结合HYSPLIT后向轨迹模式,探讨了2013年12月1~9日长江三角洲地区一次持续性的严重霾污染过程的形成、特征及其可能来源.研究表明,此次污染过程中长江三角洲地区8个代表城市大部分时间处于霾污染的状况下,气溶胶光学厚度(AOD)显著增长,空气质量指数(AQI)均达到或超过污染限值,且以中度以上污染为主.污染发生时,气溶胶主要存在于地面至2km的大气层内,尤其是850m以下.根据体积退偏比和色比得出球形气溶胶出现频率高于非球形气溶胶,大粒径气溶胶出现频率高于小粒径气溶胶,进而得到污染期间气溶胶的主要类型为“污染型”气溶胶.污染物的近距离的输送和持续小风,无降水的静稳气象条件而导致污染物难以扩散稀释而累积在本地是造成长江三角洲区域污染范围广、时间长、程度重的主要原因.     

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果. 结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右. 芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显. 芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:①污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;②扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;③污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右. 热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低. 经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定. 综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.