区域大气环境模拟系统RegAEMS的研究进展

区域大气环境模拟系统RegAEMS是我国自主发展的空气质量模式之一,包含中尺度气象模式MM5/WRF/TAPM和大气环境模式AEM,并能与区域气候模式RegCM耦合,可以用于酸沉降、光化学烟雾、细颗粒物、重金属元素等大气污染的形成机理、模拟预测、管控对策、环境影响和气候效应研究.本文主要介绍RegAEMS的发展历程、框架结构和主要性能,重点介绍近期的模式改进和模拟验证情况.研究表明,改进的RegAEMS在硫酸盐、二次有机气溶胶、臭氧和氮沉降方面具有较强的模拟能力,可以用于区域大气复合污染模拟预测和管理控制的基础研究及业务应用.     

面向国土空间规划实施监督的监测评估预警模型体系研究

国土空间规划监测评估预警是监督规划实施管理、保障规划实施成效的重要手段,也是实现“可感知、能学习、善治理、自适应”智慧规划转型的关键支撑。针对当前国土空间规划监测评估预警研究重机制、轻理论,以及缺乏一套科学可用的监测评估预警技术方法支撑的不足,在系统分析国土空间规划监测评估预警目标与内涵的基础上,构建以人工智能（Artificial Intelligence）、大数据（Big Data）、云计算（Cloud Computing）等新型信息技术(“ABC”技术）为支撑,覆盖国土空间规划“监测—评估—预警”业务全生命周期的应用模型体系,并结合信息系统建设案例,介绍了基于“ABC”技术的国土空间规划监测评估预警模型体系对实现各地国土空间规划“动态监测、精准评估、及时预警”的重要支撑作用。     

亚热带低山丘陵区土壤遥感监测图像处理

用TM图像对亚热带低山丘陵地区进行土壤遥感监测时,根据该地区的环境特点,采用线性光谱混合分解、缨帽变换、纹理提取等多种图像处理方法来突出土壤信息,消除噪声。研究结果表明,仅用TM遥感图像进行土壤分类,经过去噪处理的TM6可以使土壤分类精度提高5%以上;经过其它图像处理提取的一些图像特征对某些土壤类型表现出较强的区分能力,经线性光谱混合分解处理消除植被光谱的特征图像及其纹理对水稻土的识别精度较原图像普遍提高,缨帽变换对潴育型水稻土和测渗型水稻土有最好的分类精度,但在提高总分类精度上并没有优势,除了线性光谱混合分解图像处理方法外,其它的图像处理方法得到的特征图像加入原始图像信息能起到提高总分类精度的作用。     

氯化铵浸取法回收盐泥中的镁

以盐泥为原料,采用氯化铵浸取回收盐泥中的Mg²⁺,以浸取液和回收的氨反应制取氢氧化镁产品。考察了盐泥浆液固含量、浸取时间、物料比（氯化铵与盐泥中氢氧化镁的摩尔比）等工艺条件对Mg²⁺浸取率的影响,并以比表面积为考察指标进行正交实验,确定氢氧化镁的最佳制备条件。实验结果表明：在盐泥浆液固含量为248 g/L、浸取时间为100 min、物料比为2.3的条件下,Mg²⁺浸取率为75.0%;在n（MgCl₂）:n（NH₄Cl）=0.5、氨水浓度3 mol/L、氨水滴加速率 0.8 mL/min、反应温度 90 ℃的最佳条件下,制备的氢氧化镁的比表面积为17.87 m²/g,粒径约为3 μm。该工艺简单可行,为盐泥的综合利用提供了新的思路。     

基于Monte-Carlo模拟的湖南省典型工厂周边农田土壤重金属区域潜在生态风险特征及来源解析

为探究湖南省典型工厂周边农田土壤重金属的污染特征、生态风险和来源,以氟化工厂、皮革工厂和电镀工厂为研究对象,分析其周边农田土壤中8种重金属的污染特征,利用地累积指数和潜在生态风险指数对重金属污染进行评估和风险评价,利用相关性分析、聚类分析和主成分分析对重金属污染来源进行解析,利用Monte-Carlo模型对于区域生态风险进行概率风险评估.结果表明,土壤中主要污染元素为Cd和Zn,其均值为背景值的4.46和2.73倍;3个典型工厂周边土壤中Zn处于轻度污染水平,氟化厂周边土壤中Cd处于偏中度污染水平;典型工厂周边土壤中重金属主要来自自然源、工业活动源（“三废”排放、矿产挖掘、金属冶炼等活动）和交通源.潜在生态风险评价结果表明,氟化厂周边土壤中重金属污染的生态风险处于高风险等级,皮革厂和电镀厂生态风险处于较高风险等级,Cd是主要贡献元素.Monte-Carlo概率生态风险评价结果降低了确定性评价的不确定性,可为区域实现精准风险管控提供科学依据.     

高温极端天气影响下的成都平原一次典型臭氧污染过程分析

基于气象再分析资料及成都市芳邻路站点大气综合观测数据,采用PMF、PSCF和CWT等方法对成都市2022年发生的一次持续性臭氧(O₃)污染过程进行分析.结果表明,本次污染过程持续了18 d,O₃浓度最大8 h平均值第90百分位数达242.62μg·m^-3.由于副热带高压强大且长时间控制四川,气温屡创新高,成都市日最高温度达到41.63℃,异常持久高温强辐射为O₃生成提供有利气象条件.面对持续高温干旱灾害性天气影响,四川电网面临极其严峻的保供形势,污染期间四川省多地出现不同程度的让电于民.分析对比让电前后空气质量科研数据发现：(1)让电后O₃前体物NO₂和VOCs浓度均有不同程度降低,O₃浓度削峰效果较好;(2)让电后大气反应活性OFP和L_·OH中烷烃和芳香烃贡献率均下降,但贡献前10物种贡献率较让电前提高,主要是因为高温所致植物排放异戊二烯增加;(3)从源解析结果来看,让电前后移动源、工业源和油气挥发源贡献率基本...     

贵州高原典型喀斯特县域生境质量时空演变及定量归因

揭示贵州高原喀斯特县域生境质量时空演变规律及其驱动因素,为平衡喀斯特区域生态保护和可持续发展提供科学依据.利用1989年、2003年、2010年和2020年4期土地利用数据、DEM数据、气象数据和社会经济数据,采用InVEST模型阐明普定县近30年生境质量时空分布格局及演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测.结果表明：①耕地和林地是普定县的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质.2003~2010年土地利用变化最显著,其中林地的增幅最大,达86.42%,耕地是流失最严重的土地利用类型,面积减少157.57 km²,主要流向林地和建设用地;②1989~2020年普定县生境质量指数平均值由0.60上升至0.73,空间上由东北部向西南部大体呈现出“高-低-高”的分布格局,生境质量高值区主要分布在东北部林地和草地区,低值区集中在中部和南部的建设用地,生境质量等级上升的区域主要集中在东部及西北部的大部分地区;③土地利用类型是影响生境质量时空分布的首要因素,解释程度为91.00%.在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,土地利用类型和年均降水量的交互作用最强,达到96.00%,其与岩性因子的交互作用达到94.00%,自然与人文因素共同主导生境质量的时空变化.1989~2020年普定县生境质量总体较好,土地利用类型变化与生境质量关系密切,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高普定县生境质量具有重要意义.     

南京夏季大气臭氧光化学特征与敏感性分析

对流层臭氧（O₃）主要由氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）经过一系列光化学反应生成,反应过程呈现复杂的非线性关系.为深入了解O₃的光化学特征及生成机制,利用2018年夏季大气O₃与VOCs的观测数据,结合大气零维框架模拟模型F0AM-MCM,研究O₃超标日和非O₃超标日的O₃光化学特征之间的差异性.观测结果表明,O₃超标日期间φ（O₃）和φ（TVOCs）的平均值分别为47.8×10^-9和49.0×10^-9,为非O₃超标日期间O₃（26×10^-9）和TVOCs（30×10^-9）体积分数的1.8倍和1.6倍.使用F0AM模型,借助EKMA曲线和RIR分析等识别O₃敏感性,发现南京市O₃超标日和非O₃超标日O₃的形成均主要受VOCs和NO_x的协同控制.F0AM-MCM模拟结果表明,在O₃超标日,·OH和HO₂的日平均混合比分别是非O₃超标日的1.3倍和1.8倍,表明O₃超标日期间具有更强的大气氧化能力,且·OH和HO₂的形成和损失速率也有明显的增加,表明自由基循环的增强.此外,O₃超标日的O₃生成速率明显高于非O₃超标日,从而导致了O₃超标日的O₃净生成速率明显高于非O₃超标日.以上发现提高了对南京夏季O₃超标日大气O₃光化学特征的认识.     

基于上限定理的抗滑群桩设计理论研究

针对抗滑群桩设计理论方面存在的问题,即荷载传递及滑坡推力分配的不确定性,基于极限分析的上限定理,给出了一种抗滑群桩的设计方法,即人为增大第一排抗滑桩的桩间距,并按极限土压力公式设计,作用在第二排抗滑桩上的荷载则按照上限定理给出。根据上述思想,并结合滑坡能量安全系数的定义和多块体体系速度场计算方法,提出了抗滑群桩的一种设计理论。     

岩石变形破裂过程中电荷感应信号的检测

设计了采用非接触方式、高放大倍数、高效率的电荷传感器,并给出了电荷传感器的设计原理和技术指标。利用研制的电荷传感器对岩石变形破裂过程中产生的电荷感应信号进行了检测试验。结果表明,岩石在变形破裂过程中会产生电荷感应信号,并能够被研制的电荷传感器检测到;电荷感应信号是瞬时脉冲的;随着加载应力水平的增加,电荷感应信号强度增强,在峰值应力前,电荷感应信号强度达到最大值;在破裂面接收到的电荷感应信号较强,主破裂面接收到的信号最强,因而电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。作为正在探索的检测岩石破坏过程的手段之一,电荷感应方法应是一种很具潜力的方法,值得深入研究。