近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

电网发展、清洁电源接入与地区能源效率

鉴于我国已经建成全球规模最大的超高压和特高压电网,彻底弥补了电力跨区配置的电网基础设施短板,并且为清洁电源并入电网和跨区消纳提供了完善的基础设施,不仅克服我国电力负荷中心和能源基地的区域布局不协调,而且有益于缓解日益严峻的能源利用率低下和环境污染问题。本文利用1991—2012年全国29个省市面板数据实证研究了清洁电源并网对地区全要素能源效率的影响。为保证实证结果稳健性分别在线性和非线性实证框架下采用系统广义矩估计(SYS-GMM)和面板平滑转换模型(PSTR)两种方法估计了清洁电源接入高压、超高压和特高压电网的地区全要素能源效率异质性效应。实证结果显示:(1)我国电网基础设施对地区全要素能源效率具有明显的增进效应,特别是超高压电网在促进全要素能源效率提升上表现的最为突出,在特高压骨干网架尚未形成的情况下起到了支柱性作用。(2)高压、超高压、特高压与清洁电源交互项的估计系数始终位于负数区间,反映清洁电源并网的能源效率绩效并不明显,受限于并网规模和机制缺陷,还没有发挥出全要素能源效率提升作用。(3)随着人均GDP的不断提高,各等级电网对地区能源效率的益处越来越明显,并且存在着门槛效应。(4)特高压电网对地区能源效率的积极作用主要表现在东部沿海高收入省份,这些省份作为电力消费负荷中心,大规模接入清洁电源对能源效率改善裨益明显。接下来,需要根据地区的能源禀赋结构选择清洁电源的并网模式,完善的电网基础设施、合理的电源结构还需要配置以高效的清洁电源并网机制才能不断增进地区全要素能源效率。     

城镇化对工业能源消费的门槛效应研究——以长江经济带省份为例

高效能源利用是推动工业发展,进而促使城镇格局演化的重要催化剂,同时城镇化的高速发展对工业能源的消费结构和利用效率提出了进一步的要求,这必将影响到低碳城市建设和环境保护等生态责任目标的实现。选取2003—2012年长江经济带11个省份(直辖市)的相关数据,运用门槛模型对城镇化率、城镇居民人均总收入、能源工业投资、工业总产值、城市人口密度、产业结构等影响工业能源消费的因素进行分析,重点研究城镇化率和工业能源消费的非线性关系和相应的地区差异。结果表明:(1)长江经济带城镇化发展存在着明显的地区差异,上海、浙江等东部地区城镇化发展速度和水平明显优于云南、贵州等中西部地区。云南和贵州2012年的城镇化率远远低于2003年上海、浙江的城镇化率,显示出长江上游和下游之间存在着巨大的发展水平差距。(2)城镇化对工业能源消费存在显著的门槛效应,以城镇化率为门槛变量,存在两个结构变化点,分别为36.9%和48.3%。(3)在第一个门槛点前,城镇化对工业能源消费起抑制作用,前期城镇化的发展导致资源和人口的集聚效应明显,资源的利用效率和配置效率得到提升,从而抑制工业能源消费。在越过第二个门槛点后,城镇化对工业能源消费起正向作用,此时工业的发展和生活消费水准的提升对能源消费提出了更多的要求。最后为促进长江经济带城镇化和工业低碳化的协调发展,提出以下建议:加快长江经济带沿线各省份联动发展,缩小城镇化发展差异;针对城镇化率和工业能源消费的非线性关系,采取相应的措施引导和控制工业能源消费的变化趋势;协调城镇化进程和地区工业能源消耗,促进城镇化的健康发展。     

基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟

中国能源统计数据"横向不可比,纵向不可加"现象依然突出,尤其是分省能源消费统计千差万别,给分省碳排放评估带来了较大困难,如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据,在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上,首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型,两个模型整体效果均较好,拟合优度分别高达96.74%和99.24%;其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟;最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。估算结果显示:(1)整体来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109t较为接近,两个模型的相对误差均在0.5%以内。(2)分年度来看,所有年份的相对误差均在5%以内,2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109t最为接近,绝对误差和相对误差均较小,两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。(3)分省域来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近,除海南和宁夏外,其余28个省区市的相对误差均在1%以内。(4)分年度分省域来看,以2013年为例,40%省份的相对误差在2%以内,70%省份的相对误差在5%以内。从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看,基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。因此,运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测,为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。     

基于MODIS数据的安徽区域日蒸散量估算与分析

蒸散的估算在区域能量平衡和水资源研究中具有重要意义,遥感技术发展促进了区域蒸散的研究。利用安徽省气象资料、MODIS数据产品及GIS背景信息,基于SEBAL模型,按1 km空间分辨率进行了面尺度的安徽省日蒸散量估算,并在GIS空间分析模块的支持下对不同土地覆盖类型的日蒸散量进行统计分析。结果表明：遥感估算的蒸散量与利用Penman Monteith公式计算的蒸散量比较,两者之间具有较好的相关性,遥感蒸散估算值整体偏小,不同土地利用类型的日蒸散量间差异显著。遥感蒸散估算方法在安徽省具有一定的实用性,需优化模型参数,以提高其进一步技术推广的前景     

基于遥感反演长江中游地区悬浮泥沙研究

悬浮泥沙定量研究对于调查长江的水质、地貌、生态环境等起着至关重要的作用。以长江中游武汉地区2012~2013年14幅不同时相的Landsat ETM+遥感影像为主要数据源,结合野外采样悬浮泥沙浓度数据,分析了悬浮泥沙遥感定量反演方法,数据处理中针对ETM+SLC OFF影像缝隙问题,采用自适应局部回归匹配算法（ALR）进行影像自动恢复处理,在波段选择中对悬浮泥沙浓度和光谱反射率数据进行相关性分析,并运用传统关系建模方法和高斯模型方法对比,比较悬浮泥沙定量反演模型,利用实测验证数据对反演模型精度进行评估。研究结果表明：（1）ALR可以有效的获取悬浮泥沙敏感波段的遥感光谱反射率;（2）ETM+Band3悬浮泥沙浓度的高斯模型相关系数最高,通过对比得到模型反演的验证精度较高,研究证明遥感定量反演适合于长江流域武汉段泥沙含量大范围监测     

活性炭与炭黑混合电极的脱盐性能及相关工艺参数的优化

混合电极中各组分的质量比是影响膜电容去离子(membrane capacitive deionization, MCDI)系统脱盐性能的重要因素。重点研究了混合电极中活性材料(活性炭)、导电剂(炭黑)和粘结剂(聚四氟乙烯)3种组分的质量比对MCDI系统脱盐性能的影响,并优化了工艺参数。实验结果表明,在进水氯化钠质量浓度为0.4 g·L⁻¹时,控制活性炭、炭黑及聚四氟乙烯的质量比为8∶1∶1、运行电压为1.2 V,进水流速为4 mL·min⁻¹,MCDI系统具有较优异的脱盐性能,其吸附容量和脱盐速度分别为10.13 mg·g⁻¹和0.44 μmol·(cm²·min)⁻¹,电荷效率和单位能量脱盐量可分别达95.27%和8.23 μmol·J⁻¹;而且,增大进水中氯化钠浓度会进一步提升MCDI系统的吸附容量和脱盐速度,但其脱盐率会有所降低。吸附热力学和动力学拟合结果表明,此混合电极材料脱盐过程分别符合Freundlich吸附等温方程和准二级动力学方程。     

铯污染土壤的淋洗修复及淋洗液的回收

核电站事故造成的土壤放射性核素污染会给环境和人群造成极大的健康风险.通过批量实验,研究了不同淋洗剂对铯(Cs)污染土壤的淋洗效果及蒙脱石对其淋洗液的回收效果.结果表明:硫酸铵对土壤中Cs的淋洗效果最佳,当淋洗时间为120min、液固比为20:1时、老化140 d 土壤中Cs的去除率最大为40.0％;在未添加硫酸铵时,蒙...     

湖库型饮用水源蓝藻水华应急处置模拟实验

水源水体富营养化及造成的藻类水华是淡水生态系统面临的主要问题之一,严重威胁城市供水。以华南地区赤水水库为例,基于2019年5月暴发的蓝藻水华事件,开展了水库水质、蓝藻密度的监测分析及壳聚糖改性高岭土复合聚合氯化铝的应急除藻技术研究,确定了絮凝剂的最佳投加量并评估了除藻效果。结果表明: 水华暴发时取水口表层TN、TP浓度超过地表水III标准且水体主要限制性元素为磷,若集水区内磷的浓度继续增大,则水华暴发的频率继续增加;此次蓝藻水华的优势种为铜绿微囊藻,且垂向主要聚集在表层及水下5 m处,随水深的增加藻细胞密度逐渐降低,表层藻细胞密度高达6.87×10⁸ cells·L⁻¹;采用壳聚糖改性高岭土复合聚合氯化铝去除蓝藻效果较好,在改性黏土投加100 mg·L⁻¹,聚合氯化铝投加10 mg·L⁻¹时,1 h去除率约60%,且随着时间延长,去除率持续提高。改性黏土复合聚合氯化铝能在短期内使藻类沉降至水库底部,可应用于湖库型饮用水源蓝藻水华的应急处置。     

Anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的氮磷同步去除能力及污泥特性

为实现集成、高效的氮磷处理,提高厌氧氨氧化工艺的运行稳定性及功能集成性,搭建了一种新型的anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器。设置了3个不同温度条件下的反应器,通过控制进入反应器中的钙、磷元素,以及调控反应器pH,探究了膨胀床反应器对氮、磷的同步去除能力,并对污泥特性进行了分析。结果表明：anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器在35、25、15℃条件下均可稳定运行,并能分别实现(44.90±0.32)、(17.12±0.97)、(8.79±0.14 ) g·(L·d)⁻¹的氮去除速率,且总氮去除率稳定维持在85%以上;磷元素以HAP核的形式聚集在anammox颗粒内部,可在随剩余污泥排出的同时进行回收;anammox-HAP反应器中颗粒污泥的沉降性能明显高于一般厌氧或anammox工艺中的颗粒污泥,并与颗粒中的磷含量正相关。本研究阐释了anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的特点,可为废水中氮磷的处理提供参考。