台风影响期间石家庄秋季典型空气污染过程研究

利用PM2.5污染监测数据、气象资料和WRF模式,研究了2013年10月2日至10日石家庄地区秋季一次典型的空气污染过程,结果表明,PM2.5质量浓度的上升和下降阶段与相继出现的台风"菲特"和"丹娜丝"输送气流及其背景场有关,本次污染过程同时受台风系统背景场、副热带高压系统和大陆高压系统协同控制.石家庄PM2.5质量浓度演变分为上升、下降、再上升和下降4个阶段,浓度曲线呈现双峰特征,分别对应台风"菲特"加强、减弱、台风"丹娜丝"加强和减弱阶段.污染过程中,PM2.5日均质量浓度最高值是425μg·m-3,导致这一现象的原因是由于台风"菲特"和"丹娜丝"系统外围东南暖湿气流进入石家庄地区,高空1000、1800和2600 m处出现逆温层,下沉气流最大风速是0.2 m·s-1,覆盖并影响石家庄地区,形成稳定的大气条件,利于PM2.5污染物持续积累,造成石家庄地区PM2.5浓度达到峰值并出现重污染事件.     

BiOCl/TiO_2复合材料的可见光活性及机理研究

采用水热法和溶胶凝胶法制备新型BiOCl/TiO2复合材料并明确了最优的掺杂比例(2%).随后利用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对该材料进行表征.由于禁带宽度较大,纯BiOCl和TiO2的可见光催化性能极差,然而二者复合后,同条件下的苯降解率却大幅提升,可以达到40%以上.经证实,催化剂制备过程中,Bi的状态发生变化,在TiO2导、价带之间插入新的能级,使其禁带宽度变窄,电子可以实现可见光跃迁.     

基于百度指数的长江中游城市群城市网络特征研究

随着地理研究迈入大数据时代,运用互联网展开城市网络结构研究逐渐成为经理地理研究的新思路。以长江中游城市群为研究对象,借助百度指数,获取2011年~2014年百度用户关注度,构建百度指数城市信息流网络,从大城市群视角和所辖三大子城市群视角,分别探讨城市网络格局的时空变化。研究发现:长江中游城市群在一体化进程中城市等级日益明晰,差距拉大。三大子城市群表现出极化效应与扩散效应并存,区域非均衡性突显;互联网的普及在一定程度上重塑和改造着城市群,但非完全颠覆传统城市网络格局,地理区位对城市网络格局和城市影响力的影响仍不容忽视。     

以植被生物完整性评价梁子湖湖滨湿地生态系统健康

湖滨湿地植被是湖滨带生态系统的主要特征,以湖滨湿地植被为对象可评价湖滨带生态系统健康状况。通过对梁子湖湖滨湿地植被的详细调查,共鉴定出植物182种,隶属于52科128属,其中湿生植物147种,水生植物35种。水生植物中有20种挺水植物,6种浮叶植物和9种沉水植物。采用植被生物完整性(VIBI)方法评价梁子湖湖滨湿地生态系统健康,对21个备选指标进行筛选分析,建立了以挺水植物物种数、多年生植物物种数、外来物种百分比、香农多样性指数、植物区系质量指数FQAI、耐受性物种百分比、敏感性物种百分比为核心指标的评价体系,三分法对指标进行赋值,将梁子湖湖滨湿地划分为健康、良好、一般和较差4个等级。评价结果表明,梁子湖湖滨湿地22个调查位点中,处于健康状态的有3个位点,良好6个,共占总位点数的41%,一般和较差分别为7个和6个,共占59%。总体上看,东梁子湖和牛山湖湖滨湿地位点健康状况较好,而西梁子湖湖滨湿地差异性较大,山坡湖南部湖湾和前江大湖北部位点健康状况良好,张桥湖湖滨湿地健康状况一般,评价较差的6个位点集中在宁港湖周围和前江大湖南部沿岸。底质和人类活动如水位调控、围网养殖、放牧等是影响梁子湖湖滨湿地植被生物完整性的主要原因。     

混凝-超滤处理径流雨水效果——以华南地区为例

采用超滤膜(UF)为核心,以混凝作为预处理措施,对混凝-超滤工艺处理径流雨水的特性和膜通量变化与污染现象进行了研究,并对聚合硫酸铁(PFS)单独混凝、UF、PFS-UF组合工艺进行了对比;在优化混凝基础上,考察了混凝-UF对常规水质指标及总磷、生物可同化有机碳(AOC)、可生物降解溶解性有机碳(BDOC)等生物稳定性指标的去除效果.结果表明,混凝可有效去除TOC、UV254和总磷,混凝剂投加量与污染物去除近似呈线性关系.各混凝剂除浊效能均良好.综合考虑混凝处理效率与经济性,实验采用混凝方案为10 mg·L-1的PFS.PFS、UF、PFS-UF工艺除浊率均在95%以上,PFS和UF对TOC和UV254的去除较为接近,采用PFS-UF可提高去除率13%—15%;PFS-UF处理后雨水的AOC、BDOC分别降低至61.8μg·L-1、0.19 mg·L-1,残余总磷可降至3.8μg·L-1,雨水生物稳定性明显提高.PFS、UF和PFS-UF对颗粒物的去除率分别达80.5%、99.6%和99.9%.膜通量的变化和SEM图分析表明,混凝在一定程度上减轻了UF膜污染;形成的凝胶层具有一定整体强度,水力清洗时易于清除,膜通量恢复较好;但同时凝胶层的产生也增大了透膜阻力,PFS-UF工艺的周期内膜通量衰减有增加的趋势.     

地震海啸数值模拟中海洋水深数据的敏感性研究

海洋水深数据是进行海啸数值模拟计算最基础的输入数据之一。目前可供使用的数据源较多,各种数据源之间的差异性以及数据自身误差是否会对海啸数值模拟产生影响值得关注。以中国南海为研究对象,以马尼拉海沟俯冲区为潜在震源区,研究了水深数据的数据源差异性以及数据自身误差对于地震海啸数值模拟的敏感性。结果表明,在开阔的外海海域,不同数据源之间的水深数据差异对于海啸数值模拟的影响可忽略;水深数据自身误差对于数值模拟的海啸波幅值的影响不明显,但对于其相位则存在一定的影响。综合而言,目前开放的海洋水深数据对在开阔的外海海域的海啸传播数值模拟是满足要求的。     

黔中黄壤坡耕地区域降水及其氮磷输入特征

黄壤坡耕地不仅具有“黏、酸、瘦”的特点,而且水土、养分流失普遍严重,引起一系列农业面源污染环境问题。以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008─2012年连续5年进行观测,研究了降水及氮磷湿沉降浓度、总量及季节性变化等特征,探明了降雨带入的氮磷养分对黄壤坡耕地养分流失的贡献,为农业生产、农业面源污染防治对策提供科学依据。结果表明：2008─2012年间,年降雨次数变幅为46~109次,年均64次;年降雨量变幅为558.4~901.5 mm,年均695.7 mm;频次降雨量变幅为6.5~15.5 mm,平均10.9 mm。5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP浓度变幅,分别为1.57~3.31、0.17~0.79、0.10~0.94和0.06~0.48 mol·L-1,平均值分别为1.91、0.42、0.28、0.14 mol·L-1,均与降水量呈负相关,但未达到显著水平;5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP输入量变幅,分别为11.19~18.47、0.96~5.47、1.22~6.65和0.42~1.34 kg·hm-2·a-1,平均值分别为14.32、3.37、2.77、1.09 kg·hm-2·a-1,TN、TP输入量与降雨量呈正相关(相关系数分别为0.774、0.707,P值分别为0.0003、0.0015)。输入量季节性变化5─8月最为集中,5─7月TN输入量为6.95 kg·hm-2,占全年TN输入量的比例高达51.1%;6─8月TP输入量为0.49 kg·hm-2,占全年TP输入量的比例高达47.4%,即冬、春季较低,夏、秋季较高。湿沉降TN、TP输入量相当于当地施肥投入的氮、磷素总量的7.54%、1.14%,因此在农业生产中制定施肥方案时,可考虑坡耕地湿沉降养分的输入,尤其是氮养分的输入。     

不同情景下长江口滩涂湿地2020年景观演变预测

为了解长江口典型滩涂湿地景观格局演变过程,根据1980—2010年长江口滩涂湿地演变规律,采用土地利用动态变化模型Dyna-CLUE模型和CA模型预测2020年长江口3处典型滩涂湿地崇明东滩、南汇边滩以及九段沙在生态保护、现行趋势和围垦加剧3种不同情景下的景观演变。结果表明:到2020年,在生态保护情景、现行趋势情景和围垦加剧情景下,堤外滩涂湿地总面积分别增长56、44 km2以及减少7 km2,其中芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter)群落面积比由2010年的36∶38∶26分别变化为2020年的46∶34∶20、38∶38∶24和38∶37∶25。对于崇明东滩、南汇边滩和九段沙而言,生态保护情景下滩涂湿地面积分别增加7、43和6 km2,而现行趋势情景和围垦加剧情景下,滩涂湿地面积呈现不断减少的趋势。     

设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.     

焊接工艺多源散发的高温颗粒污染物扩散特性数值模拟

为探究热工艺过程产生的热气流作用下颗粒的迁移规律,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对多源浮射流伴生的高温颗粒的扩散特性进行了数值研究,讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况.结果表明,对于473K£T₀£673K的高温颗粒群,温度衰减趋势类似,颗粒群温度分布呈中心对称;当5μm£d_p£20μm时,颗粒与气流之间的跟随性随着粒径的增大而降低;热羽流随时间经历了独立发展和相互合并的过程,羽流之间涡旋结构的消失导致中心位污染源散发的d_p=10μm的颗粒更容易发生沉降.