灰色系统模型在总悬浮物预测中的应用

以１９８６－１９９４年东北某城市总悬浮物统计资料为依据，应用灰色系统理论ＧＭ（１，１）模型对总量浮物数值进行预测分析。     

Using a process-based model to understand dynamics of Chinese agricultural and water technology development from 8000 bc to 1911 ad

Advancements in technology are inextricably bound to our society and the natural environment. However, how the development process of a technology system interacts with both remains unclear. We propose a process model to understand the complex dynamics among technology, society, and the environment via seven interactive elements: technologies, actors, receiving bodies, natural contexts, social contexts, temporal–spatial contexts, and outcomes. The model was applied to agricultural and water technology development in China from 8000 bc to 1911 ad. Our findings show that these elements did not play equally important roles in different periods of the development in ancient China, with social contexts most dominating during the earlier periods and both social and environmental concerns arising towards the later periods. The proposed model, by identifying the elements in the technology development that should be strengthened, can act as an analysis device to assist in reconfiguring a more sustainable socio-technological system.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1007/s13280-020-01424-7) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

不同污染等级下阳泉市PM2.5传输特征和潜在源区分析

利用2020~2022年阳泉市的PM_2.5监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料,采用 HYSPLIT4 后向轨迹模式,引入多站潜在源贡献因子分析法（MS-PSCF）和轨迹密度分析法（TDA）,对阳泉市PM_2.5传输通道和潜在源区分区域、分级别研究. 结果表明：①阳泉市PM_2.5污染主要集中在阳泉和平定,盂县相对较轻,阳泉和平定的不同污染等级天数占比及PM_2.5浓度的平均值和最高值均要明显比盂县高,PM_2.5分布特征与本地特殊地形密切相关. ②小风天气下不同污染等级PM_2.5污染次数最多、PM_2.5浓度最高;东西向区域输送对阳泉和平定PM_2.5污染次数和PM_2.5浓度影响明显,且偏东风贡献显著;盂县中度以上天气以本地污染源影响为主. ③中度以上污染天气生成维持的地面形势主要有4种,暖低压型（22%）、高压前部（底部）型（54%）、高压后部型（14%）和均压场型（10%）,高压前部（底部）型是造成PM_2.5浓度升高的主要地面形势;高空形势主要有2种,平直西风气流型（78%）和西北气流型（22%）,平直西风气流型是造成PM_2.5浓度升高的主要高空形势. ④MS-PSCF和TDA分析法得出的PM_2.5不同污染等级的传输通道和潜在源区结果具有一致性,PM_2.5主要传输通道为东北、东南和西北通道,东北和东南通道为短距离传输,是造成PM_2.5浓度增加的主要路径,西北通道与西北沙尘传输通道一致,属于长距离传输;PM_2.5主要的污染潜在源区位于河北中西部与东南部、河南东北部及其与山东西南部交界处、山西东南部.     

丹江口水库浮游细菌和氮磷循环基因垂直分布特征及其驱动因素

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其驱动因素尚未清晰. 选取丹江口水库5个生态点位,采用宏基因组学研究表层、 中层和底层垂直分布浮游细菌群落组成,分析预测氮磷循环功能及其驱动因素. 结果表明,丹江口水库主要由变形菌门、 放线菌门和浮霉菌门等优势种群组成,不同深度来源的浮游细菌群落结构具有显著差异,水温（T）、 氧化还原电位（ORP）、 溶解氧（DO）和Chla是影响浮游细菌群落组成的主要因素. 氮循环功能基因分析表明,主要涉及生物固氮过程、 硝化作用、 反硝化作用和异化硝酸盐还原作用等7个主要途径的gltB、 glnA、 gltD、 gdhA和NRT等39个氮循环功能基因. 磷循环功能基因分析表明,主要涉及有机磷矿化、 无机磷溶解、 调节等6个主要途径的pstS、 ppx-gppA、 glpQ和ppk1等54个磷循环功能基因. 聚类分析表明不同深度是影响氮磷循环功能基因组成和丰度的主要因素,表层和底层氮磷循环功能基因丰度高于中层样品. 奇异球菌属、 嗜氢菌属、 Limnohabitans和棍状杆菌属等是氮磷循环的关键物种. DO、 pH、 T、 总溶解性固体（TDS）、 电导率（EC）和Chla与氮磷循环功能基因显著相关,以上环境因子随丹江口水库深度增加浓度降低或升高,导致浮游细菌氮磷循环功能基因呈明显的垂直分布特征. 通过揭示丹江口水库不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其影响因素,可为丹江口浮游细菌生态功能和多样性保护发挥潜在的作用.     

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.     

1982-2006年中国半干旱、干旱区气候与植被覆盖的时空变化

利用1982 - 2006年英国CRU(Climatic Research Unit)全球气温降水数据和NOAA/NASA归一化植被指数(the Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据,分析了中国内陆半干旱和干旱区的气候、植被覆盖的时空变化.结果表明,虽然中国内陆半干旱和干旱区的部分区域降水减少,但整体上向暖湿化发展.在暖湿化背景下,中国内陆半干旱和干旱区的植被总体以改善为主(＞1％·(10a)-1),特别是新疆西北部和青海东南部;但局部有微弱的减少趋势[(0～1)％·(10a)-1],如新疆南部和东部、甘肃西北部.最后,以乌鲁木齐为例,分析发现气温增加导致植被生长季延长和降水的增加,使得过去25年乌鲁木齐的植被覆盖有明显的改善.     

贵州草海湿地农田渠系水质空间分异特征及影响分析

为了解草海湿地农田渠系水质现状、空间分异特征及影响因素,于2011年秋季对草海湿地进行大空间尺度的采样,分析了氮磷等理化指标,采用单因子污染指数法和营养状态指数法分别对农田渠系水质和湖泊营养状态进行评价.结果表明,草海湿地农田渠系水质污染严重,多数水质为V类或劣V类,总氮和溶解氧是水体中的主要污染因子;上游水质劣于下游,尤其是上游靠近县城区域的水质最差;多等级排水渠系对氮磷具有一定的截留作用,干渠V级水质好于低级渠系水质;不同的土地利用方式对水质的影响不同,城镇用地>集中式村落>农田;草海湿地水体上、中、下游营养水平分别为中度富营养、轻度富营养和中营养,外源污染物的累积和湖泊营养水平的提高导致其沼泽化,而流域不合理的土地利用结构加剧了沼泽化的进程.     

传统农业区土地利用对土壤氮素季节动态变化的影响——以官厅水库上游延庆盆地为例

土地利用对土壤养分时空动态变化的影响,不仅影响到土壤中养分元素的利用效率,同时会影响到养分流失的危险性和区域非点源污染的形成。本文通过野外采样分析,按照不同时期对官厅水库上游延庆盆地内的玉米地、蔬菜地、果园、其他经济类用地的土壤全氮含量进行了测定;分析了不同农业用地影响下土壤氮素的季节动态变化特征和土壤垂直剖面变化。结果发现:(1)0～40cm是玉米地养分活跃层;蔬菜地的养分含量在0～10cm土层变化最剧烈;果园整个剖面上养分变化均较剧烈;其它经济用地在25～40cm土层养分变化较大;(2)果园和蔬菜地是研究区内养分活动最活跃的土地利用方式,蔬菜地的表层养分流失风险性最高,对于地表水和地下水具有很高的潜在影响;果园在整个剖面上养分变化较大,其发生养分的淋溶流失的风险性最高;玉米和其他经济用地养分变化不大。研究结果建议,传统农业区在开展农业结构调整时,尤其是将传统的农作物种植改为蔬菜地和果园时,必须加强对农田生态系统研究,实施严格的科学管理,提高养分的利用效率,降低对环境的影响。     

垃圾渗滤液浇灌对红壤原生动物群落的影响

采用“非浸没培养皿法”（non-flooded petri dish method)培养,对李坑垃圾填埋汤垃圾渗液淋灌的土壤中的原生动物群落进行了分析。实验发现4属4种纤毛虫：膨胀肾形虫（Colpoda inflata)、有肋薄咽虫（Leptopharynx costatus)、莫式拟肾形虫（Paracolpoda maupasi)、恼斜板虫（Plagiocampa difficils)。随淋灌中垃圾渗滤液浓度的上升,出现的纤毛虫种类呈递减趋势,从定量实验的结果来看,即使是较低浓度的垃圾渗滤液,也对土壤原生动物群落造成了较大的伤害。25％浓度的垃圾渗滤液淋灌的土样中,原生动物数量仅为CK组的30％;超过50％浓度的渗滤液稀释液淋灌土样,则仅为CK组的10％左右。数据表明污染本身并没有被降解,而是全部（或至少大部分）转移到了受渗滤液影响的土壤中,从而导致土壤中的原生动物群落的结构无论是从数量上还是从种类上均曹到相当大的破坏。表4参15     

Characterization of interaction between different adsorbents and copper by simulation experiments using sediment-extracted organic matter from Taihu Lake,China

The complex capacity of different types of organic matters （OMs） for Cu was quantitatively studied by simulation experiments using different adsorbents prepared from the sediment in Taihu Lake. The free Cu was measured with ion selective electrode （ISE） and complex capacity was calculated using a conditional formation constant model. The result indicated that the complex capacity was 0.048 mmol·g-1, 0.009 and 0.005 mmol.g-1for raw sediment, sediment without DOM, sediment without insoluble organic matters but with DOM and sediment without OM. Insoluble organic matter played a major role in the sorption of Cu in sediment and it can adsorb most Cu from water column. In the solution, Cu mainly existed as a complex with DOM and the DOM-Cu complexation capacity was 327.87 mg. g-1. The change of TOC and pH indicated ion-exchange in the interaction between free Cu and DOM. When the Cu concentration in the experiment reached the complex capacity of DOM, precipitation was the major mechanism to remove Cu from water phase, which was observed from UV absorbance change of DOM, that is, its aromaticity increased while molecular weight decreased. The desorption result indi- cated that DOM was more capable of desorbing Cu from adsorbents without OM than adsorbent with OM. The desorbed quantity with DOM was 1.65, 1.78 and 2.25 times higher than that with water for adsorbents without OM, raw adsorbents （sediment） and adsorbents without DOM.