地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取;提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列;发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性;构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测;在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

土地集约利用与生态效率的耦合协调发展研究

如何处理好土地集约利用与生态环境之间的关系,实现土地利用的经济、社会和生态三效益协调发展是新型城镇化建设中面临的一个重要问题。该文利用2005～2016年中国30个省、直辖市、自治区面板数据,通过全局主成分分析方法和超效率SBM模型对土地集约利用综合指数和生态效率进行测算,试图揭示土地集约利用与生态效率的耦合协调发展状况。结果表明：（1）土地集约利用水平呈逐步递增趋势,增长幅度表现为东部>中部>西部>东北地区;（2）生态效率逐年增加,增长幅度表现为东部>中部>西部>东北地区;（3）2016年,7个（23%）省市达到协调发展类,4个（14%）省市属于濒临失调类;19个（63%）省市属于失调衰退类。其中,上海和宁夏属于生态效率滞后型,其他省市均属于土地集约利用滞后型。此外,二者的耦合协调度有较明显的空间正相关性,但集聚程度逐渐减弱,空间分异愈加明显。     

赤水河流域土地利用结构对氮素输出的影响

以赤水河流域为研究对象,根据Landsat8 OLI卫星影像获取流域土地利用现状,利用ArcGIS的水文、空间分析模块提取22个子流域,分析子流域不同形态氮(TN、NO_3~--N、NH_4~+-N)的输出特征及其与土地利用结构之间的关系。结果表明:赤水河各子流域TN、NO_3~--N、NH_4~+-N浓度范围分别为1. 27～4. 13、1. 14～3. 97、0. 01～0. 35 mg/L。TN和NO_3~--N与流域内耕地、灌草的相关系数分别为0. 663 (p 0. 01)、0. 538 (p 0. 05)和0. 631(p0. 01)、0. 530(p0. 05),TN、NO_3~--N、NH_4~+-N与流域内耕地、灌草浓度表现为显著正相关,流域内耕地、灌草对TN、NO_3~--N输出均表现为显著的"氮源"作用。NH_4~+-N的相关系数为-0. 558(p 0. 01),耕地对NH_4~+-N输出起显著"氮汇"作用。TN、 NO_3~--N与林地的相关系数为-0. 673 (p 0. 01)、-0. 652(p0. 01),林地对TN、NO_3~--N输出起到了显著的"氮汇"作用。NH_4~+-N与林地的相关系数为0. 435(p0. 05),林地对NH_4~+-N的输出起"氮源"作用。各子流域的分析结果表明,流域受土地利用结构带来的面源污染影响显著。     

小尺度上蜜蜂传粉服务与耕地利用集约水平之间权衡关系研究

传粉作为重要的生态系统服务之一,对维持野生植物群落和粮食生产至关重要。近年来随着全球农业投入迅速增加,耕地利用集约化程度大幅提高,昆虫传粉能力受到严重影响。由于全世界约2/3的主要粮食作物依赖传粉服务,因此传粉服务的下降将威胁着全球粮食安全。然而,传粉服务与耕地利用集约水平的相互关系有待在全球各地区进行进一步验证,尤其在中国这种农业大国。以鄱阳湖滨湖区典型村落为研究对象,基于高精度土地利用数据、传粉蜜蜂生物物理数据、区域社会经济以及实地调研数据,采用InVEST模型、GIS分析工具、数理统计和回归分析方法。定量揭示小尺度上耕地集约利用与蜜蜂传粉服务之间的权衡关系。结果显示:(1)研究村落2000年和2013年蜜蜂传粉服务丰度平均值分别为0. 127和0. 108,期间下降幅度为15. 50%。总体上,研究村落蜜蜂传粉服务有较明显的削弱。(2)受退耕还林、退田还湖以及耕地撂荒等因素的综合影响,研究村落耕地利用区域减少了37. 66 hm~2,约占村落土地总面积的13. 55%。但由于农药、化肥、机械以及劳动力等投入的增加,该村各耕地利用类型的集约度分值均有大幅度提高,增幅均高达2倍以上。(3)耕地利用集约度变化与蜜蜂传粉服务变化回归系数为-0. 164,两者呈负相关关系,也即两者之间存在此消彼长的权衡关系。研究村落耕地利用集约度的提高削弱了蜜蜂传粉服务功能。     

湘江干流水环境质量演变特征及其关键因素定量识别

为科学有效地保护湘江流域水环境,定量识别湘江干流主要水质指标的驱动因素,该研究基于1990~2016年水质监测数据及沿岸永州 长沙五市社会经济发展指标,采用Mann-Kendall检验法分析湘江干流水环境演变趋势,通过逐步回归分析确定各地区各水质指标主要驱动因素。结果表明：湘江干流COD_Mn、Cd、As整体呈下降趋势,上游BOD₅呈下降趋势,上中游NH₃-N呈上升趋势,中游衡阳、株洲市重金属Cr⁶⁺呈上升趋势,衡阳市TP呈上升趋势,中下游BOD₅呈上升趋势;定量追溯各水质指标影响因素得出工业污染是湘江干流重金属As、Cr⁶⁺、Cd主要驱动因素,永衡株潭地区NH₃-N,衡阳市BOD₅、COD_Mn、TP及衡株潭地区BOD₅均以农业污染影响为主;发现产业结构调整对干流水环境有显著影响,建议在流域产业结构调整过程中加强转型升级。     

长江经济带用水量时空差异的驱动效应研究——基于生产和生活视角

分解长江经济带生产用水量、生活用水量时空差异的驱动效应,有利于用水总量控制目标的顺利实现。采用LMDI(Logarithmic Mean Divisia Index)方法,兼顾生产用水和生活用水,将用水总量时空差异分解为生产强度效应、产业结构效应、经济规模效应、生活强度效应和人口规模效应。结果显示:生产用水量是长江经济带及各省份用水总量变化的主要来源,生活用水量对用水总量的促增作用也逐渐增强;生产强度效应、产业结构效应是抑制用水总量增加的主要和次要因素,而经济规模效应、生活强度效应是促进用水总量增加的主要和次要因素,人口规模效应对用水总量的促增作用相对较弱;农业、工业经济增长都促进了用水总量增加,尤其是农业,农业、工业用水强度普遍下降及农业增加值所占比重下降,都促进了用水总量下降;生产用水量是各省份用水总量空间差异的主要来源,各省份用水总量与江苏、重庆空间差异的驱动因素存在差异性。因此,各省份应该贯彻落实高质量发展、转变经济增长方式,重点开展生产环节节水、兼顾生活环节,继续降低产业用水强度、优化升级产业结构,加强生活用水定额管理、提高节水意识,各省份可以以江苏、重庆为参考对象,依据用水总量空间差异驱动因素,充分挖掘可行的节水路径。     

预氧化聚丙烯腈/g-C3N4光催化降解罗丹明B

以聚丙烯腈(PAN)和g-C_3N_4为原料,采用超声波辅助分散的溶液浸渍法及煅烧法制备了具有共轭结构的预氧化聚丙烯腈/g-C_3N_4复合光催化剂(CPAN/g-C_3N_4),采用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、EIS等技术对光催化剂进行了表征,考察了CPAN/g-C_3N_4对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解性能。结果表明:CPAN与g-C_3N_4具有良好的协同作用,使g-C_3N_4片状结构堆叠体颗粒显著减小,明显增强了光催化剂在全部光谱范围内的光吸收,有效提高了光生电子-空穴分离效率;在PAN与g-C_3N_4质量比为1∶200、煅烧温度250 ℃、煅烧时间1 h条件下所制备的CPAN/g-C_3N_4光催化活性最高,且具有良好的光催化活性稳定性。超氧自由基和光生空穴为CPAN/g-C_3N_4复合光催化剂光降解罗丹明B的主要活性物种。     

含氮生物降解促进剂对土壤吸附正十六烷的影响

选用正十六烷模拟润滑油,通过振荡平衡实验,考察了两种含氮脂肪酸型生物降解促进剂（甲基二乙醇胺油酸酯（MDEAO）和油酸二乙醇酰胺（ODEA））对水土体系中正十六烷吸附行为的影响。实验结果表明：正十六烷在水土体系中的有机质标化分配系数与土壤种类无关,与生物降解促进剂种类有关;土壤对正十六烷的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型;MDEAO的临界胶束浓度为2.0 mg/L,对土壤吸附正十六烷有一定的促进作用,ODEA的临界胶束浓度为0.7 mg/L,形成的胶束对正十六烷的增溶效果明显,促进了正十六烷在土壤中的解吸。     

湖北长江三峡地区山水林田湖草生态保护修复形势与对策研究

文章重点分析了湖北长江三峡地区生态功能定位、生态保护修复重点,剖析了湖北长江三峡地区山水林田湖草生态保护修复形势,在介绍湖北长江三峡地区山水林田湖草生态保护修复工程试点的基础上,深入分析了该工程试点推进中的难点问题。提出了相应对策：坚持用系统思维推进山水林田湖草整体保护和修复;加强生态环境问题突出区域重点攻坚,着力解决生态保护修复不充分、不平衡问题;加大社会资本、绿色金融支持力度,健全多元化、差异化资金供给及管理机制;积极探索生态产品及废弃资源价值转化新途径;加强科技支撑、坚持自主创新、打造精品示范工程;提升建设项目服务水平,加强生态环境监测及风险应急能力建设。     

铬盐废水蒸发系统腐蚀突变与缓蚀工况研究

针对铬盐废水蒸发系统运行过程中的腐蚀问题,采用失重法、pH值检测、扫描电镜(SEM、EDS)和XRD等手段,模拟研究了温度、Cr3+质量浓度对20#碳钢腐蚀速率、腐蚀产物的影响,并从废水pH值和形貌分析角度探索腐蚀速率发生突变的原因.研究表明:废水Cr3+质量浓度在150～180 mg/L范围,碳钢腐蚀速率发生突增,废...