Modeling Flow,Nutrient, and Sediment Delivery from a Large International Watershed Using a Field‐Scale SWAT Model

A large international watershed, the St. Clair‐Detroit River System, containing both extensive urban and agricultural areas, was modeled using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. The watershed, located in southeastern Michigan, United States, and southwestern Ontario, Canada, encompasses the St. Clair, Clinton, Detroit (DT), Sydenham (SY), Upper, and Lower Thames subwatersheds. The SWAT input data and model resolution (i.e., hydrologic response units, HRUs), were established to mimic farm boundaries, the first time this has been done for a watershed of this size. The model was calibrated (2007–2015) and validated (2001–2006) with a mix of manual and automatic methods at six locations for flow and water quality at various time scales. The model was evaluated using Nash–Sutcliffe efficiency and percent bias and was used to explore major water quality issues. We showed the importance of allowing key parameters to vary among subwatersheds to improve goodness of fit, and the resulting parameters were consistent with subwatershed characteristics. Agricultural sources in the Thames and SY subwatersheds and point sources from DT subwatershed were major contributors of phosphorus. Spatial distribution of phosphorus yields at HRU and subbasin levels identified locations for potential management targeting for both point and nonpoint sources and revealed that in some subwatersheds nonpoint sources are dominated by urban sources.     

RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

通过Hummers法及紫外光/热还原工艺制得还原氧化石墨烯(RGO),采用溶胶-凝胶-煅烧法,以RGO和钛酸酊脂为前驱体制备出RGO/TiO2光催化复合材料,并利用XRD、FT-IR等对其进行了表征.对RGO/TiO2光催化降解性能的研究发现,复合光催化剂RGO/TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光催化降解活性显著优于纯TiO2,并且发现负载量和pH值对光催化降解性能有较大的影响:RGO/TiO2投加量为1.2g·L~(-1)、RGO负载量2%、pH为3、初始浓度为50 mg·L~(-1)反应12 h,2,4-D去除率达到98.75%;2,4-D降解率随着RGO/TiO2投加量的增大先增大后减小;RGO/TiO2对2,4-D的降解为脱氯还原和催化氧化过程,产生氯酚、苯酚等中间产物.     

中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应数值模拟

硫酸盐气溶胶对地球系统能量收支平衡和全球气候变化有重要影响.本研究基于中国2007年二氧化硫排放清单,应用Can METOP、OPAC和SBDART模型,对中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应及其空间分布和时间变化进行分析.结果表明,2007年中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应全年波动范围在-9.1~0.0008 W·m~(-2)之间,全国年均值为-1.372 W·m~(-2),低于全球均值(-0.35 W·m~(-2)),其中华东地区最强为-5.017 W·m~(-2),西北地区最弱仅为-0.22 W·m~(-2),该空间分布主要受SO_2排放的空间差异及西风导致的向东溢出效应影响.同时,除华南之外的绝大多数地区夏季辐射效应最强、冬季最弱,这主要由SO_2向硫酸盐的转化率及相对湿度的季节差异决定.本研究有助于了解中国硫酸盐气溶胶及其气候效应的时空差异,对评估硫酸盐气溶胶的气候效应有重要意义.     

广西南丹玉兰汞矿周边土壤-霸王草系统汞含量分布及污染研究

本文通过对玉兰汞矿及其周边地区土壤和植物(霸王草)汞含量分布及污染的调查和研究,旨在了解土壤和霸王草中的汞污染状况以及汞在土壤-霸王草系统中的迁移转化规律,进而为汞污染防治与修复提供科学依据。本次研究共采集土壤样315件和植物样(霸王草)150件。全部土壤和植物样品采用MDS-2003F型压力自控密闭微波溶样系统消解,并用原子荧光测汞仪进行分析测定。结果表明,坑口片区土壤汞含量为1.362 1±1.227 6μg/g,拉莫片区土壤汞含量为0.742 8±0.717μg/g,周边地区土壤汞含量为0.346 4±0.031 3μg/g,分别为我国一些地区土壤汞自然含量(0.071μg/g)的19.18、10.46、4.88倍。土壤汞含量随远离矿区中部向东西两侧依次降低。植物汞含量分布与土壤汞含量分布基本相似。植物根汞、叶汞与土壤汞相关性为r=0.547和r=0.179,均大于临界值r=0.159(取信度α=5%),植物不同部分汞含量表现为根叶茎。上述特点表明土壤汞是植物汞的主要来源。本次采集工作中55%的土壤样汞含量超过了我国《土壤环境质量标准(GB15618-2008)》第二级标准的对应限值(汞≤0.35μg/g),坑口片区以及北部拉莫片区土壤汞污染较严重,污染范围为2km2。植物根汞对土壤汞的富集系数为3%,土壤汞形态分析显示土壤中的可吸收态汞含量低。植物茎/根和叶/根转运系数较高,为36.62%、65.91%,表明植物根部吸收的有效态汞较多地被转运到茎叶上。     

上海秋冬季PM2.5污染天气形势的客观分型研究

通过分析2013—2015年上海地面PM_(2.5)质量浓度观测资料,发现11、12、1月3个月对PM_(2.5)年总浓度的贡献达到36.4%,对总污染日数的贡献达到50.4%,对PM_(2.5)环境质量的影响最显著.采用T-mode斜交旋转分解方法(PCT),对2012—2015每年11月、12月和次年1月的海平面气压场和10 m风场进行大样本客观分型研究,揭示了4种秋冬季上海PM_(2.5)易污染的天气环流类型,分别为冷锋(Cw)、高压后部弱气压场(WGh)、高压前部弱气压场(WGl和WGf).对上海而言,冷锋、高后弱气压、高前弱气压分别表现为有利于上游污染输送、本地静稳累积、以及本地积累和上游输送相叠加的天气学特征.对比2个典型污染月(2013年1月和12月)和清洁月(2014年11月和2015年11月)的逐日分型结果发现,Cw环流控制下污染输送对秋冬季上海PM_(2.5)环境质量影响显著,高前弱气压的维持是导致上海3次连续重度污染的重要原因.     

利用膜进样质谱连续走航测定表层海水O2/Ar比值和pCO2

利用HIDEN公司HPR40溶解气体质谱分析仪,通过实验探索和实际应用,建立了连续走航高频率同时测定海水中O₂、Ar和CO₂等多种气体的分析方法。通过选择硅树脂膜的循环水取样器、进样流量为220 mL/min、进样平衡温度低于海水2℃等实验条件,建立了船载连续走航系统,实现了利用膜进样质谱仪（MIMS）连续走航测定表层海水O₂/Ar比值和pCO₂。所用仪器稳定性良好,连续测定12 h大气鼓泡48 h后的海水样品获得O₂、Ar和CO₂的精密度分别为1.57%、3.75%和2.21%,O₂/Ar的精密度为2.61%;该方法的重复性好,10 d内绘制7条CO₂工作曲线斜率的相对标准偏差RSD=4.18%。应用该方法在南海北部陆坡19.8°N～20.8°N,114.7°E～115°E断面进行调查并取得了很好的效果,结果表明:该调查断面的生物氧过饱和量Δ（O₂/Ar）为0.56%±1.02%,其变化范围为-2.52%至3.34%,调查断面的pCO₂值为361.53±40.46μatm。该方法具有直接、快速、高时空分辨率测定多种溶解气体的优点,为认识多组分气体的高分辨时空分布格局,深入开展我国陆架边缘海生物过饱和氧、海洋群落净生产力和pCO₂动力学研究提供了新方法。     

基于MCDA模型的危险废物填埋场地下水污染风险分级

基于对风险全过程控制的思想,利用层次分析法,构建了综合考虑危险废物填埋场自身属性、污染场地水文地质条件以及污染受体等因素的危险废物填埋场地下水污染风险分级指标体系,该体系共包括14项指标;并采用MCDA(multi-criteria decision analysis,多准则决策分析)模型,对我国37个危险废物填埋场(不包括港澳台数据,下同)地下水污染风险进行了分级研究. 结果表明:14项风险分级指标之间具有很好的独立性,指标体系能够较为完整、准确地反映危险废物填埋场对地下水的污染风险程度;37个危险废物填埋场地下水污染风险可分为高、中、低3个级别,其中81%处于中、低级风险级别;地下水中特征污染物ρ(Cr)监测值与风险分级分值的距平指数为0.802 9,验证了风险分级结果的可靠性;同时采用MDCA模型对风险分级指标权重的敏感性进行分析,验证了风险分级过程中指标权重赋值的准确性,并降低了指标权重赋值过程中的不确定性,进一步提高了分级结果的可靠性.风险分级结果在一定程度上可为危险废物填埋场地下水污染风险管理提供依据.      

pH值和离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响机制

磺胺二甲基嘧啶作为普遍使用的抗生素代表,可通过动物粪便施肥及药物不规范使用进入到环境中.针铁矿是土壤中分布广泛且活性较高的一种矿物,会对磺胺二甲基嘧啶的环境行为产生一定的影响.为了正确评估磺胺二甲基嘧啶的环境风险,本文考察了溶液pH值、离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.结果表明:磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附具有明显的非线性,且吸附具有明显的滞后现象,吸附等温线可以用Freundlich模型较好的拟合(R~2=0.991);磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附随着pH值的增加先增加后减小,随着离子强度的增加开始有微弱的增加然后保持不变;在酸性和中性条件下,表面络合作用是主导磺胺二甲基嘧啶在针铁矿表面上吸附的主要机制,在碱性条件下静电斥力是主导吸附的主要作用力.因此,在评估抗生素的环境行为时,应该考虑不同的环境条件对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.     

Estimating Floodwater Depths from Flood Inundation Maps and Topography

Information on flood inundation extent is important for understanding societal exposure, water storage volumes, flood wave attenuation, future flood hazard, and other variables. A number of organizations now provide flood inundation maps based on satellite remote sensing. These data products can efficiently and accurately provide the areal extent of a flood event, but do not provide floodwater depth, an important attribute for first responders and damage assessment. Here we present a new methodology and a GIS‐based tool, the Floodwater Depth Estimation Tool (FwDET), for estimating floodwater depth based solely on an inundation map and a digital elevation model (DEM). We compare the FwDET results against water depth maps derived from hydraulic simulation of two flood events, a large‐scale event for which we use medium resolution input layer (10 m) and a small‐scale event for which we use a high‐resolution (LiDAR; 1 m) input. Further testing is performed for two inundation maps with a number of challenging features that include a narrow valley, a large reservoir, and an urban setting. The results show FwDET can accurately calculate floodwater depth for diverse flooding scenarios but also leads to considerable bias in locations where the inundation extent does not align well with the DEM. In these locations, manual adjustment or higher spatial resolution input is required.     

县域农用地生态价值评估研究 ——以玉山县为例

针对当前农用地估价工作中存在的重社会经济价值评价,轻生态价值评价,长期缺乏农用地价值的完整认识,直接导致农用地被低价转为建设用地的问题,本研究将采用农用地生态价值估价新方法——吸碳制氧法来测算玉山县农用地生态价值,并与玉山县各乡镇农用地经济价值比较分析,以说明农用地生态价值评估在农用地估价工作中的重要性.研究结果表明,农用地生态价值的评估可以用于指导农用地外部合理流转,有利于农用地的保护,同时,对退耕还林、退田还湖也具有一定的指导意义,因此农用地生态价值评估是非常必要的.