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。     

近15年来长江口控制站徐六泾悬沙变化特征研究

基于近15年的实测数据,分析给出了长江河口控制站徐六泾悬沙浓度和组成的变化特性。研究表明：徐六泾站多年平均表层（2003～2017年）、中层和底层（2010～2017年）含沙量分别为0.07、0.07和0.13 g/L;表层（2004～2017年）、中层和底层（2009～2017年）的中值粒径分别为7.3、9.4和11.0 μm。研究期间,年平均含沙量呈显著下降趋势,洪季较枯季降幅更明显。其中2015～2017年均洪枯季表层含沙量较2003～2005年均值分别降低了57%和20%;表层含沙量在2008年出现明显降低的拐点,2008年之后的洪枯季表层含沙量较之前分别降低56%和44%。悬沙粒度具有一定的波动变化,但没有显著趋势性变化特征,或与样本数量限制和流域内人类活动有关。     

基于资源环境承载力与开发建设适宜性的国土开发强度研究——以江苏省为例

以江苏省为研究区域,运用特尔斐法、线性拟合预测、Kaya分解模型和多要素空间叠置分析等方法,测算未来各地市基于资源环境承载力与开发建设适宜性的可承载国土开发强度,进而识别影响区域建设用地扩张的限制性因素。结果表明：（1）不同资源环境要素对江苏省建设用地扩张的约束作用呈现显著差异,水资源对国土开发的承载水平总体稍高于环境承载水平,而碳峰值承载水平为三者最低;（2）“不适宜”开发区主要分布在湖泊湿地和沿海滩涂地区,“适宜”开发区则以苏锡常环太湖一线、宁镇扬盐沿长江一线和滨海沿线为轴带集聚分布;（3）各地市未来可承载国土开发强度呈现地域性、时间性和结构性差异,苏南地区主要面临环境和碳排放的双重约束,苏中和苏北则受水、环境和碳排放的交替约束。国土开发强度承载水平预测可为制定区域差异化的用地规模调控与生态保护政策提供理论与数据支撑。     

安徽省县域公路交通与经济发展空间格局及耦合研究

交通与经济系统相互影响又互为合作,二者的良性反馈与循环是区域协调均衡发展的切实保证。基于安徽省77个县(市)域研究单元,利用公路交通路网和社会经济数据,借助交通优势度模型、经济发展水平综合评价模型和耦合协调发展评价模型,考量分析了公路交通和经济发展的空间格局及其耦合协调特征。结果表明:(1)安徽省县域公路交通路网密度北高南低,总体较优;交通可达性呈"单核"圈层分异;区位优势度呈"多核"圈层分异;交通优势度正介于"多核"向"单核"圈层转变的过渡状态。(2)各县(市)经济发展水平整体呈"金字塔型"分化,低发展水平单元基数较大;优势单元多集中于皖江城市带地域;地级市市辖区经济发展水平普遍高于周边县(市)。(3)全省县域公路交通与经济发展耦合关系整体良好,但协调度水平总体偏低,绝大多数县(市)公路交通发展超前经济。如何依托既有公路交通支撑,加快推进县域经济发展,是打造全省公路交通与经济协调发展新格局的关键。     

Heterogeneous UV/Fenton degradation of bisphenol A catalyzed by synergistic effects of FeCo2O4/TiO2/GO

A new method for bisphenol A (BPA) degradation in aqueous solution was developed. The characteristics of BPA degradation in a heterogeneous ultraviolet (UV)/Fenton reaction catalyzed by FeCo₂O₄/TiO₂/graphite oxide (GO) were studied. The properties of the synthesized catalysts were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and vibrating sample magnetometry. FeCo₂O₄ and TiO₂ were grown as spherical shape, rough surface, and relatively uniform on the surface of GO (FeCo₂O₄/TiO₂/GO). Batch tests were conducted to evaluate the effects of the initial pH, FeCo₂O₄/TiO₂/GO dosage, and H₂O₂ concentration on BPA degradation. In a system with 0.5 g L⁻¹ of FeCo₂O₄/TiO₂/GO and 10 mmol L⁻¹ of H₂O₂, approximately 90 % of BPA (20 mg L⁻¹) was degraded within 240 min of UV irradiation at pH 6.0. The reused FeCo₂O₄/TiO₂/GO catalyst retained its activity after three cycles, which indicates that it is stable and reusable. The heterogeneous UV/Fenton reaction catalyzed by FeCo₂O₄/TiO₂/GO is a promising advanced oxidation technology for treating wastewater that contains BPA.

     

庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。     

电絮凝—超滤组合工艺处理设施农业营养废液的试验研究

设施农业营养废液具有氮和磷营养元素含量高、碳元素少、病原菌多的特点,直接排放会污染环境、影响生态平衡,因此排放前需经过适当净化处理。为此,采用电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液进行处理,重点研究了电絮凝—超滤组合工艺对营养废液中污染物的去除效果,同时考察了电流密度和电解时间对处理效果的影响。结果表明,电絮凝—超滤组合工艺对大肠杆菌、总磷、总氮和总有机碳(TOC)都有一定的去除效果,在电流密度为1.78mA/cm2、电解时间为30min、超滤压力为0.16 MPa的条件下,其去除率分别为99.88%、99.76%、47.59%、28.72%。因此,电絮凝—超滤组合工艺对设施农业营养废液有较好的处理效果。     

浙江省工业烟粉尘总量控制研究

通过对浙江省工业烟粉尘排放总量和排放源现状进行分析,提出工业烟粉尘减排治理对策,对工业烟粉尘4个重点行业(水泥制造行业、火力发电行业、钢铁行业(包括炼钢、钢压延加工和黑色金属铸造行业)、纺织染整行业(包括棉印染精加工、化纤织物染整精加工和棉织造加工行业)排放源的烟粉尘减排途径和潜力进行分析测算,研究提出工业烟粉尘总量控制措施和建议。     

磁性Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料催化降解水中17β-雌二醇

利用化学沉淀法制备磁性四氧化三铁/石墨烯(Fe3O4/GE)纳米复合材料,并将其与H2O2构成非均相Fenton体系用于催化降解水中微量的17β-雌二醇(E2),研究了初始p H值,初始H2O2浓度,催化剂用量对E2降解的影响。结果表明,Fe3O4/GE纳米复合材料在无需外加光源的条件下能够有效催化降解E2。在p H 7.0,E2初始浓度为1 mg/L,初始H2O2浓度为15 mmol/L,Fe3O4/GE投加量为15 mg/L的条件下,反应8 h后可去除92.9%的E2。Fe3O4/GE具有便捷的磁分离特性和稳定的催化活性,经过7次循环使用后对E2的降解效率仍保持在91.5%左右。     

钢渣吸附Pb2+的动力学研究

采用批式振荡吸附法研究了钢渣吸附Pb^2＋的动力学。研究结果表明,钢渣吸附Pb^2＋的动力学控制步骤（简称动力学控制步骤）随实验条件的变化而变化：钢渣粒径大于120μm、振荡器转速小于150r/min或Pb^2＋初始质量浓度小于150mg/L时,孔扩散是动力学控制步骤;钢渣粒径小于120μm、振荡器转速大于150r/min或Pb^2＋初始质量浓度大于150mg/L时,表面扩散是动力学控制步骤;钢渣对Pb^2＋的吸附反应是二级反应,其吸附速率为13.26g/（mg.min）。