3S技术在太湖富营养化和蓝藻水华分布规律中的应用研究

应用3S技术,采用营养状态指数法、蓝藻水华分级评价方法以及蓝藻水华发生频率分析方法,对2010—2013年太湖富营养化状况和太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖富营养化控制和蓝藻水华预警、监控工作提供技术支持,同时为太湖水环境治理提供科学依据。实践证明,3S技术能快速、全面、直观地反映太湖富营养化状况和蓝藻水华时空分布规律。结果表明:(1)2010—2013年太湖处于轻度富营养状态,太湖富营养化呈现西北高、东南低的分布规律;(2)2010—2013年,全太湖小型蓝藻水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少;(3)年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现"小型多发、中大型少发、重大型偶发"趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势;(4)月际变化上,8月和9月是太湖蓝藻水华的高发月份,9月蓝藻水华发生规模最大;(5)空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域。     

香樟叶片中氟化物监测方法比较

比较了高氯酸、硝酸-氢氧化钾和超纯水3种基质对香樟叶片中氟化物浸提效果以及氟离子选择电极法定量方式之间的差异,同时尝试了离子色谱法。结果表明,间歇超声45 min浸提满足测定要求,标准加入法定量结果更可信。高氯酸基质曲线在不同日期制备的曲线重合度、斜率转化系数和日间偏差不如其他2种基质,但操作简单,浸提效果好,可通过测定前调节p H值和添加总离子强度调节剂改善;硝酸-氢氧化钾浸提效果与高氯酸的相当或更好,精密度好,但操作步骤多;超纯水浸提平均效果是其他2种的80%,叶片氟化物含量较低时与酸浸提效果相近;氟离子选择电极法与离子色谱法对叶片氟化物测定结果差异甚大,原因待查。     

基于MODIS数据的太湖蓝藻水华时空分布规律研究

利用EOS/MODIS遥感影像数据,采用蓝藻水华分级评价方法和蓝藻水华发生频率分析方法,对2010年～2013年不同级别太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖蓝藻水华预警、监控、治理工作提供技术支持.结果表明：（1） 2010年～2013年,全太湖共发生蓝藻水华354次,其中小型水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少.（2）年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现“小型多发、中大型少发、重大型偶发”趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势.（3）月际变化上,蓝藻水华主要发生在8 ～10月,8月和9月尤其是太湖蓝藻水华的高发月份.发生规模上,4～6月蓝藻水华发生规模较小,7月开始规模逐步扩大,到9月达到顶峰,10月规模有所缩小.（4）空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域.从空间分布频率来看,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域.     

水中挥发酚测定的影响因素分析

水和废水例行监测中,挥发酚是重要必测项目之一,在各种测定方法中,目前多采用4-氨基安替比林萃取光度法进行测定。该法在实际操作中存在诸多必须注意的问题,本文作者结合工作实际对4-氨基安替比林萃取光度法测定挥发酚过程中的多种影响因素进行分析和探讨,并提出了一些解决办法。     

秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制

利用四期遥感TM数据和GIS技术，通过分析20年秦淮河流域城镇用地增长格局及其演化机制，为流域综合管理和模拟提供重要参数，研究结果表明：①城镇用地增长显示阶段性和空间的不均匀性，增长拐点发生在1994年和2000年，空间上表现出增长“热极”与“热带”；②城镇用地增长阶段性是经济社会过程及驱动因子演化阶段的反映，回归分析显示城镇用地增长与城镇人口、经济总量及开发区发展相关系数高，这归于1992年开发区创建、投资增加与2000年撤县设区驱动的结果；③城镇用地增长格局变化是社会经济物质载体演化的体现，1992年后开发区成为城镇用地增长首要来源，2000年后东山新市区与大学城成为其增长核心和新形式，机场与高速公路网强化对城镇用地的空间导向。研究结果较客观地刻画了城市化格局与过程的演化规律，参数应用与数据精度的提高是今后研究的重点.     

上海霾气候数据序列重建及其时空特征

利用上海11个气象站点1960～2008年日均相对湿度、能见度以及天气现象资料,重建了上海近50 a霾气候数据序列,并从时间和空间两个方面分析了上海霾日数的气候特征和变化规律。结果表明,上海霾气候数据序列重建值与报表记录值之间变化形态存在着较好的一致性,重建值较记录值偏高。1960～2008年,上海霾日数以97 d/10 a的线性趋势显著增加,2002年以后霾日数总体上呈减少趋势。上海多年平均霾日数以冬季最多而夏季最少。近50 a,上海霾日数呈现出西南部最多 市区较多 东北和东南部最少的空间分布,霾日数的空间变化趋势则表现为西南部增加较多而东部增加较少。1981～2008年,上海霾日数在西部和南部都增加,东部则减少。〖     

太湖水环境时空演变及污染特征分析

分析研究太湖30年来的水质演变及近年来的水文径流数据,得出了太湖中存在的主要湖流。同时结合太湖特定的地理条件及水文特点,将大太湖分成湖岸区、过渡区和湖心区,对比分析了各个湖区间水质的相互影响及变化规律,得出了太湖的主要污染特征。     

基于GM（1,1）模型的城镇生活污水排放量预测

根据2000--2012年全国城镇生活污水排放量数据,建立了相应的GM（1,1）模型和预测函数。通过后验差检验等对预测函数进行了评估,并对2013--2017年城镇生活污水排放量进行了预测,结果表明,2013--2017年全国城镇生活污水的排放量逐年增加,呈上升趋势,从2013年的477．2736亿t上升到2017年的624．1022亿t;灰色预测模型和方法简单易用,利用较少的数据即可进行精度较高的预测。     

利用高光谱反演模型评估太湖水体叶绿素a浓度分布

叶绿素a浓度是评价水体富营养化和初级生产力的一个重要参数,高光谱遥感是获取叶绿素a浓度的有效手段.为建立太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型,选取2015年5—7月共计60组同步实测高光谱数据和叶绿素a浓度数据,在地面光谱反射率和叶绿素a浓度相关性分析的基础上,使用2∶1的数据样本进行太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型的建立和验证,筛选模型分别为波段比值、三波段、荧光峰位置、峰谷距离、一阶微分、NDCI(Normalized Difference Chlorophyll Index)、峰面积、荧光峰高度、WCI(Water Chlorophyll-a Index)和四波段模型.结果表明,建模得到的四波段模型决定系数最高,峰面积模型的决定系数相对最低;四波段模型的反演精度最高,均方根误差(RMSE)为0.00376 mg·L~(-1),平均绝对误差(MAPE)为27.86%,而WCI模型的反演精度相对最低,RMSE为0.01231 mg·L~(-1),MAPE为45.11%.将反演精度最高的四波段模型应用于2015年8月3日的两景HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱影像数据,也得到较高精度,利用同步实测叶绿素a浓度验证的决定系数为0.7643,RMSE为0.00433 mg·L~(-1),MAPE为45.62%.在春、夏季叶绿素对水体光学特性占主导作用且叶绿素分布均匀的情景下,本研究可为太湖水域叶绿素a的高光谱反演和水环境监测提供有价值的参考,其它季节水体光谱特点的研究尚待进一步开展.     

基于AHP LP法的南水北调中线水资源优化配置

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源，水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段。为促进区域水资源供需状况相对平衡，按可持续发展的要求，根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况，以有限水资源综合效益最大为目标，考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束，采用层次分析法与线性规划法相结合的方法，建立了水资源优化配置模型，并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨。最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究，并对求解结果进行了分析、评价及展望。结果表明，南水北调工程实施后，能够解决河北省受水区严重缺水的状况。