基于土地利用变化的忻州市生态格局时空变化分析

为了厘清改革开放以来忻州市各类生态系统及生态系统格局的时空特征,使用忻州全市1980、2000、2018年的土地利用和覆盖(LULC)二级分类数据,经过土地转移矩阵和景观格局指数计算,探讨分析了忻州市改革开放以来近40年的LULC及格局的长时间序列时空变化特征,以揭示忻州市的生态环境变化态势。研究区近40年来以城镇用地和其他建设用地增加为主,其他各类减少,城镇化和人口增长带来的土地和生态压力主要集中在草地、耕地以及湿地上;其中2000—2018年的变化更剧烈,人类活动对自然的干扰加剧,但同时在这一阶段已经开始了森林、湿地的保护,开展经济发展与生态文明同步建设。     

釜溪河自贡城区段季节性低氧成因研究

釜溪河为沱江一级支流,在自贡城区段设有国考碳研所断面。收集碳研所断面近10年来水质自动站数据,分析溶解氧(DO)变化特征,采样调查釜溪河自贡城区段水质及河道底泥污染状况,采用相关性分析、数值模拟等,研究分析釜溪河自贡城区段溶解氧分布特征及碳研所断面季节性低氧成因。研究结果表明,碳研所断面的溶解氧质量浓度变化特征呈现春末夏初最低,白天高晚上低的特征。釜溪河碳研所断面河水耗氧类污染物质量浓度较沱江流域内其他断面高,耗氧强度较大,溶解氧质量浓度较沱江流域其他断面偏低;其次,研究河段中釜溪河污水厂以下河段受污水厂低氧水排入和金子凼堰底层低氧水下泄影响,其溶解氧水平整体较污水厂以上河段低;最后,河段底泥有机质含量较高,春夏季气温升高将导致微生物分解活性增强大量消耗溶解氧,同时,闸坝和外来水体排入的水文扰动造成污水厂以下河段水温梯度弱,表层溶解氧易受底层低氧水影响,促使断面形成季节性低氧现象。溶解氧预测模型结果也进一步证实了温度变化和垂向温度梯度弱是碳研所断面溶解氧质量浓度季节性偏低的主要因素。     

环渤海地区空气质量时空变化特征及动态预测

基于环渤海地区2017—2021年各城市空气质量指数(AQI)、污染物浓度与社会经济数据,利用数理统计、克里金插值法对环渤海地区AQI与污染物浓度的时空变化特征进行分析,运用皮尔逊相关性分析方法探讨AQI与污染物浓度、社会经济因素的相关关系,采用时间序列预测模型对2022年6月—2023年12月空气质量及污染物浓度进行预测。结果表明:环渤海地区AQI及污染物浓度大致呈逐年降低的趋势。AQI的逐月变化呈"W"形,O₃浓度的年内变化呈倒"V"形,其余污染物则呈现与O₃相反的变化趋势。AQI大致呈现西南高、东北低的空间分布特点,而污染物浓度分布具有明显的空间差异。环渤海地区5个代表性城市的AQI类别以良好为主,冬季首要污染物主要为PM_2.5、PM₁₀,夏季首要污染物以O₃为主。人口数量是影响AQI的主要因素,城市园林绿地面积对AQI具有一定影响。预测结果显示,未来环渤海地区AQI、主要污染物浓度(O₃除外)均呈现出随时间的推移逐渐下降的变化趋势。     

广西近岸海水和沉积物中有机氯农药的分布及生态风险

通过对广西近岸水体和沉积物中2类有机氯农药(OCPs,包括HCHs和DDTs)的大面调查,评估了广西近岸海域OCPs的分布特征、污染状况和生态风险。结果显示:广西近岸海域的海水中所有站位都未检出HCHs和DDTs,所有站位的沉积物中也未检出HCHs,43个沉积物站位中DDTs的检出率为11.6%,沉积物中DDTs含量范围为nd~3.7 ng/g。研究表明:广西近岸水体及沉积物中OCPs的污染水平很低,沉积物中DDTs具有较为明显的空间分布规律,呈现出渔港附近含量高,以及TOC (有机碳)含量较高的河口附近含量高的特征。船舶防污漆可能是造成渔港附近DDTs含量较高的主要原因,部分河口站位主要受河流输入污染物影响,DDTs主要来源于历史残留,沉积物中TOC含量是影响DDTs残留分布的重要因素,DDTs易与悬浮物中的有机质通过吸附络合结合而沉积。生态风险评价结果显示:广西近岸海水的HCHs和DDTs生态风险极低,沉积物的HCHs生态风险也极低,沉积物中DDTs的潜在生态风险总体很低。     

长沙市冬季人行道PM2.5污染特征及影响因素

了解不同气象条件下城市人行道细颗粒物(PM_2.5)时空分布特征对于指导城市环境评价及街道空间规划布局具有重要意义。选取长沙市车流量及人流量较大的4条道路旁0、5、10 m处的人行道,在冬季晴天、阴天和大风天开展PM_2.5质量浓度、风速、温度及相对湿度监测,探讨PM_2.5分布特征与气象因子的关系。结果表明:冬季晴天、阴天及大风天的人行道PM_2.5质量浓度变化呈现双峰双谷特征,峰值均出现在06:00—08:00,其次为18:00—20:00,谷值出现在14:00—16:00及22:00—24:00;距离机动车道10m处的人行道PM_2.5含量低于机动车道旁(即距离机动车道0 m)的人行道PM_2.5含量,这种差异在大风天气下更为显著;人行道PM_2.5质量浓度与温度、风速呈显著负相关关系,与空气湿度呈显著正相关关系,低温不利于PM_2.5扩散,但在大风天温度对PM_2.5的影响极小,风对PM_2.5含量的变化影响极大,在远离机动车道的人行道更为显著,而高湿度天气有利于PM_2.5的凝结。低温、高湿天气下06:00—08:00、18:00—20:00人行道PM_2.5质量浓度较高,大风对PM_2.5质量浓度具有一定削减作用,早晚高峰减少人行道洒水以降低空气湿度,有利于PM_2.5质量浓度的降低,减少PM_2.5积累。     

地下水环境智慧监管技术集成与平台应用研究

针对"双源"地下水(地下水污染源和集中式地下水型饮用水源)环境监管需求,研发了一套集地下水污染在线监测预警、评价溯源、预测应急于一体的可视化技术集成与应用平台。该平台将物联网、地下水数值模拟、大数据、云计算等技术集成应用于环境监管,实现了工业园区地下水环境实时动态监测评价及预警、地下水污染路径溯源计算、地下水事故污染预测及应急支撑等网络服务与计算功能,并通过地下空间三维数字化处理,构建了"所见即所得"的三维虚拟现实界面,实现了对地下水环境的便捷、高效监管与决策。该平台兼容手机、平板电脑、台式计算机等固定和移动设备,可为"双源"地下水污染监控、管理和应急提供实时、高效的科技支撑。     

基于层次分析法-熵权法的污染地块异味污染物优先度评价方法——以农药类污染地块为例

土壤中异味污染物的风险管控已成为我国农药化工等行业污染地块环境管理的迫切需求。为筛查土壤优先控制异味污染物,研究基于土壤中挥发性异味污染物的迁移、暴露过程和危害效应的系统量化与分析,建立了污染地块异味污染物优先度评价指标体系;采用层次分析法-熵权法确定指标综合评价权重,分析了异味污染物优先度的影响因素,并选取3个农药类案例地块进行验证性评价。结果表明,构成地块异味污染物优先度排序指标体系第二层次的4个准则中,影响程度从高到低为：危害性、迁移性、防护性与暴露性;第三层次15个要素主客观综合权重范围为0.033 6~0.149 6,其中嗅阈值权重最高。案例地块异味污染物基于层次分析法-熵权法的优先度评价等级与基于实测数据通过异味活度值和健康风险影响评价的等级具有一致性。本研究结果可为异味污染地块优先控制异味污染物的筛查提供参考。     

铜镍纳米结构修饰多孔电极的电化学硝酸根还原

利用电化学将硝酸根转化为有价值的氨是硝酸盐处置绿色、低碳的途径。本研究制备了铜镍纳米结构修饰多孔电极(Ni-Cu NW),同时构建了电场与流场相协同的穿透式电化学反应器体系。在施加-0.6 V (vs. RHE)电位条件下,该体系氨法拉第效率可达到(84.35±3.63)%,而泡沫Cu电极的法拉第效率仅为(17.2±0.63)%。在定制的穿透式反应器中,Ni-Cu NW电极在−0.6 V、300 r·min⁻¹转速条件下对1 400 mg·L⁻¹ NO₃^--N 溶液电解,100 min后硝酸盐的转化率接近100%,氨选择性为85.5%。电子自旋共振能谱(ESR)和H_ads淬灭实验证明除了电极直接还原硝酸盐,体系中的H_ads可帮助进一步还原硝酸盐。以50 mA·cm⁻²恒电流密度运行24 h,运行前后电极的硝酸盐还原性能未产生明显变化。     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙絮凝沉降的影响

为保护海洋生态环境,合理利用海洋倾倒区,防止悬浮泥沙扩散,采用絮凝处理工艺,在不考虑外部环境的影响下,探讨颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙的絮凝作用的影响;采用湿筛法对珠江口疏浚泥沙进行分组,将疏浚泥沙分为混合样、粒径>74 μm、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm的5个粒径段,研究不同粒径段和不同含固率泥沙在加入不同量聚合氯化铝 (PAC) 后,絮凝前后的粒径分布变化特征。结果表明：粒径>74 μm的泥沙颗粒不发生絮凝作用;向含固率为10%的泥沙中加入相同量的絮凝剂后,絮凝沉降速率由慢到快、沉积泥含水率由高到低、沉积泥体积由高到低的粒径段均依次为混合样、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm;对不同含固率的泥沙进行絮凝调理后,25~37 μm粒径段的粒径占比均呈现出随泥沙含固率的增大先增大后减小的趋势,当含固率为5%~10%时粒径占比最高,累积质量分数差异较大的粒径段出现在28~32 μm;对含固率为10%的泥沙进行絮凝处理后,<30 μm的粒径段,絮凝前的占比>絮凝后的占比;30~40 μm的粒径段,絮凝后的占比>絮凝前的占比;不同含固率的泥沙粒径占比峰值由23 μm分别变为33、32.8、32.1、31.6和32.2 μm,且粒径<30 μm的细颗粒含量明显减少,粒径>30 μm的细颗粒含量明显增加。综上所述,在不考虑外部环境的影响下,30 μm为该区域泥沙的絮凝临界粒径;泥沙含固率在5%~10%时,不利于PAC对泥沙的絮凝作用;絮凝后,泥沙絮团粒径为30~40 μm。本研究成果可为疏浚物海洋倾倒前环保处理技术提供关键参数和依据,并为泥沙的絮凝机理的进一步探索提供参考。