珊瑚礁白化监测方法研究进展

珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富、最有价值的海洋生态系统,但其生态也非常脆弱。近年来,由于气候变化、过渡捕捞和环境污染等影响,全球珊瑚礁生态系统退化严重。其中,全球变暖、海表温度异常升高导致大量珊瑚白化,已成为全球珊瑚礁最大威胁,因此珊瑚礁的白化监测对于海洋生态系统管理、保护生物多样性具有重要意义。本文综述了国内外监测珊瑚礁白化的主要监测方法,将其总结归纳为三类:现场监测、生态监测和遥感监测方法,介绍和评述了各方法的原理及优缺点,并展望了监测珊瑚礁白化方法的发展前景。目前,通过海水温度预测珊瑚礁白化状况的监测方法应用最为广泛,但其监测精度还有待于提升。纵观全球,美国和澳大利亚对于珊瑚礁健康状况监测工作起步较早且已实现常规化运行,而我国相对起步较晚,监测手段落后。     

低水位运行对天目湖水库水质与生态的影响

2008年8月天目湖沙河水库开始进行除险加固施工,施工期间水库平均水位比2004—2008年平均值低1.73 m,对此期间水质、浮游生物等变化情况进行实地监测,研究低水位运行对沙河水库水质和生态的影响。结果表明,2008年9月—2009年8月低水位运行期间,水体对于外源营养盐输入的缓冲能力减弱,ρ(TN)浓度峰值与强降雨过程有关,1次早春暴雨(2009年2月17日—2月27日)即导致水体ρ(TN)由0.92升高到2.09 mg.L-1,直到夏季暴雨期后才回归正常;ρ(TP)主要受浮游植物生物量和悬浮物含量影响,低水位运行对其影响不大;2009年夏季浮游植物中蓝藻门比例明显高于2008年同期,说明整体藻类群落结构向偏富营养化状态转化;2009年6—8月原生动物平均丰度为1 730 L-1,轮虫为4 188 L-1,轮虫丰度较2008年同期增加近1倍,桡足类平均丰度较2008年同期下降21%,枝角类丰度变化剧烈;2009年夏季水库水体Chl-a营养状态指数高于2008年同期。总体而言,低水位运行期间整体生态系统的脆弱性增强,浮游动物、浮游植物、营养盐等生态系统基本要素的波动大大增加,环境条件变化对水库的冲击效果变...     

巢湖沉积物中重金属的BCR形态分析

以巢湖沉积物为研究对象,利用BCR(European Communities Bureau of Reference)连续提取法分析了沉积物样品中Zn、Cu、Pb、Cd、Mn赋存特征,分为可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态。结果表明:南淝河入湖区S1采样点五种金属总量都达到最高,兆河入湖区S2采样点金属总量浓度最低。五种金属中锌和锰的质量较高,重金属回收率分别为:锌(93%),铜(92%),铅(90%),镉(92%),锰(93%)。Cu以残渣态为主(54.7%),Zn以铁锰氧化物结合态为主(40.5%),Pb以有机物、硫化物结合态为主(35.3%),Cd和Mn以可交换态及碳酸盐结合态为主,所占比例分布为41.9%、58.6%。研究表明,应用BCR连续提取法有助于确定沉积物中重金属的污染状况和潜在释放能力。     

Beijing Tong Ren Tang Company Limited Scientific Research Institute, Beijing 100011, China

By dynamic method under UV irradiation,commercial melt-blown polypropylene(PPMB)filter element was modified with acrylamide(AAm)using benzophenone(BP)as initiator.Attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscope verified that polyacrylamide chain was grafted on the fiber surface of PPMB filter element.Elemental content analysis with energy dispersive X-ray of fibers revealed that the polymerization content in the inner part of filter element was relatively higher than that in the outer.Degree of grafting changed with initiator concentration,monomer concentration,reaction temperature and reached 2.6% at the reaction condition:C_(BP)=0.06 mol/L,C_(AAm)=2.0 mol/L,irradiation time:80 min,temperature: 60℃.Relative water flux altered with the hydrophilicity and pore size of filter element.In the antifouling test,the modified filter gave greater flux recovery(approximately 70%)after filtration of the water extract of Liuweidihuang,suggesting that the fouling layer was more easily reversible due to the hydrophilic nature of the modified filter.     

雷电产生的海洋电磁场研究中Levinson-Durbin算法实现

雷电是海洋天然电磁场的主要场源之一,它会对水中兵器产生较大影响.由于雷电持续时间较短,利用传统的谱估计方法难以提取出信号的线谱频率.利用基于输出序列自相关阵的Levinson-Durbin递推算法,求解AR模型参数,进而计算出信号的功率谱.计算结果表明,Levinson-Durbin算法可以准确地估计出信号的线谱特征.     

大气多环芳烃区域迁移转化模型比较与关键影响因素:以京津冀地区为例

针对芘(Pyr)和苯并[a]芘(BaP),以京津冀地区2014年为例分别构建CMAQ和BETR模型系统开展数值模拟,对比评估两种模型对PAHs大气迁移转化的模拟效果,并利用XGBoost模型识别CMAQ中影响PAHs环境行为的关键大气物理化学过程和参数.结果表明,BETR和CMAQ模拟年均值与实测年均值比值基本在1/2～2之间,且CMAQ模拟值和实测值季节变化趋势相同,验证了两类模型结果的可靠性.同时,将CMAQ模型9 km网格模拟浓度平均至27 km网格并和BETR模拟浓度的对比结果显示,BETR模型Pyr和BaP模拟浓度平均分别约为CMAQ年均模拟浓度的1.59倍和1.38倍,两类模型在年均浓度水平和空间分布方面具有较好的可比性.基于XGBoost模型的SHAP变量重要性分析表明,边界层高是对Pyr和BaP迁移转化影响最大的气象因素,其重要性在所有因素中占比高达22%～35%,在部分城市和污染物中对浓度变化的贡献甚至超过排放量,且和两种PAHs浓度呈显著负相关;PAHs浓度水平其次受风速影响最大,且风速和PAHs浓度呈负相关关系;风向对不同城市污染物浓度的影响则各不相同.     

浅水湖泊水动力过程对藻型湖区水体生物光学特性的影响

基于2010年7月底至8月初对太湖藻型湖区梅梁湾沿岸带水域不同风速条件下水下光场的原位连续高频观测,通过对水下辐照度、光束衰减系数、吸收系数、相关理化参数及气象水文参数的测定与分析,揭示了该区域水体的生物光学特性变化及其与水动力过程的关系.结果表明,总颗粒物吸收系数ap(440)、非色素颗粒物吸收系数ad(440)、浮游植物吸收系数aph(440)及有色可溶性有机物吸收系数aCDOM(440)在小风(30 min内平均风速<3 m.s-1)、中风(3 m.s-1<风速<5 m.s-1)和大风(风速>5 m.s-1)作用下分别为3.97、3.97、6.58 m-1;1.69、2.17、4.20 m-1;2.28、1.80、1.33 m-1;1.05、1.04、1.08 m-1,其中变幅最大的为非色素颗粒物,CDOM吸收系数在不同风速条件下差别不大.水体各组分在PAR波段积分值的贡献率的变化规律为:小风速下浮游植物吸收系数的贡献最大(达42.5%),随着风速的增大,CDOM、浮游植物、纯水吸收系数的贡献率均有降低的趋势,而非色素颗粒物的贡献率则显著增大,分别为33.0%、41.7%、52.0%.PAR漫射衰减系数与10min平均风速呈显著线性相关,风速引起的沉积物再悬浮对PAR漫射衰减系数的影响显著,从小风到大风,PAR漫射衰减系数增加了80.0%,对应真光层深度降低了42.2%.PAR漫射衰减系数、750 nm波长处的光束衰减系数、总悬浮物浓度与风速、波高、波切应力均存在显著正相关,其中又以PAR漫射衰减系数的相关性最为显著.高频观测结果揭示了浅水湖泊藻型湖区水动力过程通过引起沉积物再悬浮、浮游植物的混合及迁移显著改变水体生物光学特性短期变化.     

遗传算法在多目标土地利用规划中的应用

在建立和求解多目标土地利用规划模型过程中，采用遗传算法并结合多目标模糊优选理论处理多目标土地利用结构优化问题。其详细步骤为：在分析区域特征基础上构建时间序列；通过现状分析设置土地利用类型决策变量、确定优化目标和约束条件。构建土地利用结构多目标优化模型；用灰色GM（1，1）预测模型对土地利用结构优化多目标模型参数进行预测；用遗传算法多目标优化方法对土地利用结构优化模型求解得pareto解集；最后运用多目标模糊动态优选方法对规划期内各时间段的pareto解集进行模糊动态优选，以最大优属度判定原则确定出最优决策序列。自贡实例表明，该方法有助于解决多目标协调问题，通过遗传算法避免了人为偏好权重的主观性，并通过提供多方案选择性，从而使规划更具灵活性，同时又便于充分吸纳公众参与，减少规划中的不确定性，增加规划的科学性、现实性和可操作性。     

改进生态位理论用于水生态安全优先调控

引进模糊数学隶属度的概念,改进了传统的生态位理论,以漳卫南运河流域上、中、下游的3个典型城市(县)(潞城市、新乡县与德州市)为例,计算其在12个资源轴不同梯度上的隶属度、生态位宽度与生态位重叠,并基于此分析了水生态安全的优先调控区与优先调控指标. 结果表明:①潞城市、新乡县、德州市的平均生态位宽度分别为1.332、1.441、1.289,说明新乡县在12个资源轴上均具有较强的适应能力,而德州市的适应能力最弱;潞城市、新乡县、德州市的平均生态位重叠分别为2.097、2.285、2.318,说明德州市与其他2个典型城市(县)在资源利用上具有相似性,尤其是德州市与新乡县在资源利用上具有较高的相似性,可能存在潜在竞争. ②3个典型城市(县)均对森林覆盖率、万元GDP用水量、水资源开发利用率的改变具有较强的适应性;3个典型城市(县)在人均水资源量资源轴上的生态位重叠最大,并集中于一个较窄的梯度区间内,可能会引发潜在竞争. ③德州市是漳卫南运河流域未来水生态安全保障的优先区和水生态安全改善的优先调控区,而人均水资源量、人均GDP、产水模数、城市环境用水所占比例等4个指标均可作为未来水生态安全改善的调控指标,其中人均水资源量是优先调控指标.      

HABR系统实现固相异养与单质硫自养集成反硝化试验

采用连续流运行方式,将含NO₃--N的原水依次通过HABR(复合式厌氧折流板反应器)内添加木屑(第1系统)和硫磺颗粒(第2系统)的2个系统,在温度为(25±1)℃的条件下,将NO₃--N容积负荷由72g/(m3·d)逐渐提高至80和96g/(m3·d),在不需投加传统型外加碳源的条件下实现了固相异养与单质硫自养的集成反硝化. 结果表明:进水NO₃--N容积负荷为96g/(m3·d)时,系统NO₃--N总去除率达到99.0％,第1系统和第2系统对NO₃--N的去除率贡献各为50.0％;系统出水ρ(COD_Mn)为5.74～10.05mg/L,ρ(SO₄2-)为405～870mg/L,并且没有NH₄+-N和NO₂--N的积累. 第1系统产生的碱度能部分中和第2系统内产生的酸,进水、第1系统、第2系统出水pH分别为7.5、7.5～7.6、6.5～7.2,使硫自养反硝化系统呈现出较强的pH平衡能力,不需外加石灰石调节碱度即可为反硝化细菌提供较适宜的中性生存环境. 系统在pH平衡能力和NO₃--N去除效果2个方面均表现出良好的协同作用,并且通过集成反硝化作用弥补了2个系统单独运行时反硝化过程效率低的缺点,较传统异养型生物反硝化降低了运行成本.