基于Landsat数据的关中盆地腹地AOD时空格局及城市化对其影响

气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）是气溶胶最基本的光学特性之一,表征气溶胶对光的消减作用,对区域大气污染有一定的指示作用.首先,以2000~2019年长时间序列MOD09A1产品数据为基础,利用ASTER波谱数据库,构建了Landsat TM/OLI蓝光波段地表反射率数据集,利用深蓝算法（deep blue algorithm,DB）对关中盆地腹地AOD进行了反演估算.其次,通过测算2000~2019多年平均/各年平均AOD和季节AOD值,研究分析了AOD空间分布特征和时间变化趋势;利用经验正交函数分析方法（empirical orthogonal function,EOF）剖析了AOD主要的空间分布模式.最后,探索分析了城市化对AOD时空分布特征的影响.结果表明：①研究区多年平均AOD空间分布受地形和人类活动影响显著,低海拔且人类活动强度大的盆地内部AOD值和变化幅度均高于周围山系.AOD呈现出明显的季节差异性：春季（0.34） > 夏季（0.33） > 秋季（0.23） > 冬季（0.12）,夏季AOD区域差异性最大.②年均AOD呈先增大后减小再增大的变化趋势,2005年达到最大值;春夏两季AOD数值分布离散,而冬季则表现为低值集聚的状态.③EOF分析结果表明,研究区AOD存在3种主要的空间分布模态：第一,AOD空间分布模式表现为区域一致型,特征向量空间分布与海拔梯度一致,反映了不同海拔下AOD变化程度的差异;第二,以秦岭山脉为界,大致呈现南北反相的分布特征,反映出关中盆地地域发展的独特性和与南部秦岭山区的差异性;第三,"东南-西北"的分布格局,表明了AOD在"城镇-乡村"呈反相变化趋势;④研究区AOD值与常住人口密度（R²=0.707,P<0.05）、不透水面密度（R²=0.377,P<0.05）以及工业POI密度（R²=0.727,P<0.5）呈正相关关系,说明城市化对AOD时空分布有一定影响.本研究对加强关中盆地空气质量监测和城市生态环境建设具有重要的意义.     

城市污水再生处理中微量有机污染物控制的关键难题与解决思路

城市污水中的一些微量有机污染物（TOrCs）具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果受评价物种、毒性终点等影响,优先控制TOrCs种类及浓度限值确定难;再次,TOrCs占总有机碳比例小于0.01%,其处理过程面临选择性弱和效率低难题;此外,城市污水中污染物组分复杂变化大,TOrCs处理工艺运行面临调控难及时、处理效率评价和管理困难等问题.针对以上难题,本文提出利用TOrCs非靶向筛查和"指纹图谱"克服TOrCs浓度检测和处理效率评价难题的新思路,发展去除能力标准、处理技术标准和替代性指标体系支撑TOrCs处理技术开发和工艺运行管理的新体系,指导TOrCs风险控制.     

新型防突装置对封隔器胶筒力学性能影响研

为了进一步保证封隔器安全坐封,提高封隔器胶筒的力学性能,基于现有成熟技术,设计了一种新型防突装置,分析了不同防突装置材料和结构参数对封隔器胶筒肩部突出、接触应力、Von Mises应力的影响。结果表明:新型封隔器肩部突出距离相比常规封隔器降低了63.35%,使胶筒不易被破坏,延长了胶筒的寿命;对防突装置材料和结构参数进行优选,选择材料为铝合金,距胶筒端面距离H=2.5mm,厚度B=0.5mm的新型防突装置;新型防突装置的设计与应用为封隔器坐封提供了安全保障。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

区域用水环境经济综合效率及其影响因素——基于DEA和Malmquist指数模型

仅考虑经济效益而忽略环境损害的水资源利用效率指标不能全面反映区域用水的真实效果.本文基于DEA和Malmquist指数模型,提出区域用水环境经济综合效率(WEEE)概念及其评价方法,分析了2001~2012年河南省主要地市的WEEE及其影响因素.结果表明,研究时段内水资源利用保持了较高经济效率,但环境效率相对较差并由此拉低全省WEEE平均约2%;2012年WEEE未达到DEA有效的地市水资源投入平均冗余率约为18%,COD和NH₃-N平均超排率分别约为49%和49.2%,说明这些地市存在水资源利用低效和水污染物排放较高的问题.通过分析水资源利用的全要素生产率(TFP)发现,技术变化指数在研究时段内下降了2%,是抑制WEEE增长的最主要因素.为了在水资源利用过程中取得更好的环境和经济综合效益,河南省应加大对工农业节水和水污染防治的科技投入,并在严格控制用水总量的同时进一步加强水污染物的减排工作.     

添加小麦秸秆生物炭对黄土吸附苯甲腈的影响

选择苯甲腈为目标污染物,研究添加不同热解温度制备小麦秸秆生物碳对黄土吸附苯甲腈的影响. 研究表明:不加生物炭黄土对苯甲腈的吸附约8h达到平衡,而加入生物炭后,黄土对苯甲腈的吸附时间缩短,并随着加入生物炭热解温度的升高,吸附平衡时间缩短越明显,同时,黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加;添加生物炭黄土对苯甲腈的动力学吸附数据显示较好的符合了准二级动力学方程;无论是否添加生物炭,苯甲腈在黄土上的吸附都符合Freundlich吸附的等温模型,随系统温度升高,添加生物炭黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加,表明该吸附过程为吸热反应;苯甲腈在黄土上的吸附等温线符合C-型吸附等温模式. 计算结果显示,平均吸附自由能E介于1.865~3.171kJ/mol,表明苯甲腈在黄土上的吸附,无论是否添加生物炭,都以物理吸附为主;热力学参数计算结果显示,无论是否添加生物炭,黄土对苯甲腈的吸附过程中吉布斯自由能ΔG^θ均小于0、熵变ΔS^θ和焓变ΔH^θ均大于0,表明土壤对苯甲腈的吸附为自发进行的吸热过程. 研究结果说明,添加生物炭黄土对苯甲腈的吸附过程包含表面吸附和颗粒内部扩散、外部液膜扩散等机制.     

典型山区燃煤型电厂周边土壤重金属形态特征及污染评价

为了揭示毕节金沙电厂周边土壤重金属（Hg、As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn）污染状况,在电厂周围采集了32个土壤表层样品,采用改进的BCR连续提取法进行形态分析,并以Hakanson潜在生态危害指数法、改性灰色聚类法及风险评估编码法（RAC）进行生态风险评估.结果表明：重金属含量变化具有一定的空间变异结构和空间分布特征,除了Cd和Cr的含量平均值低于贵州省土壤平均背景值外,其余重金属含量的平均值均大于该背景值.土壤中的大部分重金属主要以残渣态形式存在,而Cd主要以酸可提取态和可还原态存在,具有很强的环境危害.相关性分析结果显示,Hg与As、Cd表现为极显著相关,而Zn与其余重金属元素相关性都较弱.生态风险评价得出7种重金属的生态风险大小顺序为Cd > Hg > As > Cu > Pb > Zn > Cr,综合潜在生态风险指数（RI）平均值为129.72,处于中等生态风险.通过改性灰色聚类法对土壤重金属污染进行分析评价,表明电厂西面污染明显高于东面,且Hg和Cd为主要污染物;由风险评估编码法得出元素Cd有效态占18.17%,对环境构成中等风险等级,元素Cr和Zn对环境的危害处于低风险状态,元素Hg、Pb、As和Cu处于无风险状态.综合以上研究结果,金沙电厂土壤受到不同程度的重金属污染,应特别重视Hg和Cd这两种重金属污染的治理.     

太湖流域典型河流含氮物消减速率研究

采用自主研发的原位培养装置,开展了太湖流域典型河流水体含氮物消减速率及其影响因素研究.结果表明,总氮和氨氮消减速率呈现显著的空间差异性（P<0.05）,消减速率分别为（280.6±180.0）~（1458.8±725.7）mg/（m³·d）、（35.2±3.7）~（343.6±88.4）mg/（m³·d）,但硝态氮消减速率（44.3±7.6）~（521.2±19.2）mg/（m³·d））无显著的空间差异性（P>0.05）.微生物作用下氮素消减速率为95.0~733.1mg/（m³·d）,分别占含氮物总消减速率和总负荷的12.9%~50.3%和2.0%~13.4%,非微生物作用下氮素消减速率为180.0~996.7mg/（m³·d）,占含氮物总消减速率和总负荷的49.8%~87.0%和7.4%~25.7%,说明污染物进入水体,短期内微生物作用对含氮物消减速率的贡献较低.氮素消减速率与TN、NO₃^-、SS均呈线性相关关系（P<0.05）,说明TN、NO₃^-、SS在一定程度上是氮素消减作用的影响因素.     

中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

针对我国65个沿海河口海湾,基于自然地理数据及2007~2012年水质监测数据,采用箱须图法、聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,探讨河口海湾间富营养化特征、差异性及主要原因.结果表明,大型河口海湾的富营养化状态指标值相对较高,但河口海湾间富营养化响应指标值存在一定差异.DIN、PO₄^3--P和COD是河口海湾富营养化特征的第1主成分,DO和Chl-a是第2主成分,盐度、水深、潮差和面积等是第3主成分,河口海湾水体Chl-a浓度与TN入海量(P<0.01)、DIN(P<0.01)、PO₄^3--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关,同时与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.表明营养盐入海量增多是引起河口海湾一系列富营养化症状的主要因素,但河口海湾自然属性会调节其富营养化状态,造成系统间响应特征的差异.潮差小于2.5m的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于2.5m的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.此外,与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾水体Chl-a的水平.人类活动带来的营养盐输入,以及河口海湾特有的自然属性,共同决定了其富营养化特征的差异和程度.     

三唑磷作用下翡翠贻贝抑制性消减杂交文库构建与分析

采用抑制性差减杂交技术,构建了三唑磷农药急性胁迫下翡翠贻贝雌贝性腺正反向消减杂交cDNA文库.正反向文库共有117个表达序列标签（expressed sequence tags,ESTs）与NCBI数据库中已知功能蛋白具较高同源性,假定蛋白12种,另有195个ESTs未检索到同源序列.正向文库中含有细胞周期蛋白、性激素合成蛋白、DNA修复蛋白、能量代谢相关蛋白等一系列与生殖、应激适应和代谢相关的转录本信息,而反向文库中的差异ESTs主要涉及DNA复制、转录和翻译调控基因以及骨架蛋白.结果表明三唑磷对翡翠贻贝的毒性涉及到生殖调控、能量代谢、应激适应、转录翻译调控等生理代谢的多个方面,正向文库中发现的几种生殖调控基因（细胞周期蛋白、周期蛋白依赖性蛋白激酶、合子DNA复制许可因子、精子特异性蛋白、雌激素硫酸转移酶和卵黄膜卵透明带域蛋白）可能是三唑磷生殖干扰毒性作用过程中的关键基因,这为有机磷农药的生殖毒性探索提供了基础数据.