基于SPAMS的太原市典型生活区停暖前后PM2.5来源及组成

为分析太原市采暖期和非采暖期PM_2.5的特征,利用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）分析太原市典型生活区采暖期（2016年3月11-18日）和非采暖期（2016年4月1-7日）PM_2.5的来源及组成.结果表明:① 采暖期（停暖前）颗粒物有机碳、硫酸盐和多环芳烃等信号强度大于非采暖期（停暖后）,而元素碳、硝酸盐、铵盐等反之.② 为了尽可能排除气象因素的影响,选取风向（东南风）、风级（二级）相同时段的颗粒物进行分析,停暖前后颗粒物主要化学组分为有机碳、混合碳和元素碳,采暖前有机碳占比（达51.9%）最高,非采暖期元素碳占比（32.6%）最高.采暖期有机碳、高分子有机物和左旋葡聚糖占比明显高于非采暖期,元素碳、矿物质和重金属反之.③ 停暖前后首要的两类污染源为燃煤和机动车尾气,二者贡献率之和分别高达70.1%和67.4%,可见本地主要受这两类源的影响.燃煤在采暖期为首要污染源,并且贡献比例高于非采暖期,而机动车尾气在非采暖期为首要污染源,且比例明显高于采暖期.研究显示,采暖和非采暖期虽然首要污染源有所差异,但在污染过程中,机动车尾气源的贡献比例均高于优良时段,说明无论是采暖期还是非采暖期,除燃煤排放的影响外,机动车尾气的影响也需得到重视,建议加强机动车燃油品质的升级,使用清洁煤,并在重污染时段采取相应的管控措施.      

太原汾河景区浮游植物群落结构及其与环境因子关系分析

为了探究太原汾河景区水体浮游植物群落结构特征及水质状况,对浮游植物的种类组成、生物量及其与环境理化因子的相关性进行监测.在2014年丰水期6~10月对汾河太原景区从上游到下游设置9个采样点进行定期采样调查.分析结果表明,太原汾河景区水体中浮游植物主要为蓝藻门、绿藻门、硅藻门植物,其中蓝藻植物数量最多,其次为绿藻和硅藻.在丰水期浮游植物细胞密度呈现先上升后下降现象,7月达到最高.采样点间也存在较大差异,位于汾河景区中下游的3个样点浮游植物数量最多.浮游植物生物量与环境理化因子的关系通过冗余分析(RDA)进行整体排序,结果表明浮游植物总细胞密度与溶解氧呈显著正相关,与化学需氧量呈显著负相关.硅藻细胞密度与水温、气温呈极显著正相关,与化学需氧量呈极显著负相关.各种环境因子的作用在不同时期的表现不同.综合营养状态指数分析,太原汾河景区水体中总氮在整个时空范围内超标,处于轻度到中度富营养水平状态.     

基于wavelet-SVM的PM10浓度时序数据预测

太原是以煤炭为主要能源的重工业城市,PM_(10)(particulate matter)是太原市的主要大气污染物,因此研究其变化趋势,并给出污染物浓度预测结果,为相关部门进行大气污染防治,为突发污染事件应急提供理论支持是一项非常重要的工作.支持向量机(support vector machine,SVM)应用于PM_(10)污染物浓度时序数据预测时,表现出良好的泛化能力.在预测模型建立过程中通常选择历史数据作为学习模型的输入特征,然而这样的数据表示形式,结构单一,信息表达不完备,在很大程度上将影响预测模型的泛化能力.本文以山西省太原市城区4个监测站点的PM_(10)日浓度数据为研究数据,通过小波变换(wavelet transform)将一维输入数据转化为由低频信息和高频信息构成的高维数据,并以该数据为输入数据建立wavelet-SVM预测模型.结果表明,相较于传统SVM模型预测,wavelet-SVM模型预测结果具有更高的精度,尤其能更加准确捕捉到PM_(10)浓度突变点,为大气污染预警提供有效信息支持,并且wavelet-SVM模型对于PM_(10)浓度时序数据变化趋势的预测精度有明显提升,能更好地预测PM_(10)浓度变化趋势,揭示PM_(10)浓度时序数据内在规律.     

基于DPCSIR模型的工业园区水资源承载力研究

以DPCSIR概念模型理论为基础,构建水资源承载力评价指标体系,并尝试性地应用于中国北方某工业园区水资源承载力评价,针对工业园区水资源需求压力,提出转变经济发展方式、调整产业结构和加强水资源综合利用的响应措施,有效解决了水资源供需矛盾,协调了区域水资源开发利用和保护,为区域水资源承载力研究提供借鉴。     

活性污泥对病毒的生物吸附特性

针对污水处理过程中可能存在的病原微生物对人体健康的风险,以f2噬菌体为模型病毒,采用静态吸附方法,研究病毒在活性污泥上的生物吸附特性及其影响因素,以期了解病毒在活性污泥处理系统中固液两相体系的分配规律.结果表明,活性污泥对病毒的吸附速率快,吸附量大,在120 min时即能达到吸附平衡,平衡吸附率高达96%以上,对病毒的去除效果较为理想;该吸附符合Freundlich吸附等温式,且吸附率随着病毒浓度的增加而呈现出下降趋势;另外,pH值、金属阳离子浓度及有机物浓度均可显著影响病毒在活性污泥上的吸附.     

山西地区气溶胶垂直分布特征与光学特性的飞机观测研究

利用2013年8月,以Y-12飞机为空中观测平台,搭载PCASP、SMPS、AMS、CCN200、TSI-3563型积分浊度仪和美国MAAP-5012型多角度吸收光度计等多种气溶胶观测仪器,首次对黄土高原大气气溶胶特性开展联合观测的资料,对大气气溶胶粒度,散射和颗粒吸收特性进行了分析,研究了区域气溶胶的空间分布及理化特征.结果表明黄土高原特殊地形区域气溶胶的微物理特性较稳定,但随探测时气象条件的变化,散射系数仍然出现波动;区域气溶胶中以细粒子为主;三个波长散射系数变化趋势非常一致,可以认为探测过程中气溶胶的微物理特性基本不变,而仅仅是浓度在改变;散射系数的变化趋势与体积浓度的变化趋势基本一致;其高值区与大气高湿区的正相关性比较明显;四次探测过程中小尺度粒径的气溶胶粒子为优势粒子;后向轨迹分析可知研究区域大部分气溶胶粒子都来源于高空,由蒙古、内蒙、甘肃、陕西等地远距离输送而来.     

模拟氮沉降对森林土壤化学性质的影响

大气氮沉降的增加对森林土壤的影响是近来生态学研究的重要课题。以鼎湖山季风常绿阔叶林（以下简称为“阔叶林”）、马尾松（Pinus massoniana）林、针阔叶混交林（以下简称为“混交林”）和增城木荷（Schima superba）人工幼林等4种林型土壤为研究对象,采用野外原位模拟大气氮沉降的方法,设置3种模拟氮沉降量,即N0（对照,N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）、N10（N：10 g·m-2·a-1）,在模拟氮沉降时间分别为42个月（阔叶林）、31个月（马尾松林）、50个月（混交林）、20个月（人工幼林）后,采集0~20 cm土层的林地土壤,分析土壤的化学性质,探讨不同氮沉降量对不同林型土壤化学性质的影响。结果表明,（1）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林土壤pH值的影响基本一致,均使pH值下降。其中,当氮沉降量达到N10时,阔叶林土壤pH值降为3.97,与对照相比下降了0.11 pH单位,差异达显著性水平（p〈0.05）。而人工幼林土壤pH值未随着氮沉降量的不同而有明显的变化。（2）模拟氮沉降在近2年至4年的时间内,对阔叶林、混交林、人工幼林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾含量的影响均不明显,马尾松林土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾含量也没有明显变化,但模拟氮沉降导致了马尾松林土壤水解性氮含量明显下降,从95.12 mg·kg-1降至84.39 mg·kg-1,差异达显著性水平（p〈0.05）。（3）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林等3种林型土壤盐基饱和度、盐基离子Ca2＋、Mg2＋、K＋含量的影响未达显著水平,而对这3种林型土壤交换性Na＋含量的影响则较明显且影响趋势基本一致,即氮沉降的增加导致了土壤交换性Na＋含量明显下降。在N10处理下,与对照相比,这3种林型的土壤交换性Na＋含量分别下降了40.0%、68.4%、50.0%,差异达显著性水平（p〈0.05）。氮沉降对人工幼林土壤盐基离子含量无明显的影响。由此可得出结论：在近2年至4年的时间内,氮沉降的增加能引起鼎湖山3种林型土壤尤其是阔叶林土壤加速酸化,引起交换性Na＋明显淋失,以及马尾松林土壤水解性氮含量明显下降;但氮沉降的增加对木荷人工幼林土壤化学性质暂无明显的影响。后者可能与该林型模拟氮沉降时间较短、林龄较轻而处于快速生长期等因素有关。     

山西省近50年日照时数变化趋势分析

根据山西省近50 a(1959-2008年)108个地面气象观测站的年日照时数系列数据,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)两种方法,从观测站、全省和综合治理规划地区3个角度,对山西省日照时数的时空变化基本特点进行了研究.统计分析显示,近50 a山西省各个观测站的年平均日照时数在2 070.80～2 973.67 h之间.MK结果表明,(1)108个观测站,100个站的日照时数分别呈显著减少(79个站)和非显著减少(21个站)趋势;8个站的日照时数分别呈显著增加(2个站)和非显著增加(6个站)趋势.(2)山西省的年平均日照时数在总体上呈显著减少趋势(-67.27h/10a),近50a减少了336.35 h.(3)在17个综合治理规划地区中,16个地区的日照时数呈显著减少趋势,尤以省境中心各综合治理规划地区为突出.对比分析表明,LR所得结果与MK的一致性很高.     

基于系统仿真模拟的三峡库区生态承载力分区动态评价

针对现有生态承载力评价研究中时间动态性、空间差异性考虑不足等问题,引入系统动力学(SD)模型,围绕生态承载力关键指标实施三峡库区分单元的系统仿真模拟和预测,整合生态承载力综合评价方法,对不同控制单元承载力状况进行动态评价. 结果表明:①2010年三峡库区生态承载力指数为0.55,为弱可承载状态. 生态承载力限制因素分析显示,长江嘉陵江重庆市辖区控制单元、长江涪陵区万州区控制单元主要受制于资源、环境要素,其他3个控制单元(澎溪河开县控制单元、长江云阳县巫山县控制单元、长江恩施州宜昌市控制单元)主要受制于社会、经济要素. ②现有发展趋势下,2010—2025年三峡库区生态承载力指数为0.48~0.57,呈先增后减的趋势,拐点出现在2015年附近,整体亦处于弱可承载状态. 2015年后,以资源、环境为主要限制因素的2个控制单元生态承载力指数开始逐年下降;以社会、经济为主要限制因素的其他3个控制单元生态承载力指数则呈延续上升态势. ③综合调控方案下,三峡库区生态承载力指数在2015年达到0.60,由弱可承载提升为基本可承载;至2018年,所有控制单元均达到基本可承载,生态承载力指数为0.60~0.76. 可见,综合调控方案对各控制单元人口、经济、环境、资源因素的调控行之有效.      

河道综合治理后城市水体沉积物中微塑料污染特征研究 ——以汾河太原城区段为例

以先后经过3期综合整治工程(包括截污纳管 、湿地营建 、滨河景观建设等)的汾河太原城区段为研究对象,对其沉积物中微塑料进行了研究.结果表明:汾河太原城区段沉积物中微塑料丰度为108～732个/kg,上游未经河道治理的采样点丰度最高,河道综合治理后微塑料丰度明显下降;白色(35％)在所有微塑料颜色中占比(数量占比,下同)...