无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较

无人机数字摄影测量（UAV-DAP）与激光雷达（LiDAR）凭借其机动灵活、高效便捷和高分辨率的特点,在地形地貌、生态监测、工程勘察、环境规划、林业资源清查等领域得到广泛应用。本文针对数字摄影测量与激光雷达的技术特征和应用趋势,着重比较两者在数据采集、数据处理、应用领域以及成本耗费等方面的区别,分析了两种技术在林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域的最新应用动态,并且基于两者的技术特点和发展动态提出了进一步的可能应用前景。基于运动结构重建算法的数字摄影测量技术获得的数字地表模型在一定条件下可以达到激光雷达技术的超高空间分辨率程度（如0.2 m×0.2 m）,但是数字摄影无法穿透植被冠层,而激光雷达可以较好地穿透植被层从而获取植被及地表信息。然而数字摄影测量技术设备简单、操作方便,成本低廉,并具有较高的空间分辨率,因而能够和高精度、高耗费、大数据量的激光雷达技术形成优势互补。无人机数字摄影测量与激光雷达技术是林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域在快速响应、高精度调查、多时期扫描等方面进一步发展的重要突破口。     

泰山夏季PM2.5中二元羧酸类SOA的分子组成及来源

为研究泰山夏季大气PM_(2.5)中二元羧酸类化合物的浓度水平、分子组成及来源,于2014年7~8月在泰山山顶进行PM_(2.5)样品采集,分析其二元羧酸类化合物、生物源二次有机气溶胶的示踪物(异戊二烯、α-/β-蒎烯及β-石竹烯的氧化产物)、水溶性有机碳(WSOC)及无机离子.结果表明,泰山夏季PM_(2.5)中二元羧酸的总浓度为(376±189)ng·m-3,其中草酸(C2)的浓度最高,其次是丙二酸(C3)、丁二酸(C4)和壬二酸(C9).泰山地区二元羧酸总浓度高于海洋地区,但低于城市和其他高山地区,表明受人为污染影响较小.C2/C4、C3/C4和F/M比值表明二元羧酸主要来自光化学氧化,且氧化程度较深.C9占二元羧酸的相对含量、C9/C6和C9/Ph比值均高于城市、海洋与高山地区,表明泰山地区SOA主要受生物源的影响,而非人为源.通过与模式估算值的对比及相关性分析,进一步表明泰山夏季二元羧酸类SOA主要受当地生物源光化学氧化的影响.     

降尘~(10)Be浓度对黄土~(10)Be示踪地磁场变化研究的影响

运用我国黄土地层中的~(10)Be记录来示踪地磁场漂移事件和重建相对强度变化历史在最近几年取得了显著进展。开展上述研究的关键点之一在于如何对黄土~(10)Be记录中包含的源区降尘~(10)Be浓度等信号的相对贡献进行合理估算。本文参考最新的现代粉尘~(10)Be浓度观测数据,设计了3种改变降尘~(10)Be浓度的情景分别建立了130 ka以来黄土~(10)Be记录的地磁场漂移事件时间序列。综合对比表明,3种情景下的重建结果并无差异,说明源区降尘~(10)Be浓度幅值变化不会对~(10)Be示踪地磁场变化的结果产生显著影响。同时分离的130 ka以来受地磁场变化影响的~(10)Be记录可与PISO-1500等全球典型地磁场强度曲线良好对比,并完整地记录了蒙诺湖(Mono Lake)、拉尚(Laschamp)、挪威海-格陵兰(Norweigian-Greenland sea event)和布莱克(Blake)等主要地磁场漂移事件,揭示了黄土~(10)Be重建的地磁场变化曲线的全球尺度意义并印证了中国黄土在千年尺度的连续性问题。     

环境水样中~(129)I分析及其在环境示踪中的应用

~(129)I是碘的唯一长寿命放射性同位素(半衰期为1570万年),目前环境中~(129)I主要来源于人类核活动,尤其是欧洲核燃料后处理厂的排放。人工~(129)I的大量释放使环境中~(129)I的水平大幅度升高,具有明显的空间分布规律,并且随排放时间呈现明显的变化趋势。~(129)I是一种理想的环境示踪剂,可应用于核环境安全监测,包括核事故监测和评价、核燃料后处理厂~(129)I排放和环境影响评价以及应用于环境过程示踪研究。陆地环境水样中稳定碘(127I)水平较低,~(129)I含量更是处于超低水平,因此,准确分析其中超低含量~(129)I及其化学形态是研究难点。本文系统地评述了环境水样中~(129)I及其形态的分析方法,~(129)I的水平、分布及其在核设施环境安全监测和稳定碘的地球化学循环示踪领域应用的研究进展。     

黄土中宇宙成因核素~(10)Be提取条件检验

鉴于利用中国黄土中的宇宙成因核素~(10)Be示踪高分辨率的古地磁场变化研究工作需要高精度、低本底的化学实验结果,为获得现有样品制备流程的详细数据并优化实验流程,文章对酸提取效率进行了检验。通过采用不同温度、不同酸度在加热板和微波消解仪下的提取效率对比检验,获得了不同条件下的可靠实验数据,检验了现有流程提取两次可将样品中90%以上的~(10)Be提取出来,达到实验要求。     

铍的长寿命放射性同位素加速器质谱测量研究与进展

铍(Be)的两种长寿命放射性同位素~(10)Be与~7Be在地质及环境科学等领域有着广泛的运用,对于二者准确、灵敏、便捷、低成本和快速的测定一直是科学家们基于实际应用所追求的目标。二者不同的衰变模式与半衰期决定了测量的主要方式:~(10)Be依赖于加速器质谱法(AMS);而~7Be最为广泛的是γ射线能谱法,但~7Be的AMS测量可以弥补γ射线能谱法相对效率低,灵敏度差的劣势。本文回顾了~(10)Be与~7Be的加速器质谱测量研究现状与进展,特别是结合不同的原理与方法介绍了~(10)Be-AMS技术的发展。以此同时,本文还介绍了西安加速器质谱中心3 MV AMS测量~(10)Be的工作的现状,及近期结合超级卤素负离子对~(10)Be测量的新方法;并对~7Be-AMS测量在Xi’an-AMS上的可能性初探进行报道。     

关中地区重污染期间PM_(2.5)输送与来源的模拟研究

本文应用WRF-CHEM模式模拟分析了关中地区2014年2月14日至16日的一次重污染过程。模式模拟了西安地区和宝鸡地区城市大气PM_(2.5)的时间变化和空间分布特征,较好地再现了污染过程。敏感性试验分析表明,关中盆地东部地区(西安市及其周边地区)形成的PM_(2.5)对盆地西部地区(宝鸡市及其周边地区)影响较大,贡献可以达到30%,其主要原因为盆地发生重污染时,盛行东风造成西安市及其周边地区形成的污染物向西输送,影响宝鸡市的空气质量。污染源分析表明,居民生活源是关中盆地在2月份最重要的PM_(2.5)源,贡献超过40%,交通运输源的贡献小于10%。因此在重霾情况下,限行机动车的作用很小。     

大气生成宇宙成因核素~(10)Be在中国黄土中的应用研究进展

中国黄土~(10)Be研究大体上经历了三个阶段:(1)地球化学行为研究:~(10)Be主要吸附于细颗粒及粘土颗粒,在黄土中保存性好,不会发生明显的化学迁移过程;(2)古气候代用指标应用:~(10)Be在黄土和古土壤层中的浓度变化与代表气候变化的深海氧同位素曲线变化一致,且可借此进行黄土年代标尺的建立;(3)地球环境示踪研究:示踪地磁场倒转及漂移事件,恢复古地磁场相对强度变化,以及定量重建黄土高原地区古降水变化历史等。由于近年来黄土~(10)Be环境示踪研究取得了可喜的成果,笔者认为有必要从以上三个方面对中国黄土~(10)Be研究历史进行较为系统的梳理回顾,总结当前最新研究进展,展望未来黄土~(10)Be在环境示踪中的研究方向,希望能使读者在短时间内了解中国黄土~(10)Be研究的发展脉络。     

浐河、灞河硝酸盐端元贡献比例——基于硝酸盐氮、氧同位素研究

近年来,河流氮污染一直是生物地球化学领域研究的热点问题。然而,识别水体硝酸盐来源、端元贡献比例及其在水体中存在生物转化(硝化、反硝化)过程,仍旧是氮循环研究的难点问题。本研究选取流经西安市的两条河流——浐河和灞河,测定其河水溶解态硝酸盐氮、氧同位素组成,并结合Bayesian同位素混合模型,有效识别了两条河流从源头到汇入渭河河口处,氮素来源的变化,同时,定量分析了其贡献比例的变化。结果显示,河流源头附近,土壤有机氮是河流硝酸盐主要来源,其贡献比例接近30%;河流中游,由于沿河农业活动的增加,同位素指示河流硝酸盐主要来源转化为化学肥料,其贡献比例接近25%;河流下游,由于城市用水的汇入,硝酸盐氮、氧同位素值偏正,主要位于污水及粪肥区间,指示硝酸盐含量较高的生活污水及工业废水的输入,其贡献比例能达到30%以上。通过本研究,研究者定性及半定量的区分和浐河、灞河氮素来源,为今后有效控制氮污染提供了理论基础。