湿地芦苇光谱对富营养化响应的多尺度高光谱遥感研究

近年来大多数滨海河口湿地都受到了人类活动的影响,水体富营养化加剧的问题造成了深远的影响,亟待在不同时空尺度上以快速、稳定、准确的途径监测滨海河口水体富营养化。论文采用能够提取植被氮吸收特征细微变化的高光谱遥感技术,基于3个时相的野外实验测量数据和HJ-1A HSI高光谱遥感数据,在叶片、冠层和景观3种尺度上,研究湿地芦苇的高光谱特征对滨海河口水体氮素浓度变化的时空响应特性,以此避免营养物质脉冲效应导致的错误水体富营养化水平评估结论。研究结果表明：在叶片和冠层尺度,邻近不同氮浓度的水体,湿地芦苇的光谱特征存在差异。而且,所采用的高光谱植被指数能够对邻近水体氮浓度的变化作出响应,各指数与水体氮浓度的相关性在冠层比叶片尺度有所降低,其中TCARI/OSAVI指数与水体氮浓度的相关性较高（叶片尺度R²为0.73,冠层尺度R²为0.7）;在景观尺度,采用基于Bootstrap的SVM模型,构建高光谱指数TCARI/OSAVI的水体总氮浓度估算模型,应用于3个时相HJ-1A HSI高光谱图像。精度检验显示,估算值和实测值之间存在较好的相关性（R²=0.61,RMSE=2.96 mg/L）。综合叶片、冠层和景观3种尺度的研究结果,证明湿地植被的高光谱响应特征可用于滨海河口水体氮浓度的时空分布估算,进而可以指示湿地所在区域水体富营养化水平的变化状况。     

围垦养殖对中国典型滨海湿地土壤真菌多样性及群落结构影响

本研究以我国黄河口碱蓬湿地、九龙江口桐花树湿地、东寨港木榄湿地为研究样地,借助高通量测序技术探究这3个典型滨海湿地围垦养殖前、后土壤真菌多样性及群落结构的变化.结果表明：①不同地域湿地围垦养殖对土壤真菌群落多样性及丰富度影响表现不一致.九龙江口桐花树湿地围垦后,土壤真菌多样性及丰富度有所下降;黄河口碱蓬湿地和东寨港木榄湿地围垦后土壤真菌多样性及丰富度显著增加;②子囊菌门（Ascomycota）在湿地围垦养殖前、后土壤中均为优势真菌门,但其相对丰度在围垦后显著下降;③湿地围垦养殖改变了土壤真菌属水平群落组成,黄河口湿地围垦后,未出现翅孢壳属（Emericellopsis）、毛霉属（Mucor）、枝顶孢属（Acremonium）;九龙江口和东寨港湿地围垦后,青霉属（Penicillium）相对丰度显著下降,并新增了镰刀菌属（Fusarium）,九龙江口湿地围垦后还新增了链格孢属（Alternaria）;④环境因子与湿地土壤真菌相对丰度存在一定程度的相关性,青霉属（Penicillium）与容重呈显著负相关（p<0.05）,与pH呈显著负相关（p<0.01）,与有机碳呈显著正相关（p<0.01）;翅孢壳属（Emericellopsis）与容重和pH呈显著正相关（p<0.05）,与有机碳呈显著负相关（p<0.01）.     

复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。     

潮汐-复合流人工湿地系统优化及对抗生素抗性基因的去除效果

抗生素抗性基因随废水排放传播扩散,对环境生物和民众健康构成严重威胁.针对废水中抗性基因的深度去除值得重点关注.在前期研究中发现潮汐流人工湿地能有效去除废水中多种氮素.本研究通过增加隔板和种植植物等方式进一步优化潮汐流人工湿地系统,并考察了工艺优化对抗性基因去除和脱氮功能微生物的影响机制.结果表明,同时增加隔板和种植植物后的潮汐-复合流人工湿地系统能有效提高抗性基因的去除效率,在增加隔板和种植植物组对7类21种抗性基因去除率最高达到83.82%~100.0%,显著高于单一增加隔板或种植植物组.从湿地基质和植物中的抗性基因绝对丰度对比可以看出,增加隔板能促进湿地基质中抗性基因量积累,而植物对抗性基因吸附也是其去除途径之一.同时,结合氮循环功能基因测序结果显示,湿地系统优化能提高基质中硝化和反硝化功能微生物物种多样性和丰富度,这与优化系统对废水中硝化量、反硝化量和总氮的去除率相对更高结果一致.     

海口市湿地保护修复经验

本文从海口湿地资源现状及特点、湿地面临威胁与问题、湿地保护修复经验等几个方面深入分析,总结了近年来海口市湿地保护修复工作的主要经验与启示,总结出"海口经验",即高位推动、顶层规划、示范带动、全民参与、合理利用,并对海口未来需要重点关注的内容提出了建议。在当今生态文明建设战略背景下,保护好人类发展的绿色基础设施——湿地,将产生巨大的生态、社会和经济效益。因此,将"海口经验"推向全国,并在全国形成示范作用,对落实湿地保护与合理利用的相关政策与制度、提高全民湿地保护意识、推动我国湿地保护管理进程具有重要意义。     

人工湿地污水处理系统中植物体系的构建与展望

植物是人工湿地系统中的重要组成成分之一,它不仅可以起到净化污水的作用,而且还为微生物提供生存环境,同时具有景观价值。因此要选择适应性强、生物量大、根系发达、具有抗逆性的植物作为湿地植物。由于陆生植物受季节影响小且易于管理,超富集植物和转基因植物具有较高的吸收、吸附和富集的作用的特点相继成为湿地系统中植物研究的热点。而且通过合理配置植物系统可以提高湿地系统净化效果。湿地植物仍存在受季节变化的影响,植物的衰退,植物收割的后续处理等问题,仍有待研究。随着对湿地植物研究的深入,人工湿地系统一定会获得更加广阔的应用前景。     

Intelligent power supply management of an autonomous hybrid energy generator

ABSTRACT

This work deals with the optimization of an hybrid energy system used to supply an isolated site. The proposed system combines a wind turbine, a photovoltaic panel, a diesel generator and a battery bank to electrify atypical home. An energy cost-effectiveness approach is adopted in accordance with meteorological data, time profile of energy consumption, and the cost of different alternative systems. A variety of performances is obtained through simulations within the Homer Pro environment. The selection of an optimal combination is based on the maximum integration of renewable energy in the suggested system with a minimum of gas emission. According to the obtained results, the overall cost of the selected installation is about 72,900 €, with 0.415€ the unit cost of a kWh electric energy provided with a contribution of renewable energy of around 86%. Simulations show a technical and financial benefits of the different configurations obtained to supply the target site. To control the proposed hybrid energy system, a supervision algorithm is developed and implemented on TMS320F28027 DSP platform. The proposed energy system aims to take advantages of renewable energy sources and shift to conventional sources only when necessary in order to ensure source autonomy and service continuity.     

Optimal Pollution Trading Without Pollution Reductions: A Note1

García, Jorge H., Matthew T. Heberling, and Hale W. Thurston, 2011. Optimal Pollution Trading Without Pollution Reductions: A Note. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 47(1):52‐58. DOI: 10.1111/j.1752‐1688.2010.00476.x Abstract: Various kinds of water pollution occur in pulses (e.g., agricultural and urban runoff). Ecosystems, such as wetlands, can serve to regulate these pulses and smooth pollution distributions over time. This smoothing reduces total environmental damages when “instantaneous” damages are marginally increasing. This paper introduces a water quality trading model between a farm (a pulse‐pollution source) and a firm (a more steady pollution source) where the object of exchange is the “temporary” retention of runoff as opposed to total runoff reductions. The optimal trading ratio requires firm emissions to be offset by more than a proportional retention of the initial agricultural runoff pulse. The reason is twofold: (1) emissions are steady or constant over time and, in this sense, have relatively larger environmental impact; and (2) certain kinds of runoff management cause delayed environmental damages.     

硝化作用对盐碱湿地N2O排放的影响及其环境因子分析

湿地是温室气体氧化亚氮(N_2O)重要的源或汇,盐碱湿地作为湿地的重要组成部分,研究其N_2O排放对于探究盐碱湿地N_2O产生的硝化作用机制及评估其在温室效应中的作用具有重要意义.本文对代表性盐碱湿地——扎龙芦苇沼泽湿地生长季的N_2O释放量及相关环境因子进行了研究.结果表明,生长季N_2O通量呈波动性下降趋势,最大值出现在7月中旬,平均排放通量为(37. 49±15. 75)μg·(m2·h)-1,表现为N_2O的释放"源". N_2O通量与不同深度土层温度存在显著正相关关系(P 0. 05),且上层土温对N_2O排放的影响程度高于深层土;淹水期间N_2O通量与积水深度呈显著负相关关系(P 0. 05);且土壤TOC和TN含量较低,N_2O通量与0～40 cm土层NH+4-N含量呈显著正相关关系(P 0. 05),而与NO-3-N含量没有关系,硝化作用程度要比反硝化强;此外,土壤氨氧化菌活性与0～20 cm土层温度存在极显著正相关关系(P 0. 01),且N_2O通量与氨氧化菌活性也呈极显著的线性正相关关系(P 0. 001),表明盐碱湿地的N_2O释放受硝化作用影响巨大.     

中国交通碳排放及影响因素时空异质性

选取30个省级行政单位作为空间单元,采用探索性空间数据分析（ESDA）方法对交通碳排放时空分布格局进行研究,同时考虑空间单元的差异性,构建地理加权回归（GWR）模型分析交通碳排放影响因素的时空异质性.研究发现：2000~2015年交通碳排放量呈现显著的空间聚类特征,聚类趋势逐年加强.双变量空间自相关指数为0.165~0.274,显著性水平介于0.016~0.045,表明交通碳排放同机动车保有量、GDP、货运周转量及客运周转量之间存在显著的空间正相关关系.GWR模型的R²在0.783~0.865之间,而OLS模型的R²在0.675~0.844之间,且GWR模型的AICc值均低于OLS模型的,说明GWR模型的拟合结果明显优于OLS模型,可以更好地解释交通碳排放的影响机制.GWR的回归结果表明碳排放的影响因素存在明显的时空异质性特征,其中GDP是主要的推动因素,部分地区回归系数高达0.91,2000年影响程度由东向西递减,而2005、2010和2015年由北向南递减.客运周转量起到关键的抑制作用,影响程度由东北向西南递减.因此建议应当充分考虑碳排放影响因素的时空异质性特征,制定差异化的碳减排政策.