川东北低山丘陵区细颗粒物主要相关因素和季节变化分析——以南充主城区为例

基于中国空气质量在线监测分析平台和全球天气精准预报网的大气质量和气象数据,以四川盆地东北低山丘陵区典型城市南充市主城区为例,检验了细颗粒物(PM_(2.5))浓度的概率密度分布,发现其接近对数正态分布,由相关分析确定了PM_(2.5)浓度的主要相关因素为CO、NO_2(相关系数r分别为0.76、0.55,P0.01),再通过对2014年1月—2016年6月的日数据的逐步回归筛选出最优的回归指标和模拟方程(决定系数R_(adj)~2为0.68,P0.05),2016年7月—2017年6月的数据验证表明模拟效果较好(拟合优度为0.64,相对误差15.48%);最后根据时序插值、浓度和IAQI(PM_(2.5))的时段均值发现PM_(2.5)浓度在年际上有降低趋势;在季节上由高到低依次为冬季、春季、秋季、夏季;PM_(2.5)浓度在1月和6月分别呈现出年内的峰值和谷值,5、10月出现了阶段性峰值,尤其是5月;IAQI(PM_(2.5))的季节变化与浓度变化规律相似;且PM_(2.5)与PM_(10)比值的均值为0.67,表明现阶段南充市主城区大气污染物中细颗粒物占有较大比重。     

岩溶关键带微量元素运移的时空变化:以豫西鸡冠洞为例

为探索岩溶关键带元素运移时空变化特征及过程,自2009年10月至2015年5月对我国北方典型岩溶关键带——河南西部鸡冠洞相互作用带中各组分(大气降水、土壤、基岩、洞穴滴水、洞穴现代沉积物)进行了连续定点监测及取样分析,共获得650个实验数据.对比了Ca、Mg、Ba、Sr、δ~(13)C及元素比值在不同组分中的变化情况及运移规律.结果表明:(1)土壤与基岩是滴水的主要物质来源,Mg、Ba、Sr符合"土壤-基岩"二元物源模型,但各自所占比例并不相同.(2)在空间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移相互联系.滴水继承了土壤及基岩的信号,现代沉积物又能延续滴水各元素的信息.元素在土壤纵剖面中表现出了明显的淋溶和淀积作用,最下层土壤较好地继承了基岩中微量元素的信息.(3)在时间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移复杂多变.土壤及滴水受降水淋滤作用影响皆表现明显的季节差异,然在岩溶水运移路径、PCP作用、极端干旱和年降水雨型的影响下,滴水元素浓度旱、雨季差异明显较土壤小.而PCP作用及元素选择性淋滤等因素又改变了沉积物中元素对滴水元素的延续特性.     

酸雨区不同用地类型土壤有效态Cd含量季节变化及关键影响因子

探明污染土壤重金属有效态含量的季节变化特征及其敏感影响因子,对农业生产过程中减低重金属生态风险具有重要的参考价值.研究于湘江中下游典型Cd超标农业小流域中选取稻田、旱作蔬菜地、丘陵林地这3类主要用地类型,分析不同用地类型Cd活性的季节变化特征及其与土壤基本理化参数的关联.为期1 a的原位监测结果显示,研究区为典型酸雨区,雨水p H值呈现冬、春季节低于夏、秋季.稻田土壤总Cd含量显著高于旱作蔬菜地,菜地显著高于林地,3种用地类型土壤总Cd含量季节特征相似,均为夏秋季节略低于冬春两季.3种用地类型Cd有效态季节变化与总Cd含量无明显的相关性,稻田土壤有效态Cd含量在5~9月的作物生长季明显低于其他月份,而菜地和林地则恰好相反.稻田土壤Cd有效性的最关键影响因子为Eh,呈显著正相关,与土壤p H负相关,菜地土壤与土壤TOC明显负相关,而林地土壤Cd有效性与水溶性有机碳、TOC呈现明显的正相关关系.研究可为Cd超标土壤污染阻控与农业安全生产提供一定的数据参考.     

城郊农业区小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以位于湖南省长沙市城郊农业区的金脱河流域为研究区域,通过解译2009年的Spot-5卫星遥感图获取了小流域的土地利用图;结合流域的DEM图,利用ArcGIS 9.3的水文、空间分析模块将流域划分为若干个子流域,分析各子流域的土地利用结构.从2009年12月～2010年11月在各子流域出口处采取水样,分析其TN、NH4+-N、NO3--N输出浓度、输出量的时空变化特征以及与土地利用结构、施肥等因素之间的关系.结果表明,流域径流氮素污染严重,其TN、NH4+-N输出浓度呈明显的季节变化特征,为冬季>春季>夏、秋季,而NO3--N的输出浓度的季节差异较小.流域内的土地利用结构对NO3--N的输出浓度起着重要的控制作用,林地、水面表现为源作用,水田、旱地、居民地为汇作用;不同的时间尺度上土地利用结构对其影响不同,年度尺度上对NO3--N输出影响最大的为旱地,春夏季为林地,秋冬季为旱地.TN、NH4+-N的输出浓度与土地利用结构的相关性较差,各形态氮素的输出量与纯氮施用量、人口数、养猪量表现为极显著正相关.     

渤海湾大型底栖生物群落结构变化及原因探讨

根据近6年来的渤海湾大型底栖生物群落的资料,以及2011年的现场调查数据,从渤海湾底栖生物群落结构的变化特征出发,分析了其变化的过程和规律.同时结合渤海湾水域近几年来的水动力条件以及营养盐、溶解氧等水质特征变化,探讨底栖生物群落变化的原因.结果表明,渤海湾大型底栖生物的物种数、生物量、丰度、丰富度指数、多样性指数的高值区皆集中分布在海河口北侧离岸较远的海域,而低值区则基本集中分布近岸海域,且呈现由近岸向外海逐渐增加的趋势.渤海湾大型底栖生物群落变化可大体分为3个明显的时间节点:第一个时间节点为2005年和2008年,底栖生物群落无论总物种数、生物量和丰度都较高;第二个时间节点为2009年和2010年,底栖生物群落的上述指标值最低,表明这两年渤海湾受自然变化和人为因素干扰的程度加剧;2011年,由于渤海湾水域的各项强有力的环保措施的实施,底栖生物群落的上述指标值最高,说明其得到一定程度的恢复.渤海湾水域底栖生物群落变化受到该区域的物理因素、化学因素和生物因素的共同影响,变化特征也与各环境因素的变化基本吻合.     

锡林河流域地表水痕量元素的时空分布

为更好地理解锡林河流域水文循环过程,在2006～2008年锡林河主要径流期内13个河水断面(10个位于锡林河干流,3个位于3条支流)取得的248个水样,应用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行了Al、As等20种痕量元素的分析测定,利用分析结果对流域内痕量元素时空分布特征进行了分析.结果表明,锡林河河水中痕量元素平均质量浓度大部分在0.1～10μg.L-1之间;大多数痕量元素浓度值介于大气降水和地下水之间,并且十分接近地下水浓度,说明地表水同时受大气降水和地下水补给并主要依靠地下水补给.时间上,地表水痕量元素年内、年际变化均不大,就年内而言,大部分元素浓度变化在4、5月较大,7、8月较小;大部分元素在2007年间浓度略小.在空间上,从上游到下游,大多数痕量元素浓度呈上升趋势,地下水的补给、河水的蒸发等造成了元素富集的变化.     

黄河口新生湿地土壤Fe和Mn元素的空间分布特征

2009年5月,在今黄河入海口北部的新生湿地区域,依据植被类型设置9个采样区,研究了不同植物群落下湿地土壤Fe和Mn含量的空间分布特征.结果表明,不同类型湿地土壤的Fe、Mn含量在水平分布上由三棱蔗草-朝天委陵菜湿地到光滩呈波动上升趋势,在垂直分布上则表现为不同的波动变化特征.成土母质决定湿地土壤Fe、Mn含量的空间分布,而海水、植被和土壤细颗粒对其也有重要影响.相关分析表明,Fe、Mn之间以及二者与粉粒、TN、NO-3-N和有机质呈极显著正相关(P<0.01),与黏粒呈显著正相关(P<0.05),说明Fe、Mn与N具有较好的共存性,土壤细颗粒和有机质是影响土壤Fe、Mn分布的主导因素.黄河口新生湿地的Fe含量范围为16.49~33.11 g·kg-1,均值为22.54 g·kg-1,与苏北潮滩湿地,中国黄土高原黄土和中国土壤的背景值相近,但略低于长江口湿地,红树林湿地和内陆湖泊湿地.Mn含量范围为305.87~711.39mg·kg-1,均值为451.09 mg·kg-1,低于中国黄土高原黄土和中国土壤的Mn含量背景值.     

长沙市郊大气CH4浓度变化特征

为研究长江中游地区大气CH4浓度(体积分数)变化特征,2007~2011年,利用内表面硅烷化的苏玛罐采样、GC/FID方法对长沙市郊空气样品中CH4浓度进行测定分析,并结合地面气象要素和后向轨迹,探讨CH4浓度变化特征与源汇的关系.结果表明,观测期间,大气CH4年平均浓度变化范围在2 012×10-9~2 075×10-9之间,季节变化特征为秋季高,春季低,浓度年较差为152×10-9.通过分析地面风和气团传输对长沙市郊大气CH4的影响表明,长沙市郊大气CH4浓度受西北风和偏南风交替控制,贡献率分别为41.1%和20.4%;引起CH4抬升的地面风包括:4个季节中的W-WNW-NW、夏季ESE-SE和冬季S,春夏季节S则导致CH4浓度降低;夏秋季节源自水稻产区的气团、冬春季节源自能源消费量较高地区的气团,对长沙市郊CH4浓度的抬升有显著贡献,南方长距离传输气团有利于CH4扩散和清除.     

缺失烟囱参数估算及其应用对空气质量模拟结果的改进

针对源清单中部分点源烟囱参数缺失而采用源排放模型SMOKE(Sparse Matrix Operator Kernel Emissions)默认的烟囱参数对空气质量模型模拟结果造成的不利影响,综合考虑气象观测数据、空气质量监测数据、源排放强度以及相关标准和规范对烟囱设计的要求,分别基于最大落地浓度法和基于统计方法对2009年珠三角地区源清单中缺失烟囱参数点源的烟囱参数进行了估算,并将估算烟囱参数用在WRF/SMOKE-PRD/CMAQ空气质量模型系统分析其对模型模拟的改善情况.相比于采用SMOKE默认烟囱参数,基于最大落地浓度估算烟囱参数对NO2、NOx、SO2、PM10及O3的模拟结果均具有一定改善作用,而基于统计方法估算烟囱参数仅对SO2、O3的模拟结果有所提高.结果表明,使用基于最大落地浓度法估算得到的烟囱参数更为合理,使污染物的垂直排放分配更加合理,可以应用于空气质量模型输入源清单中缺失烟囱参数点源的估算,从而一定程度上改善空气质量模型的模拟效果.     

负荷交替法快速培养好氧硝化颗粒污泥的研究

在3个SBR(R1、R2、R3)中分别培养好氧硝化颗粒污泥,R1和R2分别采用进水氮负荷交替变化和进水碳氮负荷同步交替变化这2种新的培养方式,R3采用传统的逐步提高氮负荷法.对R1、R2和R3培养得到的硝化颗粒污泥在物理性状、污染物去除效能等方面进行对比分析.结果表明,R1和R2的培养方式明显缩短了培养时间,70 d左右成功培养出完全意义上的硝化颗粒(硝化菌的活性超过异养菌的活性),而R3需147 d.采用进水碳氮负荷同步交替变化法快速培养出的颗粒外形更规则、硝化菌活性更高、脱氮性能更优,稳定运行时氨氮和总氮去除率分别为95%和70%左右,在理化性状和脱氮性能上明显优于其他2种.对比发现,在硝化颗粒污泥培养初期,适当提高进水有机负荷,能加快颗粒的形成及生长.