四十里湾透明度的遥感估测模型研究

以四十里湾为研究区,通过对2009年6月四十里湾海域实测高光谱数据的分析处理,得到一阶差分光谱和二阶差分光谱。分别对遥感反射率及其一阶、二阶差分光谱与实测透明度进行相关分析,发现后者的相关系数比前两者高出约11%,达到0.88。研究表明:用695 nm处的二阶差分光谱建立的透明度估测模型的决定系数、均方根误差和平均相对误差分别为0.79、0.1 m和7.9%,高于单波段模型和多波段模型。利用同年4月同一海域的数据作为独立样本进行检验,验证模型的均方根误差和平均相对误差分别为0.34 m、16%。本研究结果为近岸水体透明度高光谱遥感反演提供了一种新方法。     

基于HJ1A-CCD数据的高光谱影像重构研究

遥感影像高光谱重构可以从较少的光谱波段还原出丰富的高光谱信息,为水环境遥感提供更加适用的数据源,对内陆水体水色遥感具有重要意义.利用2009年6月13日获取的HJ1A-HSI和HJ1A-CCD数据,构建HJ1A-CCD数据的高光谱重构模型,重构结果表明:①与地面实测数据相比,重构数据和HJ1A-HSI数据在660～900 nm波长范围内的平均相对误差分别为0.305 1和0.337 7;②重构影像信息熵和平均梯度都高于HJ1A-HSI影像.此外,分别利用HJ1A-HSI数据和重构数据建立叶绿素a浓度的三波段反演模型,发现重构数据能得到更高的反演精度.     

三峡库区典型农业小流域水体中溶解性有机质的光谱特征

溶解性有机质(DOM)作为重要的地球化学因子,在流域水体环境中扮演着重要的作用.本研究以三峡库区消落带典型农业小流域——重庆涪陵区王家沟为研究对象,结合该流域内不同土地利用类型,通过紫外-可见光吸收和荧光光谱,对小流域内水体DOM的光谱特征进行了表征和分析.结果表明,该农业小流域水体DOM空间差异较大,其组成和来源均存在明显不同.CDOM在DOM中所占比例[a*_g(355)]大小顺序为:稻田水沟渠水池塘水井水出口水,其中稻田水和沟渠水的SUVA_(254)较井水和出口水大,芳香性更明显.三维荧光光谱中2类4个荧光峰(A、C和B、T),DOM来源都是内部(微生物、藻类)以及外源(腐殖质)的双重贡献.除自生源微生物活动的影响外,外源生活污水和农业生产用水的影响也是导致DOM组分中类蛋白组分增多的重要原因.对比了不同种植季时相同位置水样DOM光谱特征,类蛋白组分是控制两个种植季水体DOM特征波动的重要因素.土地使用方式变化后水体DOC、CDOM和DOM当中的类蛋白/类腐殖荧光组分[r_(T/C)]比例存在明显差异,而FI、BIX和r_(A/C)差异不显著.     

西安市冬季PM2.5中WSOC的光谱特性和来源解析

利用紫外-可见吸收光谱法、三维荧光-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)和后向轨迹模型等,分析西安市冬季PM_(2.5)中水溶性有机物(WSOC)的光谱特性和来源.结果表明,西安市PM_(2.5)中WSOC的浓度为4.66～14.75μg·m~(-3). WSOC的E_2/E_3、E_3/E_4、S_(275-295)、 SUVA_(254)、 AAE和MAE_(365)的值分别为2.85～4.32、 2.21～3.56、 0.009 9～0.012 7 nm~(-1)、 2.35～3.89 m~2·g~(-1)、 2.66～4.60和1.51～2.60 m~2·g~(-1).南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的E_2/E_3值、E_3/E_4值、S_(275-295)和AAE值均较高于北郊(城市运动公园)采样点的,而SUVA_(254)和MAE_(365)值较低. EEMs-PARAFAC模型鉴别出WSOC中主要含有4个荧光组分,C1和C2分别归属为类富里酸和类蛋白,C3和C4均归属为类腐殖质,各荧光组分的荧光强度及其总和与PM_(2.5)、 OC、 WSOC浓度和A_(254)值呈显著正相关(P0.01). WSOC的FI、 BIX和HIX值分别为1.75～2.12、 1.14～1.46和1.18～2.06.监测期间气团传输轨迹以本地西南向短距离传输为主,其轨迹占比超过50%;新疆、内蒙古和甘肃等地区冬季污染物排放对西安也有较明显的贡献.西安市南北郊PM_(2.5)的碳组分含量存在差异较小,南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的相对分子质量、腐殖化程度和光吸收能力比北郊(城市运动公园)的低,而光吸收强度的波长依耐性相对较强. WSOC主要为生物来源或由生物来源和陆源共同组成,且以自生源为主,陕西省区域输送对冬季PM_(2.5)和WSOC的来源贡献最为显著.     

三维荧光光谱研究溶解有机质与汞的相互作用

随着荧光光谱技术的进展,三维荧光光谱被广泛应用于研究各种天然水体中溶解有机质(包括腐殖质)的各种环境行为.本文利用三维荧光光谱和荧光猝灭滴定技术研究河流溶解有机质与Hg(Ⅱ)的相互作用.结果表明,溶解有机质中含有的3种类型荧光基团都能够不同程度地被Hg(Ⅱ)猝灭,并采用非线性回归分析拟合出Hg(Ⅱ)与3种荧光基团之间的条件稳定常数.pH值对Hg(Ⅱ)-DOM体系具有显著影响.Cl^-对Hg(Ⅱ)-DOM体系具有强烈的竞争作用.Ca(Ⅱ)能够使Hg(Ⅱ)-DOM体系荧光增强,而Mg(Ⅱ)对之影响很小.此外,Cu(Ⅱ)与Hg(Ⅱ)都是DOM的荧光猝灭剂,但是其猝灭机理存在差异.     

垃圾填埋水溶性有机物组成、演化及络合重金属特征

采集不同填埋年限垃圾和渗滤液,提取制备水溶性有机物(DOM),采用紫外光谱、荧光光谱及1H-核磁共振,研究垃圾填埋DOM组成、演化及络合重金属特征.结果表明,填埋初期(5 a)DOM以脂肪族类物质为主,DOM中芳香族物质随填埋进行含量降低,苯环结构上的羰基、羧基和羟基等随填埋进行不断减少;填埋中后期(5 a)DOM以碳水化合物、有机胺等为主,随着填埋年限的延伸DOM中芳香性物质含量上升,苯环上羰基、羧基和羟基等官能团不断增加.填埋产生的渗滤液原液DOM中同时含有脂族类物质、碳水化合物、有机胺等,渗滤液经过厌氧-好氧和MBR处理后,碳水化合物和芳香族化合物含量相对增加,但小分子有机物和烷基链烃物质含量减少,脂肪链支链变短,分支增加.垃圾填埋DOM通过含氮和含氧官能团络合金属Zn从而影响其分布,而对其他金属的分布影响较小.     

激光诱导击穿光谱技术在环境领域中的应用动态

激光诱导击穿光谱技术是一种通过分析物质等离子体发射光谱而获取物质成分和含量的分析技术。近些年,该技术已经成为光谱学领域的研究热点且发展迅速,涌现出多种新的检测手段和仪器。从它的基本原理、发展历史及其在土壤、水和大气等生态环境保护领域的应用情况为基础,分析总结其优点以及所面临的问题和挑战。     

汤逊湖水体叶绿素浓度遥感估测研究

内陆水体叶绿素浓度遥感监测的各种经验模型在模型的方法和参数上都有一定的时空限制。为了实现武汉汤逊湖叶绿素浓度的遥感监测,利用同步实测的光谱数据和水质数据进行了该湖泊叶绿素浓度的遥感定量反演研究。首先分析了汤逊湖水体的反射率光谱曲线;其次通过相关分析的方法,发现了汤逊湖水体反射率在单波段法、一阶微分法和比值法建模中的最优波段或组合,并进行了一元线性建模;最后对3种模型的反演精度进行了比较分析。结果表明,对于汤逊湖叶绿素浓度遥感反演,一阶微分法和比值法优于单波段法,一阶微分法的最优波段在446.9 nm附近,比值法的最优波段组合为R861.1/R865.7,二者回归R2都在0.86以上。本项研究可为汤逊湖叶绿素浓度的遥感估测提供了参考。     

磁混凝工艺处理市政废水中的污染物去除特征研究

本研究对2个磁混凝站点进行了水质分析与溶解性有机物（DOM）的系统表征，考察了市政废水在磁混凝过程中的污染物去除效果与DOM去除特征，分析了强化磁混凝过程关键作用.研究发现：磁混凝可显著去除浊度、悬浮态有机物和磷，2个站点TCOD和TP去除率分别为52.53%/76.78%和64.41%/81.59%.市政废水DOM组成复杂，内源性DOM占比较高，两个站点DOM种类相似，但B站点进水有机物含量略少，且芳香类DOM占比较低.磁混凝对DOM具有显著的去除效果，主要去除高腐殖化程度、芳香性、聚合度、疏水性的大分子有机物，络氨酸类蛋白是主要的去除物质.B站点强化药剂的投加显著提升DOM和氨氮的去除效果，TOC和氨氮的去除率可达40.01%和36.08%，同时磷和TCOD的混凝效果也得到一定强化.本研究揭示了磁混凝过程污染物去除特征，促进了磁混凝过程的理解，为磁混凝在水处理中的推广应用提供了有效支撑.     

强还原处理和生物炭对设施蔬菜土壤DOM数量和光谱特征的影响

土壤强还原处理（Reductive Soil Disinfestation,RSD）可以有效地修复设施蔬菜土壤的连作障碍,但实施过程中亦会引起可溶性有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）数量和质量的变化.本研究通过培养实验,设置未修复对照（CK）、RSD修复（RSD）、生物炭修复（BC）及RSD与生物炭联合修复（RSD+BC）4个处理,对比研究不同修复处理对土壤DOM含量和光谱特征的影响.结果表明,与CK相比,RSD、BC和RSD+BC修复后土壤的DOC含量分别增加了142.9%、24.6%和127.0%;相较于RSD处理,RSD+BC处理的DOC含量显著降低（p<0.05）.土壤DOM组分以类富里酸和类腐殖酸物质为主,RSD处理增加了类腐殖酸组分,而RSD+BC处理更有利于类富里酸物质的增加.RSD、BC及二者联合修复显著增强了土壤DOM的芳香化和腐殖化程度.结构方程模型分析表明,土壤pH对DOC含量和腐殖化指数（HIX_em）产生直接正效应,土壤氧化还原电位（E_h）对DOC含量具有直接负效应,pH亦可通过影响DOC含量间接影响微生物量碳（MBC）和荧光指数（FI）.