基于MODIS的长三角地区气溶胶时空变化规律及其气象解释

基于2008—2017年的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)数据、实测气象观测数据,探究了长三角地区的AOD时空分布规律,并分析了AOD与多个气象要素的相关性,以对AOD的时空变化作出合理的气象解释。结果表明:1)从时间分布来看,长三角地区年均AOD呈周期性波动变化趋势,2011年出现峰值0.83,2014年AOD开始迅速下降,至2017年达到最低,较2014年相比下降22.8%,这与政府实施的固体颗粒物控制排放政策有关;每年夏季(6,7月)AOD出现最大值,这主要是海洋上大量的海盐气溶胶颗粒和水汽扩散到内陆地区造成的。2)从空间分布来看,长三角AOD高值区均分布在江苏南部以及徐州一带,2014年以来AOD高值范围逐步缩小;浙江地区AOD明显低于苏沪地区,这与浙江地势高起伏较大密切相关。3)从相关性方面来看,AOD变化与气温、相对湿度变化之间呈较好的正相关性,而与风速的相关性较复杂,这可能受风向的不确定影响;夏季气温高、湿度大,因此出现大范围的AOD高值区;冬季气温低、空气中水汽含量低,固体颗粒物对于AOD贡献率较大,因此冬季AOD变化能够在一定程度上反映空气污染状况。该研究结果可为长三角地区气溶胶评估、空气质量归因分析、空气质量改善等相关研究提供参考。     

张家港市河道水质时空分布特征研究分析

为探索张家港市河道水体水质现状及时空分布特征,本研究应用主成分分析对2018年张家港市13条重要河道中的水温、pH值、DO、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总磷、氨氮等水质指标进行分析,识别主导水体变化的环境因子.研究得出：①2018年张家港市河道水质整体较好,大部分河道水体处于III类水;②主成分分析表明,氨氮、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）和电导率（EC）的变化主导着研究区域水质变化,4个环境因子之间呈显著正相关;③空间分析表明张家港河是监测河流中污染最为严重的河流,港口桥监测断面为水质污染最严重区域,张家港市市区及东南区域河道污染劣于其他地区;④季节上水质污染程度为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季.通过多元统计方法对河道水质时空变化进行分析,为制定可持续的城市河流水污染控制策略提供了新思路.     

基于NPP-VIIRS夜间灯光的长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异研究

从县域尺度开展土地利用碳排放空间分异研究,对指导区域实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义.基于2013—2019年NPP-VIIRS夜间灯光数据测算长株潭地区县域土地利用碳排放,并运用探索性空间数据分析和地理探测器,对长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异特征及影响因素进行分析.结果显示：①2013—2019年,长株潭地区县域土地利用碳排放差异较为显著,基本上在波动中呈递减趋势,空间上呈现自中部地区向四周地区渐弱的态势;②2013—2019年,研究区土地利用碳排放Moran''s I值呈"上升下降再上升"的趋势,由2013年的0.275841最终减少为2019年的0.270621,空间集聚特征较为显著,总体呈正相关;局部空间自相关均未出现高低、低低集聚型区域,且高高集聚型区域固定为湘潭市市辖区;③综合4年指标探测结果来看,长株潭地区县域土地利用碳排放影响因素的解释力q值为0.200~0.868.其中,单位能源消耗碳排放、第一产业产值比重、人均土地面积、土地利用程度指数、城镇化率在研究期间出现频率较高且出现时的q值均大于0.50,且任意两个影响因素交互作用后影响力表现为双因子增强和非线性增强.     

中国区域物流系统脆弱性评估研究

为了提升区域物流系统可靠性与可持续发展能力,基于复杂系统理论对区域物流系统脆弱性进行概念界定,构建了区域物流系统脆弱性的概念模型;在分析区域物流系统脆弱性影响因素的基础上,提出了脆弱性评价指标体系及综合评价模型,并对中国大陆地区31个省（直辖市、自治区）区域物流系统脆弱性的空间分异特征进行了研究。研究表明:全国层面的区域物流系统脆弱性两极分化的空间分异特征显著,具有明显的“西高东低”特征;高生态环境脆弱性和高社会脆弱性是区域物流系统脆弱性居高的主要原因;全国的区域物流系统生态环境脆弱性普遍偏高,而东部地区物流系统资源脆弱性最高。     

2013—2018年中国近地面臭氧浓度空间分布特征及其与气象因子的关系

气象因子对近地面臭氧（O₃）浓度有重要影响.为探究O₃与气象因子的关联特征以及O₃的周期性特征,利用反距离权重插值、Kolmogorov-Zurbenko滤波和多元线性回归分析了2013—2018年我国O₃和气象因子数据.结果表明:①2013—2018年中国O₃日最大8 h滑动平均值〔ρ（O₃-max-8 h）〕第90百分位数呈上升趋势,增速为2.6 μg/（m3·a）;ρ（O₃-max-8 h）高值区（≥180 μg/m3）主要分布在华北平原和长江中下游平原一带,高值区范围在华北平原地区呈扩大趋势,在长三角和珠三角地区呈缩小趋势.②ρ（O₃-max-8 h）短期和季节分量的贡献在空间上呈“互补”的分布特征.短期分量的贡献（75%）在东南沿海地区最高,在内陆大部区域较低（< 30%）;季节分量的贡献（15%）在东南沿海地区最低,在内陆大部区域较高（>60%）.③在华北平原至长三角地区一带,长期气象因子变化是ρ（O₃-max-8 h）升高的重要原因;而在华南、西南和东北区域,气象因子变化对ρ（O₃-max-8 h）的影响并不显著.④ρ（O₃-max-8 h）与温度、太阳总辐射量的相关性（r>0.86）均在四川盆地至湖北省一带最高,ρ（O₃-max-8 h）与相对湿度在中部和西部区域呈正相关（r>0.64）,ρ（O₃-max-8 h）与风速在华北平原呈强正相关（r>0.89）.研究显示,中国近地面O₃具有显著的时空分布特征,气象因子与太阳总辐射量对O₃空间分布的影响具有较大的区域差异.      

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮（TN）面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10⁴ t,2017年最小,为4.69×10⁴ t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km²,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.     

武汉集中式饮用水源地土壤重金属的时空分布特征及生态风险评价

研究了武汉市19个集中式饮用水源地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的时空分布特征,采用单因子污染指数和综合污染指数分析重金属污染程度,利用潜在生态风险指数评价重金属生态风险,通过相关性和聚类分析重金属的来源.结果表明,武汉市中心城区水源地土壤重金属的含量普遍高于远城区,同时长江干流附近的水源地土壤重金属含量普遍高于长江支流.Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的单项潜在生态风险指数平均值均小于40,属于轻微风险程度.Cd的单项潜在生态风险指数平均值在80~160范围内,属于强度风险程度.武汉集中式饮用水源地土壤重金属的综合潜在生态风险指数平均值为142.12,属于轻微风险水平.相关性分析表明,武汉集中式水源地土壤重金属Cu、Pb和Cr来源相似,均与交通有关;Ni、As、Cr和Cu来源相似,均与冶金生产有关;Zn、Hg和Cr来源相似,均与防腐和催化化工有关.武汉白沙洲水厂和堤角水厂周边土壤长期定点监测表明,2017年后武汉集中式水源地土壤各种重金属含量均呈现显著下降趋势,其生态风险在未来将进一步降低.