基于遥感-过程耦合模型的地表蒸散量应用研究

作为陆面过程中地气相互作用的重要过程之一,蒸散发(Evapotranspiration,ET)在地球的大气圈-水圈-生物圈中发挥着重要作用。利用遥感-过程耦合模型BEPS,以中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据和NCEP/NCAR再分析资料为主要输入,模拟分析了2007-2009年美国区域的地表ET,同时利用通量观测网AmeriFlux的站点观测数据验证该模型在ET模拟研究中的可靠性与适应。结果表明：12个站点通量实测值与BEPS模型模拟的ET值的相关系数为0.7297(P<0.05),表明BEPS模型能够较好的模拟研究区的地表ET。ET在1年内呈现明显的单峰趋势,5-9月ET值较高,可达60 mm·mon-1以上,最小值在1月份,值为8.39 mm·mon-1,最大值在7月份,值为118.04 mm·mon-1。该区域ET的平均年总量为505 mm·a-1。受地形、气候的影响,ET最高值对应于南部区域,这些地区ET的年总量普遍在600 mm·a-1以上,最高值为1667 mm·a-1,对应的主要覆被类型为草地和农田;中北部和东部的大部分区域ET年总量为400~600 mm·a-1;ET最小值在西部区域,年总量小于400 mm·a-1,对应覆被类型为疏林地和混交林。降水量与ET差值呈现从东向西逐渐递减的趋势,最小值主要分布在西部沙漠。整个研究区域ET与降水量之比的平均值为0.72,由东向西基本呈现增加趋势,在西部以及中北部的部分地区比值达到最大。     

红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O排放通量的研究

CH4和N2O是与全球气候变化密切相关的2种主要温室气体,其排放规律以及减排措施已成为当前研究的热点。休闲期抛荒稻田普遍存在于我国西南和南方地区,而对于其CH4和N2O排放规律的研究还比较少。本实验选取江西红壤丘陵区进行观测,于稻田休闲期采用静态箱-气相色谱法进行原位观测,旨在探讨休闲期CH4和N2O的排放规律,可为制定减排措施提供一定的依据。研究结果表明：红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O平均排放通量（以CH4和N2O-N计）分别为0.03mg.m-2.h-1和3.27μg.m-2.h-1。冬闲期CH4和N2O平均排放通量与土温、降雨量无明显线性关系（P〉0.05）。冬闲稻田排放CH4和N2O的综合温室效应（以CO2-eq计）为7.58 g.m-2,其中,CH4和N2O产生的温室效应（以CO2-eq计）分别为2.33和5.25 g.m-2。N2O排放量是冬闲稻田温室气体观测中不可忽视的部分。     

太湖水-沉积物界面磷、pH及碱性磷酸酶的时空特征及相关性

于2011年3、6和9月通过对太湖不同营养化湖区的5个标准采样位点进行采样分析,探讨了界面沉积物间隙水和上覆水中磷含量、pH及碱性磷酸酶活性的时空分布特征及相关性。结果表明,上覆水及沉积物间隙水中的总磷（TP）、可溶性正磷酸盐（SAP）、pH及碱性磷酸酶（ALP）活性均表现出明显的空间异质性和季节变化趋势。间隙水总磷（PW-TP）、间隙水可溶性正磷酸盐（PW-SAP）高于上覆水,分别最高高出0．082、0．042mg·L-1;上覆水pH值高于间隙水pH值,最高高出O．35个单位;间隙水中碱性磷酸酶（PW-ALP）活性高于上覆水中碱性磷酸酶（W-ALP）活性,最高高出13．244μg·mL·h-1。TP、SAP、pH及ALP活性在3、6、9月份中均以16#样品最高,其中6月份16#样品PW-TP、PW-SAP、上覆水pH及PW-ALP活性分别O．527、0．132、7．46和61．090μg·mL·h-1。参数相关性分析结果表明,W-TP与W-SAP、W-pH显著相关。W-SAP与PW-TP、PW-SAP、W-ALP、PW-ALP均显著相关。PW-TP与PW-pH显著相关性,与PW-ALP活性存在一定的相关性,但不显著。PW-SAP与PW-ALP显著相关。     

混凝过程中微絮体形貌的AFM液池成像观测与表征

采用扫描探针显微镜液池成像技术,对混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,原子力显微镜液池成像技术可以对混凝过程中的微絮体进行形貌表征和数字描述,并证实在实际印染工业尾水的微絮凝过滤试验处理过程中,微絮凝时间为2min,搅拌强度为100s-1时可以达到优化的处理效果.这也说明液池成像技术能够较好的反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对环境微观界面过程的原位观测与表征.     

浸油沙层火焰传播速度研究

使用0#柴油和沙层作为燃料和地面模型,通过实验研究了泄漏液体燃料渗透在地面之后的火焰传播现象.详细研究了燃料床中沙粒直径、燃烧盘宽度及一端施加辐射热对火焰传播速度的影响,并使用热电偶测量了沙层表面火焰前沿到达时的温度以及沙层表面能够达到的最高温度.结果表明,燃料渗漏在地面的火焰传播速度明显低于液池火灾的火焰传播速度,且改变沙油质量比、燃烧盘的宽度及外界热辐射直接影响火焰传播速度.     

在线反冲洗控制MBR膜污染的试验

试验采用在线空气反冲洗和在线清水反冲洗控制膜生物反应器(MBR)膜污染。试验结果表明,通过在线空气反冲洗,膜通量最大可恢复至20.5L/(m2·h),恢复率为95.3%,反冲洗周期为5d,且30d后膜通量仍大于12L/(m2·h);采用在线清水反冲洗后,膜通量最大可恢复至20.9L/(m2·h),恢复率为97.7%,第34天进行第3次在线清水反冲洗后膜通量仍可恢复至19.8L/(m2·h)。     

苗期玉米、大豆在土壤-植物系统N2O排放中的贡献

为区分植物在土壤-植物系统N₂O排放中的贡献,用封闭式箱法对在温室内砂培和土培的玉米、大豆幼苗及砂、土、砂-植物系统、土壤-植物系统的N2O排放进行了测定,同时对植物N₂O排放与植物叶片中的硝酸还原酶(NR)活性及NO₃^--N、NO₂^--N含量的关系进行了分析.结果表明:在53d的观测期内,玉米、大豆幼苗本身均可排放N₂O,且在土壤(砂)-植物系统的N₂O排放中占有很大份额(79.18%～100%);植物N₂O的排放与植物叶片的硝酸还原酶活性和NO₃^--N、NO₂^--N的含量显著正相关(R²≥0.97,n=6).     

煤田火区温室气体排放通量及其影响因素研究

煤田火区温室气体的排放速率在时间和空间上由于影响因素而存在差异,本研究在对目前气体排放通量研究基础上,采用空气动力学法对神府矿区活鸡兔火区排放CO2、CH4气体和风速、温度以及气压等环境参数进行原位监测,测试结果表明,CO2和CH4通量的变化规律一致,火区内CO2、CH4排放通量变化范围为3.88~30.46 mg/(m2·s)和0.12~1.36 mg/(m2·s);通过相关性分析,环境因素对两种温室气体的排放影响很大,火区CO2、CH4的排放与风速、温度以及气压均呈显著正相关,相关性大小依次为风速＞温度＞气压,论证了所建的浓度梯度模型对煤田火区温室气体排放通量的适用性,进而为煤田火区有害气体污染治理提供了思路。     

锰矿区土-水界面污染流中重金属含量相关分析及主成分解析

以湘潭锰矿红旗矿区为研究区,对锰矿区土-水界面重金属污染流中Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb重金属相关性和主成分进行分析。结果表明:各元素的最大值与最小值之间差异较大,离散程度较大,表现出中到强的变异性;重金属Mn、Zn、Cd、Pb、Cu、Ni在第一主成分上都有很高荷载,且在第一主成分上的载荷远大于在其他两个主成分上的载荷。6种重金属主要来源于矿区内的矿石开采、矿料运输、尾矿库废渣、渗滤液及冶炼厂、随意堆放的废石废渣及废弃私采矿洞,元素Ni在第一、二、三主成分上均有较高的荷载,说明Ni的来源广泛,与矿区农业耕作中污水灌溉、矿石矿渣运输中的洒落等人为活动相关。     

极端暴雨条件下北江重金属非点源污染负荷估算

为掌握极端水文气象条件下北江上游地区重金属通量及非点源贡献,以2012年6月25日北江最大暴雨径流过程为研究对象,采用通量计算和基流分割理论,估算了北江上游高桥断面在极端暴雨条件下的溶解态重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)通量及基流和非点源负荷,比较分析了暴雨径流前后不同阶段溶解态重金属的输运总量及特点. 结果表明:暴雨径流发生前、后30 d内,溶解态Pb、Zn、Cu和Cd的通量分别达到24.1、91.4、14.6和3.4 t. 暴雨径流前、后的4个典型阶段中,以地表径流为主的全流域产流期(第Ⅱ阶段)污染负荷最重,Pb、Zn、Cu和Cd日均通量较洪水前(第Ⅰ阶段)分别增长了29.6、42.6、11.6和15.4倍. 深层地下水产流期(第Ⅳ阶段)Zn、Cu和Cd的输运强度较洪水前均有所下降,降幅在3.6%～33.6%之间. 基流重金属污染负荷比例仅占1.7%～9.9%,非点源污染负荷在90.1%～98.3%之间,洪峰期间(第Ⅱ阶段)非点源污染负荷所占比例在96.7%以上.