基于多卫星遥感的东北地区霾污染时空特征研究

利用多卫星(MODIS、CALIPSO、VIIRS)观测的气溶胶产品、地面空气质量监测数据和气象资料,获取了东北地区2006—2015年期间气溶胶光学厚度(AOD)的季节和年际变化特征,并对2014年10月14日东北地区一次典型重霾污染过程的特征及其潜在传输路径进行了深入讨论.研究结果显示,自2008年起东北地区灰霾污染范围扩大且污染程度加剧,呈带状空间分布(营口-长春-哈尔滨);区域内AOD值呈春、秋和冬季高,夏季低的时间变化特征.采用CALIPSO星载激光雷达数据与MODIS、VIIRS卫星获取的AOD开展综合分析,可有效弥补MODIS、VIIRS卫星因冬季积雪亮地表干扰所产生的AOD缺省区域,增强对长期积雪覆盖地区霾污染的时空特征分析能力.与反映霾污染空间分布范围更广的VIIRS卫星相比,MODIS卫星AOD值与东北地区地面观测获取的AQI、PM10和PM2.5相关系数更高,分别为0.89、0.73和0.83.进一步研究结果显示,秋末冬初东北地区的霾污染事件与农作物秸秆焚烧有关,同时,华北地区灰霾污染可跨越渤海湾传输至东北地区,进一步形成更大尺度的带状区域污染.     

基于重要生态节点独流减河流域生态廊道构建

河道、湿地、湖库和河口等生态节点是区域生物多样性保护的重要景观要素,而生态廊道是连接这些重要生态节点的"桥梁"和"纽带".针对中尺度流域景观破碎化问题,以天津市独流减河流域为例,在景观生态学理论指导下,借助GIS与RS技术,基于"河道-湿地-湖库-河口"等重要生态节点,重点考虑景观类型和人类活动干扰的影响,利用最小累积阻力模型构建生态廊道,识别生态节点与生态断裂点,并对其空间结构进行定量化分析,进而规划设计了研究区的生态框架.结果表明:①45条生态廊道的网络连接度评价指标——α指数（网络环度）、β指数（节点连接率）和γ指数（连接度）分别为0.32、1.56、0.56,说明廊道网络具有较高的连通性和复杂度,有利于生态流的顺畅流动.②共识别26个生态节点和35个生态断裂点,明确了研究区需重点保护建设和修复改善的关键点（区）的地理位置.③廊道最佳宽度为30~60 m,空间配置以草地、林地和水域等重要景观类型为主,约占70.63%~78.97%,能够为物种提供高质量的栖息地和迁移通道.④廊道网络中河流廊道为主要廊道类型,其长度约占廊道总长度的51.19%,具有丰富的水资源和植被种类,所构建的"一轴两心九带"的生态框架具有重要的生态服务功能.研究显示,基于重要生态节点构建生态廊道和生态框架能够提高独流减河流域的景观连接度,对该流域的生态安全格局规划和生态工程建设具有重要参考价值.      

南方红壤侵蚀流域水稻田中稀土元素的迁移累积特征

稀土元素通过植物吸收经食物链最终进入人体,并在人体中累积,进而影响食用人群的健康.水稻作为我国南方地区的主要粮食和经济作物,是人们生存的基础.本文通过南方花岗岩红壤侵蚀流域水稻植株根系土壤及其各部位稀土元素含量的调查,探究稀土元素在土壤-水稻系统中的迁移累积特征.结果表明:研究区土壤中稀土元素含量平均值为389.02 mg·kg~(-1),水稻土壤中呈现出重稀土元素相对富集的特点.土壤中稀土元素在Eu处呈亏损状态;除10号样点外,其他样点土壤的稀土元素在Ce处呈富集状态.水稻植株不同部位的稀土元素含量差异较大,水稻根、叶及稻谷中稀土元素含量的平均值分别为152.63、5.03和0.64 mg·kg~(-1),呈根叶稻谷的规律.稻谷中的稀土元素含量虽未超过日均稀土元素的摄入量(5.33μg·kg~(-1)·d~(-1)),但长期食用仍存在一定的健康风险.土壤稀土元素向水稻植株各部位的转移能力差异较大,呈根叶稻谷的规律.     

台湾岛高分一号卫星WFV数据气溶胶反演与验证

针对国产中等分辨率遥感数据的特性,集成暗像元和深蓝算法的优势,提供了一种能够同时对低反射率和高反射率地表类型实现AOD反演的方法.基于该方法,以台湾岛为例,利用高分一号卫星(GF-1)WFV数据反演得到550 nm处的AOD.与MODIS气溶胶产品(MOD04)进行比较,二者空间分布具有很好的一致性,总体相关系数r优于0.9.利用全球气溶胶自动观测网(AERONET)站点数据进行反演结果的验证.反演结果与AERONET实测值具显著的相关性(r0.85),70%的反演结果满足误差精度要求.通过与暗像元法、深蓝算法的反演结果进行对比,本文方法在结果精度和空间覆盖度方面具有独特的优势.在台湾岛地区,夏、冬季分别采用海洋型和大陆型气溶胶模式比较适合;随着GF-1卫星数据空间分辨率的降低,气溶胶反演结果与地基观测值的相关性系数呈现先降低、后平稳的趋势,但整体变化不是太大.     

北疆地区MODIS 3km气溶胶光学厚度与PM10质量浓度的相关性分析

利用2016年MODIS 3 km分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)日产品、PM_(10)质量浓度以及相关气象数据,开展了北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关性分析.结果表明,AOD与PM_(10)质量浓度的直接相关程度较低,相关系数仅为0.294.对比分析了利用能见度数据对AOD进行垂直订正,然后再用相对湿度数据对其进行二次订正(AOD垂直-湿度订正)和利用能见度数据对AOD进行垂直订正和相对湿度数据对PM_(10)质量浓度进行订正(AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正)两种订正方法,结果指出"AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正"可显著提高二者之间的相关性.订正之后,北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关系数达到0.755,呈显著正相关;阿勒泰的订正效果最好,相关系数为0.837.最后,基于垂直订正后的AOD和湿度订正后PM_(10)建立两者之间的最优拟合模型,并利用新建的模型反演了北疆地区PM_(10)质量浓度.反演得到的PM_(10)质量浓度与经过湿度订正后PM_(10)呈显著正相关,相关系数为0.688;昌吉和伊宁的反演效果最好,相关系数分别为0.910和0.829.本研究结果表明MODIS 3 km AOD产品经过垂直和湿度订正后,可作为北疆地区监测PM_(10)质量浓度的一个有效手段.     

外源盐对盐碱土壤CO2吸收的影响

为探明盐碱土壤CO₂吸收机理及影响因素,通过室内实验,利用外源盐调节土壤电导率（electrical conductivity,EC）,探究盐碱土壤CO₂吸收速率的变化趋势、累积吸收量和土壤EC之间的关系。结果表明：培养期间,土壤样品在36 h出现吸收现象,且EC值高的土壤达到CO₂吸收速率峰值时间短。回归分析显示,土壤CO₂累积吸收量随EC增加而增加（R²=0.8637）。单因素方差分析发现,不同电导率土壤,CO₂累积吸收量均具有显著差异（p＜0.001）。土壤EC是影响盐碱土壤CO₂吸收变化的重要因素,土壤EC值升高,增加盐碱土壤对CO₂的吸收速率和土壤CO₂累积吸收量。     

某石油污染含水层降解能力地球化学评估

含水层降解能力是石油类污染场地监控自然衰减需获取的重要参数.通过测定某石油污染场地地下水电子供体（苯系物、化学耗氧量）和电子受体/产物（DO、NO₃^-、Mn²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和HCO₃^-）等地球化学指标,分析了电子供受体分布规律,确定了电子受体背景值,采用传统地球化学评估法,计算了所有单井降解能力;在此基础上,引入累积概率曲线法,更科学的评估了场地含水层降解能力,结合地下水更新能力,估算了污染物降解速率;同时,划分了含水层降解能力强弱区.结果显示：该场地单井降解能力为36.49~70.05mg/L,其累积概率拟合曲线符合F（x）=0.008e^0.07x指数模型,以此评估含水层降解能力为57.83mg/L.以径流量132m³/d估算地下水更新能力,估算污染物降解速率为2790kg/a;强降解能力区位于下游源区,面积约为5100m²,占场地总面积的5.3%;地下水中硫酸盐、硝酸盐消耗严重,强化硫酸盐还原和反硝化作用可能是该场地管理修复的一个有效方法.     

某梁结构静动联合加载疲劳研究试验件设计与分析

目的解决工程结构在交变静载荷和动载荷联合作用下的疲劳寿命预估难题。方法拟设计一梁结构试验件,方便施加静力与动载荷,并具有合适的疲劳寿命,用于静动联合加载下疲劳寿命预估研究。并采用名义应力法计算出静载荷作用下结构的寿命,采用频域法计算动载荷单独作用下结构的寿命,再以线性损伤累积理论为基础,以载荷块为单位来计算静动载荷联合加载下的寿命。结果初步给出试验载荷,得到静动载荷联合加载下危险点的寿命为1225 s。试件在1 h之内失效,满足设计要求。结论通过该方法,可以用来校核试件的实际寿命,以设计试件。     

应用地积累指数法和富集因子法对铜矿区土壤重金属污染的安全评价

采用地积累指数法和富集因子法对炼铜厂区土壤重金属污染进行评价,结果表明:两种方法均能对人为污染行为做出较为科学的评价,且两种方法可得到相似的评价结果。评价中采用地球化学背景值和浙江省土壤背景值对土壤重金属污染程度进行对比分析,发现两种背景值对土壤重金属的污染程度在分级上没有明显差异。土壤中Cd,Cu,Pb,Zn重金属元素显著富集,人类活动的影响比较明显,而Cr,Ni元素均处于零级别污染。厂区周围土壤受冶炼活动的影响,一些易于富集的重金属长期累积,其污染程度比远离厂区的未污染区域高出几十倍。