长江源区大气降水化学特征及离子来源

基于长江源区冬克玛底流域2013年6～9月采集的64个降水样品,分析了降水的pH值、电导率及离子浓度特征,并应用因子分析、相关分析、富集因子及后向轨迹法,讨论了降水离子主要来源及其与大气环流的联系.结果表明,长江源区冬克玛底流域降水pH值变化范围为5. 26～9. 25,加权平均值为6. 70;电导率变化范围为0. 23～28. 70μS·cm-1,加权平均值为3. 45μS·cm-1,低于瓦里关全球大气本底站降水电导率;总离子浓度变化范围为7. 0～376. 9μeq·L-1,平均总浓度仅为40. 8μeq·L-1;各离子加权平均浓度大小顺序为:HCO_3~- NH_4~+ Ca~(2+) NO_3~- SO_4~(2-) Na~+ Cl~- K~+ Mg~(2+); HCO_3~-、NH_4~+、Ca~(2+)和NO_3~-是降水中的主要离子,占总离子浓度的74. 75%;相对酸度(FA)分析表明,有97. 8%的降水酸度被碱性物质中和,同时中和因子(NF)分析表明NH_4~+和Ca~(2+)对降水酸性的中和起主导作用;研究区降水离子主要来自陆源的贡献,而来自海源的输入则相对较少;结合气团的后向轨迹分析发现,不同来源的总离子浓度差异明显,其加权平均浓度大小顺序为:局地源西风源季风源,表明不同的大气环流背景和气团来源对降水化学组成具有重要影响.长江源区大气降水受人类活动影响较小,其降水化学特征一定程度上可以代表偏远地区的大气质量状况和本底值.研究结果能够为长江源区水质的保护以及为评估人类活动对该区域大气环境的影响提供科学依据.     

基于卫星遥感数据和污染控制政策分析河南省2001—2018年SO2浓度变化特征

为研究河南省长时间序列的ρ（SO₂）变化特征,运用MERRA-2卫星遥感资料并结合《大气污染防治行动计划》的实施,对河南省2001—2018年ρ（SO₂）的时空分布特征进行分析.结果表明:①河南省2001—2018年ρ（SO₂）的空间分布呈东北高、西南低的特征,高值、低值区域分别位于焦作市-新乡市-郑州市北部一带和洛阳市-三门峡市-南阳市交界一带;秋季、冬季ρ（SO₂）高于春季、夏季,冬季ρ（SO₂）比春季、夏季高50%~70%.②2011年前,河南省年均ρ（SO₂）不断上升,北部较南部增速快,年均增速为3.5~4.0 μg/（m3·a）;2011年后,西北部大部分地区ρ（SO₂）呈下降趋势,焦作市-新乡市-安阳市一带下降最快.③2013年《大气污染防治行动计划》实施后,河南省北部ρ（SO₂）呈递减趋势,濮阳市及其周边下降最快,降速超过0.4 μg/（m3·a）;但中南部仍呈缓慢增长趋势,增速高达0.6 μg/（m3·a）.研究显示,主要污染物总量的减排和《大气污染防治行动计划》的实施促进了河南省ρ（SO₂）的下降,但不处于京津冀大气污染传输通道“2+26”城市的地区ρ（SO₂）下降速度较慢甚至略有增长,应进一步加大非传输通道城市大气污染防治力度.      

一种应用于不均衡小样本集的石化设备故障智能诊断方法

针对实际生产中,石化设备故障呈现出“不均衡小样本”特性,致使传统诊断模型适用性不足,准确率低下这一问题,基于一类支持向量机(One-Class SVM)和遗传算法优化的支持向量机(GA-SVM),提出一种分步诊断策略。利用One-Class SVM构建超球诊断模型,可在没有任何故障先例的前提下实现异常状态辨识和未知故障甄别,提升算法对不均衡监测数据(正常样本数量远超故障样本数量)的适用性;利用GA-SVM,针对小样本故障数据集构建并优化智能诊断模型,判别故障模式,降低算法对大量有标签故障样本的依赖。故障诊断实验结果表明,该方法能够在不均衡小样本场景中显著降低漏报率、误报率和误诊率,对实验数据和工程数据的诊断准确率分别达99%和100%。     

1961~2019年黄河流域大气自净能力指数变化特征分析

利用2015~2019年环境空气质量监测数据和黄河流域73个站点1961~2019年的气象观测资料,对11个站点的大气自净能力指数的适用性及其与环境空气质量之间的关联性进行了验证,并分析了黄河流域大气自净能力指数的时空变化特征及影响因子.结果表明,1961~2019年黄河流域大气自净能力指数整体呈下降趋势,下降速率为每10a下降0.18t/（d×km²）,平均值为4.44t/（d×km²）,且在1969年达到最大值,为5.32t/（d×km²）,2011年达到最小值,为3.81t/（d×km²）;黄河流域73个站点中有64个站点大气自净能力指数呈下降趋势,50个站点呈显著和极显著下降趋势.从年内变化看出,黄河流域大气自净能力指数最高值出现在4月,为5.30t/（d×km²）,最低值出现在1月,为3.48t/（d×km²）.在年空间分布上,黄河流域大气自净能力指数分布以青海西南部,山东、四川大部分地区,内蒙古、宁夏以及甘肃少部分地区,陕西西安,山西的五寨和右玉等大气自净能力较好,大气自净能力指数在4.69~7.18t/（d×km²）,其余地区大气自净能力相对较差.影响因子中,混合层高度与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.63（n=4307）;小风日数与大气自净能力指数呈极显著负相关,相关系数为-0.78（n=4307）,日平均风速³2.5m/s的日数及日平均风速³5.5m/s的日数与大气自净能力指数均呈极显著正相关,相关系数分别为0.78和0.55（n=4307）;降水日数与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.18（n=4307）,中雨及以上日数与大气自净能力指数呈显著正相关,相关系数为0.03（n=4307）,黄河流域小雨对大气自净能力的影响明显高于中雨.逐步回归分析显示,大气自净能力指数主要受日平均风速³2.5m/s的日数、降水日数和混合层高度的综合影响,其中,日平均风速³2.5m/s的日数对大气自净能力指数的贡献率最大,其贡献为正.     

黄海近岸大气降水中磷溶解度及其影响因素

于2020年6~9月在黄海近岸城市青岛采集31场降水69个样品,分析其中总磷（TP）、溶解态总磷（DTP）及溶解态无机磷（DIP）和有机磷（DOP）,探讨P浓度和溶解度的变化特征及其影响因素.降水中TP浓度为（6.2±1.0）μg/L,DTP浓度为（3.8±0.6）μg/L,P溶解度为（64.8±18.0）%.DTP中以DIP为主,其贡献为（56.5±21.6）%.降水中TP和DTP与降水量呈负幂指数关系,TP清除指数大于DTP.降水量<10mm时,降水对气溶胶P的清除和稀释作用显著影响降水中P浓度,但降水量>40mm时,这种作用对P浓度的影响不大.降水对气溶胶P的清除作用以云下清除为主,占总清除效率的70%~85%.酸化作用显著促进降水中颗粒态P溶解,且无机P溶解效率高于有机P.对降雨量<5mm及>30mm降水,pH值是影响P溶解度的主要因素,降水量和气团来源对P溶解度也有一定影响.当pH值相近时,降水量越大,P溶解度越高;当pH值相近且降水量<5mm时,海洋源贡献越大,P溶解度越高.对降水量5~30mm的降水,P溶解度受到降水量、pH值及气团来源等因素的共同影响.     

基于要素流动的城镇建设用地配置方法框架探讨

现有城镇建设用地配置主要遵循空间开发导向,利用静态数据和用地分配标准、评估及预测模型开展,存在一定的“区域偏好”和“规模求大”现象。在强调生态文明建设和高质量发展的新时期,国土空间规划战略实施要求城镇建设用地配置方法需要及时革新。关注到信息或智能技术深度影响下未来城镇场所空间将转变为流动空间这一必然趋势,不同尺度生产、生活及生态要素时空流动与分配将是城镇建设用地科学配置的关键。因此,利用多源要素流大数据和多学科分析方法,试图从城镇空间发展水平评价、城镇要素流动网络时空模拟与用地分配、城镇要素功能区识别与开发边界划定、城镇建设用地配置效果动态评估4个方面,建立基于要素流动的城镇建设用地配置方法框架。结果表明：（1）城镇空间发展水平评价需要综合考虑城镇对区域现状要素控制、吸引及溢出的能力,并从空间发展规模、活力及品质三个层面构建评价指标体系;（2）在城镇建设用地指标区域分配过程中注重利用网络优化模型和社会网络分析方法刻画区域要素流动规律,并通过时空耦合模型找出不同等级和类型“空间发展水平—要素控制力”组合的城镇;（3）城镇未来扩展方向和边界形态是由内部各类要素流动变化与功能空间布局的供需时空匹配情况决定的,需要利用时空耦合、引力、CA及多智能体等模型识别要素功能影响区和流动偏好;（4）城镇建设用地配置效果评估指标需要体现生态文明、高质量、智慧治理及一体化等未来城镇发展要求和趋势。这些研究结果可以为国土空间规划城镇开发边界划定和实施提供参考。     

丹江口水库淅川库区大气降水中无机离子特征及来源解析

大气降水中水化学组成深刻影响着地表水体水质和水生态系统的物质循环. 为探究丹江口水库降水中无机离子的化学组分和来源贡献,以丹江口水库淅川库区为研究区,通过野外调查、原位观测和室内分析,研究了降水中无机离子(F?、Cl?、NO₃?、SO₄2?、Na+、NH₄+、K+、Ca2+和Mg2+)的浓度特征. 结果表明:丹江口水库淅川库区降水中无机离子浓度大小表现为NH₄+(170.0 μeq/L)>Ca2+(115.4 μeq/L)>SO₄2?(112.9 μeq/L)>NO₃?(94.2 μeq/L)>Na+(61.1 μeq/L)>Mg2+(25.9 μeq/L)>F?(12.2 μeq/L)>K+(11.8 μeq/L)>Cl?(10.3 μeq/L),其中NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?和Na+浓度占总离子浓度的90.2%;相关性分析表明不同无机离子浓度之间存在显著相关性(P<0.05),富集因子分析表明陆源人类活动对无机离子浓度的影响较大;正定矩阵因子分析表明,农业源、工业燃煤、土壤扬尘、化石燃料燃烧和生物质燃烧是无机离子的重要来源,其中NH₄+和SO₄2?的主要来源分别为农业源(56.3%)和化石燃料燃烧(78.7%). 研究显示,丹江口水库淅川库区降水中无机离子组分以NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?为主,其主要受陆源人类活动(农业活动和化石燃料燃烧)的影响.      

辽河在线监测站营养盐数据质量的分析与评价

近年来,我国海洋环境在线监测体系正由研究探索阶段进入实际应用阶段,但在线监测数据质量尤其是营养盐参数的数据质量仍有待提高。为了提高在线监测数据的代表性和准确性,本研究以辽河在线监测站营养盐监测数据为研究对象,通过在线监测设备性能评估及比对实验等质控手段,对营养盐在线监测的数据质量进行分析与评价。结果表明,辽河在线监测站总磷参数的在线监测数据质量最好,与实验室分析数据的相关系数为0.901,配对t检验显著性水平为0.112;硝酸盐、磷酸盐和氨氮等参数的在线监测数据可以反映监测点位的水质变化趋势,但准确度有待进一步提高。     

胶莱平原大气降水氢氧稳定同位素特征研究

区域大气降水稳定同位素组成是利用同位素技术研究区域水循环所必须的前提,对于深入了解水循环过程具有重要意义。本研究基于降水样品,分析了胶莱平原及周边地区降水氢氧稳定同位素特征,探讨了降水同位素的环境效应,并通过对比分析不同水汽输送路径站点的降水同位素季节变化趋势,揭示了胶莱平原大气降水水汽来源。结果显示：胶莱平原大气降水线LMWL为δ²H=6.38δ¹⁸O+0.72,胶莱平原大气降水δ¹⁸O存在较显著的温度效应和降水量效应,高程效应不显著。6—9月,胶莱平原降水水汽主要受控于东亚季风,水汽主要来自相邻太平洋海域蒸发水汽;10月—次年5月,胶莱平原降水水汽主要受控于西风,水汽来源于局地蒸发,受极地水汽影响较小。本研究结果将为胶莱平原地表水—地下水—海水之间的相互转化及水循环研究提供基础。     

大数据背景下采用互信息与随机森林算法的空气质量预测

为了实现城市空气质量的精准预测,针对与城市空气质量预测相关的大数据种类多、规模大、维度高和生成速度快等特点,在研究城市不同区域空气质量评价指标的基础上,提出不同区域空气质量子空间聚类分析方法,挖掘不同区域空气质量的特征。通过对不同区域进行群体划分,并利用互信息矩阵从城市功能、地形、气象条件等方面辨识与不同区域空气质量相关联的因素,构建基于随机森林算法的城市空气质量预测模型。该方法可以有效识别城市不同区域空气质量的强关联因素,避免由于关联因素的差异性对空气质量预测造成的不利影响。仿真结果表明:该方法适用于大数据的分析与处理,并具有较高的预测精度。