华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.     

冰核对华北平原地区积云发展的影响

利用包括双参数化微物理方案的云分辨的WRF模式（简称CR-WRF）,对2014年8月24日发生在华北平原地区的一次积云过程进行了数值模拟。CR-WRF模式比较全面地考虑了气溶胶粒子的活化过程,对不同气溶胶的不同核化方案进行了参数化,包括云凝结核（CCN）的核化、冰核（IN）的均质和异质核化等,令其浓度分为HCCN,MCCN和LCCN三个等级,分别对应数密度为 9000 cm^?3,900 cm^?3和90 cm^?3的情况下,考虑黑碳气溶胶（BC）作为IN,将其数浓度从2 cm^?3增加至 2000 cm^?3,并且在CCN浓度不变的情况下,通过改变BC的浓度探讨积云微物理过程对IN的响应。模拟结果表明：在LCCN条件下,BC浓度很低的时候冰晶数浓度大于HCCN情况下的冰晶浓度。随着BC浓度的不断增加,冰晶粒子数浓度在HCCN条件下迅速增长,并超过了LCCN和MCCN情况下的冰晶数浓度。这是由于LCCN条件下,BC浓度较低时云内过饱和水汽含量高于HCCN情况下的含量,从而形成了较多的冰晶粒子;而随着BC浓度的不断增加,在HCCN条件下的上升气流逐渐大于LCCN条件下的上升气流,因此在HCCN条件下的冰晶得以迅速增长。随着BC浓度的增长,云滴数浓度没有明显的变化;而云滴有效半径呈现出随BC浓度的增长而减小的趋势。这是由于BC对云滴粒子的形成没有较大贡献,随着BC的增加云内上升气流增强,导致云滴粒子有效半径减小。此外,对流中心上升速度随BC浓度的增长而增长;与此同时,下沉速度在LCCN情况下随BC浓度的增长而增长,在HCCN和MCCN情况下则随BC浓度的增长而减小。由此得出以下结论：在LCCN条件下由于云滴粒子的核化过程较低,因此对冰晶的异质核化过程提供了足够的水汽,使得在BC浓度很低的情况下冰晶数浓度大于HCCN和MCCN的条件。由于相变过程会不断地释放潜热,使云内对流中心上升气流增大,下沉气流减弱,并产生更多粒径较小的云滴粒子,从而起到抑制降水发生的作用。     

成都市非道路施工机械排放清单研究

随着大气污染控制形势的日益严峻,非道路移动源排放日益受到关注.本研究通过软件调研获得了成都市非道路施工机械保有量、功率分布,通过现场及文献调研获得了非道路施工机械活动水平数据.参照《非道路移动污染源排放清单编制技术指南(试行)》中的方法,计算了成都市2018年非道路施工机械排放清单.结果表明,2018年成都市非道路施工机械PM、HC、NO_x和CO的排放量分别为845、2898、16738、11231 t.按机械类型划分,挖掘机4项污染物排放占比最高,PM、HC、NO_x和CO分别占59%、61%、59%和62%;按排放阶段划分,国2机械4项污染物排放占比最高,PM、HC、NO_x和CO分别占55%、66%、68%和65%.排放清单结果的不确定性受到多种因素的影响,其中影响最大的为排放因子.     

基于人工神经网络多源数据融合的子像元冬油菜提取——以两湖平原为例

油菜是我国第五大农作物和重要的油料作物。获取油菜的种植分布信息对食用油市场的发展和粮食安全具有重要意义。两湖平原泛指包括湖北江汉平原和湖南洞庭湖平原在内的广大平原区域,是我国重要的粮棉油生产基地,“湖广熟,天下足”指的就是这一地区。由于耕地破碎,种植结构复杂,两湖平原轮作和间作的现象非常普遍,传统的遥感监测方法难以准确地获取冬油菜的空间分布。本文提出了一种基于人工神经网络ANN的子像元冬油菜提取方法,将时间序列MODIS-EVI和GF-1数据结合以提取两湖平原的冬油菜丰度信息。首先采用顺序前向选择SFS算法从时间序列MODIS-EVI数据集中进行物候特征优选;然后构建融合多源数据的ANN模型估算两湖平原的冬油菜丰度。结果表明：基于ANN方法获取的冬油菜分布具有较高的精度（ANN估算结果与GF-1和统计数据的验证精度分别为91.54%和74.70%）,在利用中分辨率影像进行大尺度冬油菜精细制图方面显示出巨大潜力,可为我国冬油菜的空间分布制图和时空格局分析提供技术方法。     

华北南部冬季大气亚微米颗粒物数浓度变化

2018年1月华北平原经历了一段持续时间久、影响范围广和颗粒物浓度高的重污染时期.本研究通过SMPS+E扫描电迁移率粒径谱仪,选取华北平原南部某郊区点位,对此次重污染期间颗粒物数浓度粒径分布演化进行连续观测研究.结果表明,观测期间环境空气质量尤其是PM_2.5平均浓度为141.32 μg/m³.大气亚微米颗粒物数浓度主要集中在核模态和爱根核模态的超细粒径段（78.9%）,呈递减型单峰分布,颗粒物平均数浓度为83174cm^-3.重污染天时,核模态颗粒物数浓度明显增高,对应低风速（1.5±0.4）m/s、高相对湿度（90.8±4.5）%和低O₃浓度（15.8±8.3）μg/m³.48h后向轨迹显示,观测点位气溶胶主要受湖北省、陕西省和山西省临近省份的传输影响.潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹表明,气溶胶潜在源区主要为本地源和观测点位以北的区域.     

基于GIS的黄淮海平原旱情监测研究

基于ＧＩＳ技术,提出了用集遥感图像、图形、数据为一体的作物缺水指数模型监测黄淮海平原旱灾的方法。实时监测结果表明：该方法速度快、精度高,从点到面各种形式的黄淮海平原旱情分布结果均与实际吻合,基本上达到了实时监测旱情的目的。     

成都市PM2.5和O3复合污染特征及相互作用研究

基于2015—2020年成都市国控环境监测站点逐时大气污染物监测数据,将其分为3类站点（城区、交通、背景站点）,研究不同季节、不同污染水平下,各类站点细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）复合污染特征及相互作用.结果表明：①成都各类站点的PM_2.5超标天数和PM_2.5年平均浓度总体呈下降趋势,背景站点浓度明显小于城区站点和交通站点;O₃年际变化趋势呈波动性,且交通站点和背景站点的变化波动强于城区站点.②各类站点PM_2.5与O₃相关性在O₃污染期（4—8月）和PM_2.5污染期（11—次年1月）均存在显著差异,且二者在不同季节甚至呈现相反的相关性,总体趋势为夏季PM_2.5-O₃的相关性趋于正相关,冬季趋于负相关.③O₃污染期,各类站点二次PM_2.5的浓度和贡献率随光化学水平的升高而增加,而一次PM_2.5日变化幅度差异不大,表现出明显的O₃和PM_2.5协同增长现象.④PM_2.5污染期,PM_2.5与O₃之间并不是简单的线性关系,不同PM_2.5污染程度下,各类站点O₃浓度变化率昼夜波动趋势基本相同,均在12：00—13：00达到峰值,在18：00达到谷值;且随着PM_2.5浓度的增加,O₃浓度变化率峰值/谷值波动范围亦随之增加.     

Characteristics of ambient volatile organic compounds during spring O3 pollution episode in Chengdu, China

Surface ozone (O₃) has become a critical pollutant impeding air quality improvement in many Chinese megacities. Chengdu is a megacity located in Sichuan Basin in southwest China, where O₃ pollution occurs frequently in both spring and summer. In order to understand the elevated O₃ during spring in Chengdu, we conducted sampling campaign at three sites during O₃ pollution episodes in April. Volatile organic compounds (VOCs) compositions at each site were similar, and oxygenated VOCs (OVOCs) concentrations accounted for the highest proportion (35%-45%), followed by alkanes, alkens (including acetylene), halohydrocarbons, and aromatics. The sensitivity of O₃ to its precursors was analyzed using an observation based box model. The relative incremental reactivity of OVOCs was larger than other precursors, suggesting that they also played the dominant role in O₃ formation. Furthermore, the positive matrix factorization model was used to identify the dominant emission sources and to evaluate their contribution to VOCs in the city. The main sources of VOCs in spring were from combustion (27.75%), industrial manufacturing (24.17%), vehicle exhaust (20.35%), and solvent utilization (18.35%). Discussions on VOCs and NO_x reduction schemes suggested that Chengdu was typical in the VOC-limited regime, and VOC emission reduction would help to prevent and control O₃. The analysis of emission reduction scenarios based on VOCs sources showed that the emission reduction ratio of VOCs to NO₂ needs to reach more than 3 in order to achieve O₃ prevention. Emission reduction from vehicular exhaust source and solvent utilization source may be more effective.     

Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain,China

Wetlands, with their many values and important functions, are precious resources. They have, however, undergone great changes during economic development and population growth. Relying on recent advances in remote sensing and geographic information system (GIS) techniques, this paper probes changes in wetland landscapes on Yinchuan Plain during 1978–2006. A series of remote sensing images was used to identify wetland landscape types. Landscape pattern indices, such as patch number, patch density, landscape shape, and Shannon's diversity, evenness, and contagion indices were calculated with GIS and landscape analysis software. Changes in wetland landscape patterns on Yinchuan Plain were analyzed. The analysis show that the total area of wetlands on Yinchuan Plain decreased from 391,540,239 m² in 1978 to 267,979,957 m² in 2006, a significant change over 28 years. The area of rivers and lakes has shrunk, and the area of paddies has increased consistently, with increasing wetland fragmentation and heterogeneity. The number of patches, patch density, and landscape shape index shows that wetland landscape patterns have undergone great changes. The landscape diversity, landscape evenness, and contagion indices indicate that wetland landscapes have become less heterogeneous. We discuss the causes of these changes and the sustainable development of wetland ecosystems.     

基于投入视角的黄淮海平原农业碳排放与经济发展脱钩研究

农业增长对资源依赖的变化趋势以及农业发展与环境的互动关系日益引起学术界的关注.运用脱钩理论,以2000-2005和2005-2010年为时间尺度,以县域为空间尺度,探讨黄淮海平原农业碳排放与经济增长之间的脱钩关系,揭示两者脱钩发展的时间和空间演变趋势及转移特征,并尝试分析脱钩的内在机理.结果表明:(1)脱钩类型的数量结构和空间格局均发生明显变化,黄淮海平原农业正处于由资源依赖向技术依赖的过渡时期.2000-2005年农业碳排放与经济增长以强复钩和扩张性复钩为主,脱钩空间格局较为分散;2005-2010年以强脱钩和弱脱钩为主,脱钩区域呈现空间集聚态势;若考虑因技术进步带来的碳排放系数变化因素,脱钩趋势将会更加明显.造成这种空间格局的原因主要是经济增长与环境的关系较为复杂,经济发展、技术进步和制度创新等因素通过互动机制共同作用于农业生产经营主体.(2)脱钩类型的转换呈跳跃性,转换方式以强复钩、扩张性复钩转换为强脱钩、弱脱钩为主,且脱钩状态不稳定,持续脱钩难度较大.脱钩状况受到经济效应、技术效应和政策效应等因素的共同作用,3者作用的两面性是持续脱钩难的重要原因.