Response of the sediment geochemistry of the Changjiang River (Yangtze River) to the impoundment of the Three Gorges Dam

Based on the measurement of major and trace elements in suspended sediments in the low reaches of the Changjiang River during throughout a whole hydrologic year, the origins, seasonal variations, and fluxes of multielements and the human impacts on multielements transport processes have been analyzed along with the influence of weathering in the Changjiang River basin. The results show that most element contents were high in both autumn and winter and low in summer, which was largely caused by the dilution of discharge. Weathering detritus in the Changjiang River basin is the main source of most elements in suspended sediments. However, riverine pollution could bring more loadings of Cd, Pb, As and Zn into river water than it did a few decades ago. The annual average fluxes of Cd, Pb and Zn, which are major contamination elements, to the sea were 179 ± 21 tons/year, 7810 ± 675 tons/year, and 12,000 ± 1320 tons/year,respectively, in which approximately 8.7%, 11.9% and 2.7% of their loadings, respectively,were contributed by pollution inputs. Element exports mainly occurred in the summer(44.4%–57.4%) in the lower part of the Changjiang River. A general relationship between sediment retention and element content suggests a positive feedback mechanism for the decreased number of particles, in which element riverine loadings are reduced due to the enhanced trapping effect by the Three Gorges Dam(TGD). Compared to those in 1980,current element shares of the Changjiang River compared to the global budget have declined due to the construction of the TGD.     

乌鲁木齐河源区黑碳气溶胶浓度特征及其来源分析

利用七波段黑碳仪对2016年8月—2017年7月乌鲁木齐河源区大气中黑碳气溶胶进行了实时监测,并结合同时期气象资料对该区域黑碳气溶胶浓度变化特征、影响因子和可能来源进行了分析.结果表明,观测期间乌鲁木齐河源区黑碳浓度在102～1525 ng·m~(-3)之间变化,均值为520 ng·m~(-3).春季、夏季、秋季和冬季的浓度分别为425、536、686和427 ng·m~(-3),呈秋季最高,夏季次之,冬、春季低的季节变化特点.日内变化具有明显的双峰双谷特征,在当地时间8:00—9:00(与北京时间的时差为2小时,即为北京时间10:00—11:00,下同)和16:00—19:00有两个明显的峰值,可能与当地的排放和气象因素有关.乌鲁木齐河源区黑碳的本底浓度在春季、夏季和秋季分别为253、271和290 ng·m~(-3),而冬季黑碳的本底浓度仅为162 ng·m~(-3).与其他偏远地区相比,乌鲁木齐河源区因受较多排放源影响,黑碳浓度本底值较高.黑碳气溶胶浓度与气象因素相关性显著,当风速小于2 m·s~(-1)时,黑碳的平均浓度明显偏高,当相对湿度大于55%时,黑碳浓度明显偏低.由浓度权重轨迹分析和波长吸收指数(AAE)可知,乌鲁木齐河源区的黑碳浓度,除了受本地化石燃料燃烧和生物质燃烧排放的影响以外,还可能受到中亚地区远距离传输的影响.     

黄河三角洲柽柳光合作用及树干液流对潜水埋深的响应

为揭示黄河三角洲柽柳（Tamarix chinensis）叶片光合作用及耗水特征对潜水埋深的响应规律,明确维持柽柳较高光合效率及适宜生长的潜水埋深,以三年生柽柳苗木为试验材料,模拟设置淡水条件下0 m、0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m、1.8 m共7个潜水埋深,测定分析柽柳叶片气体交换参数的光响应过程和树干液流日动态。结果表明：不同潜水埋深可显著改变土壤水分条件,从而影响柽柳的光合作用和耗水性能,柽柳叶片净光合速率、光合光响应参数、水分利用效率以及树干液流速率具有明显的水位响应性。在浅水位（≤0.3 m）导致渍水胁迫和深水位（1.8 m）导致干旱胁迫时,柽柳幼苗光合作用受到较大抑制。柽柳呈现出耐干旱不耐水湿的光合水分适应性,深水位（≥0.6 m）柽柳的光合能力显著高于浅水位（≤0.3 m）,在潜水埋深0.9~1.5 m之间柽柳光合能力较强,1.2 m是柽柳生长最适宜的潜水埋深。     

基于多源遥感数据的锡尔河中下游农田土壤水分反演

机器学习结合多源遥感数据反演土壤水分含量（SMC）是目前SMC研究的热点,因较少考虑温度、蒸散等重要SMC影响因子,反演结果存在一定的不确定性。利用Sentinel-1影像、MODIS产品和SRTM数据,提取雷达后向散射系数等32个SMC影响因子,经相关分析选择27个显著的SMC影响因子（P<0.05）作为反演因子,并设计三组因子组合。这三组因子组合分别与随机森林、支持向量回归、BP神经网络三种机器学习方法结合,发现基于随机森林结合所有因子的方案,其SMC反演精度最高,该组合均方根误差RMSE为0.039 m³/m³,将该方案被用于反演2017年生长季锡尔河流域中下游平原区农田SMC。结果表明：从上部至下部SMC总体呈逐渐增加的态势,但存在显著时空差异,春季和秋季SMC较高而夏季较低。SMC差异主要由土壤质地、热量条件和地表植被状况差异引起。春季平原区下部农田SMC要高于上部,SMC的主控因子是土壤质地和地表植被状况;在夏季,土壤水分的主控因子是热量条件,农田灌溉弥补了热量条件差异对土壤水分的影响,导致空间上平原上部和下部土壤SMC空间差异不显著;秋季SMC的主控因子植被状况抵消地表温度和土壤质地差异对SMC的影响,使得秋季SMC空间差异不显著。本文采用的研究方法在一定程度上克服了因考虑SMC影响因子不足而获取更高SMC精度的限制。     

流域社会经济与水环境质量耦合协调度分析

从经济发展、社会发展、环境保护等方面构建耦合协调评价指标体系,采用熵权法确定指标权重,利用力学平衡模型,对闽江流域各个地区2006~2016年耦合协调程度进行评估.结果表明：三明、南平、福州市的经济发展水平、社会发展水平、环境保护水平总体上均呈现逐年递增的趋势,在空间上大体表现为福州 > 三明 >≈南平.三明、南平、福州等地区的耦合协调度总体上呈现递增趋势,在空间上表现为福州>三明≈南平.从时间变化看,可以将闽江流域耦合协调度划分成3个阶段：阶段I （2006~2009年）、阶段Ⅱ （2009~2013年）、阶段Ⅲ （2013~2016年）.根据闽江流域各地区耦合协调度偏离方向θ的大小,将闽江流域各地区不同年限的耦合协调发展划分为环境保护滞后型（I象限）、经济发展滞后型（Ⅱ象限）、社会发展滞后型（Ⅲ象限）,并对不同滞后类型分别提出改进方向.     

基于Monte Carlo模拟的河流水质评价——以温瑞塘河为例

基于水质评价的综合污染指数（CWQI）法和水质指标实测含量的统计分析,应用Monte Carlo模拟方法,建立了河流水质评价的Monte Carlo-CWQI耦合模型并进行实例研究.通过建立的耦合模型和温瑞塘河流域14个监测断面2004~2010年的水质监测数据,定量分析各监测断面隶属于不同污染等级的概率水平和各水质指标对水体污染的影响程度.结果表明：温瑞塘河水系水质污染十分严重,勤奋、九山、东水厂、十字河、南白象、灰桥、新桥、米筛桥、仙门、光明、郭溪、瞿溪、西岙和梧田监测断面处于重度污染的概率分别为28.50%,0.55%,92.71%,59.73%,78.85%,39.38%,78.87%,83.09%,65.32%,78.08%,0.00%,0.96%,68.09%,86.06%;处于严重污染的概率分别为71.28%,0.01%,4.33%,39.76%,21.07%,60.59%,4.42%,12.41%,11.02%,21.24%,0.00%,0.02%,1.42%,13.12%.各监测断面总氮（TN）,氨氮（NH₃-N）和溶解氧（DO）的Spearman等级相关系数范围分别是0.41~0.76、0.25~0.63和0.14~0.66,是其他指标的2倍以上,表明影响该地区水质达标的主要因子是TN,NH₃-N和DO.本研究拓宽了河流水质评价的研究视角,能够为流域水环境管理提供丰富的决策依据.     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.     

地球化学元素记录的沂河中游16.9~4.7 ka BP气候变化

临沂商品城剖面记录了末次冰消期至中全新世沂河中游的气候环境变化,其地球化学元素的古环境意义显著。分析表明末次冰消期至中全新世沂河中游的古气候环境经历了5个阶段:(1)16866～13630cal a B.P.气候回暖但仍以冷湿为主;(2)13630～10440cal a B.P.气候变冷变干,并记录到了YD气候事件;(3)10440～8670cal a B.P.暖湿气候显著;(4)8670～6420cal a B.P.冷暖波动仍以暖湿为主;(5)6420～4698cal a B.P.稳定的暖干气候环境。     

鄂尔多斯盆地植被覆盖动态监测与评价

基于像元分解模型,利用LANDSATNDVI数据,估算了鄂尔多斯盆地2002年7月和2010年7月植被覆盖度,以量化和可视化的形式分析了鄂尔多斯盆地2002年一2010年间植被覆盖度的时空变化特征,探寻了引起植被覆盖度变化的驱动因素。结果表明：2002年一2010年鄂尔多斯盆地植被覆盖度变化明显,平均覆盖度增加了7．35％,改善和明显改善面积增加了35．67％,退化和明显退化面积增加了1．49％。研究区植被覆盖度增加的主要原因是降雨量的增加和一系列生态建设工程的实施;减少的主要原因是恶劣的生态环境和过度的能源开发活动。     

长江流域污染负荷核算及来源分析

为研究长江流域污染物输出的时空变化特征和来源,将长江流域划分为114个排污单元,195个纳污河段,应用污染物“产生-排放-入河-消减-输出”模型,结合长江流域2004—2007年的社会经济、水文监测资料,利用朱坨、寸滩、宜昌、大通4个监测断面2004—2007年逐月的水量和水质数据,通过连续演算核算长江流域各河段的污染物输出过程,进行区间污染物输出平衡分析,估算出姚港断面污染物输出过程. 结果表明,各断面计算数据与实测数据相对误差不超过20%,模型及参数组合的可靠性较好. 点源对COD_Mn输出贡献较大,占56.4%;非点源对TN、TP的贡献大,分别占74.3%和92.1%. 从污染物输出分布来看,江西、四川、湖南、湖北四省占流域污染物输出总量的60%以上,贡献率较大,是流域污染物输出的重要区域.