基于Landsat数据的关中盆地腹地AOD时空格局及城市化对其影响

气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）是气溶胶最基本的光学特性之一,表征气溶胶对光的消减作用,对区域大气污染有一定的指示作用.首先,以2000~2019年长时间序列MOD09A1产品数据为基础,利用ASTER波谱数据库,构建了Landsat TM/OLI蓝光波段地表反射率数据集,利用深蓝算法（deep blue algorithm,DB）对关中盆地腹地AOD进行了反演估算.其次,通过测算2000~2019多年平均/各年平均AOD和季节AOD值,研究分析了AOD空间分布特征和时间变化趋势;利用经验正交函数分析方法（empirical orthogonal function,EOF）剖析了AOD主要的空间分布模式.最后,探索分析了城市化对AOD时空分布特征的影响.结果表明：①研究区多年平均AOD空间分布受地形和人类活动影响显著,低海拔且人类活动强度大的盆地内部AOD值和变化幅度均高于周围山系.AOD呈现出明显的季节差异性：春季（0.34） > 夏季（0.33） > 秋季（0.23） > 冬季（0.12）,夏季AOD区域差异性最大.②年均AOD呈先增大后减小再增大的变化趋势,2005年达到最大值;春夏两季AOD数值分布离散,而冬季则表现为低值集聚的状态.③EOF分析结果表明,研究区AOD存在3种主要的空间分布模态：第一,AOD空间分布模式表现为区域一致型,特征向量空间分布与海拔梯度一致,反映了不同海拔下AOD变化程度的差异;第二,以秦岭山脉为界,大致呈现南北反相的分布特征,反映出关中盆地地域发展的独特性和与南部秦岭山区的差异性;第三,"东南-西北"的分布格局,表明了AOD在"城镇-乡村"呈反相变化趋势;④研究区AOD值与常住人口密度（R²=0.707,P<0.05）、不透水面密度（R²=0.377,P<0.05）以及工业POI密度（R²=0.727,P<0.5）呈正相关关系,说明城市化对AOD时空分布有一定影响.本研究对加强关中盆地空气质量监测和城市生态环境建设具有重要的意义.     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

北京地区夏冬季颗粒物污染边界层的激光雷达观测

在对激光雷达测量数据处理方法讨论的基础上,根据"北京空气污染物垂直结构测量试验"(BAPIE)冬季和夏季测量的数据,对北京地区气溶胶高度分布及近地面气溶胶污染边界层指标、气溶胶污染边界层统计特征、气溶胶输送南北通量高度分布、API-Ⅰ级优质大气和Ⅴ级重度污染个例等,进行了讨论。      

细菌群落结构对水体富营养化的响应

于2005年2月在太湖不同营养水平湖区采集水样,寞接提取水样的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16SrDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对细菌丰度进行了测定.结果表明,水体中细菌的群落结构随着水体富营养化程度的改变产生明显变化,细菌数量呈现随水体营养水平增加而上升的趋势,营养水平较低的湖心区细菌数量仅为2.87×106 cells·mL-1,超富营养化的五里湖区水体中.细菌数量高达5.92×106cells·mL-1;细菌群落多样性随水体营养水平增加呈现显著的下降趋势,在超富营养化的1#、2#采样位点,细菌DGGE主要条带数量仅为23条,在沉水植物丰富区(贡湖湾)细菌DGGE主要条带数量达33条.PCA(主成分分析)的聚类结果表明,太湖水体中不同营养水平下的细菌群落多样性可大致归为3种类型,超富营养化的五里湖区水体细菌群落结构与梅粱湾及汞湖湾存在明显不同,可以大体归为超富营养类型、藻型湖区及草型湖区类型3种.此结果反映了水体富营养化过程中,由于营养物质的增加,促进了某些类群微生物的大量繁殖,水体中微生物的生物量显著增加;生态环境条件的恶化,造成了微生物多样性的下降,这可能导致原本稳定的水生态系统脆弱化.     

O3-BAC深度处理工艺中细菌群落时空分布及动态变化规律

为弄清饮用水O₃-BAC深度处理工艺过程中细菌群落的时空分布和动态变化规律,本研究以我国南方某O₃-BAC深度处理工艺水厂为研究对象,采用NovaSeq6000高通量测序技术对夏季和冬季各工艺单元出水及滤砂和活性炭生物膜等细菌群落进行解析.结果表明,出厂水pH、浊度、COD_Mn、菌落总数等指标均满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求.夏季细菌群落多样性明显高于冬季,活性炭生物膜的细菌群落多样性高于滤砂生物膜;混凝沉淀、臭氧化和消毒是影响细菌群落多样性的主要工艺单元.水样和生物膜样品绝对优势菌门均为变形菌门（Proteobacteria）,且主要菌门组成大体相同,但细菌群落门水平相对丰度存在一定的时空差异,属水平上差异则更为明显.此外,检测到的条件致病菌属主要包括芽孢杆菌属（Bacillus）、不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和分支杆菌属（Mycobacterium）,且其所占核心微生物OTUs数目不受季节性影响.水温和生物可降解溶解性有机碳（BDOC）是显著影响细菌群落分布的主要水质参数.以上研究结果表明,O₃-BAC深度处理工艺过程中细菌群落具有时空变化特性,并可为饮用水微生物安全保障提供支撑.     

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.     

中国第二次北极科学考察沿线气溶胶可溶性离子分布特征和来源

对2003年7月15～9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析,获得了Na 、NH4 、K 、Mg2 、Ca2 、Cl-、MSA、SO2-4、NO3-、C2O2-4和CH3COO-11种离子的浓度.离子组成表明,气溶胶主要以海盐颗粒为主,其中(Na Cl-)的贡献平均为60.2%;其次为硫酸盐.根据因子分析,11种离子归为4个因子,解释方差为83.7%.因子1包括Na 、nss-Mg2 、nss-Ca2 、Cl-和nss-SO2-4,代表陆地和海洋混合源,解释方差为41.2%;因子2包括NH 4、nss-K 和NO3-,来源于化石燃料燃烧和生物质燃烧所释放的二次污染物,解释方差为18.9%;因子3只有MSA,来源于海洋表层浮游植物排放的二甲基硫(DMS)的氧化,解释方差为11.9%;因子4包括CH3COO-和C2O2-4,主要来源于高纬度的北温带北部森林大火,解释方差为11.6%.     

分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

兰州市春季微生物气溶胶浓度、粒径及细菌群落结构分布特性

分析了兰州市春季不同时段微生物气溶胶浓度、粒径和细菌群落结构组成的差异,探讨气象条件和空气污染物对微生物气溶胶分布的影响.结果表明,兰州市春季空气环境中总微生物、细菌、真菌和放线菌浓度均值分别为（2730±376）、（2243±354）、（349±38）和（138±22） CFU·m^-3,其中,细菌占82.16%,明显高于真菌和放线菌（P<0.05）.08：00~09：00时段总微生物、细菌和放线菌浓度明显高于18：00~19：00时段,微生物气溶胶浓度变化明显受气象条件和空气污染物的影响.细菌和真菌气溶胶粒子主要分布在前4级（>2.1 μm）,分别占85.13%和83.26%,而放线菌主要集中在后4级（<4.7 μm）上,占73.15%.Illumina MiSeq测序结果表明,08：00~09：00和18：00~19：00时段细菌群落结构组成差异不显著（P>0.05）.乳球菌属（Lactococcus）和芽孢杆菌属（Bacillus）为优势菌属,肠球菌属（Enterococcus）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、欧文氏菌属（Erwinia）、蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）、无乳链球菌（Streptococcus agalactiae）和产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）等是兰州市春季空气环境的潜在病原菌.本研究结果为揭示兰州市春季微生物气溶胶污染状况以及相关病原菌对人类健康的潜在危害提供基础数据.     

基于单颗粒质谱技术的石家庄冬春季气溶胶成分特征及混合状态研究

利用位于石家庄市大气梯度监测站(20 m)的单颗粒气溶胶质谱仪分析了冬、春季大气环境中气溶胶的化学组成及混合状态,并采用ART-2a分类法对气溶胶分类。结果表明,石家庄市大气中主要存在8类颗粒物,即元素碳(EC)、有机碳(OC,相对分子质量小于150)、高分子有机碳(HOC,相对分子质量大于150)、混合碳(元素-有机碳混合,ECOC)、重金属、左旋葡聚糖碎片(LEV)、矿物质和富钾颗粒。8类颗粒中绝大部分包含SO_4~-、NO_2~-和NO_3~-等二次离子组分,表明采集到的颗粒物大都经历了不同的老化,或与二次组分进行了不同程度的混合。冬季气溶胶的主要成分是OC(数浓度36.1%),谱图含有C2H+3、C_2H_3O~+、C_5H_3~+、C_6H_5~+等离子,主要来自化石燃料、生物质等燃烧产生的一次排放颗粒,以及由挥发性有机物光化学氧化而成的二次有机颗粒;春季气溶胶的主要成分是EC(数浓度43.6%)和矿物质(数浓度15.4%)。EC中含有一系列单质碳峰,来自化石燃料或木材等生物质不完全燃烧的一次排放;矿物质颗粒中含有Mg~+、Al~+、Ca~+、Fe~+及SiO_3~-,主要来自扬尘。发生灰霾时,冬季OC和ECOC颗粒占比增大,EC颗粒占比减小;春季矿物质和ECOC颗粒占比变大,OC颗粒占比变小。随着灰霾天气发生,冬、春季碳气溶胶与二次无机气溶胶颗粒的混合加剧,而NH_4~+与碳气溶胶的混合加剧最为明显。冬季气溶胶的数浓度与气象因素的相关性高于春季,而低风速、高湿度和低气压易导致灰霾出现。石家庄市春季和冬季气溶胶污染应分别从机动车尾气、扬尘及燃煤、制药企业加以管控。