珠三角干季海陆风特征及其对空气质量影响的观测

通过2004年10月在珠江三角洲（以下简称“珠三角”）开展大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和逐时PM_2.5浓度资料,利用局地环流指数（RF）等方法研究了珠三角海陆风特征及其对空气质量的影响.结果表明：局地环流指数是表征局地大气输送能力的有效指标;冷暖气团对峙导致珠三角污染日背景风场较弱,沿海海陆风活动活跃,空气质量指数与RF系数相关性颇高,珠三角沿海100~400m处RF系数值主要分布在0.5~0.8之间;在海陆风影响下低层风场的有效输送能力较弱,不利于污染物的输送扩散.而随着冷空气全面控制珠三角,垂直风场RF系数值高达0.9以上,海陆风难以发展,风场输送能力强,能够持续的将污染物输送出去.观测发现沿海观测点试验期间海陆风发生频率约为47.8%,其中72.7%的海陆风日出现了污染天气,海陆风日地面风向呈现出明显的随时间顺时针偏转特征,海风约从16：00时开始出现,并在20：00达到最大影响高度约为600~800m.夜间海风将污染物输送回内陆观测点,导致内陆PM_2.5浓度在19：00~21：00时出现浓度峰值,呈现出明显的双峰结构.     

区域地下水环境风险评价技术方法

针对我国在地下水环境风险评价技术方法储备不足的问题,提出区域地下水环境风险评价技术方法应遵循逐级筛选、分类分级评价的思路,突出对不同尺度的控制,将区域地下水尺度划分为区域(流域、平原)、局部地区(城市、单元)和场地(水源地、污染场地)3个层次. 通过分析区域地下水环境中风险源—受体—危害分析—生态终点的暴露响应途径,提出适宜大尺度区域地下水环境风险的评价方法;选用区域土地利用类型表征区域污染源,以地下水水质以及供水量变化为生态终点,采用相对风险模型分析大尺度区域环境风险. 针对大尺度区域内高环境风险区,采用源—路径—受体控制模型建立城市区域尺度地下水污染风险评价理论模型,并结合当地污染源特征、水文地质条件及水质现状进行局部地区地下水污染风险评价. 针对局部地区的高污染风险区,基于健康风险评价理论,突出水质安全保障,确定小尺度场地地下水健康风险的内涵与评价方法,提出场地地下水健康风险评价流程采用过程模拟方法确定污染物在包气带—地下水中的迁移转化,定量分析其对人体健康的影响. 下辽河平原区域地下水环境风险评价结果显示,高环境风险区位于沈阳浑河冲洪积扇区域,而细河是区域内地下水高健康风险区,应有针对性地采取保护措施.      

陕北水蚀风蚀交错区生物结皮的形成过程与发育特征

生物结皮的形成发育具有明显的时空分异性,荒漠地区的诸多研究结果不能直接推演至黄土高原地区。研究黄土高原生物结皮的形成过程与发育特征,是对全球生物结皮认知的重要补充,也是揭示其生态功能的基础。论文选择陕北黄土高原水蚀风蚀交错区的典型小流域,通过定位动态观察和全面调查测算,探讨生物结皮的发育过程。结果表明：①流域内生物结皮经历了由退耕裸地—物理结皮—生物结皮的发育阶段。退耕撂荒的第1 年,物理结皮便迅速形成;第2 年,土表颜色明显变深,藓结皮开始发育。流域内藓结皮占绝对优势,发育稳定后（15 a）覆盖度可达90%。②不同发育年限生物结皮的物种组成及种数差异很大。发育初期（<6 a）发现苔藓植物2 科4 属5 种,其中芦荟藓（Aloina rigida (Hedw.) Limpr.）和短喙芦荟藓（A. brevirostris (Hook. & Grev.) Kindb.）为先锋优势种。发育稳定的生物结皮（15 a）鉴定出苔藓植物2 科8 属13 种。其中,丛藓科占6 属8 种,以对齿藓属（Didymodon）的尖叶对齿藓（D. constrictus (Mitt.) Saito）、黑对齿藓（D. nigrescens (Mitt.) Saito）、硬叶对齿藓尖叶变种（D. rigidulus Headw. var. ditrichoides (Hedw.) Zand.）所占种数最多。不同阶段的藓结皮均有藻类伴生,发育初期（<6 a）的藓结皮中鉴定出藻类植物26 科35 属50 种。③水热同期的雨季是生物结皮形成的关键时期。发育2 a 的生物结皮厚度达到6.3 mm,超过稳定结皮厚度（9.8~11.8 mm）的50%,抗剪强度约30 kPa。发育初期（<6 a）,容重无明显变化（1.40~1.43 g·cm^-3）,发育稳定（15 a）后容重下降到1.0~1.3 g·cm^-3。该区生物结皮的形成过程同荒漠区类似,但表现出发育速度快、稳定周期短的特点;藻类、苔藓组成及其优势种[坑形细鞘丝藻（Leptolyngbya foveolara）、尖叶对齿藓]与荒漠区明显不同。     

松嫩高平原黑土区耕地利用系统安全影响因子作用机理研究——以黑龙江省巴彦县为例

耕地利用系统安全是保护耕地健康和保障粮食安全的基础。论文以巴彦县为例,采用遗传算法对神经网络模型进行改进,识别耕地利用系统安全的敏感性影响因子,并应用通径分析法,确定单一因子和复合因子对系统安全作用机理。结果表明：①单一因子的作用中土壤类型对耕地利用系统安全的作用强度最大,高程最弱。不同因子对耕地利用系统安全的正负相关关系不同,对系统安全分别起促进和抑制作用;耕地利用系统的其他影响因子对系统安全的共同作用也很大,是不可忽视的重要因子;②各因子存在复杂的制约关系,单一因子和复合因子共同作用是系统安全主要的作用机理,且单一因子和复合因子对系统安全影响的显性特征不同;自然生态因子对系统安全的单一作用、人文因子对系统安全的复合作用机制显著。     

乡镇企业发达区耕地健康评价与驱动机理研究

乡镇企业的快速发展对区域耕地利用与保护产生直接影响,也引致耕地健康状况发生显著变化。该文选取乡镇企业发达区域耕地为研究对象,构建由能值利用系数和耕地压力系数组成的耕地能值指数评价模型,结合由耕地质量、产能和土壤环境目标组成的耕地健康多层次模糊评价体系及模型,形成耕地健康综合指数（CLHI）评价模型,通过农户调查、采样分析获取基础数据,以GIS为工具,评价研究区域耕地健康状况。结果显示：乡镇企业发达区耕地健康状况堪忧,研究区耕地健康综合指数在0.412~0.677之间,分为健康、亚健康和不健康3个级别,其面积构成分别为35.23%、41.55%和23.22%;研究表明：乡镇企业污染排放对邻近耕地土壤环境产生直接危害,污染物还沿河流扩散,且乡镇企业的发展使农民多重视非农产业而影响区域的耕地产能状况。研究以期为同类区域开展耕地健康评价提供方法体系借鉴,为乡镇企业发达区耕地健康科学调控提供参考依据。     

黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的尺度适应性

黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程是分析黄土高原植被变化产沙效应的有效工具,其在不同空间尺度的适应性对于黄河水沙情势变化研究十分重要。运用数值试验方法,研究黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在小流域、子流域和栅格等3种空间尺度的适应性。结果显示,黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在各空间尺度的总体估算偏差（D）由小到大排序为小流域（D=52.26%）<子流域（D=60.07%）<栅格（D=92.17%）,纳什效率系数（NSE）由大到小排序为小流域（0.21）>子流域（-0.31）>栅格（-0.80）。可见,黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程在约500 km²以上的流域单元较为适用,在500 km²以下的子流域和栅格单元不适用。该研究成果可为黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的推广应用提供参考。     

甘肃河东玉米种植区春夏气象干旱时空变化特征及其与环流因子关系

甘肃河东玉米种植区属于旱作雨养农业区,农作物生长主要依靠自然降水来维持,春夏干旱是影响该区玉米生长发育的关键因素。利用河东地区13个气象站点1957-2012年气象资料,基于标准化降水蒸散指数从干旱趋势、周期、空间特征及其与环流因子关系方面探讨近56 a来河东玉米种植区春夏干旱演变特征。结果表明：近56 a河东玉米种植区春夏两季均呈干旱化趋势,并自20世纪90年代中期以后,干旱呈加重趋势。干旱变化共经历了3个气候阶段,20世纪80年代之前,春夏旱情较轻;80年代-90年代,夏旱较春旱严重;2000年以后,春旱较夏旱严重。干旱周期变化,春夏干旱周期分别为20 a和14 a,干旱周期性变化主要是受太阳黑子活动影响。春夏干旱发生频率在突变前后差异显著,低频区在突变后转为高频区,易旱区呈扩大状态。ENSO事件是影响该区春夏干旱发生的主要环流因子,尤其对夏旱影响最为显著。近20 a来ENSO事件增强是该区干旱事件不断加重的原因,ENSO暖事件爆发时,该区春夏趋于干旱,由湿向干转变;ENSO冷事件爆发,干旱则有所缓解,由干向湿转变。     

京津冀地区火电企业的大气污染影响

以在线监测、环评、验收等火电企业排放数据为基础,自下而上编制京津冀火电企业排放清单,利用气象模式WRF生成中尺度气象数据,采用CALPUFF空气质量模式模拟了不同情境下京津冀地区火电企业排放SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐等污染情况.结果显示,2011年京津冀地区火电行业排放污染物对京津冀西南部地区影响较大,各污染物年均最大浓度均出现在石家庄市;采取减排措施后,京津冀地区火电排放量SO2、NOx、烟粉尘总量与2011年火电排放现状相比 ,分别下降了33%、71%、68%;减排后火电行业对各城市SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐年均贡献浓度均大幅度减少,年均贡献最大值分别降低46.34%、78.43%、76.34%、39.49%、73.87%.     

广州地区大气污染物输送通道的特征

运用NCEP的GDAS全球气象要素资料与HYSPLIT后向轨迹模式,计算广州地区2010~2012年逐日72h后向轨迹,利用聚类分析方法,分析了广州地区污染物输送通道垂直特征, 计算不同输送通道下广州市颗粒物浓度日均值,同时分析污染物在输送过程中跨越边界层的特征.结果表明:广州地区近地面污染物输送通道可以分为局地、东北路、北路、西北路、东路、南路,不同输送路径对应的PM2.5浓度存在显著差异.局地与东北路输送时,PM2.5浓度最大,北路次之,东路较小,南路输送时最小.西北路输送时,PM10中粗粒子比重明显增加.影响广州地区主要为湖南东南部、江西中部及东南沿海,超过1000m高度的轨迹数所占百分比为16.1%,而低于500m高度的轨迹数所占百分比为 73.1%,近地面污染物的输送主要发生在边界层内部.     

香溪河流域富磷区土壤酶活性与无机磷形态相关性研究

陆源氮磷不断向水体输入已经成为水体富营养化的主要诱因。香溪河流域内分布着鄂西著名的磷矿区,该区域丰富的磷对香溪河水质产生严重影响。选取流域内磷矿区为研究对象,旨在探讨磷矿区土壤酶活性与无机磷形态之间的内在关系,进而探求用土壤酶系统表征土壤磷污染程度的可行性。结果表明:土壤酶活性与无机磷形态之间有着密切关系。其中,过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性与无机磷形态呈正相关关系,而多酚氧化酶和碱性磷酸酶活性与无机磷形态呈负相关关系。土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶及碱性磷酸酶活性均与无机磷形态之间呈现出不同程度的相关性,可作为反映磷矿区土壤磷污染状况的指示酶。