高分辨率数据驱动的流域非点源污染输出风险评估方法

近年来,非点源污染已成为我国部分水库水质恶化的主要原因.以潘家口水库流域为例,引入动态降水因子和地形因子改进经典的输出风险模型,结合高分辨率的卫星反演降水产品(GPM)和高分六号卫星影像,建立高分辨率数据驱动的非点源污染输出风险评估模型,开展潘家口水库流域的非点源污染输出风险时空分布特征研究.结果表明,研究区2018年非点源污染输出风险较高,其中氮元素污染输出高风险和较高风险区约占流域总面积的70.6%,磷元素污染输出无高风险区,较高风险区约占流域总面积的21.9%.分析流域非点源污染输出风险时空分布特征,发现4～9月潘家口水库流域非点源污染输出风险呈现先增后减趋势,在7月和8月最高,与流域降水时空分布一致;结合土地利用分布特征分析,流域上游以耕地为主,城市集中在流域下游,受农业生产和人类活动的影响,这些区域的非点源污染输出风险较高.针对非点源污染输出风险时空分布特征,应制定合理的农业施肥方式,规划非点源污染“源-汇”景观布局以及建设植被缓冲带.     

上海城区硝基芳香族化合物的化学组成及特征分析

为研究硝基芳香族化合物(NACs)在上海城区大气中的浓度水平、组成特征以及与气态前体物关系,采用大流量采样器采集了2020～2021年上海城区大气细颗粒物PM_2.5冬季39个和夏季46个样品,利用超高效液相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱,对其中12个NACs物质进行了定量分析,结合后向轨迹、前体物及气象要素等相关性分析,并对其中含CHON类物质进行分子组成和分类分析.结果表明,冬季ρ(NACs)平均值(17.1 ng·m^-3)是夏季(5.7 ng·m^-3)的3倍,冬季气团主要来自于北方,夏季气团则主要来自于较清洁的东南部海洋.冬季NACs组成中含量最丰富的物种为4-硝基苯酚,夏季则为4-硝基苯酚(清洁天)和4-羟基-3-硝基苯甲酸(污染天),冬、夏两季均表现出昼高夜低的特点.单环和多环芳烃化合物识别和表征的芳环等值数(Xc)以及O/C和H/C值等特征的定性分析结果表明,上海城区冬、夏两季PM_2.5中CHON类化合物主要是芳香族化合物,且在PM_2.5污染天检测到的CHON类化合物的...     

Characterization of submicron aerosols in the urban outflow of the central Pearl River Delta region of China

Submicron aerosol particles (with aerodynamic diameters less than 1 μm, PM₁) were sampled and measured in Heshan, an urban outflow site of Guangzhou megacity in Pearl River Delta in South China, using an Aerodyne High-Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) in November 2010 during 2010 Guangzhou Asian Games. The mean PM₁ mass concentration measured was 47.9±17.0 μg·m^-3 during the campaign, with organic aerosol (OA) and sulfate being the two dominant species, accounting for 36.3% and 20.9% of the total mass, respectively, followed by black carbon (17.1%, measured by an aethalometer), nitrate (12.9%), ammonium (9.6%) and chloride (3.1%). The average size distributions of the species (except black carbon) were dominated by an accumulation mode peaking at ~550 nm. Calculations based on high-resolution organic mass spectrum showed that, C, H, O and N on average contributed 58.1%, 7.3%, 30.7%, and 3.9% to the total organic mass, respectively. The average ratio of organic mass over organic carbon mass (OM/OC) was 1.73±0.08. Four components of OA were identified by the Positive Matrix Factorization (PMF) analysis, including a hydrocarbon-like (HOA), a biomass burning (BBOA) and two oxygenated (SV-OOA and LV-OOA) organic aerosol components, which on average accounted for 18.0%, 14.3%, 28.8% and 38.9% of the total organic mass, respectively.     

高级气候建模与环境仿真系统研究

结合大气环境建模与仿真基础技术及其仿真应用的发展现状,概述了高级气候建模与环境仿真（ACMES）系统的研究背景、核心技术、主要功能和实际运用效果。ACMES系统是大气环境仿真应用方面效费比优良的计算机仿真系统,可为建模与仿真用户提供高分辨率的气候统计产品。     

基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法

滑坡遥感检测对于灾害调查和制图具有重要意义,面向对象是高分辨率遥感图像信息提取的重要思路。以高植被覆盖的热带雨林地区为例,在对试验区滑坡遥感图像特征进行分析的基础上,提出了基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法。通过多期遥感图像的多尺度、多层次分割,确定了图像对象变化检测的基本单元,构建了滑坡检测多级对象层次网络;依靠图像对象特征、上下文关系和拓扑关系等,构建了适于该实验区的滑坡检测知识规则,从而将滑坡检测整个过程包含在图像对象分析之中,并最后实现了高分辨率遥感图像的滑坡检测。实例证明,基于对象的滑坡检测方法适于热带雨林地区的信息提取,这对于其它地理环境类似地区的灾害调查与制图工作具有一定的参考价值。     

青岛市生态空间遥感监测与评价

从生态空间的监管需求出发,利用高分辨率卫星数据获取不同生态系统类型的分布状况,分析2012—2017年青岛市生态空间的演变格局,从水源涵养、水土保持、生物多样性维护3个方面评价青岛市生态空间的服务功能变化情况。结果表明:2012—2017年,青岛市生态空间的生态系统结构变化明显,主要表现为森林和城镇面积显著增加,草地、农田、裸地及海洋面积明显减少;水源涵养、水土保持、生物多样性维护功能的生态状况指数的增长率分别为2.63%、0.36%、2.55%,说明生态空间的生态系统服务功能得到提升,生态状况总体呈变好趋势。     

成都市大气污染物排放清单高分辨率的时空分配

传统的污染物时空分配方法由于分辨率较低而常无法满足空气质量模拟的需要.本研究根据各污染源的排放特点,确定可用于高分辨率时空分配的识别因子和建立时空分配权重的估算方法,并以成都市为例,建立了2012年成都地区高分辨率时空分配清单.结果表明,根据清单的时空分配结果,成都市的污染物排放主要集中在成都市区、成都周边的工业区(特别是东部城区)及交通流量大的高速路地区,且排放时间大部分集中在冬季和春季.这与实际的污染排放来源及环境空气质量的实际监测结果较为一致.说明本研究提出的高分辨时空分配方法较为合理可靠,可以有效降低传统方法空间分配的偏差和提高分配结果的精度,可满足后续的空气质量模拟的需要.     

洞庭湖及入湖河流中209种多氯联苯同类物分布特征与风险评估

为全面了解洞庭湖水域多氯联苯(PCBs)的污染情况,采用同位素稀释-高分辨质谱法对洞庭湖及入湖河流共21处表层水进行了 209种PCB同类物测定分析结果表明,共检出50种PCB同类物,ρ(∑ PCBs)在0.077～10 ng·L-1之间,平均值为2.7ng·L-1,中值为1.9 ng·L-1,污染浓度为:入湖河流＞湖...     

基于高密度采样的土壤重金属分布特征及迁移速率

重金属在土壤剖面中的垂直分布特征是土壤自身理化性质和外界条件影响下重金属迁移和积累的综合反映,也是了解土壤重金属污染程度和修复治理的基础.传统的用于农业土壤研究的层次采样技术和方法,只能粗略了解重金属在土壤层次中的分布状况,不足以确定污染物的垂直迁移距离和速度.本研究通过对钢铁厂周边3种不同利用类型土壤进行垂直方向的高密度采样分析,即在0～40cm深度内以2cm间隔,在40～80cm以5cm间隔,80cm以下以10cm间隔采样,对重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的剖面垂直分布进行了研究.结果表明,在几乎未受人为干扰的林地土壤中,可见重金属在土壤表层明显富集,证实其来源是大气沉降,其中Zn、Pb向下迁移的距离很小,Cu、Cd迁移稍快,Cr向下淋溶迁移的深度没有明显的界限;在受人为影响的旱地和水稻田中,重金属在耕层土壤中被人为扰动混合,但在耕层界面以下仍然有明显的向下迁移.研究表明,垂直方向高密度采样可以比较精确地理解重金属在土壤中的分布模式,通过重金属元素含量与稳定元素Ti含量的比值及其变化,还可以估计在特定时间内污染物的迁移距离和迁移速度,各种重金属具有不同的迁移能力,其相对顺序为Cd>Cu>Zn>Pb.     

基于高分辨率影像的固体废物自动识别技术

随着经济快速发展,工业固废、非正规垃圾、未覆盖建筑渣土等固体废物急剧增加,对区域生态环境造成极大威胁。固废堆场具有面积小、分布散等特点,目前国内仍缺少针对各类固废堆场的遥感自动识别研究。为此,基于国产高分辨率卫星遥感数据,根据野外实地光谱采集结果,分别开展了未覆盖建筑渣土、工业固废及非正规垃圾的自动识别方法研究,提取研究区各类固废堆场。结果表明:未覆盖建筑渣土在蓝波段与绿波段分别存在"吸收谷"与"反射峰",基于该特征构建的比值指数模型,结合直方图双峰法阈值分割可以有效提取未覆盖建筑渣土区域;工业固废、非正规垃圾2种固废类型多样,光谱反射率没有明显规律,结合其纹理、色调等特征,采用面向对象多尺度分割、支持向量机监督分类方法能够较好地识别2种类型固废;基于自动化提取技术并结合人机交互判读方法,提取的研究区未覆盖建筑渣土、工业固废及非正规垃圾等3种固废堆场的精度分别达到96.83%、88.26%、85.71%,各类固体废物遥感识别精度较高,极大提高了固废监测效率。