北京市丰台区永定河以东浅层地下水水化学演变规律及成因分析

为更好支撑北京市丰台区地下水资源开发利用、污染管控与防治工作,以丰台区永定河以东区域枯水期浅层地下水长序列监测数据为基础,综合运用数理统计、Gibbs图和离子比例分析等方法探究了丰台区地下水水化学演变规律、形成机制及污染来源,结果表明：①研究区现状地下水质量整体较差,地下水中各指标平均浓度自1976年至今呈先升高后降低趋势,Cl^-、SO₄^2-和总硬度（TH）污染范围总体呈扩大趋势,溶解性总固体（TDS）和硝酸盐氮（NO₃^-）污染范围以2005年为拐点呈先扩大后缩小趋势;②各年份地下水中优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Ca²⁺,1976年和2021年地下水水化学类型数依次为8和17种,其主要水型依次为HCO₃·SO₄-Ca·Mg·Na（40%）和HCO₃·Cl·SO₄-Ca·Na·Mg（23.88%）,各年份区域范围内与沿地下水流向上地下水水化学类型均呈现复杂化趋势,地下水水文地球化学演变过程中水化学组分受人为活动影响显著;③地下水受岩石风化和蒸发结晶双重作用,且以蒸发作用为主,地下水阳离子交替作用较弱,碳酸盐矿物的溶解为Ca²⁺和Mg²⁺的主要来源;④离子比例分析得出,外源输入的NO₃^-和Cl^-主要来源于农业活动、城市污水,且2005年前农业活动污染影响较大,与研究区历史上大量渗坑、渗井、工业和生活污水灌溉直排关系密切.     

中国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响

本研究先建立物质流分析模型,分析1980～2008年期间我国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响,随后探讨若干社会经济因素同我国磷消费污染之间的关联性.结果表明,城市生活和农村生活的人均磷养分输入分别由0.83 kg.a-1和0.75 kg.a-1增加到1.20 kg.a-1和0.99 kg.a-1,而城市生活磷养分循环比例则由62.6%下降到15.6%;畜禽养殖和种植业的磷养分输入持续增加,但前者磷养分循环比例由67.5%下降到40.5%,后者大量磷养分蓄积在农业土壤;人口、城市化水平、种植业发展水平以及畜禽养殖业发展水平与我国磷消费污染总负荷的相关系数达到0.90以上,说明它们是我国磷消费污染的重要诱因;环境Kuznets曲线研究表明我国目前仍处于初级发展阶段,牺牲环境质量以换取经济发展.研究表明,我国磷消费体系正向线性开放的代谢结构演变,磷养分流失持续增加,环境磷负荷大大加重.     

长江口没冒沙演变过程及其对水库工程的响应

研究南槽没冒沙演变规律,可以为筑库引淡蓄水工程建设提供科学依据。根据该海区近百年来各个时期的海图和20年来的实测水文泥沙等资料以及2003、2004年的现场观测数据,探讨了没冒沙的形成及形成后的演变过程。研究表明：没冒沙的形成和发育经历了局部边滩冲刷、边滩沙嘴发育和沙脊形成3个阶段;近半个世纪来,沙体中轴位置在稳定强劲的涨落潮流作用下呈现出西北—东南走向的良好的稳定性,具有潮流脊性质。而蓄淡水库工程建设将有可能使南槽成为适应进出水沙量的新型河槽。     

长江中游荆南三口断流时间演变特征及其影响机制

研究河道断流演变特征对认识区域水文过程及人类活动具有重要作用。论文依据1951—2014年水文气候实测数据,运用Mann-Kendall检验法,以及蒸散发-断流天数和降水-径流双累积曲线统计模型等方法分析了长江中游荆南三口断流时间演变特征及其影响机制,结果表明：1）对各时期荆南三口平均断流天数而言,1951—2014年呈逐期増加趋势,且趋势性变化显著,而在2003—2014年间,断流天数虽也增加,但趋势性变化不显著,即增加趋势逐渐减缓;2）影响荆南三口断流天数增减変化的是径流变化过程,而导致径流变化的又是以降水和蒸散发为代表的气候因素和以水利工程、各行业（农业）用水为标志的人类活动;3）影响荆南三口断流天数持续增加的主要驱动因素是人类活动,以各自时段前一时段为基准期,1959—1966、1967—1972、1973—1980、1981—2002、2003—2014年的5个变异期中,气候波动对荆南三口断流天数增加的贡献率依次为24.93%、19.05%、6.36%、10.38%、7.56%;人类活动影响的贡献率分别为75.07%、80.95%、93.64%、89.62%、92.44%。     

Multilevel air quality evolution in Shenyang: Impact of elevated point emission reduction

Visibility observed at different altitudes is favorable to understand the causes of air pollution. We conducted 4-years of observations of visibility at 2.8 and 60 m and particulate matter(PM) concentrations from 2015 to 2018 in Shenyang, a provincial city in Northeast China. The results indicated that visibility increased with the increasing height in winter(especially at night), and decreased with height in summer(especially at the daytime). PM concentration exhibited opposite vertical variati...     

Assessing the Effectiveness of Winter Cover Crops for Controlling Agricultural Nutrient Losses

A nutrient loss reduction strategy is necessary to guide the efforts of improving water quality downstream of an agricultural watershed. In this study, the effectiveness of two winter cover crops, namely cereal rye and annual ryegrass, is explored as a loss reduction strategy in a watershed that ultimately drains into a water supply reservoir. Using a coupled optimization-watershed model, optimal placements of the cover crops were identified that would result in the tradeoffs between nitrate-N losses reduction and adoption levels. Analysis of the 10%, 25%, 50%, and 75% adoption levels extracted from the optimal tradeoffs showed that the cover crop placements would provide annual nitrate-N loss reductions of 3.0%–3.7%, 7.8%–8.8%, 15%–17.5%, and 20.9%–24.3%, respectively. In addition, for the same adoption levels (i.e., 10%–75%), sediment (1.8%–17.7%), and total phosphorus losses (0.8%–8.6%) could be achieved. Results also indicate that implementing each cover crop on all croplands of the watershed could cause annual water yield reduction of at least 4.8%, with greater than 28% in the months of October and November. This could potentially be detrimental to the storage volume of the downstream reservoir, especially in drought years, if cover crops are adopted in most of the reservoir's drainage area. Evaluating water yield impacts, particularly in periods of low flows, is thus critical if cover crops are to be considered as best management practices in water supply watersheds.     

植物篱对土壤养分流失的控制机理研究

植物篱是一种能有效减少地表径流、保土蓄水的水土保持措施,但其控制土壤养分流失相关机理的研究甚少。2001年在长江上游支流吒溪河的二级支流王家桥小流域设立的6个香根草(Vetiveriazizanioides)植物篱试验小区中进行地形测量及采样分析,拟通过局部地形变化、土壤颗粒和养分在小区内的空间分布变化来分析植物篱对紫色土区土壤养分流失的控制机理。坡型测量结果表明,植物篱带前出现泥沙堆积,说明植物篱能有效阻止侵蚀泥沙的向下搬运;机械组成分析结果表明,侵蚀影响下的土壤颗粒粒径在空间上出现分布差异,侵蚀剧烈的局部>0.2mm土壤颗粒明显富集,而植物篱对不同粒径的土壤颗粒的流失均有控制效果,但对粒径较大的颗粒的流失控制效果更明显;全量养分和速效养分含量空间分布的分析结果则表明,植物篱对土壤养分流失具有明显的控制作用。     

安徽省城镇化效率与生态环境质量耦合协调时空演化

研究城镇化效率与生态环境质量耦合协调关系,有助于探寻两者之间本质联系,可为区域协调发展提供科学依据。本研究通过构建综合评价体系,测度安徽省各地级市的城镇化效率和生态环境质量水平,并借助耦合协调度和空间自相关模型,分析安徽省城镇化效率和生态环境质量耦合协调水平以及空间格局特征。结果表明:① 2005-2020年安徽省城镇化效率均值由 0.937上升至 1.055,有效决策单元数量占比77.3 %,空间上呈现以合肥、铜陵为中心向西北-东南方向辐射的特征;②安徽省生态环境质量指数总体呈波动上升的发展趋势,指数均值从0.217上升至0.413,且具有“南高北低”的空间分布格局;③安徽省城镇化效率与生态环境质量的耦合度和耦合协调度均呈现上升趋势,耦合度处于耦合阶段,协调度以中度协调类型为主,但城市间差异明显,制约了区域整体的协调发展;④耦合协调度在空间上表现出较强的正相关性,高-高和低-高集聚区集中在安徽省南部地区,低-低集聚区则分布在北部地区。为促进区域城镇化效率与生态环境质量两系统协调发展,政府未来应因地制宜制定发展策略,贯彻绿色发展理念,积极推动产业转型,通过优化资源配置促进区域良性发展。     

北京山区植被恢复建设对流域径流量影响研究

植被恢复是山区保持水土资源、恢复生态环境的关键措施.为探究植被恢复对流域产水量的影响,以密云水库集水区红门川森林流域为研究对象,采用Mann-Kendall非参数趋势检验、基于分离评判原理的水文分析法、Zhang(2001)模型等方法,定量分析了1989－2009年间北京山区气候及森林变化对流域径流量的影响.研究结果表明:红门川流域年降水及产流性降水量在研究时段内均呈波动下降趋势(P>0.05);流域年径流呈显著性减少趋势,且年径流量在1998 年前后发生减少突变(P<0.01);气候变化对红门川流域径流减少贡献率为43%,植被恢复建设导致的森林数量及质量变化对流域径流减少贡献率为18.6%,其他人类活动影响贡献率为38.4%.综合比较得知,与植被恢复建设相比,降水减少对山区产水量减少影响更大.研究结果可为北京山区森林流域水土资源规划及管理提供参考.     

Simulation of long-term nutrient removal in a full-scale closed-loop bioreactor for sewage treatment: an example of Bayesian inference

In this study, the performance of nitrogen and phosphorus removal in a full-scale closed-loop bioreactor (oxidation ditch) system was simulated using the ASM2d model. Routine data describing the process for two years were compiled for calibration and validation. To overcome the identifiability problem, the classic Bayesian inference approach was utilized for parameter estimation. The calibrated model could describe the long-term trend of nutrient removal and short-term variations of the process performance, showing that the Bayesian method was a reliable and useful tool for the parameter estimation of the activated sludge models. The anoxic phosphate uptake by polyphosphate accumulating organisms (PAO) contributed 71.2% of the total Poly-P storage, which reveals the dominance of denitrifying phosphorus removal process under the oxygen limiting conditions. It was found that 58.7% of the anoxic Poly-P storage and denitrification by PAO in the reactor was achieved in the aerated compartment, implying that the PAO’s anoxic activity was significantly stimulated by the low dissolved oxygen (DO) level in this compartment due to the oxygen gradient caused by brush aerator.