突发型大气污染源位置识别反演问题的数值模拟

在突发型大气污染事件中,能否根据临时监测数据对污染源的位置进行快速识别,对于城市大气污染源的控制管理以及改善城市空气质量意义重大.为了构建突发型大气污染源位置识别的空间反演算法,本文通过分析大气应急污染监测的临时采样数据,结合污染物浓度扩散模型,随机生成污染源和计算污染物浓度的空间分布,对突发型大气污染源进行定位并与实际测量结果进行对比分析,采用蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation)对相关参数进行讨论,最终构建能对突发型大气污染源进行快速估计定位的空间反演算法.研究结果表明,本文构建的空间反演算法输出的污染源坐标与实际情况相符.因此,该算法可用于突发型大气污染源位置的快速识别.     

东湖总有机碳时空分布及其影响因素

于2011年4月至2012年3月每个月调查了东湖总有机碳(TOC)的时空分布,并对TOC和主要环境因子进行相关性分析。结果表明,东湖TOC的浓度范围为0.493~9.962 mg/L,年平均值为2.671 mg/L,夏季(6-8月)、秋季(9-11月)、春季(3-5月)、冬季(12-2月)TOC浓度呈现由大变小的趋势。东湖5个湖区TOC值在空间上存在差异,庙湖和水果湖TOC浓度较高,汤菱湖TOC浓度适中,菱角湖和郭郑湖呈现季节性高浓度的TOC值。相关分析表明,TOC与总磷、溶解氧、电导率显著负相关,与叶绿素a负相关但不显著,与温度显著正相关,与pH相关性不显著。研究发现,东湖TOC主要来源有污水、含油废水的排放,降雨带来地表径流以及生物活动,而TOC浓度的时空分布与降雨、污水排放、施工、旅游活动、生物活动等因素有关。     

华北平原典型城市土壤微生物群落时空变化规律及其驱动因子

微生物群落结构和功能受多种环境因素的共同影响,为阐明典型城市土壤中微生物群落的时空变化规律及其主要影响因素,亟需开展典型城市土壤中微生物群落时空动态变化特征研究.鉴于此,选取华北平原典型城市——石家庄市为研究区,共设置12个采样点,分别于2021年6月（夏季）和9月（秋季）采集表层土壤,并利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,探究其时空变化规律;同时运用Pearson相关性分析建立微生物群落与环境因子间的相关性,识别微生物群落时空变化的主要驱动因子.结果表明：①石家庄市表层土壤中主要优势菌门为放线菌（Actinobacteriota）和变形菌（Proteobacteria）;就季节变化而言,在门水平上,Actinobacteriota和Proteobacteria相对丰度均呈降低趋势;在属水平上,夏季主要优势菌属为节杆菌属（Arthrobacter）和未知分类菌属,秋季主要优势菌属为Arthrobacter和Candidatus_Nitrocosmicus,且优势菌属呈显著季节差异（P<0.05）;②就季节变化而言,Simpson、Ace和Chao指数均值呈升高趋势,而OTU均值呈降低趋势;就空间差异而言,Shannon指数和Simpson指数呈显著空间差异（P<0.01和P<0.05）;③各类功能基因无显著季节和空间差异;其中能源生产和转换类功能基因相对丰度最高,在夏季和秋季的相对丰度分别为24.06%~24.84%和24.63%~25.98%;④微生物群落结构组成、多样性指数和功能基因与喹诺酮类抗生素（QNs）、总磷（TP）和硝氮（NO₃^--N）呈显著相关,且与QNs显著相关性最强（|r| >0.900）;这表明在石家庄市表层土壤中抗生素成为影响微生物群落变化的主要驱动因素.因此,为保障城市土壤中微生物群落结构和功能稳定,应进一步加强土壤中抗生素污染的综合管控.     

土地利用结构与空间格局对鄱阳湖流域中小河流水质的影响

为揭示土地利用结构与空间格局对中小河流水质的影响机制,于2022年1月与2022年7月在鄱阳湖流域3条中小河流的25个采样点收集水样.采用Bioenv分析、Mantel检验与方差分解量化不同空间尺度的土地利用结构与空间格局对水质的影响,使用广义加性模型拟合水质与土地利用结构与空间格局的关系,广义线性模型构建分段回归模型,并基于逐步递归法计算阈值.结果表明：①土地利用结构与空间格局对河流水质的平均解释率在丰水期（59.72%）大于枯水期（48.95%）;子流域与河岸100 m是土地利用结构与空间格局影响中小河流水质的关键尺度,平均解释率分别为54.70%和64.88%;土地利用结构与空间格局的共同解释部分是驱动河流水质变化的重要因素,占总解释率的66.90%.②土地利用结构对中小河流水质的影响具有显著的阈值效应,当子流域尺度下建设用地占比低于2%、耕地占比低于8%和林地占比高于82%,河岸缓冲区尺度下建设用地占比低于12%、耕地占比低于41%和林地占比高于49%时,均能明显改善水质.③空间格局对中小河流水质的影响也具有阈值效应但弱于土地利用结构,当子流域尺度下斑块形状值大于28.77和斑块多样性大于0.69,河岸缓冲区尺度下斑块形状值大于2.99和斑块多样性大于1.02时,均能改善水质.以上结果表明,加强对子流域与河岸100 m尺度的土地利用的管理,合理规划土地利用结构与空间格局能够有效地防止水质恶化.     

县域尺度下长株潭地区城市化与碳排放的关系

基于碳代谢模型核算了1995~2020年长株潭县域碳排放,采用Tapio脱钩模型探讨了长株潭各县域碳排放与城市用地之间的脱钩关系,并用时空地理加权回归（GTWR）模型分析了城市空间形态对碳排放的影响机制.结果表明：①研究区县域碳排放总体上形成了以市辖区为中心的聚集分布,且呈逐年扩散趋势.2020年相比1995年新增7个高碳排放区,均为长沙市区县.②1995~2020年,研究区整体由以强脱钩为主转变为以扩张负脱钩为主,空间上脱钩状态在脱钩和负脱钩之间来回波动;除7个县域脱钩状态在倒退外,2020年其余均达到脱钩状态或向脱钩状态靠近.③城市斑块面积（CA）、城市斑块数量（NP）和斑块结合度（COHESION）与城市碳排放之间呈正相关效应,而景观形状指数（LSI）、最大斑块指数（LPI）和欧氏距离均值（ENN_MN）与城市碳排放则呈负相关效应,不同城市形态指标对碳排放的影响具有显著空间异质性.     

黔西南喀斯特地区国土空间规划“双评价”技术与实践:以义龙新区为例

国土空间规划是落实主体功能区战略、绘制未来“美丽国土一张蓝图”的重要抓手,资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价是国土空间规划编制的前提和基础.以贵州省黔西南布依族苗族自治州义龙新区为研究对象,围绕生态保护、农业生产、城镇建设功能特征,以定量方法为主、定性方法为辅,依次开展了资源环境要素单项评价、资源环境承载能力集成评价、国土空间开发适宜性评价,并与现状土地利用进行对比,识别其国土空间开发问题和潜力.结果表明:①义龙新区生态保护极重要区面积占比为36.93%,农业生产适宜区面积占比为24.84%,城镇建设适宜区面积占比为25.08%,三者可分别作为重点生态功能区、农产品主产区、城市化发展区.②生态保护极重要区中基本农田面积为23.60 km2、一般农用地面积为15.21 km2,农业生产不适宜区中基本农田面积为72.17 km2、一般农用地面积为27.63 km2,地块功能指向重叠性较大,建议结合城市发展意向,明确不同区域功能指向的侧重.③后备耕地面积为131.87 km2,后备建设用地面积为114.85 km2,与实地核查结果相符.研究显示,构建的喀斯特地区“双评价”方法体系可以很好地应用于区域国土空间规划,实现了格网单元地域功能优化分区.      

白龙江溶解有机碳的空间分布、来源及其控制因素探究

流域碳循环是全球碳循环的重要组成部分,也是研究的热点,但是目前对于高原流域碳循环的认识仍然不足。白龙江流域位于青藏高原东缘,是研究高原流域碳循环的理想地区之一。为了研究白龙江流域河流水体中溶解有机碳(DOC)的空间分布特征、来源及其影响因素,我们对白龙江流域河流水体进行了系统的空间序列采样并对河流水体水温、p H、电导率(EC)、DOC浓度、DOC的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(DOC))及紫外-可见光吸收光谱特征等进行测试分析。分析结果显示,白龙江流域DOC浓度为0.4～4.1 mg/L,平均值为1.4 mg/L,δ~(13)C_(DOC)变化范围为-27.2‰～-26.2‰。研究结果表明白龙江源区高海拔区域DOC含量在全流域内最高,自源区至下游,DOC含量逐渐降低,干流中、下游DOC浓度值基本相同,南部DOC含量由上游支流至下游支流逐渐减少。白龙江流域DOC含量与土壤有机碳含量和α(254)之间明显的正相关性,以及δ~(13)C_(DOC)的分布范围等,均表明DOC主要来源于以C3植物为主的陆源有机质,其空间分布受到海拔(温度)和土地利用控制。     

深圳市秋季VOCs空间分布特征与关键减排物种

于2019年11月6~9日开展了深圳全市11点位105种VOCs组分的离线观测,评估了深圳市不同区域的臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAFP）的空间分布特征.结果表明：观测期间深圳市总VOCs,总OFP和总SOAFP分别为44.3×10^-9,272.6和1.1μg/m³.从空间分布来看,VOCs,OFP与SOAFP具有相似特征,均呈现西高东低,北高南低的趋势,西北部工业区存在较多工业排放源,是削减VOCs的关键区域.从物种组成来看,体积浓度较高的物种有丙酮、二氯甲烷、乙烷;OFP较高的物种有1,3-丁二烯、甲苯、乙醛;SOAFP较高的物种有甲苯和二甲苯;且甲苯/苯比值表明溶剂排放等工业源对VOCs影响显著.从空间分布差异来看,正丁烷、甲苯和2,3-二甲基丁烷区域差异性较大.综合以上分析得出,正丁烷、异丁烷、甲苯、二甲苯和1,3-丁二烯作为化学活性较高且本地排放特征最显著的物种,是深圳市区域性O₃和PM_2.5协同防治的关键VOCs组分.     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.     

扑草净水环境质量基准及风险评估

选择田间使用量大的扑草净为研究对象,分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布,推导了扑草净的水质基准,通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明,南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L,平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据,利用物种敏感度分布法,推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险,结果表明,扑草净生态风险最高区域位于NS09,主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险,发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看,南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.