不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

中国居民消费磷足迹时空格局及驱动因素研究

在磷足迹内涵界定及其计算模型构建的基础上,探究了中国城乡居民食物消费磷足迹的时空格局,并解析了其驱动机制.结果表明：1978~2018年间,中国食物消费磷资源和磷污染足迹分别增长了6倍和4倍,达到2018年的715.9万t和78.7万t,其中城镇居民是主要贡献源,占比分别达到67%和64%.从结构上看,城乡食物消费磷资源足迹均由荤食主导,其中家禽、水产品和蛋奶消费的磷资源足迹占比不断增加;而磷污染足迹主要源于上游食物生产过程,其中种植业和水产养殖业增幅最为显著.我国31个省市食物消费磷资源足迹和磷污染足迹在空间分布上具有一致性,呈现从东向西减小的趋势,东部省市诸如广东、上海、江苏、北京和山东等远高于其他地区,并且具有高度的空间集聚性,在东部沿海形成高-高（H-H）聚集区.因此调控磷开发利用活动的资源环境压力需要着眼于这些重点区域.我国食物消费磷足迹增长的关键驱动因素是利用效率下降、消费水平提升和饮食结构改变,因此有效提升食物生产的养分利用效率和引导合理的消费理念和饮食习惯是减缓磷的开发活动资源环境压力的重要途径.     

2000～2015年中国地级市化肥使用量的时空变化特征

化肥在农业生产中对粮食增产起到至关重要作用,但过量使用也带来诸如地表水富营养化、土壤结构恶化及农业承载力下降等一系列环境问题.目前对于化肥的研究多集中于利用效率方面,而空间变化特征的研究很少,充分认识化肥使用量空间上的变化对我国农业的可持续发展同样具有重要意义.基于2000~2015年全国地级市化肥折纯使用量和播种面积、粮食产量等数据,采用空间自相关分析、冷热点分析、核密度分析和标准差椭圆分析等方法,比较了2000、2005、2010和2015年这4年全国尺度各地区化肥使用总量及单位面积化肥使用负荷的时空变化特征.结果表明：①2000~2015年我国的化肥折纯使用量呈直线增加趋势,而在区域内一直处于比较高的集聚状态.化肥折纯使用量经历2000~2005年区域聚集状态增强,2005~2010年聚集状态减弱,2010~2015年又增加的过程.②从全国化肥使用的空间分布来看,2000~2015化肥使用总量呈现增加趋势,主要表现在化肥使用量超标的地级市变多,区域变广.东部经济发展较快的地区,如广东省和福建省由于播种面积减少比例大于化肥使用量的增长比例,导致超标地级市较为密集.③2000~2015年我国粮食重心的移动轨迹和化肥使用量的移动轨迹不相符,粮食重心往东北地区移动,而化肥使用量的重心往西部移动.一是表明东北地区的商品粮地位越来越重要,二是表明我国西部地区化肥使用量逐渐增加,有超标的趋势,应加以重视.     

黑河上中游水质时空分异特征及污染源解析

在黑河上中游主要河道设置33个水样监测点,分别于2017年5月（平水期）、8月（丰水期）、12月（枯水期）进行水质调查,运用GIS和水质标识指数法对水环境质量进行评价,并采用多元统计的方法分析了水质时空分布特征及潜在污染物来源.结果表明：区域内水质类别以Ⅱ类和Ⅲ类为主,并具有一定的时空分异性.时间上水体污染程度表现为枯水期 > 平水期 > 丰水期,空间上表现为上游支流区 > 上游干流区 > 中游.依据土地利用类型将33个采样点划分为放牧与工矿企业用地（A组）、水库建设用地（B组）和农业与城镇人居用地（C组）.结合因子分析和主成分回归分析得出,NH₃-N、BOD₅和COD_Mn是该区域的典型污染物,其中A组污染源主要来自于有机物,其次是营养盐;B组水体主要受到机物和营养物的蓄积污染,而自然因素的影响相对较弱;C组主要是生物化学污染,其次为非点源营养盐污染.研究表明,人类活动依然是影响水质变差的主要因素,虽然大坝的拦截效应能改善下泄水质,但常年累积于库底的沉积物随环境变化有二次污染的潜在风险,如沉积物中营养盐的活化释放等问题.     

洱海流域水质时空变化特征

依据2009年洱海流域62个样点的水质调查数据,应用聚类分析对洱海流域水质时空变化特征进行分析,将样点在空间上分为4组,分别为无干扰的苍山林区源头溪流(A1)、受到一定程度人类干扰的流经农业区和城镇区溪流的中上游段及湖泊(A2)、干扰较严重的流经农业区和城镇区溪流的下游段(A3)以及干扰最为严重的洱海岸边带(A4),判别分析结果表明聚类准确率达95.2%。应用主成分分析方法得到影响洱海流域水质的4个主成分为:第1主成分,Alk、Ca2+、Mg2+、HS;第2主成分,TP;第3主成分,TN和NO3--N;第4主成分,DOC和TOC,这些主成分空间差异明显。在时间尺度上,Alk表现为丰水期高于枯水期;Ca2+表现为枯水期高于丰水期;TP没有表现出明显的季节性变化规律;TN在A1和A3组表现为丰水期高于枯水期。     

Tuning of activated sludge in winter based on respirogram profiles under standard and site temperatures

Respirograms of activated sludge OUR_ x~Tand OUR_x~(20)were measured under site(T) and standard(20°C) temperatures, respectively, and the predicted standard temperature respirogram OUR_( x,cal)~(20)was also calculated using the Arrhenius equation. These respirogram profiles reveal more information than effluent quality. A decrease of OUR_ x ~(20)is a critical alarm signal for the loss of pollutant removal capacity, and a sudden increase of the predicted value OUR_( x,cal)~(20)is an alarm signal for the unrecoverable deterioration of biomass. The sign of OUR_x~(20)–OUR_(x,cal)~(20)can be used for selection of tuning strategies. For example, a negative value of OUR_x~(20)–OUR_( x,cal)~(20)indicates that doubling biomass is difficult,thus strategies such as extending the reaction time with limited available biomass is preferred. The findings in this study elucidated the respiration profile of activated sludge under changes of temperature and can be effectively used for the stable operation of Wastewater Treatment Plants under cold temperatures and seasonal variations.     

中国PM1浓度时空特征及其与AOD的相关性分析(2014～2017年)

整合2014～2017年全国PM₁监测站点数据,基于时间序列统计方法和空间系统聚类方法揭示了PM₁浓度的时空分布特征与演变规律.并结合MODIS遥感卫星气溶胶光学厚度(AOD)数据,分析了PM₁-AOD相关性的时空特征.结果显示,2014～2017年中国年均PM₁浓度逐年下降,四季PM₁浓度呈现“冬高夏低”的变化特征,月均PM₁浓度呈“U”型变化特征,在节假日前后PM₁浓度呈现“M”型变化特征,在一周中星期一和星期五PM₁浓度为高值点,星期日为低值点.基于空间系统聚类法将全国年均PM₁浓度分为7类区,全国PM₁浓度整体呈现“东高西低,北高南低”的空间分布格局,年均ρ(PM₁)值在华中地区最高(54.59μg·m^-3),新青藏地区年均最低(11.37μg·m^-3).PM₁-AOD关系整...     

城市化背景下喀斯特流域生态服务价值时空分异特征——以贵阳市南明河流域为例

以贵阳市南明河流域1990、2000和2013年遥感影像数据为基础,通过多尺度空间单元格及空间自相关分析,结合GIS空间分析技术,定量描述了南明河流域生态系统服务功能的时空分异特征,进一步揭示了喀斯特区域城市发展引起的生态服务价值变化。结果表明:1990~2013年,南明河流域生态服务价值增加6.87亿元,林地生态服务价值增加,而耕地、建设用地的变化造成生态服务价值的损失;流域生态服务价值存在较强空间聚集性,生态服务价值"热点"区主要分布在流域中下游,"冷点"区主要集中在流域中游;随着研究尺度的增加,流域生态服务价值的空间自相关性增强;流域生态服务价值对价值系数缺乏弹性,林地敏感性最高,对流域生态服务价值贡献最大,而城市化进程加快使得建设用地对总生态服务价值的影响程度增加。     

基于城市腹地的乡镇通达性的时空格局及其演化——以湖北荆州市112个乡镇为例

行政边界对路网的分割效应和以出行方向机会均等为前提是当前通达性研究中的两大问题。基于2000~2011年荆州市城乡道路网空间数据库,自下而上揭示了2000~2011年荆州市乡镇通达性的时空格局及其演化特征:(1)基于城市腹地范围的乡镇通达性评价较好的模拟了乡镇的出行意愿,且实现了区内通达性与区际通达性的综合。十多年间,交通网络建设带来的城市腹地时空压缩效应显著:荆州市乡镇地域所属地级市腹地格局由荆州"一城主宰"演变为荆州和岳阳"两城瓜分",所属县级市腹地格局也经历了由"荆州独享"到"周边共享"的发展历程;(2)十多年间,荆州市乡镇通达性空间分布基本遵循距离衰减律,呈现以荆州城区为中心的环状分布格局,且时序上表现出微观动态性和宏观稳定性特征:一是,通达性空间分布呈现由低水平集聚向优化均衡的动态性发展趋势。二是,乡镇通达性空间分布结构由核心-边缘向等级圈层结构的演进。三是,乡镇通达性发育具有时空惯性,呈现显著的快速干道指向性;(3)十多年间,荆州市乡镇通达性发育呈现出"单核单轴弱扩散"→"单核多轴强扩散"→"双核多轴全扩散"的空间演化模式。     

土地利用回归模型在大气污染时空分异研究中的应用

随着城市化、工业化、机动化进程的加快,大气污染已成为我国最严重的环境问题之一,对公众健康和生态环境造成了诸多负面影响.土地利用回归,即Land-use Regression(LUR)模型是目前模拟城市尺度大气污染时空分异的常用方法之一,其在欧洲和北美得到广泛的应用,而在国内,相关研究却不多.本文在整理国内外文献的基础上,从构建LUR模型的主要步骤入手,包括监测数据获取、模型自变量生成、模型构建、模型检验和回归映射等方面,对LUR模型在大气污染时空分异研究中的进展进行归纳总结,进而展望了未来的研究重点与方向,即突出时空分异、扩展模型变量类别和改进模型构建方法.本文旨在普及LUR模型在我国的应用,为人口暴露、流行病学研究和健康风险评价等提供方法论基础.