Cluster analysis of inorganic elements in particulate matter in the air environment of an equatorial urban coastal location

Concentrations of nine inorganic elements (Na, Zn, Ca, Fe, Ni, Mn, Cu, Cd and Al) in particulate matter (PM₁₀) in the air of an equatorial urban coastal location during 2009 were studied during summer and winter monsoon seasons using high-volume sampling techniques. Atomic absorption spectrophotometry was used to analyse the samples. The concentrations of most inorganic elements were higher during summer than winter, except for Cu and Zn. The main inorganic elements in PM₁₀ are Na, Zn and Ca. High concentrations of Na and Ca are due to marine aerosols. Analysis of enrichment factors showed that inorganic elements are from non-crustal sources. Cluster analysis identified five clusters in the summer and six in the winter: (1) PM₁₀–Ni, (2) Zn–Na, (3) Fe–Cu–Ca–Cd, (4) Mn and (5) Al for summer; and (1) PM₁₀, (2) Zn, (3) Fe–Ni, (4) Cu–Ca–Na–Cd, (5) Mn and (6) Al for winter. Combining both correlation and cluster analysis, it was found that Fe–Cu–Cd was from industry/vehicle emissions, Zn was from resuspended soil, Mn was from metallurgical processes, Ni was from a nearby power plant and Al was from crustal sources. Inorganic element concentrations could be a good indicator of local sources of PM₁₀.     

湖泊底泥土地利用对土壤中重金属铅、铜形态影响

采用田区试验研究了田间种植冬小麦条件下,底泥土地利用前后土壤中重金属铅、铜的形态演变及小麦各器官中铅、铜的富集。结果表明,随着底泥施用量的增加,土壤中重金属铅、铜的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态均有不同程度的增加,本试验所有处理中,可交换态铅的质量分数范围为0.02~0.10 mg·kg-1,碳酸盐结合态铅的质量分数范围为0.04~0.24 mg·kg-1,铁锰氧化物结合态铅质量分数为0.41~1.88 mg·kg-1,有机物结合态铅质量分数范围为1.23~4.92 mg·kg-1,残渣态铅质量分数范围为4.82~23.66 mg·kg-1;各处理与对照相比,可交换态铜质量分数增加了40.00%~200.00%,碳酸盐结合态铜质量分数增加了36.84%~363.16%,铁锰氧化物结合态铜质量分数增加了7.17~45.15%,有机结合态铜质量分数增加了7.98%~62.61%,残渣态铜质量分数增加了0.12%~9.69%,各处理的残渣态铅、铜质量分数均较高。随着底泥用量增加,小麦根系、茎叶、籽粒中铅、铜质量分数均呈增加趋势,植株对重金属铅、铜的富集顺序为根系>茎叶>籽粒,铜的富集系数均大于铅。小麦籽粒产量、茎叶生物量及地上部生物量随着底泥施用量的增加,均出现了先增加后减少的现象,当小麦籽粒产量达到最大值时,籽粒中铅、铜质量分数未超出我国相应标准,依此确定底泥环境安全施用量为3051.29 t·hm-2。     

模拟东亚夏季风对中国东部地区大气中α-六六六(α-HCH)时空分布的影响

以中国为研究区域,利用CanMETOP模型模拟了2005年大气中α-六六六(α-HCH)浓度的变化,并分析了东亚夏季风对我国东部地区大气中α-HCH浓度时空分布的影响.模拟结果表明,6月15日-8月15日期间,东北、华北和东南地区的α-HCH平均大气浓度分别为260 pg·m~(-3),74 pg·m~(-3)和41 pg·m~(-3).大气浓度具有明显的时空分布特征,从6月15日在我国东南地区开始出现了较高的大气浓度堆集,6月24日达到最大值(259 pg·m~(-3)).在向我国北部传输过程中,7月1日在东北形成的气旋区域出现最大值(1947pg·m~(-3)).此后,东南地区的大气浓度均处于较低的水平(<50 pg·m~(-3)),而东北地区的大气浓度一直处于100-350 pg·m~(-3)之间的较高水平.分析结果表明,东亚夏季风可以将东南地区大气中的α-HCH传输至东北地区,并在东北区域堆集.     

黄土高原冬小麦田土壤水分与小麦产量对降水和气温变化响应的模拟研究

明确黄土高原地区降水和气温变化对冬小麦田土壤水分和产量的影响,对探索适应气候变化的冬小麦田间管理措施具有重要的现实意义。论文在验证EPIC模型对冬小麦田土壤水分模拟精度的基础上,以历史气象数据为基础,设置TR1、TR2和TR3三个气候情景,采用作物模型模拟的方法,研究黄土高原冬小麦田土壤水分和冬小麦产量对降水和气温变化的响应。结果显示：1）1961—2010年黄土高原降水呈降低趋势,其年际间变化幅度和频率均有所增加。与1961—1970年相比,洛川、长武、运城和延安的年均降水量在2001—2010年间分别降低了18.1%、13.6%、18.8%和24.9%,其变差系数分别增加了0.029、0.087、0.02和0.057。1961—2010年黄土高原气温呈波动性增加趋势,其中日最低气温增加幅度大于日最高气温增加幅度。与1961—1970年相比,日最高气温在2001—2010年间增加了0.30~0.84 ℃,而日最低气温增加了1.00~1.55 ℃。2）EPIC模型能够较好地模拟黄土高原冬小麦田土壤水分动态变化规律,0~2.0 m土层土壤湿度观测值与模拟值间的相对均方根误差RRMSE值为6.0%~14.0%,R²和模型效率ME值分别为0.824和0.815。3）黄土高原地区降水的减少和最高气温的增加均不利于冬小麦生产,而最低气温的提高对冬小麦生产较为有利。洛川、长武、运城和延安冬小麦产量因年降水量的降低而分别减产了8.5%、7.6%、11.7%和12.3%;因日最高气温的升高分别减产了6.4%、6.8%、7.2%和-3.0%;因日最低气温的提高而分别增加了8.8%、10.2%、1.5%和12.0%。因此,为适应降水减少和日最低气温升高的趋势,黄土高原冬小麦生产区应适当调整冬小麦播期,研究并推广保水节水技术措施,充分利用气候变化对冬小麦生产的有利因素,克服不利因素,确保冬小麦的可持续生产。     

天津滨海新区秋冬季大气污染特征分析

为了解天津滨海新区大气污染物浓度水平和污染来源,2009年9月1日~2010年2月28日对NOx、CO、SO2、O3、PM2.5、PM10进行了连续在线观测,并同步观测了气象要素.结果表明,秋冬季上述污染物最高日均值(秋冬平均值±标准差,O3为日小时均值最大值)分别达到300.7(65.4±52.9)×10-9、7.278(1.324±1.169)×10-6、53(13±12)×10-9、95(28±21)×10-9(体积分数)和287.4(62.3±53.6)μg/m3、1421.4(161.9±136) μg/m3. NOx和SO2秋季低于冬季,O3和PM10反之. CO和PM10相对国家二级标准超标率为2%和38%,PM2.5相对WHO标准(75μg/m3)超标率为31%.季节统计日变化显示CO和NOx为早晚双峰型,SO2为中午的单峰型,O3为午后单峰型,且秋季日变化振幅远大于冬季, PM10为早晚双峰型,但冬季比秋季晚出峰2~3h.除冬季PM10,大气污染物浓度49%~74%的逐日变化由气象要素影响.滨海新区大气污染受局地排放和外源输送共同影响,西南方向气流易造成污染物积累,其次是东北方向,而东和东南气流最有利于污染物扩散;各污染物具体表现为NOx主要受局地源控制;SO2主要受外来输送影响;CO和PM2.5同时受本地源和外来源的共同影响;PM10秋季表现为本地源污染,而冬季为本地源和外来源的共同影响.     

地下水漏斗区农户冬小麦休耕意愿的影响因素及其生态补偿标准研究——以河北衡水为例

近年来,国家大力提倡耕地休养生息,推行土地休耕制度,以提高地力,保障农业可持续发展。由于水资源短缺已经成为制约我国华北地区经济社会发展的重要因素。华北地下水漏斗区作为土地休耕的三个试点之一,主要目标是退耕高耗水的冬小麦,实现“一季休耕、一季雨养”,以减少地下水用量,修复地下水环境。农户作为农村最主要的生产与经营主体,如何给予农户合理的补偿,使其有效地实施冬小麦休耕政策成为缓解华北地区水资源短缺的关键因素。论文运用问卷调查法、机会成本法与Logistic模型对意愿与补偿标准进行分析,探讨了河北衡水地下水漏斗区农户冬小麦休耕意愿的主要影响因素及其生态补偿标准的合理性,以便为我国科学合理地制定地下水漏斗区耕地轮作休耕政策提供理论依据。研究结果表明：1）农户的文化程度、家庭农业劳动力总数、抚养比、农户对地下水漏斗区冬小麦休耕态度、农户对政府实行政策的信任度与农户休耕意愿呈显著的正向影响;2）务农工日、耕地质量、人均耕地面积与农户休耕意愿呈显著的负向影响;3）只考虑冬小麦对地下水影响,不考虑农产品市场价格变化的影响,建议河北衡水地区休耕农户补偿标准为518元/亩（7 770元/hm²）。最后论文提出了因地制宜地制定地下水漏斗区冬小麦休耕的补偿政策,发展绿色产业,转移剩余劳动力,并做好休耕政策宣传力度等政策建议。     

我国近地层臭氧污染对水稻和冬小麦产量的影响概述

地表监测数据表明,我国近地层O3污染日趋严重,已对水稻和冬小麦的生长造成严重威胁。为评估O3污染对我国农业生产的风险,综合已有剂量反应实验结果,对我国南北五个地区(北京、定兴、江都、嘉兴、东莞)水稻和冬小麦的O3敏感性进行了比较分析。研究发现:(1)随着实验地区和实验品种的变化,两种作物的O3敏感性存在明显差异,其中,水稻对O3的敏感程度由北到南逐渐增加;(2)两种作物的产量均随O3剂量的增加而降低,且冬小麦的减产程度高于水稻;(3)基于FACE实验得到的作物O3敏感性高于基于OTC实验的研究结果。利用上述研究得到的O3剂量反应方程和O3浓度预测数据,对未来我国水稻和冬小麦的产量损失进行了评估。预计到2020年,我国五个主要作物产地水稻和冬小麦的产量损失范围分别为3.2~28.8%和7.8~36.9%。上述结果表明,O3污染已对我国主要粮食作物的生长造成巨大威胁,且作物品种间存在明显的O3抗性差异,有必要采取有效措施缓解O3浓度的上升,同时,需要利用更科学的实验方法进行O3抗性品种的选育,这对降低O3的农业风险具有重要意义。     

潜流人工湿地处理污染河水冬季运行及升温强化处理研究

考察了冬季潜流人工湿地污染河水处理系统在不同水力负荷下对污染物去除的效果.结果表明,水温15℃左右时,水力负荷由30cm/d降低到15cm/d后,氨氮转化率由14%上升到39%,COD的平均去除率由20%上升到31%,水温的降低对氨氮去除效果有很大的影响.在湿地表面覆盖塑料地膜能有效地提高系统对污染物的去除效果,覆盖地膜后,氨氮平均去除率由29.4%上升到67.6%,COD的平均去除率由29.0%提高到46.6%,脲酶活性由0.025 mg/(g·d)上升到0.037 mg/(g·d),脱氢酶的活性由0.17μL/(d·g)上升到4.54μL/(d·g).微生物活性研究表明,覆盖地膜后系统温度的升高能提高系统中微生物的活性.植物污染物质释放试验表明,冬季地表植物腐烂会向水中释放大量的污染物质,影响系统的净化效果,因此秋季应对湿地植物及时进行收割.     

中国西南地区近千年湖泊水位变化

重建湖泊水位历史、掌握其演变规律和机制,对水资源管理、生态环境保护、旱涝灾害防治以及认识区域水文气候变化机制皆有重要意义.中国西南地区拥有大量湖泊,其水位变化及驱动机制广受关注.本文通过汇总历史文献记录并将其与邻近地区的其他湖泊水位重建进行比较,总结了过去一千年中国西南地区湖泊水位的变化.结果显示中国西南地区近千年的湖...     

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。