基于InVEST与CA-Markov模型的昆明市碳储量时空演变与预测

土地利用/覆被变化是引起陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素,影响整个生态系统的碳循环过程.以昆明市为研究案例,在修正碳密度系数的基础上,通过耦合InVEST模型碳储存模块和CA-Markov模型,分析2000～2020年及“三线”约束下未来不同土地利用情景陆地生态系统碳储量变化的时空差异特征.结果表明：(1)昆明市土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主,土地利用转移也发生在三者之间.(2)2000～2020年,昆明市碳储量整体表现为南低北高的空间分布特征,碳储量逐年下降,累计损失5.27×10⁶ t,林地和草地退化是碳储量减少的主要原因.(3)2020～2030年,4种情景碳储量均有所减少,其中惯性发展情景碳储量下降最明显,主要是建设用地快速扩张引起;耕地保护情景相比惯性发展情景有效减缓了碳储量减少幅度;生态保护情景则能够增强研究区固碳能力,碳储量达到262.49×10⁶ t,但不能有效控制耕地面积的减少;防止城市扩张情景有效抑制了建设用地无序扩张,间接防止了碳储量进一步减少.因此,研究区可统筹考虑耕地保护情景、生态保护情景和防止城市扩张情...     

天水市主城区公交站地表灰尘重金属来源解析及污染评价

为探明公交站地表灰尘重金属来源和污染水平,利用PMF模型解析重金属污染来源,在传统重金属污染评价方法基础上,采用Hakanson毒性响应系数来修正传统权重,引入物元可拓集理论,进而体现重金属的毒理性质和危害程度,建立物元可拓模型对研究区地表灰尘重金属污染水平进行评价,并与I_geo、 P_N和RI结果对比分析.结果表明：(1)除Co和V外,其余重金属含量平均值都高于甘肃省土壤背景值,为背景值的1.29～9.30倍,Cu和Pb的点位超标率均为100%,Cr、 Ni和As分别为96.15%、94.23%和96.15%,Co和V未超标.(2)相关性分析和PMF模型结果表明,源1为自然源,对V的贡献率为32.12%;源2为自然-交通混合源,对Cu和Co分别为51.50%和33.37%;源3为建筑废弃物污染源,对Cr和Ni分别为45.06%和44.70%,源4为燃煤-交通混合源,对As和Pb分别为49.89%和75.25%.(3)物元评价结果显示,研究区公交站地表灰尘以Ⅳ级(中度污染)为主,13%的样点为尚清洁,37%的样点为中度污染,轻度和重度污染样点各...     

北京市控制大气污染四期紧急措施环境有效性分析

对北京市控制大气污染的四期紧急措施进行量化,分别计算出各项控制措施实施后的排放削减量,建立排放清单.采用空气质量模型,模拟了紧急措施实施的各阶段市区内一次大气污染物SO₂、NO_x和PM10浓度的时空分布情况,分析和评价了四期紧急措施的环境有效性.结果表明,四期紧急措施对SO₂和NO_x的控制效果较好,PM10的环境浓度下降不明显.     

应用动态模型确定酸沉降临界负荷的探讨

任何一个天然生态系统都是一个稳定系统.在一定酸沉降量的作用下,生态系统最终会平衡在一个新的稳定状态.动态模型可以模拟不同酸沉降量下生态系统化学状态的变化趋势.根据信号与系统理论,这种趋势可以用一阶指数衰减函数进行模拟,以得到系统达到稳定状态时的化学指标值.根据不同酸沉降量和所对应的稳态化学指标值之间的剂量-响应曲线,可以求出当系统稳态化学指标值达到临界化学值时的酸沉降量,即为系统的酸沉降临界负荷.应用这种方法,以MAGIC模型为例,计算了四川峨眉山顶水和重庆南山湖泊的硫沉降临界负荷,分别为1.54和6.5     

油污染土壤气体抽排去污模型及影响因素

为了开展适合我国实际情况的有机污染土壤气体抽排净化技术研究,在对油污染土壤的通风去污过程机理进行分析的基础上,建立了一个简化机理模拟模型.以华北地区典型土壤为实验土样,油污染物为例,通过一维土柱实验,研究了抽排气体流速、土壤含水率和土质对去污过程的影响.实验表明抽排气体流速存在最佳值,土壤含水率对不同土质土壤净化时间影响不同,对粉砂土,含水率升高,净化效率增强;而对粘质土壤,结果正好相反.对模型预测结果进行实验验证表明,本文建立的模拟模型在实验限定条件范围内是准确和适用的.     

基于多表面形态模型的土壤镉在小白菜中的富集效应

基于土壤理化性质和热力学化学平衡的多表面形态模型(multi-surface speciation model,MSM)近年来已成功被应用于描述多种痕量元素在土壤固/液相间的分配,但在土壤-植物系统中的应用尚不多见.本文采用室内盆栽实验,调查了我国6种代表性土壤中Cd(Ⅱ)在小白菜中的生物富集情况,首先比较了5种化学提取方法(总Cd、CaCl_2、HNO_3、Mehlich-3和BCR)测定的有效态Cd与小白菜中Cd富集量之间的相关性,其次基于MSM预测土壤中溶解态Cd(Ⅱ)浓度并与Cd在白菜中富集量进行了相关性分析,同时考察了不同模型架构下模型对相关性的影响.结果表明,MSM预测的土壤中溶解态Cd浓度与小白菜中Cd富集量之间有较好的相关性,大部分模型架构下优于化学提取法,说明MSM一定程度上反映了土壤理化性质对Cd生物有效性的影响.由于MSM在计算过程中基于热力学参数,因此具有很好的外延性,说明其在土壤-植物系统中重金属生物有效性和风险评价方面具有较大的潜力.     

化学品环境归趋模型及应用

环境归趋模型是化学品管控的重要工具.环境中化学品归趋模型的开发和应用逐渐增多,然而有关应用化学品归趋模拟的模型综述报道较少.本文汇总了目前已用于模拟化学品归趋的模型清单,结合模型结构特点,将化学品归趋模型分为四类:以源排放估算为基础的化学品归趋模型、以环境多介质模型为基础的化学品归趋模型、以水文水质模型为基础的化学品归趋模型及化学品综合管理模型.介绍了模型的基本原理和发展历程,概述了各种模型特点和不同环境条件下模型的应用情况,并进一步探讨化学品归趋模型的应用前景和发展趋势.文章以期为目前化学品归趋模拟研究提供更清晰的现状分析,为化学品归趋模型的选择提供参考.     

不同气象条件下Biome-BGC模型碳通量模拟精度评价

建立在植物生理生态机理上的过程模型Biome-BGC,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征并被广泛采用。现有基于Biome-BGC的研究多侧重于模型季节和年尺度模拟精度的评价和应用,对不同气象条件下模型模拟精度的评价则较少。本研究利用全球长期通量观测网络Fluxnet验证了4个代表性针叶林站点——Lavarone(意大利)、Renon(意大利)、Loobos(荷兰)、Fyodorovskoye(俄罗斯),模拟了2011—2013年日总初级生产力(gross primary productivity,GPP),并着重分析该模型在上述研究区域不同气象条件下日GPP的模拟精度。结果表明:模拟值在整体趋势上较通量验证值偏小(4%~25%);有降水的条件下,Biome-BGC模型较无降水的条件下具有更好的模拟效果(相关系数rno rain为0.843~0.936和rrain为0.887~0.952,P<0.01),并且典型雨天的模拟精度高于典型晴天(rsun为0.830~0.915和rrain为0.887~0.952,P<0.01)。本文结果加深了Biome-BGC模型在不同气象条件对GPP模拟的不确定性理解,明确了不同气象条件下模拟碳通量的适用性,为进一步提高模型模拟精度提供了参考。     

不同轴压/侧压下逐步开挖马蹄形巷道围岩分区破裂化数值模拟

基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形（U形）巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明：U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分区破裂化可出在现掌子面的前、后方;在掌子面前方,随着远离掌子面,分区破裂化有所减弱,直至消失;轴压与侧压之比越大,分区破裂化越明显;在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化有所不同,这与不同剪切带的特征不同及发育不同有关;共轭剪切带的出现,会使分区破裂化变得复杂。启动于巷道表面的空间圆锥剪切面的充分发展产生了分区破裂化。     

轨道交通车辆基地的LID布置优化

近年来，极端天气发生频繁，城市化建设急速发展，由于强降雨导致的城市轨道交通内涝，给轨道交通正常运营带来极大的安全隐患，基于雨水管理的海绵城市建设对解决车辆基地径流问题具有重要作用。基于NSGA-Ⅱ构建以径流总量控制率、节点超载总时间和LID工程总成本为目标函数的LID优化布置算法，从模型角度优化LID措施的组合方案及规模，避免情景方案中人工枚举不全面的问题；并以上海市某车辆基地为研究区域，探究区域的LID布设方案。模拟结果表明：耦合SWMM和优化算法可生成一系列兼顾上述三目标的LID布设方案，有效削减了区域雨水径流总量和洪峰流量，提高区域排水能力，为车辆基地的LID方案设计提供技术支持。