应用低温等离子体技术治理空气污染研究进展

低温等离子体技术在治理空气污染方面以其效率高、能耗低、适用范围广等特点而成为研究热点。本文介绍了低温等离子体的概念及分类，概述了国内外利用单一低温等离子体技术及其与吸附、催化协同、多性能颗粒混合物结合治理空气污染的最新进展，指出了存在的问题并讨论了今后的研究方向和应用前景。     

耐冷氨氧化功能菌群强化人工湿地低温脱氮

针对冬季低温条件下人工湿地脱氮效率低的问题,将富集得到的耐冷氨氧化功能菌群固定化后投加到人工湿地中,探究生物强化对低温下人工湿地脱氮的强化效果及其微生物作用机制.结果表明,5℃条件下,梯度降温（R1）和梯度降温耦合选择性抑制（R2）条件下富集培养的耐冷氨氧化功能菌群强化处理的人工湿地的氨氮平均去除率分别为84%和88%,比对照组湿地分别提高24%和28%.高通量测序分析表明,富集得到的耐冷氨氧化功能菌群中优势菌种（相对丰度高达19.2%）为具有氨氧化功能的硝化螺旋菌（Nitrospira sp.）,属于全程氨氧化菌,在氨氧化过程中起主要作用.微生物相对表达水平分析表明,两组生物强化人工湿地中氨氧化功能基因amoA的表达丰度分别为2.82×10⁸,8.22×10⁸拷贝数/克基质,显著高于对照组湿地的2.50×10⁷拷贝数/克基质.投加耐冷氨氧化功能菌群可以有效提高人工湿地脱氮效率.     

1958—2015年长江中下游寒潮时空演变特征

基于长江中下游地区54个气象站点1958—2015年日最低气温数据,从时间和空间的角度,定量分析该地区寒潮发生发展的演变特征和空间变化。结果表明：过去58年,寒潮发生次数呈不显著减少趋势,平均减少幅度为1.2次/站;寒潮过程中,最低气温的平均降温幅度呈南高北低分布,最低气温的极端降温幅度呈自区域中心向四周逐渐降低分布。寒潮发生的首次最早为8月1日（九江站）,末次最晚为5月4日（寿县站和六安站）,出现时间的空间分布差异显著。冬季寒潮频发,春季和秋季次之。     

2016年12月江苏省两次连续污染过程气象条件对比分析

利用地面常规气象观测资料、NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料、AQI（空气质量指数）、ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）等大气环境监测数据,对2016年12月江苏省连续出现的两次大范围大气污染过程进行了对比分析.结果表明:这两次连续污染天气过程可分为颗粒物积聚-清除-再积聚-彻底清除4个阶段,相应地,地面形势表现为均压场-低压倒槽-西路冷空气-东路冷空气.第1次污染天气形成和维持主要是长时间受均压场控制、近地层逆温和高相对湿度有利于颗粒物积聚;第2次污染天气形成和维持主要是因西路冷空气南下、上游重污染地区颗粒物随冷空气向江苏省输送.持续降水和持续2.0 m/s以上偏东风对大气中颗粒物有较明显的清除作用.淮北西部垂直、水平扩散条件差、降水清除时间短,导致该地区在全省污染等级最严重、持续时间最长.西路冷空气影响期间,各站颗粒物质量浓度转为快速上升,东部地区在偏西风持续49~58 h后空气质量改善为良,中西部地区无法得到有效改善;东路冷空气影响7~22 h后,中西部地区空气质量转为良,高压底部持续偏东风使全省颗粒物得到彻底清除,连续污染天气结束.研究显示,西路弱冷空气的输送会加剧江苏省的污染程度,持续较长时间的东路冷空气则可以改善江苏省的空气质量.      

冷空气过程对江苏持续性霾的影响研究

利用地面气象观测资料、PM_(2.5)浓度监测资料和数值模式产品对2016年12月14—24日江苏遭遇的一次长时间霾天气过程进行分析.研究结果表明:过程期间有两次冷空气南下影响江苏省,两次冷空气均带来大风和降水,有效地清除了前期污染物,但随后全省PM_(2.5)浓度开始升高.第一次冷空气强度强于第二次,造成的污染也较重.WRF-Chem模式对本次过程的气象场和PM_(2.5)浓度模拟均较好,模拟观测相关系数分别达到0.52~0.99和0.40.模式能够较好地模拟出污染物的输送过程和时空分布.与第二次冷空气过程相比,第一次冷空气过程存在明显的污染物自北向南输送过程,100~500 m高空持续偏北气流(第2次过程为西北-偏西气流),期间全省平均边界层高度(PBLH)只有260 m(低于第2次过程的500 m),不利于污染物垂直扩散,造成地面浓度较高.利用HYSPLIT-4模式追踪了两次过程中淮安、泰州、无锡三站上空100 m处大气48 h后向轨迹,发现第一次过程中污染物来自山东中西部,第二次来自西部内陆地区.     

玉米延迟型低温冷害的动态监测

利用东北3省51个气象站1961—2000年的资科分析了玉米延迟型低温冷害出现的频率，以及各发育期的进程与低温冷害的关系。结果表明：在低温冷害年，苗期、七叶期、抽雄期和成熟期拖后大于等于5天发生低温冷害的可能性分别为75％，89％，92％和100％。通过分析多年的分期播种资科，分别给出了播种到出苗、出苗到抽雄、抽雄到成熟的指标。根据这些热量指标和推算出的玉米的发育进程对其进行了动态监测，利用作物生长动态统计模型和生长动力模型进行了玉米生长量的计算，通过与高温年和正常年进行比较，即可对玉米生长量进行监测。     

中国东北地区玉米低温冷害风险评估研究

概述了东北玉米生长发育对低温环境的反应，分析了玉米冷害致灾的因素、机理及指标。用变异系数、概率分布函数等方法分析了玉米冷害风险的地域分布，对玉米冷害经济损失风险进行了讨论。结果表明，东北北部、东部冷害风险较大，中、西、南部较小，严重冷害年东北区玉米损失达600多万t，折合人民币60多亿元。     

INFLUENCES OF WATERSHED URBANIZATION AND INSTREAM HABITAT ON MACROINVERTEBRATES IN COLD WATER STREAMS1

ABSTRACT: We analyzed data from riffle and snag habitats for 39 small cold water streams with different levels of watershed urbanization in Wisconsin and Minnesota to evaluate the influences of urban land use and instream habitat on macroinvertebrate communities. Multivariate analysis indicated that stream temperature and amount of urban land use in the watersheds were the most influential factors determining macroinvertebrate assemblages. The amount of watershed urbanization was nonlinearly and negatively correlated with percentages of Ephemeroptera‐Plecoptera‐Trichoptera (EPT) abundance, EPT taxa, filterers, and scrapers and positively correlated with Hilsenhoff biotic index. High quality macroinvertebrate index values were possible if effective imperviousness was less than 7 percent of the watershed area. Beyond this level of imperviousness, index values tended to be consistently poor. Land uses in the riparian area were equal or more influential relative to land use elsewhere in the watershed, although riparian area consisted of only a small portion of the entire watershed area. Our study implies that it is extremely important to restrict watershed impervious land use and protect stream riparian areas for reducing human degradation on stream quality in low level urbanizing watersheds. Stream temperature may be one of the major factors through which human activities degrade cold‐water streams, and management efforts that can maintain a natural thermal regime will help preserve stream quality.     

一次低纬高原暖区暴雨对流系统演变及边界层触发

利用高空和地面区域站、FY2G卫星TBB、昆明C波段多普勒雷达、闪电观测资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,分析了2017年7月12-13日云南副高外围暖区暴雨对流系统演变特征及边界层触发成因。结果表明,滇东中部和滇中中部暴雨,12日08:00以锋面降水为主,14:00后以暖区降水为主;环境场具有弱垂直风切变,湿层深厚,暖云厚度大,抬升凝结高度低等特征,利于降水持续及强降水触发,但昆明对流有效位能111.6~217.3 J/kg,暴雨对流性较弱;降水具有低质心对流结构,属于暖云性质,降水粒子以液态为主,伴有稀疏负闪;暴雨中心降水有3次波动,其中白邑初始对流的产生,是由于其西北侧山脉附近对流降水形成冷池,山脚地形性辐合线加强南移,此后在深厚偏南气流引导下,不断有25~30 dbz回波以1~5.1 m/s的速度经过白邑,形成列车效应,加之冷池作用下,地面辐合线再次加强影响白邑,形成午后降水峰值,夜间降水峰值的形成仅与偏南气流脉动有关,而格里三次降水波动,均是偏南气流脉动下形成列车效应,加之地面伴有中尺度气旋活动。     

寒地黑土生态环境监测预警体系的构建

上个世纪八十年代以来,一些国际组织和国际合作项目都纷纷建立了生态环境监测和研究体系,例如美国的LTERN、英国的ECN、IGBP、联合国环境署（UNEP）在全球范围内建立的“全球环境监测系统”（GEMS）以及联合国教科文组织（UNESCO）和国际科联（ICSU）建立的全球陆地生态系统观测体系（GTOS）等等。目前中国还没有一个能够有效覆盖寒地黑土全区域生态与环境动态监测体系,这不符合可持续发展的要求。论文阐述了构建寒地黑土生态环境监测预警指标体系的原则及思路,认为寒地黑土区域内生态环境治理监测预警体系应包括生态环境治理动态监测体系、诊断分析监测体系和对策措施体系,重点对诊断分析监测体系的指标构成进行了介绍。