华北地区大气细颗粒物(PM2.5)年际变化及其对土地利用/覆被变化的响应

大气细颗粒物(PM_(2.5))是大气污染的重要组成成分,对其影响因素进度探讨具有重要的意义.但目前来看,多数的研究都聚焦于PM_(2.5)与气象要素以及经济因素之间的关系,分析土地利用/覆被变化对PM_(2.5)影响的研究相对较少,需要进一步的深入探讨.基于PM_(2.5)空间分布数据及土地利用/覆被数据,对华北地区PM_(2.5)变化特征及土地利用/覆被变化特征进行了系统分析,并利用地理加权回归、GIS空间分析等手段探讨了PM_(2.5)变化与土地利用/覆被变化的响应关系,结果表明:①华北地区PM_(2.5)浓度整体呈现东南高、西北低的空间格局,且18a均保持这一态势没有变化.时间上来看,在2006年达到污染最大值,之后虽有波动但一直居高不下.多数城市PM_(2.5)浓度超标,整体环境污染形势严峻;②2000～2015年研究区土地利用类型/覆被以耕地、林地和草地为主,土地利用/覆被变化趋势主要表现为耕地的大量减少以及建设用地的持续增加,水域和未利用地面积略有减少,林地和草地转入转出面积接近,因而总量变化不大;③地理加权回归模型计算结果表明,Local R~2(衡量局部拟合度)较低的区域为土地利用/覆被未发生变化的区域,而在土地利用/覆被变化明显的区域,Local R~2较高,说明PM_(2.5)变化对土地利用/覆被变化有着显著的响应作用;④对于不同土地利用/覆被状况而言,PM_(2.5)分布特征表现出建设用地耕地水域草地林地未利用地的趋势.对于不同土地利用/覆被转换方式而言,当自然用地向人工用地转换时PM_(2.5)浓度上升,而人工用地向自然用地转变时PM_(2.5)浓度降低.     

中国江河氧化亚氮的排放及其影响因素

氧化亚氮（N₂O）是一种在大气中存留时间很长的强效温室气体,并被认为是21世纪破坏臭氧层的重要物质之一,气候预测需要对自然与人为排放的包括N₂O在内的温室气体进行全面准确地估算.内陆水体是N₂O的重要排放源,由于人为氮输入的增加,江河N₂O的排放量可能逐年升高.本研究总结了江河N₂O排放速率的研究方法,重点汇总了中国各气候带十大流域江河N₂O的溶存浓度和水气界面交换通量,并与世界其他河流进行比较.结果表明我国江河溶存N₂O浓度为0.3~1591 nmol·L^-1,N₂O释放通量为-12.2~2262.1 μmol·m^-2·d^-1,总体与世界其他江河的范围值具有可比性.在此基础上,进一步分析了江河N₂O的产生和释放机理,探讨了水中溶解性无机氮、溶解氧、有机碳以及水文、地形地貌与气象条件等对江河N₂O产生和释放的影响,并讨论了变化环境下江河N₂O的排放特征.     

三峡库区社区水平乡村路网对森林景观变化的影响

人为扰动是短时空尺度内森林景观变化或用途转换的主要动力,而乡村路网则成为人为扰动拓展的主要通道。基于1992、2002、2014年三峡库区重庆市石柱县西沱镇3期遥感影像和实地调研数据,在ArcGIS平台支持下,研究社区水平乡村路网对森林景观变化的影响。结果表明：1）1992—2014年研究区乡村路网影响域内次生林、退化林地和耕地的动态变化较显著,集中分布在中西部平坦区。1992—2002年乡村路网缓冲区内森林景观整体呈退化趋势,退化类型以次生林→退化林地、次生林→耕地、退化林地→耕地为主,演化量达1 705.91 hm²;2002—2014年乡村路网缓冲区内森林景观主要呈恢复趋势,恢复类型以耕地→退化林地、耕地→次生林、退化林地→次生林和原始林→退化原始林为主,演化量达1 674.52 hm²。2）相比发现,前一时期研究区乡村路网长度的增加和路网材质的提升很大程度上驱动森林景观的退化,而后一时期低等级路段的消失、废弃或利用率的降低则有助于森林景观的恢复,消失路段恢复率近100%。3）研究有助于丰富人们对社区水平乡村路网影响森林景观变化的理解与认识,为生态文明建设中合理规划乡村路网提供科学依据。     

三峡库区典型河流水-气界面CO2通量日变化观测及其影响因素分析

为研究河流水-气界面CO_2通量的季节和日变化特征;于2016年7月15～17日以及2017年11月4～6日对三峡库区嘉陵江支流竹溪河进行定点定时采集表层水样,并同步监测关键环境因子,采用亨利定律结合薄边界层模型计算其水-气界面CO_2通量F(CO_2).结果表明,竹溪河表层水CO_2分压p(CO_2)及界面CO_2脱气通量呈现出显著的日间和季节变化,以及明显的日内变化特征:在上午09:00前后达到释放高峰,随后波动下降;水-气界面CO_2通量日间均值分别为(100. 9±31. 6)、(78. 6±12. 1)、(83. 9±29. 7)、(137. 5±42. 1)、(147. 6±34. 0)、(132. 4±21. 7) mmol·(m~2·d)~(-1);并表现出夏季表层水体CO_2释放通量明显低于秋季,其均值分别为(87. 8±27. 5) mmol·(m~2·d)~(-1)和(139. 2±34. 0) mmol·(m~2·d)~(-1);总体表现出大气CO_2源的特征.竹溪河p(CO_2)和F(CO_2)受到诸多环境因子的影响,相关分析表明,pH、碱度、水温和气温是主要环境影响因子,CO_2释放通量可以用pH和碱度预测.     

垃圾衍生燃料灰渣中主要元素变化的研究

以垃圾衍生燃料(RDF)为研究对象,在600~1100℃条件下灼烧RDF灰渣,对灰渣中的主要元素变化情况进行分析.研究结果表明,RDF灰渣中主要元素包括硅、氧、铝、钙、镁、钾、钠、碳、硫、氯、磷、钛、锌等;灰渣中的可溶盐倾向富集在≤0.3 mm的灰渣颗粒上;在600~1000℃范围内,其总量处于动态平衡,在1100℃则大幅度减少.随着温度的上升,碳转化为二氧化碳气体;硫元素转化为硫酸盐,随后部分再转化为二氧化硫气体;氯元素转化为以氯化钠和氯化钾为主的氯化盐,在达到一定温度时发生相变转化为气体.硅、氧、铝、钙、镁、磷等元素留存于废渣中,随着温度提高,发生复合化学反应,相互键接形成复合硅酸盐物质.     

气候变化对太岳山中部油松单萜烯排放的影响

以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0和RCP8.5气候变化情景数据和植物VOCs排放计算模型,模拟分析了气候变化对山西太岳山中部油松叶片单萜烯排放速率的影响.结果显示,未来气候变化影响下山西太岳山中部气温呈上升趋势,降水和辐射强度波动大.在RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0和RCP8.5情景与基准情景下,油松单萜烯日排放速率在1~210d呈上升趋势,在210~365d呈下降趋势;在未来气候变化情景下比基准情景下高约2μg/（g·d）,在RCP8.5情景下最高;油松单萜烯日排放速率在未来气候变化情景与基准情景下差异在1~95d和296~365d较小,在96~295d波动较大.同时,相比基准情景,单萜烯日排放速率增幅在1~190d较高（增加12%~14%以上）,在191~315d较小（增加9%~13%以上）,在316~365d增加12%~18%以上,在RCP8.5情景下增幅最大（增加14%以上）.另外,油松单萜烯年排放速率在未来气候变化情景下比基准情景下平均高约1000μg/（g·a）以上,在RCP8.5情景下增幅最大（约12%）.说明,未来气候变化将使油松单萜烯排放速率增加.     

相变储能光伏太阳能热泵干燥系统的研究

建立了相变储能光伏太阳能热泵干燥系统实验平台,介绍了系统的运行方式以及太阳能光伏集热蒸发器与直流压缩机的匹配计算,最后对实验数据进行了分析。结果表明,太阳能辐照量为800 W/m~2、光伏集热蒸发器面积为12 m~2的条件下,系统制热功率为10 k W,太阳能光伏集热蒸发器发电量为6.2 k W·h,大于直流压缩机的耗电量,满足供电要求;实验所得系统COP为3.25。相变储能可以解决太阳辐照波动导致的系统运行不稳定问题,具有显著的节能性和环保性。     

Groundwater conditions under a reconstructed prairie chronosequence

Chronosequences are useful to evaluate long-term changes in ecosystem services but assessing groundwater quality changes using this approach has rarely been done. In this study, groundwater level and quality comparisons were made in a watershed-scale reconstructed prairie chronosequence that extended back in time approximately 13 years at the Neal Smith National Wildlife Refuge (NSNWR) near Prairie City, Iowa. Our objectives were to determine whether groundwater conditions varied significantly across the chronosequence and quantify the rate of nitrate concentration reduction when row crop fields are replaced by prairie. We installed 19 groundwater wells at upland locations selected to provide similar soil type, landscape position and slope. Water samples were collected on five occasions in 2006 and 2007 and analyzed for field parameters, anions and NO₃-N, NH₄-N and PO₄-P. Significant groundwater changes were primarily associated with groundwater levels, and groundwater nitrate and chloride concentrations. The groundwater was deeper under the older prairie plantings but fluctuated similarly among all well sites. Groundwater nitrate and chloride concentrations decreased 0.58 and 0.52 mg/l per year over the 13-year chronosequence, respectively. Results are seen to provide some guidance to land managers regarding possible nitrate concentration reductions achievable from converting cropland to perennial land cover in similar geomorphic settings.     

气候变化对植物及植被分布的影响研究进展

准确预测气候变化对植物及植被分布的影响趋势对于科学认识气候变化对生物多样性的影响和对策制定具有重要的意义。近年来,气候变化对植物及植被分布影响研究在我国广泛展开。文章对这些研究所采用的气候情景、预测方法和气候变化等对植物及植被分布的影响趋势进行了总结分析,对存在的问题进行了讨论,对未来的趋势提出了若干展望。总体上,目前所用气候情景比较单一、不同预测方法比较研究不够,对土壤和生物因素考虑不充分、涉及植物种类太少。气候变化将使一些植物分布范围减少、甚至消失,而使另一些植物分布范围则会扩大。未来研究应加强气候情景改进和不同方法的比较研究,充分考虑土壤和生物等因子、加强预测方法检验,同时开展植物物种多样性和丰富度对气候变化响应方面的研究。     

气候变化对大熊猫分布的潜在影响

分析气候变化对动物分布影响,对气候变化下保护生物多样性具有重要意义。文章利用CART(classification and regression tree),分类和回归树模型,采用A1、A2、B1和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对大熊猫分布范围及空间格局的影响。结果显示:气候变化下,大熊猫目前适宜分布范围将缩小,新适宜和总适宜分布范围在1991~2020年时段较大,从1991~2020年到2081~2100年时段呈现缩小趋势,其中A1情景下变化最大,B1情景下最小。气候变化下,大熊猫目前适宜分布区的东部、东北和南部一些适宜范围将不再适宜,新适宜分布区将主要向目前适宜分布区西部一些区域扩展,并且适宜分布区破碎化,在2051~2080年时段程度最高。另外,气候变化下,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布区范围与我国年均气温和年降水量变化呈负相关性。多元回归分析表明,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布范围随我国年均气温和年降水量增加而减少,其中气温变化影响比降水量变化影响要大。结果说明,气候变化后,近期将使大熊猫目前适宜分布范围减小,新适宜分布范围增加,随气候变化程度增加,新适宜和总适宜分布范围又将减小。