城市热场剖面的分形维数计算及其意义研究——以上海中心城区为例

城市热环境是城市中建筑物的不断增加及人类活动、大气状况、地表热量传输等多种因素综合作用的结果,因此城市往往具有极为复杂的热表面。由于热量分配、传输具有一定的复杂性,传统的模型预测与定点观测方法在分析城市热表面空间结构及其形成机制方面存在一定的不足。随着空间信息科学的发展,卫星遥感技术为获取城市热场信息提供了可靠的手段。选用上海市2000年6月14日的Landsat ETM+热波段影像,首先反演城市地表温度,再引入剖面线分形的方法,在GIS的支持下,计算从人民广场出发的8个方向的分维数,并进一步探讨剖面线分形的意义,得到如下结论：城市热表面的剖面线具有明显的分形特征,8个方向的分维数为1.530 0～1.780 6,表征不同剖面线的复杂程度。热场表面剖面线的分维数揭示了3个方面的意义：首先不同的分维数反映热场不同方向上温度变化的复杂程度;其次,相对于城市中心,反映不同方向上城市边界形态的差异性;第三,进一步揭示不同方向上,下垫面土地利用类型空间组合变化的复杂程度。     

城市化对上海河网结构和功能的发育影响

城市化河网水系的演变产生了深刻的影响,也使城市化地区水系的界定变得模糊。基于水利片这一城市集排水的基本单元,借鉴上海水务部门河流等级管理系统,探讨了上海河网的结构特征以及城市化对河网发育的影响。研究表明,上海河网发育基本符合水系发育的一般规律;城市化已经成为改变城市地区河网结构发育趋势的主导因素,其影响集中地表现为河网长度发育能力的弱化、河网结构简单化和河道形态的人工化;河网结构与水网功能之间有着密切的关联;水面率、河面率、平均分枝比、平均长度比、单位面积槽蓄容量和单位面积可调蓄容量是上海城市河网结构和功能的主要表征指标。     

海洋石油开发周边海域重金属锌的时空分布特征研究

海洋石油开发过程中重金属锌对海洋的影响日益受到关注。依据曹妃甸油田群海域2010—2018年长期海洋环境监测数据,采用克里金插值法和Hakanson生态风险指数法,分析了海域重金属锌的变化趋势、时空分布特征和潜在生态风险,探讨了可能来源并提出减缓措施。结果表明：研究海域海水水质锌呈现先降低后升高的趋势,平均含量2010年5月最高。2010年5月沉积物锌含量为(44.9±14.3)×10^-6低于渤海表层沉积物锌含量背景值(67.6±17.0)×10^-6。各期监测结果显示,油田区域未形成明显锌高值区。陆源排污、河流入海携带、航运、大气湿沉降等是研究海域重金属锌的重要来源。     

上海市地表灰尘中PAHs季节变化与功能区差异

研究了上海市中心城区地表灰尘中多环芳烃（PAHs）的季节变化与功能区差异,并探讨了这种变化特征的原因.结果表明,上海市中心城区地表灰尘中PAHs累积水平具有显著的季节变化,PAHs总量和组分均表现出冬季含量高于夏季的特征.冬季样品中PAHs含量为9 176～32?573 ng·g^-1,平均值为20 648 ng·g^-1;而夏季PAHs含量为6?875～27?766 ng·g^-1,平均值仅为14?098 ng·g^-1.PAHs组分也表现出相似特征,冬季含量为50(二氢苊)～3 162 ng·g^-1 (茚并［1,2,3-c,d ］芘),夏季含量为3(苊)～1 485 ng·g^-1 (茚并［1,2,3-c,d ］芘).各个功能区地表灰尘PAHs含量的差异明显.冬季最高值出现在工业区（31 163 ng·g^-1）、商业区（24 932 ng·g^-1）和交通要道（18 815 ng·g^-1）,最低值出现在公园（7 885 ng·g^-1）和绿地（8 036 ng·g^-1）;夏季最低值出现在公园（7 942 ng·g^-1）,最高值出现在交通要道（14 528 ng·g^-1）、工业区（14 247 ng·g^-1）和商业区（11 523 ng·g^-1）.所有功能区样品中PAHs组分含量呈现出按环数或分子量的增加而逐渐升高的趋势.大城市地表灰尘中PAHs的季节变化与功能区差异与其来源密切相关,也受到各组分理化性质的影响.     

上海市城区非渗透性地面径流的污染特性研究

通过2003～2005年连续3 a对上海市城区非渗透性地表径流的采样与检测,获得了19个采样点56组径流水样污染物（COD、BOD₅、SS、NH⁺₄-N、TP、TN）浓度随降雨历时的变化过程线.据此分析了径流污染物浓度的变化规律及其与降雨特性之间的关系,计算了地表径流水质的事件平均浓度,分析了事件平均浓度的分布规律及其与降雨特性参数之间的相关关系.研究表明,上海市区非渗透性地面径流事件平均浓度中值（mg/L）为：COD 205,BOD₅ 68,SS 185,NH⁺₄-N 3.14,TP 0.40,TN 7.23,大大高于法国巴黎同类研究的结果;BOD₅与COD的比值约为0.37,明显高于发达国家相关监测的结果.结果表明,上海市城区地表径流污染严重,即使实现了理想的分流制也难以控制面源污染对城市水环境的危害.     

基于高质量分辨率质谱仪研究上海城区秋季大气亚微米级颗粒物化学特性

利用先进的高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(High Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer,HR-To F-AMS),于2017年9月8日—2017年10月8日对上海市城区开展了亚微米级颗粒物化学组分、粒径及其污染来源的在线测量.结果表明,观测期间上海城区亚微米颗粒物质量浓度平均为(22.0±17.2)μg·m-3;其中,有机物是PM1的主要贡献者,平均占总颗粒物浓度的49.3%,硫酸根、硝酸根和铵根的占比分别为24.2%、10.5%和9.7%.上海城区亚微米级颗粒物中无机盐组分类(硝酸根,硫酸根和铵根)具有较为一致的粒径分布,峰值粒径主要集中在空气动力学粒径500~600 nm.有机物的粒径分布峰值位于空气动力学粒径400~500 nm,且在小粒径范围内有较高的有机物浓度,表明存在一定程度的一次排放.观测期间有机气溶胶呈现明显的多峰分布,硫酸根、铵根和氯离子呈白天低、夜间高的特点,而硫酸根和黑碳的日变化并不明显.基于高分辨率有机质谱计算得到上海城区有机气溶胶氧碳比(O/C)的平均比值为0.37;有机物与有机碳(OM/OC)的平均比值1.65.利用正矩阵因子解析(PMF)模型对有机气溶胶高质量分辨率质谱进行来源解析,得到4类有机气溶胶:HOA(还原态有机气溶胶)、COA(餐饮源有机气溶胶)、MO-OOA(高氧化性有机气溶胶)和LO-OOA(低氧化性有机气溶胶),分别占有机气溶胶总量的15%、20%、32%和26%,说明观测期间上海城区有机气溶胶主要来自二次气溶胶的贡献.     

上海市市政污水中全氟有机酸污染特征

选择上海市9座市政污水处理厂(WWTPs)作为研究对象,检测其进水和出水中全氟有机酸(PFAs)污染水平.结果表明,市政污水中总PFAs浓度为903~4628ng/L,且中短链(C2~C10)全氟羧酸(PFCAs)的检出率一般高于长链(>C10)PFCAs,而对全氟烷基磺酸(PFSAs)而言,全氟辛磺酸(PFOS)的检出率远高于全氟丁磺酸(PFBS)和全氟己磺酸(PFHxS).三氟乙酸(TFA)一般是市政污水中污染水平最高的PFAs,浓度为359~4129ng/L,占总PFAs的20%~93%.尽管全氟辛酸(PFOA)和PFOS的浓度一般低于TFA,甚至在某些情况下还会低于其他PFAs,但在绝大多数情况下它们依然是2种主要的PFAs类污染物,浓度分别为40.6~1571ng/L和21.3~1027ng/L,分别占总PFAs的2%~57%和1%~30%.在污水处理过程中,短链(C2~C5)和长链(>C10)PFCAs浓度的显著下降,而中等链长(C6~C10)PFCAs和PFSAs浓度则显著增加.此外,PFAs浓度和工业废水比例之间并不存在明显的正相关关系.     

上海市售海产贝类食用安全质量评价及分级

依据无公害食用安全标准,采用单项质量指数法和综合质量指数法,对15种上海市售海产贝类中的4项重金属指标进行了质量评价及食用分级.结果表明,市售海产贝类食用安全质量总体良好,所测样品的总Hg、多数样品的As、Pb和Cd含量均符合食用安全标准;15种市售海产贝类中,2种处于危险食用水平,1种处于谨慎食用水平,处于基本安全食用和放心食用安全水平的分别有4种和8种.     

上海市光化学污染气象指标的研究

利用１９９０－１９９４年地面Ｏ３浓度观测和有关资料，进行统计处理后，通过深入详细的对比分析，确立了上海市高浓度Ｏ３日或光化学污染的１２个气象指标，引入权重概念表示各个气象指标对出现高浓度Ｏ３日的重要性次序：高压天气、ｆ〈６０％，ＮＬ〈２．５／１０、Ｎｓ〈６．０／１０，其次是ｔｓ≥７ｈ。     

逐步多元线性回归模型解释近年上海市降水pH降低原因

分析2002年-2007年上海市降水化学组成变化特征可得,近年来,上海市降水的pH下降迅速,硫酸根离子与硝酸根离子的比值以及钙铵离子的比值整体上都呈下降趋势。根据上海市降水中的各离子浓度建立了氢离子的逐步多元线性回归模型,并以建立的模型为基础,分析了降水中各主要离子浓度的变化对氢离子浓度的影响大小情况。由模型可以得出,硫酸根离子与硝酸根离子浓度增加时,氢离子浓度也随之增加,铵离子与钙离子浓度增加时。氢离子浓度则随之减小。氢离子变化对4种主要离子的敏感性顺序为：硝酸根〉硫酸根〉钙离子〉铵离子。结合上海市降水化学组成特征分析结果可得,主要离子浓度的变化是导致降水pH快速下降的原因。