基于土地利用变更调查的2010-2016年新疆尉犁县生态系统碳储量时空变化

为全面认识干旱区不同土地利用类型时空变化对区域生态系统碳储量的影响,以地处塔克拉玛干沙漠边缘生态脆弱区的新疆尉犁县为研究对象,基于详细的土地利用变更调查数据（2010-2016年）,利用ArcGIS平台和InVEST模型,分析生态系统碳储量对土地利用变化尤其是二级土地利用类型变化的响应.结果表明:①研究区内,无论是区域平均碳密度还是灌木林地、其他林地、其他草地等主要土地利用类型的碳密度均较低,而面积较少的有林地和天然牧草地碳密度相对较高,因此对这些土地利用类型应着重加强保护.②2010-2016年新疆尉犁县碳存储量净减少24.23×104 t,这主要是由于其他草地、其他园地和果园等土地利用类型被开垦为水浇地,或被建设用地、交通用地占用所导致,而同时研究区内有林地和水浇地面积增加带来了碳储量的提高.③从空间变化看,受不同区域土地利用变化方式的影响,碳储量变化特征也有显著差异,但总体上变化敏感区域集中在塔里木河周边县、乡镇及兵团所在地等人类活动聚集区,这些区域平均碳密度较高,土地利用变化也更为剧烈.④尽管由于开垦行为带来耕地面积增加,从而使得研究区耕地总碳储量增加242.77×104 t,但由于塔里木河沿岸碳密度较高的耕地被建设用地占用,新增耕地多来源于土壤碳储量较低的其他草地等土地利用类型,导致耕地平均碳密度有所下降.研究显示,建设用地占用耕地、林地、草地等地类是尉犁县碳储量减少的重要原因,而林业建设能够带来碳储量增加.因此建议:一方面,推进林、草地建设提高区域生态系统固碳能力;另一方面,重点保护塔里木河周边碳密度较高区域,严控耕地开垦或建设用地占用,同时加强耕地保护,防止通过补充碳密度较低的耕地来弥补碳密度较高区域耕地的流失.      

有机垃圾组分种群增长及修正一级产气动力学研究

以米饭、鸡蛋清、生菜、肥肉馅为原料,分别代表淀粉、蛋白质、纤维素、脂肪进行厌氧消化产沼气实验,并用种群增长模型和修正一级产气模型进行拟合.结果表明:脂肪的厌氧消化过程用修正Gompertz方程拟合效果较好,其余物料用Logistic方程拟合效果较好;脂肪的延滞期最长,为13 d,其次是蛋白质、纤维素,其值分别为8.72 d、6.24 d,淀粉的延滞期接近零.同时,建立了修正一级产气模型,并在延滞期之后用其模拟4种有机物厌氧消化产气过程,发现淀粉水解过程更趋向于遵循圆柱形颗粒模型,蛋白质、纤维素和脂肪水解过程更趋向于片状颗粒模型,淀粉和蛋白质的水解产气速度较快,脂肪稍慢,纤维素最慢;在延滞期内蛋白质和纤维素累积沼气产率都遵循零级水解动力学,脂肪的累积沼气产率遵循三次函数模型.在综合分析的基础上,得到了整个实验周期的产气动力学模型.     

2018年冬季淄博市一次沙尘天气颗粒物污染特征研究

2018年11月底淄博市经历了一次沙尘影响下的大气重污染过程,为研究此次重污染过程形成机制,分析了淄博市ρ(PM₁₀)和ρ(PM_2.5)及PM_2.5化学组分特征,并利用PMF模型和后向轨迹模型对颗粒物的来源进行研究.结果表明:①污染期间,ρ(PM₁₀)和ρ(PM_2.5)小时平均值分别为(259±111)和(133±51)μg/m3,分别是污染后ρ(PM₁₀)〔(88±38)μg/m3〕和ρ(PM_2.5)〔(36±14)μg/m3〕的2.9和3.7倍.②受沙尘的影响,Ca2+、Mg2+、Al、Mg、Ca、Si等代表沙尘源的离子和元素组分的质量浓度在PM_2.5中占比均高于污染后.③ 72 h后向轨迹结果表明,除受西北方向沙尘传输气流影响外,局地盘旋的当地气流也增加了污染物的累积,此次大气污染过程是本地污染物累积及西北沙尘传输共同作用形成的.④ PMF模型解析表明,污染期间扬尘源是PM_2.5的首要贡献源类,贡献率达33.61%,说明沙尘过境对此次污染过程有较大贡献;污染后工业源贡献显著增高,成为主要污染源,贡献率为22.71%,体现了淄博市是重工业城市的特点.研究显示,淄博市此次重污染过程颗粒物来源复杂,除受本地区域污染影响外,外来沙尘过境贡献也较大.      

AURORA环境空气质量管理模型系统在扬州的应用

AURORA环境空气质量管理模型系统是欧盟政府推荐技术,是国际先进的空气质量管理和发布系统.该系统通过输入扬州市自动监测实时数据和污染源、气象数据,利用E-MAP,RIO,AURORA 3个模块,生成在政务网站发布的可视化的、全区域的环境空气质量日报和未来24 h预报,为我国未来开展实时环境监测数据的发布及区域环境信息的共享做了有益尝试.     

气候政策研究中的数学模型评述

按照成本分析和综合分析2个层次，分别介绍了投入产出模型、可计算一般均衡模型、宏观计量经济模型、工程经济模型、动态能源优化模型、能源系统模拟模型、综合评估模型等不同模型方法的特点及其在气候政策分析中的应用。指出可计算一般均衡模型是应用得最为广泛的方法之一。概括了气候政策模型研究的4个发展趋势，包括加强综合评估模型的应用、扩展成本与效益的内涵、注重不同模型之间的比较、强调不确定性分析。结果中国研究现状，分析了当前面昨的问题，认为国内气候政策模型研究与中国在国际气候变化领域的地位仍不相称，强度要进一步加强研究队伍建设、扩展研究领域、跟踪国际研究前沿问题，以便为国家的气候谈判政策提供更有效的科学依据和决策支持。     

基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。     

河南水旱灾害危险性时空特征研究

河南省地处南北气候过渡带,水旱灾害频发。综合利用灾害数据资料及信息扩散模型,从致灾和承灾两个层面对河南省水旱灾害进行风险评估与时空特征研究,为加强水旱灾害的风险评估和管理提供理论依据。结果表明:①1988-2007年间发生水灾的年份主要是2003、2000、1998、1996、 2005,旱灾年份是1997、2001、1999、1992、1988;②当降水距平百分率为20%、30%、40%时,发生水灾的概率分别为0.10、0.06、0.04,当降水距平百分率为-20%、-30%、-40%时,发生旱灾的概率分别为0.13、0.07、0.03;③水灾在5%、10%和15%受灾率时的风险概率分别为0.81、0.54、0.35,即1~3 a一遇之间,当受灾率大于20%时,风险概率为0.22,大约4.5 a一遇;而旱灾在5%、10%、15%、20%、25%受灾率时的风险概率分别为0.87、0.72、0.58、0.47和0.38,即1.2 a、1.4 a、1.7 a、2.1 a和2.6 a一遇;④旱灾发生频率大于水灾,空间上具有较大的区域差异,水旱灾害高风险区主要是驻马店、南阳、平顶山一带,旱灾大于水灾的区域主要是三门峡、洛阳、郑州、焦作、安阳、许昌,水灾大于旱灾的区域主要是信阳、漯河、开封、商丘、周口、濮阳,水旱灾害均较小的是济源和鹤壁。     

基于蒙特卡罗模拟的土壤环境健康风险评价:以PAHs为例

为获得更为合理的健康风险评价结果,并辨识对健康风险影响最大的因素,基于蒙特卡罗随机模拟,运用概率风险评价模型,定量评估了中国上海某居民区土壤中16种PAHs对居民的健康风险水平,并对各参数进行敏感性分析.结果表明,土壤中PAHs造成的健康风险服从对数正态分布,总的致癌风险为3.43×10~(-5)±2.63×10~(-5),最小值为8.10×10~(-7),最大值为2.39×10~(-4),超过10-6的概率为95%,超过10~(-5)的概率为75%,超过10~(-4)的概率小于5%;总的危害商为4.74×10~(-2)±3.42×10~(-2),不超过1,风险较小;在7种具有致癌效应的PAHs中,苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和苯并(a)蒽是总致癌风险的主要贡献物质,贡献率分别占60.41%、26.84%和6.56%;3种暴露途径中,经口途径是造成致癌风险的主要途径,贡献率为73.22%;对于总致癌风险,人体暴露参数中每日土壤摄入量、暴露周期、暴露皮肤面积敏感度较大,分别为58.35%、50.21%和20.51%;体重具有负敏感性,敏感度为-11.66%.     

基于RUSLE模型的东江源区土壤侵蚀时空变化分析

研究东江源区土壤侵蚀对于加强东江流域的生态环境保护和建设,提高粤港地区的用水安全,保证粤港地区的繁荣、稳定发展意义重大。基于1995—2020年的降雨数据、土壤数据、DEM数据和Landsat影像数据,采用RS、GIS技术以及RUSLE模型定量分析东江源区土壤侵蚀时空特征。结果表明：(1)东江源区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主,严重侵蚀区域主要分布在源区东南部,果园和矿区等的开发使得局部区域侵蚀加剧。(2)1995—2020年,土壤侵蚀程度总体有所下降,微度以上侵蚀面积共减少了10.19%,土壤侵蚀模数下降了57.75%。其中2008年土壤侵蚀模数最大,达到2397.13 t · (km² · a)^-1,2020年土壤侵蚀模数最小,为669.47 t · (km² · a)^-1。(3)近26 a以来,东江源区土壤侵蚀改善区域的面积达到16.52%,侵蚀加剧区为4.28%,以矿区侵蚀加剧情况最为明显。(4)源区内土壤侵蚀较严重区域主要发生在矿区、裸地、耕地和果园区,矿产资源的过度开采、不合理的农业耕作方...     

黏性土剪切蠕变特性研究进展

黏性土是研究剪切蠕变最常见的土体类型,也是滑坡中普遍存在的土体类型。黏性土剪切蠕变破坏诱发了大量自然或工程边坡失稳,造成不可预估的人员伤亡和经济损失,所以开展黏性土剪切蠕变特性研究具有科学的理论意义和实际的工程效益。在收集整理国内外相关资料的基础上,从试验方法、蠕变特性、力学强度特征以及蠕变本构模型等方面总结了目前黏性土剪切蠕变特征的研究现状及进展,取得如下主要认识:(1)由于复杂的室外条件,黏性土剪切蠕变研究方法主要采用室内环剪试验、三轴压缩试验以及直剪蠕变试验;(2)黏性土的蠕变过程呈现多阶段变化特点,即瞬时变形阶段、衰减阶段、稳态阶段以及加速蠕变破坏阶段,期间伴随着衰减蠕变与非衰减蠕变的变形特征;(3)影响坡体稳定性的强度特征指标主要包括:峰值强度、残余强度、启动强度、完全软化强度以及长期强度,其量值受水化作用、土体的矿物成分和粘粒含量、土体结构的内部连结特征、土体的粒度分布特征以及塑性指数等共同影响;(4)常用蠕变模型有经验模型和元件模型,分别包括Mesri、Singh-Mitchell和Maxwell、Kelvin以及Burgers,建立合适的蠕变本构模型能准确地描述土体的变形特征;(5)基于剪切蠕变性质的研究成果,今后的研究方向集中于以下几个方面:微观模型的研究;新技术和研究方法的应用和改进;建立可描述加速蠕变阶段的元件模型。