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摘要:北京采暖期空气污染较非采暖期严重得多,但目前针对采暖期北京城市上风向、下风向、中心区和主干道路等典型人类活动区域的主要污染物浓度特征及其受气象条件变化影响的研究还比较缺乏,为了摸清北京市采暖期不同典型区域大气污染特征,更有针对性地制定环境空气污染防治对策,利用2014年采暖期首月(11月15日—12月14日)北京市北郊(八达岭)、南郊(永乐店)、城市中心区(天坛)、城市交通干道(永定门内大街)等典型区域的PM2.5、SO2、NOx、O3质量浓度监测数据和气象数据,分析4类代表性区域的环境空气污染特征和时空变化情况。结果表明,PM2.5是各区域冬季主要污染物,日均质量浓度在61.75~143.81μg.m-3,总体空间分布状况为南郊最严重、城市交通干道和城市中心区次之、北郊的PM2.5污染最轻,除北郊外其余监测点ρ(PM2.5)均超过二级标准限值。各区域的主要污染物略有不同,其中北郊ρ(SO2)较其他区域高,白天12:00时最低(29.09μg.m-3),夜晚18:00—次日01:00持续居高(58.8~63.19μg.m-3),这与燃煤采暖等人类活动规律一致;南郊以PM2.5、NOx混合型污染为主;城市交通干道附近ρ(NOx)和ρ(O3)较高,表明局地光化学反应NOx-O3生消机制作用明显,污染物浓度变化与人类出行时间一致。气象条件对不同污染物浓度的影响存在差异,微风无持续风向、大气扩散条件较差时,PM2.5呈现不断累积状态,SO2、NOx和O3累积效应不明显,但其单日质量浓度峰值显著增加;北风和微风反复交替、大气扩散条件总体较好时,各监测点的SO2、NOx受地区性污染源排放影响波动不大,随扩散条件转差南郊ρ(PM2.5)会迅速增加。城市交通干道机动车排放典型污染物ρ(NOx)及其二次污染物ρ(O3)随着气象条件变化其峰值在日内变化显著。
摘要:臭氧(O3)是大气中的微量组分,对流层中大部分臭氧是NOx(氮氧化物)和HC(碳氢化合物)经光化学反应生成的二次污染物,是城市光化学烟雾的主要成分。近年来郑州市区域性的O3污染越来越严重。利用2014年6月—2015年5月郑州市西郊环境监测站点大气污染物的小时浓度资料,结合相应气象要素资料分析郑州市西郊O3污染变化特征及其影响因素,为郑州市空气污染治理提供基础资料。郑州市2014、2015年首要大气污染物以大气颗粒物(特别是细颗粒物)为主,约占80%~90%左右,2015年颗粒物污染有一定程度的下降,但臭氧污染和NO2污染被凸显出来,臭氧污染天数急剧增加。郑州环境监测站O3日逐时变化为典型的单峰型,O3在8:00出现最小值33.08μg.m-3,在15:00出现最大值84.02μg.m-3。不同季节对O3逐时浓度的变化影响很大,春夏两季,O3在15:00左右出现较大的最高值;而在秋冬两季,O3虽然也会在15:00—16:00达到较高值,但其数值较小。按季节统计,郑州市环境监测站O3浓度的季节平均值排序为:夏(72.60μg.m-3)>春(63.12μg.m-3)>冬(41.06μg.m-3)>秋(38.99μg.m-3)。臭氧污染主要发生在光化学反应强烈的条件下,天气条件对臭氧浓度的影响较大,紫外线较强的晴天、温度较高时臭氧浓度较高,容易发生臭氧污染,而在出现雨雪天气、阴天和灰霾天气时臭氧浓度较低。
摘要:为了解广州地区灰霾天气成因,以及为改善大气能见度提供基础数据和科技支撑,基于广州大气超级站,对广州冬季两次灰霾天气过程(2013年12月1—4日,5—8日)细颗粒物中水溶性离子、有机碳及元素碳进行在线观测,通过IMPROVE核算方程研究了灰霾天气过程的消光特性。结果表明:广州冬季大气消光系数均值为(505.55±241.05)Mm-1,主要消光物质为OM、(NH4)2SO4、EC和NH4NO3,分别占总消光的43.84%、24.1%、13.17%和8.4%,OM消光贡献超过了(NH4)2SO4成为广州首要的消光物质。观测期间,OM、EC消光变化趋势一致,说明OM和EC具有共源性,主要来自机动车排放。第一次污染过程NH4NO3消光贡献明显增大,与静稳天气,局地机动车排放有关。第二次污染过程(NH4)2SO4的消光贡献较为显著,结合气溶胶激光雷达和HYSPLIT后向轨迹模型分析判断可能与区域污染输送有关。
摘要:统计分析成都市空气质量指数(AQI)日数据与6项指标小时浓度数据,结合大气能见度与相对湿度日数据,采用非线性拟合等方法对成都市AQI与雾霾天气的关系进行研究,并分别分析能见度与相对湿度、AQI之间的线性和非线性关系。结果表明,成都市现阶段AQI和颗粒物污染密切相关,2013年和2014年AQI变化趋势大致相同,4—9月份较低,以良和轻度污染为主,秋冬季大气污染是一年中的高峰期;2014年的逐月AQI普遍较2013年低,一定程度上反映了空气质量的改善。2013年和2014年平均大气能见度变化趋势也大致相同,均表现为春夏较好,而秋冬较差,秋冬季是雾霾多发的季节;随着相对湿度的逐渐增加,大气能见度与AQI的非线性相关系数逐渐升高,具有较好的相关性;在不同的空气质量等级下,相对湿度与能见度的非线性相关系数RN普遍高于线性相关系数RL。本研究所得出的AQI与雾霾的非线性模型在判别霾日程度上准确度一般,而在判别雾日方面准确度极高,全年平均准确率达到98%以上,尤其在春季表现得更为明显,拟合值和观测结果吻合度达到100%。同时,该模型在判别霾日或非霾日方面较准确,尤其在雾霾多发的秋冬季节,非霾日的准确度最高分别可达89.44%和92.78%,霾日的准确度最高分别可达88.89%和85%。在季节判断上,分季度模型比全年模型更加准确。
摘要:关于城市热岛效应的研究较多,而关于城市露水的研究较少,尤其是城市热岛作用下的城市露水研究则更少。探清城市露水与城市热岛的关系对增进城市露水凝结,改善城市水分平衡具有重要意义。为研究两者的相互关系,采用布片法(Cloth-plateMethod)分别在广州的露水高发季节(8—11月,含秋季代表月份10月)和其他几个代表季节的1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)进行了露水收集;采用常用的城郊平均温差表示热岛的统计方法对热岛进行统计分析;露水收集和热岛监测的4个点位分别选在广州的工业区、商业区、居住区、森林公园,为了比较分析也增设了郊区对照点位。结果显示,无论白天、夜间还是日平均热岛频率,其与城市露水均不存在显著的相关关系,即使城市地区存在高频率的热岛效应,也难以完全阻碍露水事件发生,无露水发生的天气其热岛频率比有露水发生时高10%左右。不论是白天、夜间还是日平均热岛强度,它们都与城市夜间露水量呈极显著负相关,城市各功能区露水量差异与该功能区内热岛强弱不无关系。城市热岛与城市露水的相互关系受多种因素的影响,热岛可能通过影响相对湿度、蒸发量来影响露水形成。结果表明,无热岛效应可能更有利于露水发生,热岛强度变化将直接影响露水凝结量的大小。
摘要:多环芳烃(PAHs)是一类被广泛关注的持久性有机污染物,其在环境中难降解、易富集。红树林自然生态系统具有极丰富的生物多样性,也是很多鸟类和植物栖息的场所,同时也是海陆交界带重要的污染物收纳场所,因此探讨污染物在其环境中的行为具有很重要的生态学意义。本研究以海南省东寨港红树林自然保护区水体为研究对象,在雨季(8月)与旱季(11月)分别采集表层海水样品,采用固相萃取法富集海水中的PAHs,利用超高效液相(UPLC)测定东寨港水体中12个采样点14种PAHs的质量浓度,以探讨PAHs在东寨港红树林表层海水中的分布特征、来源分析,并进行生态风险评价。结果表明,东寨港红树林湿地表层水体平均总PAHs质量浓度旱季(1015.27±154.27)~(2069.07±420.25)ng.L-1明显高于雨季(234.46±114.77)~(683.33±157.03)ng.L-1,其中旱季平均质量浓度为(1490.69±305.02)ng.L-1,雨季平均质量浓度为(479.06±152.58)ng.L-1。就单一组分而言,旱季菲(590±176.32)ng.L-1和芴(486.02±248.22)ng.L-1的质量浓度最高,苊(38.95±18.88)ng.L-1的质量浓度较低;雨季萘(175.81±119.83)ng.L-1和芴(151.68±40.6)ng.L-1的质量浓度较高,蒽类和苊质量浓度较低,其余PAHs组分未被检出。应用B[a]A/(B[a]A+Chr),Flu/Pyr及Flua/202等比值法进行来源分析,结果表明东寨港水体PAHs主要源自石油源污染。船坞停靠口及餐饮生活区PAHs质量浓度明显高于其他样点。PAHs组成成分与其结构相关,其中二环和三环占据了较大比例。此外,运用商值法进行东寨港水体生态风险评价,结果表明东寨港水体具有中度生态风险,对水生动植物具有潜在的危害。
摘要:为科学评价人工湿地的环境经济价值及可持续发展潜力,以3种典型的人工湿地(填料分别为砾石、沸石和陶粒)为研究对象,采用能值分析的方法,在人工湿地概念化设计的基础上分别核算3种人工湿地系统的环境经济价值,评价其可持续性。结果表明,3种人工湿地的环境经济价值相差不大,砾石1.30×1018sej·a-1、沸石1.20×1018sej·a-1和陶粒1.21×1018sej·a-1,其中资源价值是其主要部分,分别占环境经济价值的81.54%、79.97%、80.20%;3种人工湿地的成本价值分别为砾石1.63×1017sej·a-1、沸石6.53×1016sej·a-1和陶粒7.87×1016sej·a-1,其中建设成本价值所占比重最大,分别占成本价值的94.48%、91.27%和91.86%;3种人工湿地系统的经济效益比较接近,砾石(1.137×1018sej·a-1)>沸石(1.135×1018sej·a-1)>陶粒(1.131×1018sej·a-1),而效益/成本比率呈现较明显差异,沸石(17.38∶1)>陶粒(14.37∶1)>砾石(6.98∶1);3种人工湿地系统的可持续性均较高,可持续性指数依次为沸石(209.29)>陶粒(137.11)>砾石(36.11)。环境经济价值中,资源价值占绝对优势,这表明中水作为一种可再生资源可以降低系统对环境的压力并发挥中水回收利用的潜力。沸石填料的人工湿地相对于其他两种类型的人工湿地具有环境经济效益最为显著、环境负载率最小和可持续发展水平高等优势,该研究可为人工湿地的填料选择及建设运行提供参考。
摘要:选用脱水污泥和木块进行好氧发酵,采用热重分析仪对污泥好氧发酵过程中不同阶段的污泥进行热重分析,研究不同阶段污泥热解特性的变化,并为探索污泥好氧发酵过程中有机质的变化规律提供参考。结果表明,污泥热解过程可分为4个阶段,分别为:水分析出阶段(T1)、挥发性有机物析出转化阶段(T2)、大分子有机物转化析出阶段(T3)和矿物质分解阶段(T4)。其中挥发性有机物析出转化阶段和大分子有机物转化析出阶段为失重的主要阶段。随着发酵时间的延长,污泥的最大失重率逐渐减小。发酵第1、4、7、10、13、16天,污泥最大失重率分别为51.14%、43.50%、43.18%、39.79%、35.72%、35.46%。当堆体处于升温期时,污泥样品挥发性有机物析出转化阶段及大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,分别减少2.11%和4.13%;堆体温度维持在40℃左右时,污泥样品大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,3d内减少了4.68%。第13天与第16天污泥样品总失重率仅相差0.22%,好氧发酵在第13天已接近结束。不同发酵阶段污泥样品均以大分子有机物转化析出阶段失重率为最大,挥发性有机物析出转化阶段次之,矿物质分解阶段最小。有机质降解主要发生在发酵第1~4天和第7~10天,其中第1~4天污泥中挥发性有机物和大分子有机物均有显著降解,第7~10天以大分子有机物降解为主。
摘要:聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)等可生物降解材料因其良好的可生物降解性而被广泛用于农业大棚、地膜等,但有关其生物降解过程中产生的低聚物及单体对蔬菜的生理指标的影响少有报道。采用熔融缩聚及酯交换法合成不同数均分子量(Mn=5×103,8×103,1.6×104)的聚丁二酸丁二醇酯/聚乳酸(PBS/PLA)共聚物,并研究了其对青菜不同生长期叶片内可溶性蛋白质质量分数、叶绿素质量浓度、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度及过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,(1)与空白组(CK)相比,0.022%PBS/PLA共聚物(Mn=5×103)处理组在7、14d时使可溶性蛋白质质量分数、MDA质量摩尔浓度显著增加,而对叶绿素质量浓度、POD活性影响较小;21、28d时可溶性蛋白、叶绿素、丙二醛显著减少,POD活性提高;(2)Mn=8×103的PBS/PLA共聚物各处理组前14d对蛋白质、叶绿素影响不显著,21d后0.22%和2.2%处理组均降低。(3)在前21d,0.022%的PBS/PLA共聚物处理组(Mn=5×103,8×103)MDA、POD活性无显著性变化;28d时,MDA降低,POD活性提高。因此,土壤中PBS/PLA共聚物及其残留物对植物的生长存在着一定的风险。
摘要:研究噻呋酰胺在土壤中的降解、吸附-解吸及移动特性,有利于评价噻呋酰胺在土壤环境中的持效性,可为其安全使用及对水资源的风险性评价提供理论依据。采用室内模拟方法研究了不同土壤类型、土壤含水量、土壤微生物和有机质含量对噻呋酰胺在土壤中降解的影响以及噻呋酰胺在土壤中的吸附、解吸及移动特性。结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于易降解,噻呋酰胺在南京黄棕壤、东北黑土、江西红壤中的降解半衰期分别为9.4、17.8、20.1d。随着土壤湿度增加,噻呋酰胺的降解速率加快,当土壤湿度为饱和含水量80%时,微生物生长将受到抑制,降解速率减慢。土壤中微生物和有机质能加快噻呋酰胺降解,在微生物和有机质存在的条件下噻呋酰胺降解速率分别提高2.7倍和17.2倍。噻呋酰胺在3种土壤中的吸附能力为东北黑土>南京黄棕壤>江西红壤,吸附能力越强,解吸附能力越弱;土壤有机质含量、阳离子代换量和粘粒含量与吸附系数具有良好的相关性。噻呋酰胺在土壤中的吸附自由能在-22.70~-21.30kJ·mol-1之间,属于物理吸附。薄层层析研究表明,噻呋酰胺在江西红壤、南京黄棕壤、东北黑土中的Rf值分别为0.234、0.233、0.224,均属于不易移动。土柱淋溶试验结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于难淋溶,不易通过淋溶作用对地下水造成污染。
摘要:土壤重金属污染对植物、水体、生态系统的影响与土壤溶液(包括渗漏水和地表径流)的浓度及其时空变化密切相关,这是因为能被生物吸收和随水迁移的污染物、营养物主要溶解在水中。要定量在时间和空间上都变化的土壤溶液浓度,又必须阐释土壤固相的吸附(解吸)作用以及不同土壤组分(土壤矿物、有机质、微生物)的相互作用和复合效应。最简单的农田土壤生态系统:土壤-水-植物-微生物系统,也是属于多质、多相的系统。然而目前国内外对于复合系统的复合效应研究相当薄弱,以致难以对单项研究结果和数据进行综合分析。为探讨土壤固相吸附重金属过程中各组分的相互作用机制,本研究以胡敏酸(humicacid,HA)代表有机质,土壤矿物代表无机质,耐镉性微生物代表土壤微生物,采用批量等温吸附实验的方法,模拟了土壤系统中基本单元无机质-有机质-微生物对Cd的吸附效应,阐明土壤矿物-有机质-微生物在重金属Cd吸附方面的相互作用。研究结果表明:对Cd的吸附作用,HA和蒙脱石(montmorillonite)、蒙脱石和微生物、硅藻土(diatomite)和微生物具有加和性;HA和硅藻土之间,HA、微生物和硅藻土之间,以及HA和微生物之间表现为协同作用;HA、微生物和蒙脱石之间表现为拮抗作用。HA容易与其他吸附剂发生协同作用;两种矿物相比,硅藻土更容易发生协同作用,而蒙脱石表现为拮抗作用的趋势更加明显。蒙脱石和硅藻土与HA混合培养不同时间,硅藻土和蒙脱石吸附的HA的量及其混合物对Cd的吸附量都随时间的延长而增加。
摘要:识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15740、15152hm2,建设用地面积增加了47138hm2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现“井”字形空间格局。在距离道路10km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。
摘要:吸附作用是影响土壤中可溶性有机碳(DOC)迁移转化及生物有效性的重要过程,研究DOC在土壤中的吸附行为,对正确阐明土壤有机碳的循环和转化特征以及污染风险评估具有重要意义。选择具有代表性的3种土地利用方式的紫色土为实验材料,采用平衡吸附法研究了紫色土对分离的有机肥提取液中可溶性有机碳(DOC)的吸附特征,并分析了温度、磷酸盐、铁盐和有机质与DOC吸附量之间的关系。结果表明,原始物质吸附等温线方程可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性,土壤对DOC的吸附量与DOC添加量呈极显著线性关系。从原始物质吸附等温线方程的分配系数看,随着温度的升高,土壤对DOC的吸附亲和力呈现降低趋势,5、15、25和35℃下,土壤对DOC的平均吸附率分别为26.38%、22.68%、19.98%和19.42%,其淋失迁移问题值得被重视。磷酸盐能抑制土壤对DOC的吸附,铁盐则促进土壤对DOC的吸附。有机质是影响土壤DOC吸附量的重要因素,用H2O2去除土壤部分有机质后,土壤对DOC的吸附量明显增大。
摘要:在中国南方丘陵地区,稻田与旱地交错相接,将稻草移施旱地不仅可以减缓稻田甲烷排放,而且可以提高旱地土壤肥力,但对旱地土壤CO2排放的影响尚缺乏了解。选取油菜(BrassicacampestrisL.)-玉米(ZeamaysL.)轮作土壤为研究对象,每季作物分别覆盖5000kg·hm-2稻草(SM),以不覆盖稻草为对照(CK),采用静态箱-气相色谱法监测油菜-玉米轮作周期内的土壤CO2排放动态,同时监测了5cm深度土壤温度和含水量。结果表明,(1)稻草覆盖在低温季节提高土壤温度,在高温季节降低土壤温度;同时,稻草覆盖有助于保持土壤水分,可以缓解一定程度的干旱。(2)土壤CO2通量具有明显的季节性,与土壤温度呈极显著正相关(r=0.736,P=0.000)。(3)稻草覆盖显著促进土壤CO2排放。油菜季稻草覆盖处理和对照处理的CO2通量平均值分别为34.0mg·m-2·h-1和21.2mg·m-2·h-1,CO2累积排放量分别为3723kg·hm-2和5981kg·hm-2。玉米季稻草覆盖处理和对照处理的CO2通量平均值分别为279.9mg·m-2·h-1和221.6mg·m-2·h-1,CO2累计排放量分别为7591kg·hm-2和6009kg·hm-2。全年(包括无作物生长期间)稻草覆盖和对照处理的CO2累计排放量分别达到15131kg·hm-2和11220kg·hm-2,稻草覆盖增加了34%的CO2排放。
摘要:为探讨近十几年来新疆天山地区植被净初级生产力时空格局及其对气候要素的响应机制,基于资源平衡的观点和光能利用率的概念,利用改进的光能利用率模型估算2001—2013年天山植被NPP,利用RS和GIS技术逐像元分析天山植被NPP时空分布特征及其与气候要素的相关关系,进而了解天山地区植被NPP对气候变化的响应机制,为天山地区生态环境保护和管理提供科学依据。具体方法包括:(1)将2001—2003年新疆地区MODIS-NDVI月产品数据、天山26个气象台站插值数据和2005年土地利用-覆盖数据进行预处理后作为参数输入到CASA模型中,估算出13a天山地区植被NPP;(2)通过与其他研究NPP模拟结果进行对比,验证该文所采用的模型的模拟精度。研究结果表明,天山地区植被NPP总体呈西高东低,由北向南递减的空间分布特征;13a平均植被NPP(以C计,下同)和NPP总量分别为156.63g·m-2·a-1、93.2Tg·a-1(1Tg=1012g);2001—2013年天山植被NPP总体呈缓慢增长趋势,NPP快速增长区零星分布在天山北坡的林地和耕地区,增长速率为25~55g·m-2·a-1,草地NPP总量波动较为明显,林地和耕地NPP总量呈缓慢上升趋势,而荒漠NPP总量波动趋于平缓;植被NPP与年降雨量、年均温的平均相关系数分别为0.383和-0.189,天山地区植被NPP与年降雨量的相关性更强,降雨量是影响天山植被NPP的重要因子;不同类型植被NPP对气候要素的响应情况存在明显差异:天山林地、草地和荒漠植被NPP主要受降雨量影响,而耕地植被NPP同时受到降雨量和气温的限制。
摘要:豆科与禾本科作物间作有利于提高氮素利用率及作物群体产量。旱地条件下豆科与禾本科作物间作产量优势的研究已多见报道,但水田环境下水稻(Oryzasativa)与豆科水生作物间作模式的研究报道甚少。在华南地区水田条件下分别构建了2015年晚稻和2015年早稻水稻与水合欢(Neptuniaolerace)间作模式,并探讨该模式对产量和稻田土壤氮素的影响。试验设常规施氮水稻单作(N180kg·hm-2,CK)、低氮水稻单作(N140kg·hm-2,LRM)、水稻-水合欢间作(N140kg·hm-2,LRN)和水合欢单作(N140kg·hm-2,NOM)4种处理,测定不同种植模式下的作物产量、吸氮量、土地当量比及稻田土壤全氮含量的变化。结果表明,间作栽培模式下的水稻茎蘖数、叶面积指数和地上部生物量均显著高于CK和LRM,其中与水合欢相邻的边行水稻茎蘖数、叶面积、地上部生物量和产量均显著高于内行。水稻实地面积产量表现为LRN>CK>LRM,LRN处理下水合欢实地面积产量低于NOM。2014年晚稻和2015年早稻,以LRN、NOM和CK计算的土地当量比分别为1.01和1.20,以LRN、NOM和LRM计算的土地当量比分别为1.12和1.25,表明间作模式下作物整体产量明显提高。LRN处理下水稻群体总吸氮量显著低于CK和LRM,经过两季种植后,LRN处理下土壤全氮含量分别比CK和LRM提高了0.21%和1.69%。在水田环境中,水稻与水合欢间作在低氮投入下能维持较高的土地当量比,且提高了作物群体产量和土壤全氮。