基于RSEI模型的石家庄生态环境质量评价

对石家庄地区的生态环境质量进行评价,对于该地区的生态环境治理和保护有重要意义.故选取2001-2018年之间5个时间点的Landsat TM和Landsat-8 OLI影像,通过提取绿度、湿度、干度和热度4项指标,结合主成分分析得到遥感生态指数RSEI,从而对石家庄地区的生态环境质量时空演变进行分析.结果表明:2001-2018年,石家庄RSEI指数略有上升;研究区大部分区域为RSEI等级为良和优的地区,占比从73.31％提高到了77.72％,变好的区域集中于石家庄西部山地地区;石家庄RSEI和NDVI、NDSI关系相较于WET、LST更为密切.石家庄生态环境质量整体较好,应继续增加绿化面积,实现生态环境保护和经济的协调发展.     

基于遥感和POI数据的重庆市主城区城市生态环境格局研究

城市的急剧扩张加速了人类活动对生态环境的影响,引发地表植被破坏、水土流失、热岛效应等各种生态问题.摸清城市建设对生态环境的影响方式,是维护城市生态安全,保证其可持续发展的重要条件.本文以重庆市主城区为研究区,将Landsat遥感影像、土地利用数据、城市功能设施POI等多源数据融合,首先基于RSEI模型实现重庆市主城区2000-2017年生态环境质量、土地利用变化的监测评价,并分析二者间联系;其次基于核密度估计法探索研究区功能设施分布现状,并在地理探测器支持下,精细化探索城市功能设施聚集情况对生态环境评价指标的影响.结果表明:①20年来,重庆市主城区生态环境质量处于优良等级面积占比分别减少6.05％、3.20％,而中、较差、差等级占比分别增加6.08％、2.99％、0.17％,变差区域与城市扩张区域相符,城市建设对生态环境破坏效应明显.②城市功能分布现状呈"多中心、多组团"模式:渝中、观音桥等中心组团为商务、行政、居住区;北碚、沙坪坝组团为科教文化区;观音桥—人和、两路、西永、界石等组团为交通、仓储物流区;大渡口、唐家沱、西彭、茶园、鱼嘴组团为主要工业区;自然、人文景点及城市公园为主要绿地区.③生态环境质量评价指标对各类功能设施聚集情况响应不一,NDVI和LST较敏感,NDBSI和Wet不敏感;工企、交通设施聚集区NDVI低,LST高,不利影响显著;绿地设施聚集区NDVI高、LST低,有利影响明显;商务、行政、居住设施聚集区NDVI、LST处于中间,影响相对小.     

城市冬、夏季大气污染气、粒态复合型相关空间特征

利用2003年冬、夏季北京城市大气环境现场科学试验(BECAPEX,BeijingCityAirPollutionObservationExperiment)综合观测资料,采用点-面结合的研究途径,探讨城市建筑群“冠层”边界观测“点上”与城市区域“面上”大气动力-化学过程时空变化信息,研究观测点大气污染气、粒态的季节性相关结构与转化特征,采用“一维空间EOF”主成分分析模型,分析城市边界层复杂结构背景下气溶胶气、粒态季节变化以及污染物种间关联特征;通过粒子浓度、气体污染物种及其气象条件“主成分”综合分析,揭示城市大气污染气、粒态复杂的组合成分与结构特征的季节变化.以进一步追踪城市区域气溶胶污染面源影响特征及其源影响大气污染成分结构季节差异.研究结果表明:冬、夏季城市大气污染气、粒态时间演变NOx,CO,SO2均呈“同位相”,且与O3呈“反位相”,具有显著“非独立性”特征.总体上,夏季气体污染物CO,SO2,NOx浓度相对于冬季明显偏低,其中CO浓度减少最为明显,其次为SO2和NOx,但夏季O3浓度却高于冬季2倍以上,而冬、夏季PM2.5,PM10粒子浓度季节性差异相对不显著,这一研究结果表明PM10,PM2.5浓度变化对冬、夏季采暖期排放源差异的响应远不如NOx,SO2,CO那样明显.冬、夏季气、粒态相关特征描述出PM10,PM2.5均与NOx有显著的相关性,且此气、粒相关性较其它污染物更为显著.采用主成分分析,发现冬、夏季PM10,PM2.5粒子各污染物种主成分组合结构存在显著差异,冬季PM10,PM2.5粒子主成分结构以SO2,NOx为主,夏季PM10,PM2.5粒子主成分结构则以CO,NOx为主,冬、夏季PM10,PM2.5粒子可能存在此类“非独立”性污染物种的不同“组合”气、粒态相关结构.研究结果还揭示出气、粒态相互影响过程亦与城市边界层垂直结构有关,即城市边界层O3浓度的低值厚度层与大气垂直结构的逆温、逆湿和低空风速低值区“配置”特征相关,其描述了夏季边界层大气特征,即风、温、湿要素的非独立因子“组合”及其配置结构对不同气体污染物浓度变化的复合影响,此类边界层O3异常低值厚度结构与其它气体污染物种的“反位相”关系特征吻合.有关PM10,PM2.5粒子浓度的气象因子主成分分析亦可揭示出PM10,PM2.5浓度变化对局地气象条件“组合”特征的敏感性.     

长江下游沿江湿地升金湖越冬水鸟觅食集团结构及生态位特征

集团结构和生态位特征是量化动物群落组织过程的重要指标,鸟类集团结构及其食物资源分割的分析对于理解群落中不同鸟种生态适应性具有重要意义.越冬水鸟集团结构和生态位特征取决于食物资源的丰富度和可获得性.本文通过对升金湖越冬水鸟的觅食生境和觅食行为的观察,对水鸟群落的集团结构进行划分,采用Levins指数和Pianka指数计算生态位宽度和生态位重叠度.结果表明,升金湖越冬水鸟可被划分为4个觅食集团,即G1浅水啄食集团、G2草滩啄食集团、G3广食性集团和G4深水潜水觅食集团.在浅水和中水区的觅食集团物种组成比深水区的水鸟集团丰富.G3广食性集团的生态位宽度远高于其余3个特化集团.比较而言,所有水鸟物种的觅食行为均较特化,但在觅食生境方面却较宽化.同一集团内物种间的生态位重叠远高于集团间的生态位重叠.G3广食性集团内物种的生态位重叠度低于其它特化集团内物种的生态位重叠度.研究结果表明,升金湖越冬水鸟群落集团结构主要受食物资源空间配置及其可利用性的影响.水鸟群落结构和生态位特征的信息对监测升金湖湿地的质量和制定有效的湿地保护策略都具有重要意义.     

基于生态适宜性分析的湖泊保护与利用——以湖北斧头湖为例

为了湖泊生态系统健康及湖泊资源的可持续利用,需要根据湖泊的具体情况加强对湖泊生态系统的管理.建立在生态适宜性分析基础上的湖泊生态功能分区,可为科学合理地开发湖泊资源、协调湖泊生态系统结构与功能提供依据.以湖北省斧头湖为对象,在对斧头湖生态环境调查基础上,选取具有代表性的水质、生物及人为干扰因子;根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)确定水质评价等级,采用专家论证法确定生物及人为干扰因子评价等级,建立起湖泊生态养殖适宜性评价等级体系;采用主成分分析法确定评价因子权重,并在GIS技术的支持下,采用因子叠加法,对斧头湖生态养殖适宜性进行综合评价.根据各区域生态养殖适宜性综合评价结果,同时考虑到湖泊生态环境和综合资源保护要求、斧头湖自然生态系统功能和生态渔业的可持续发展,可将斧头湖划分为极适宜区、高度适宜区、中度适宜区、轻度适宜区和较不适宜区;各适宜区面积分别占斧头湖总面积的12.04%、24.81%、49.65%、9.58%和3.92%.从湖泊生态系统保护及渔业的可持续利用角度看,极适宜区、高度适宜区适合开展生态养殖;中度适宜区和轻度适宜区要以生态恢复为主,可进行一定规模的放养养殖;较不适宜区应进行生态修复,不适宜进行各种开发活动.     

夏季华北地区二次气溶胶的模拟研究

通过模式结果与观测的NOx,CO,O3,NH3,HNO3,SO2和PM2.5的对比,说明CMAQ空气质量模式能够较好地模拟华北地区污染物的变化.同时,模式结果表明河北、河南和山东地区NH3的浓度较高,平均浓度为(30～35)×10?9.模拟试验的结果表明高浓度的NH3使得二次气溶胶中硫酸盐气溶胶生成效率提高了大约30%以上,特别是在邯郸、安阳和长治交界地区其作用更显著,达到了50%.而且,NH3还会增加二次气溶胶中含氮气溶胶和铵盐成分,二者的质量浓度和与硫酸盐气溶胶相当.北京地区边界层高度在白天较高,中午平均高度为1500m.这使得SO2,NH3和HNO3可以输送到边界层上部850hPa.硫酸盐、铵盐和硝酸盐分别在边界层上部和下部形成各自的高浓度区.由于PM2.5的寿命较长,因此它们可以被输送到对流层的中层,形成深厚的气溶胶层,构成了北京地区气溶胶的穹隆.模式结果表明:如要控制华北地区夏季大气中气溶胶的浓度,除了减少SO2和NOx的排放以及一次气溶胶的排放外,降低大气中NH3的排放也是有效办法之一.     

1990—2021年东太湖网围养殖规模变化下的水质变化特征及成因分析

2019年,东太湖30 km2养殖网围实现清零,结束了长达34年的太湖网围养殖历史。系统整理东太湖30年来(1990 2021年)水体氮、磷等营养盐浓度监测资料,对比分析14个监测点位水质在不同网围利用和整治时期的时空差异性及影响因素,判识网围拆除后水体营养盐变化趋势及存在问题对东太湖生态修复与保护具有重要意义。结果表明,东太湖30年来水体营养盐浓度年际变化随养殖结构(主养鱼到主养蟹)和养殖规模(过度利用到网围整治和拆除)的变化而变化,网围养蟹因其有效的水生植物管控和生态混养相对于主养鱼类水质较优,但水质均随着养殖强度的增大而变差,网围规模缩减对改善水质有正面效应。总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_Mn)和叶绿素a(Chl.a)浓度分别由1990年的0.53 mg/L、0.014 mg/L、3.58 mg/L和2.90μg/L上升到2021年的1.87 mg/L、0.128 mg/L、5.72 mg/L和28.09μg/L,TN是主要的污染因子。原网围区和湖心区因较高的水生植被覆盖度,TN、TP、磷酸盐、悬浮颗粒物(SS)30年来变化不大,原网围区透...     

北京及周边气溶胶区域影响与大雾相关特征的研究进展

针对2011年12月初北京及华北持续近一周的严重大雾天气这一热点事件,从城市群大雾过程气溶胶区域影响的视角,基于"973"项目"北京及周边地区大气-水-土环境污染机理与调控原理"的研究工作,就北京及周边地区大雾天气与大气气溶胶区域影响的关系等方面进行了讨论.研究表明,北京城市大雾前低空SO₂和NO₂浓度存在"积聚"与"突增"现象.北京及周边地区冬季雾日数和气溶胶光学厚度则呈正相关,并具有"同位相"的年际变化趋势.研究同时发现北京及其南部周边的冬季气溶胶高值区呈南北向带状分布,其与北京周边居民户数高值区有所吻合,反映了冬季北京城市气溶胶颗粒物的远距离影响源区及大尺度输送效应.统计分析指出,冬季北京气溶胶颗粒物PM₁₀、PM_2.5主要影响成分是SO₂和NO_X,且有关研究也表明,电厂、采暖和工业面源是SO₂的三大本地排放源,而机动车、电厂、工业为NO_X的三大本地排放源,上述大气PM₁₀、PM_2.5主成分污染源亦与雾水样本化学分析结果相吻合,即冬季由于燃煤在生活能源中的比例较大,北京雾水中硫元素和碳元素的含量都较高.因此,北京冬季大雾不仅与北京城区气溶胶及其污染排放影响存在相关关系,而且与北京周边天津、河北、山东等地气溶胶及大气污染物的远距离输送和气溶胶区域影响效应有着重要的联系.因此,北京雾霾天气及相关大气污染的治理工作首先要着眼于局地污染物的减排,但同时如何做好区域大气污染的协同治理也是不容忽视的问题.     

水体叶绿素a和硅藻群落时空分布及影响因子的对比分析——以云贵高原异龙湖为例

藻类是湖泊生态系统中重要的初级生产者,物种多样性高且对水环境变化敏感,其生产力水平与群落构建模式是反映湖泊环境梯度和生态系统特征的可靠指标。其中硅藻优势属种的演替模式及其环境条件识别,是开展湖泊生态健康和环境质量评价的重要内容。本文选择亚热带地区浅水湖泊异龙湖开展季节调查,对20个采样点的叶绿素a和硅藻群落组成等指标开展分布特征及其驱动因子的定量评价,系统分析藻类变化的时空模式、驱动因子及其指标异同。2020年12月一2021年9月,异龙湖水环境特征的季节波动明显,综合营养指数TSI平均为74.76,总体处于富营养水平。在80个水体样品中共发现硅藻21属68种,群落结构以浮游类型(平均占比79.33%±20.69%)的耐中富营养种为主;在4个季节的调查中,膜糊直链藻Aulacoseira ambigua(61.62%±20.26%)为优势种。主成分分析显示,硅藻群落组成存在明显的空间差异和季节变化。冗余分析和方差分解等结果表明,水体营养因子(TN、TP和N:P)是影响叶绿素a浓度空间变化的重要因子(解释方差为19.08%±11.4%),水温和水深梯度的影响较小(9.63%±11.31%...     

雄安新区白洋淀冰封期水体污染特征及水质评价

为明确白洋淀冬季冰封期水污染特征,于2019年1月对白洋淀原始区、旅游区、生活区、养殖区和入淀区5个特征区域25个代表性采样点进行水样采集,选取温度、溶解氧(DO)、氨氮(NH_3-N)、亚硝态氮(NO_2--N)、硝态氮(NO_3--N)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数作为评价因子,采用单因子评价法、综合污染指数(K)法和主成分分析法对水质进行综合评价.结果表明:白洋淀冰封期不同功能区水体温差波动较小、DO浓度变化幅度大,TN和TP浓度较高.单因子评价表明,TN参与评价时,25个采样点中,Ⅲ类水体占28%,其余为Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类; TP参与评价时,Ⅲ类水体占16%,其余为Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类,综合看,白洋淀水质整体状况较差;综合污染指数法表明,生活区水质最好,入淀区河流水质最差,其中白沟引河、府河和瀑河3条入淀口河流水质状况最差,为重度污染,主要污染物为TN、TP;主成分分析法表明,入淀区的6条河流彼此间偏差较大,所受污染的影响因子存在较大差异,与主成分1和主成分2高度相关的理化指标是TN、TP.通过3种评价方法定性定量的有机结合,得出白洋淀冬季冰封期水质限制因子为TN、TP且该时期水体污染较严重,冰封期作为湖泊水体的重要时期,探明污染源并治理可显著改善湖泊水质,不仅为白洋淀水体治理提供最佳时机,也为治理和修复淀区水体污染提供指导意义.