中国南方丘陵区非点源污染过程模拟研究进展

随着南方丘陵区开发利用强度的增大,氮、磷非点源污染和水体富营养化问题日益突出。由于流域尺度非点源污染过程的复杂性,难以建立大范围、重复可控的观测和实验环境,模型模拟成为非点源污染治理辅助决策的必要手段。已有学者对南方丘陵区非点源污染过程模拟开展了相关研究,但缺乏对已有成果及其存在问题的系统总结以及对下一步研究方向的分析探讨。本文首先分析了南方丘陵区非点源污染过程的机理,认为该地区的非点源污染过程模拟应满足多过程耦合、空间全分布式及考虑区域特点等要求;然后,对南方丘陵区非点源污染过程模拟研究现状以及存在问题进行了分析,总结了现有研究在描述非点源污染物迁移路径和反映区域特点等方面的不足;最后,从适合南方丘陵区特点的流域空间离散化方法、全分布式非点源污染物迁移路径的构建、特殊地物和人为活动在全分布式非点源污染模型中的综合表达等方面探讨了下一步研究方向,旨在为南方丘陵区非点源污染过程模拟研究提供参考和借鉴。     

农事活动对水资源的非点源污染问题

农事活动对水文系统的干扰已成为水资源恶化的重要因素。通过大量事例概述了农事活动对水资源的主要影响，分析了农业区受污染地下水的地球化学类型，从保护水资源的角度，提出了防止农业非点源污染的控制和管理对策。     

基于ArcMap的长期水文影响评价模型二次开发

长期水文影响评价模型(Long-term Hydrological Impact Assessment,L-THIA)是研究人类活动对流域非点源影响的重要评价模型之一。本文深入阐明了L-THIA模型的原理,探讨了SCS CN方法和污染物负荷的具体计算方法。在此基础上,提出了L-THIA模型存在的不足和改进方向,并以ArcMap为平台,对该模型进行了二次开发,二次开发后的模型主要包括六个模块,分别为土地利用分类模块、土壤分类模块、CN值计算模块、径流深度计算模块、径流量计算模块和污染物负荷计算模块。基于ArcMap平台的L-THIA模型利于用户方便处理数据,且提高了模型模拟的准确度,实现了模型本地化。     

标准农田规划空间决策支持模型的研究与实现

在中国工业化与城市化进程加速的背景下,部分地区耕地的质与量难以得到保障,因此迫切需要在平衡粮食安全与经济社会增长的基础上对其做出科学规划,而空间决策支持模型的建立有助于该规划的编制。基于对标准农田规划过程的分析,将模型的概念框架分解为以下三个步骤:①构建标准农田资源评价模型:利用群体层次分析法和土地适应性评价模型评估标准农田资源;②构建标准农田规划备选方案生成模型:采用0￣1整数规划模型生成若干标准农田规划备选方案;③构建标准农田最优规划方案决策模型,采用非确定型决策模型辅助评价选取最优规划方案。文章对概念模型的规范化过程进行详细探讨,最后以浙江省桐庐县石阜镇为实验区,对模型进行实现和初步验证。     

资江河口区农田土壤重金属污染评价及来源分析

资江是洞庭湖的第二大支流，其中上游锑(Sb)矿采矿冶炼工业发达，给资江下游及洞庭湖区带来了严重的重金属污染风险。以资江河口区为研究区，采集了132个农田土壤样品及7个资江水样，综合采用多种污染评价方法、空间分析、多元统计分析方法对研究区重金属进行了污染评价及来源分析。结果表明，研究区农田土壤重金属平均质量分数表现为Zn>Cr>Ni>Pb>Cu>As>Sb>Cd，旱田土壤重金属平均质量分数除Pb外均高于水田。Sb、As、Cd为主要污染元素，Sb达到了中等污染和中等生态风险的程度，总体处于轻微-中等生态风险程度。资江水体Sb质量浓度较高，平均为10.51 μg/L。Sb主要来源于中上游的锑矿工业，受高锑质量浓度地表水灌溉、垃圾填埋场以及燃煤等人为活动的控制；Cd主要来源于农药化肥、生活垃圾和城镇废水等人为活动；Cr主要来源于成土母质，而Cu、Zn、As、Ni、Pb受成土母质和人为活动的双重控制。      

农田表面粗糙度参数的测量与精度分析

表面粗糙度是有效解释雷达后向散射系数和微波辐射亮度温度的关键参数之一。表面粗糙度参数的测量精度受到测量方法、测量仪器、数据预处理等的影响,如何获取到表面粗糙度的"真"值是地表粗糙度测量急需解决的问题,并且有助于提高利用微波遥感技术反演地表参数的能力。本文利用激光扫描仪的二维高度数据和蒙特卡罗方法模拟的一维表面高度数据,分析了重复采样次数、采样间隔、采样剖面长度、空间自相关函数类型和大尺度结构(数据倾斜和农田垄行结构)对表面粗糙度精度的影响,研究表明:在大于20次重复采样、小于10mm的采样间隔、200倍相关长度的剖面长度的条件下,农田表面粗糙度参数的测量精度约为80%;分形相关函数与实测农田表面的空间自相关系数的吻合性要高于高斯函数和指数函数;数据倾斜和农田垄行结构严重影响表面粗糙度参数的结果,在进行表面粗糙度参数的计算之前,需从剖面高度分布数据中去除以上两个因素的影响。     

三角网数字地面模型与农田平整设计

针对农田水利工程中农田纵横坡度设计与填挖土方计算问题，本文提出了三角网地面模型，推证了地面坐标转化为设计面坐标的坐标转化公式及三角形模型体积计算公式，给出了设计计算的逐步趋近算法。     

一种用于突发性场地污染模拟的解析模型

为了及时有效地应对各种突发性环境污染事故,有必要开发一种简单实用、适于各类型污染物的场地污染数学模型。通过污染事故发生后污染物在包气带、饱和带迁移转化的概化,建立了污染物运移的自由入渗模型以及降雨入渗模型并给出各自相应的解析解。无降雨时,考虑污染物在重力作用下随包气带向下渗透的作用,建立一维垂直入渗模型。有降雨时,考虑污染场地(包气带)中污染物迁移和转化的对流作用、扩散作用及挥发、生物降解、吸附、根系吸收等作用,建立包气带剖面二维溶质运移模型和饱和带平面二维溶质运移数学模型。建模过程中,假定降雨量的平均分布及土壤质地、水力参数以及有机物成分、种类均相同,同时假定污染物与多孔介质间的作用为线性吸附,植物根系对污染物的吸附遵循一级动力学。基于模型的解析解,实现案例的模拟计算。模拟结果表明:该模型具有适用范围广、模拟高效快捷等优点,能够较准确预测污染发生后污染物在土壤中的动向、到达饱和带的时间以及饱和带中污染物的迁移情况。     

三江平原萝北县湿地农田化过程与驱动机制分析

通过获取三江平原萝北县自1954年以来的六期土地利用数据,定量分析了过去50余年湿地农田化过程,并从自然因素和人为因素两方面探讨了湿地农田化过程的驱动机制。结果表明,1954-2005年,三江平原萝北县耕地面积净增21.85×10⁴hm²,湿地是新增耕地的主要来源。在空间上,湿地斑块越来越分散,景观破碎化程度明显加剧,而耕地斑块则趋于集中分布;目前,耕地已成为三江平原萝北县的基质景观,地势低平、坡度较小、土壤条件、地貌条件良好的平原区是湿地农田化的首选区域。随着可开垦湿地资源的减少,人类的开垦对象开始转向地势、土壤、地貌等条件相对较差的湿地景观单元。气候变暖加速了湿地农田化进程,而人口数量的增加和政策的引导作用,对湿地农田化过程具有重要的影响。     

陆地地质环境微塑料污染研究现状与展望

陆地地质环境中的微塑料污染日渐广泛和严重,受到科学界的广泛关注,但研究尚处于起步阶段。对近5年微塑料研究的国际文献进行了综述,从来源与组成、迁移和环境影响3个方面进行了梳理和总结,并提出了下一步研究建议。近期研究发现陆地地质环境中的微塑料主要来源于垃圾填埋场、农业面源污染、污水处理系统和交通运输系统,不同来源的微塑料存在显著差异,具有时空变异性。微塑料会随土体人为扰动、土内生物活动在土体内迁移,还可能渗入地下水并借助渗流迁移,或悬浮到大气中并借助风力迁移,颗粒越小越容易迁移。微塑料使土体黏聚力增加、孔隙率降低、孔隙尺度减小、空气循环减少、保水能力提高,微塑料中强水溶性添加剂的渗出会造成地质体次生污染。微塑料对植物生长、动物消化、微生物活性存在不利影响,会诱发人类能量和脂质代谢紊乱、氧化应激和呼吸系统疾病。微塑料污染地质体修复仍处于起步阶段,仅在少量室内试验中发现了微生物降解和生物修复的效果。综上,微塑料污染广泛存在,且对生物和人类健康带来诸多不利影响。面向未来,尚需探明微塑料对陆地生态系统中营养传输的影响、微塑料添加剂在地质体中的迁移和降解规律,研发更高效便捷的微塑料定量检测方法,制定...     

Agricultural Non-point Source Pollution in China: Evaluation,Convergence Characteristics and Spatial Effects

In this study, an inventory analysis approach was used to investigate the intensity of agricultural non-point source pollution(ANSP) and its spatial convergence at national and provincial levels in China from 1999 to 2017. On this basis, spatial factors affecting ANSP were explored by constructing a spatial econometric model. The results indicate that: 1) The intensity of China’s ANSP emission showed an overall upward trend and an obvious spatial difference, with the values being high in the eas...     

因子分析模型在环境污染专题制图中的应用

因子分析模型是用少数不可观测的变量来解释原始变量问相互关系的一种数学模型.本文采用因子分析模型,对我国各地区大量工业及生活排放污染物数据进行了计算分析,得到了各地区单项污染和整体污染分析结果,最终在全国环境污染专题地图中得以应用.实验证明,因子分析模型能简化数据结构,减少信息冗余,发现环境污染的主要因素,为各地区环境整治提供了科学、准确的量化指标.     

表面活性剂在土壤污染治理中的应用

环境问题日益严重,污染土壤修复的要求便越来越迫切,应用表面活性剂治理污染土壤也得以广泛研究.对于以淋洗为主的表面活性剂治理土壤污染法,表面活性剂的吸脱附行为、增溶能力和毒性是淋洗工艺取得优良效果的关键.文中重点阐述了离子型、非离子型、复配表面活性剂体系和生物表面活性剂在土壤重金属污染、有机污染和土壤-重金属复合污染治理...     

硝酸盐水质污染与污染源类型的相关性以及氮同位素的应用分析

为了研究莱芜市各类污染源对硝酸盐数值贡献的大小,通过莱芜市地下水污染调查项目各类污染源水质监测结果,挑选出符合对应污染源类型的硝酸盐水质监测数据,进行数理统计,显示对硝酸盐影响数值贡献最大的污染源类型为畜禽养殖,其次为农业面源污染、固体废弃物、工业废水排放、生活污水、矿坑排水。为识别莱芜市地下水中硝酸盐的来源,选取莱芜市10处同位素采样点进行δ¹⁵N及δ¹⁸O测试,根据测试结果,δ¹⁵N值变化范围为(5.82～19.95)×10^-3,δ¹⁸O值变化范围为(-8.76～-5.34)×10^-3,根据采样点δ¹⁵N、δ¹⁸O值所在的值域位置及所处的水文地质条件,表明10处同位素采样点处硝酸盐来源为粪便、化肥及工业污染,部分采样点的¹⁵N及δ¹⁸O的比值大于2,基本上可证明反硝化作用的存在。     

地球物理方法在环境污染监测及治理方面的应用

环境污染主要是大气污染、水体污染、土壤污染、固体废弃物污染、放射性污染和电磁污染等,环境污染严重影响了人类的生存环境。环境地球物理学是环境科学与地球物理学相融合而发展起来的一门交叉性边缘学科,其在环境污染的监测和治理方面应用广泛。随着环境地球物理技术的不断提高以及环境恶化程度的不断加剧,环境地球物理方法在环境污染监测和治理中的应用前景更加广阔,已成为解决环境污染不可缺少的重要手段。     

光学遥感大气订正模型及其相关问题分析

首先说明了大气的影响作用和大气订正的必要性。接着总结了大气订正的基本问题:侧重分析了大气订正的模型和反演方法;还包括大气、气溶胶参数的反演;辐射传输软件用于大气订正函数的计算;邻近效应的处理;查找表的创建;大气订正的精度分析等。     

MDA在农业GIS应用系统构建中的应用研究

随着GIS在农业领域应用的不断深入,农业GIS应用系统的开发也朝着具体、复杂和专业化方向发展.针对目前农业GIS应用系统开发中存在的概念模型、数据模型、元数据标准不统一、数据库整合性差等不足,本文通过分析MDA架构体系及开发流程,结合软件复用思想和MDA方法,提出一种基于MDA的农业GIS应用系统开发构建方式,阐述了空...     

沾化县采油区土壤环境污染机理探讨

在石油的开采过程中,会产生大量含油废水、有害的废泥浆以及其他一些污染物,如果处理不好就会严重污染周边土壤环境。本次调查以沾化县境采油区为重点,采用了专项地质环境调查、人力浅钻、渗水试验、淋滤试验及土壤监测等方法;查明了油气污染物的污染类型、污染机理、污染程度和迁移变化趋势,并提出治理与保护对策。     

农业决策支持系统的概念设计与应用

农业生产对信息的需求越来越强,对各种信息的采集、分析和处理,是农业生产决策必不可少的环节;根据农业生产系统的自组织特征,日益复杂的农业信息处理需要现代地理信息技术的支持,农业决策支持系统可以作为农业信息化建设的示范性实用技术之一。     

农业资源信息标准参考模型研究

为满足全社会对农业资源信息共享的迫切需求,使农业资源信息标准化的工作在统一的框架下进行,借鉴国际地理信息标准制定的思路,初步提出了农业资源信息标准化的技术框架--农业资源信息标准参考模型。该标准参考模型是由指导标准、通用标准、专用标准和领域标准等三个部分组成。本文重点阐述了5个指导标准、4类通用标准的标准组成和要点,提出依据基础标准制定专用标准作为农业资源信息较低层次标准制定的重要原则与方法。农业资源信息标准参考模型对于以信息的积累与服务为主的行业信息标准化具有普遍的指导意义。