气象条件对湖北长湖水质的影响研究

长湖2014—2017年的水质监测和气象数据综合分析表明,长湖水质的主要问题是富营养化,主要污染指标为总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)。这些指标的变化呈现出明显的时空异质性。在空间上长湖入水口与出水口的TP、TN、COD差异明显,但BOD5无明显差异。时间维上,2014—2017年水质总体上有所好转,但各指标显示出不同程度的季节性变化,水质变化受气象因素影响明显。其中,TP与降雨变化呈明显的正相关,而TN与气温存在一定的负相关。     

中国草地生态管理的土壤碳汇模拟研究——基于IPCC清单方法

草地是中国重要的生态系统碳库,中国为治理草地退化和荒漠化实施了多项草地生态保护建设项目。为了探讨生态系统管理对碳汇的影响,文中基于中国草地生态管理活动水平,设定4个草地生态管理的未来情景,采用IPCC国家温室气体清单指南方法,估算和模拟了中国2001—2030年草地土壤碳汇。结果表明：2001—2010年中国草地土壤碳汇平均为-0.54亿t CO₂ eq/a,2011—2017年显著提升为平均-1.00亿tCO₂ eq/a;未来不同草地生态管理情景下中国草地土壤碳汇在-0.42亿t CO₂ eq/a～-2.00亿t CO₂ eq/a,2018—2030年草地土壤累积碳汇量为-5.46亿～-26.01亿t CO₂ eq。本研究为中国未来草地生态管理政策的制定提供参考。     

光化学烟雾的控制试验

利用MM5与RADM的耦合模式,设计了3个削减源排放的试验,用以探讨控制光化学污染的有效途径。试验结果表明,在NMHC/NOx比值很大的前提条件下,NOx地面源排放的削减对降低大气中O3含量的作用最显著,而削减NMHC对降低大气中PAN含量的作用明显,同时削减NMHC和NOx是降低大气光化学污染强度的最佳途径。     

不同类型ENSO事件对初冬北极海冰的影响

基于1951—2019年NCEP/NCAR再分析资料、Hadley环流中心海温、海冰密集度资料,通过合成分析和诊断温度异常方程,研究不同类型ENSO对初冬北极海冰的影响。结果表明,EP La Ni1a发展年初冬(11—12月),巴伦支—喀拉海海冰异常减少;CP La Ni1a发展初冬,巴伦支—喀拉海海冰异常增加。EP和CP型El Ni1o对初冬北极海冰的影响类似：格陵兰海海冰异常减少,而哈德逊—巴芬湾海冰异常增加。不同类型ENSO对初冬北极海冰的影响主要通过产生不同的大气遥相关,引起同期和前期的海表气温异常而实现。     

化德地区气温变化及特征分析

选取化德地区1953—2005年的气温资料,对化德地区气温变化及特征进行了分析,结果表明:化德地区53年年平均气温变化率为0.72℃/10a。从气温变化特征可看出:(1)年平均最低气温的变化幅度高于年平均最高气温的变化幅度;(2)冬季气温升高趋势最大,夏季增幅不明显;(3)年平均最高气温、年平均最低气温的变化具有明显的季节性特点。     

黎平双江电站水库暴雨洪水设计

该文选用参证站资料的方法,对黎平县双江电站水库1954—2021年近68 a来逐年最大日降水量采用PearsonⅢ型研究方法和贵州省暴雨洪水计算公式进行研究。结果表明：黎平双江电站水库年最大日降水量年变化呈上升趋势,2010年以后上升趋势较显著。暴雨洪水设计以H_1d=119.29 mm、C_v=0.47、C_s/C_v=3.5作为研究成果,防洪标准按50 a一遇的暴雨洪水设计成果为P=2.0%,日最大降水量=277 mm、洪峰流量=2509 m³·s^-1;洪水校核按500 a一遇的暴雨洪水设计成果为P=0.2%,日最大降水量=391 mm、洪峰流量=3905 m³·s^-1;消能防冲设计标准按30 a一遇的设计成果为P=3.3%,日最大降水量=252 mm、洪峰流量=2209 m³·s^-1。研究成果对黎平双江电站水库预防灾害性强降水、安全渡汛和水库优化调度、提高产能具有十分重要...     

德清县雷电时空分布特征及雷击灾害风险区划

利用近4 a德清县地闪数据,采用网格法绘制地闪密度图,并对近40 a德清雷县暴日数据进行分析,同时对雷击灾害风险进行区划研究。结果表明：20世纪70—80年代德清县雷暴日较90年代和2000年以后偏多;1971—2000年雷暴日呈下降趋势,但2000年后雷暴日数呈上升趋势;除12月以外每月均有雷暴发生,7月和8月为雷暴日高发期;春夏季雷暴日较多,秋季次之,冬季较少发生雷暴。雷电主要出现在12—13时和15—16时。至2010年,德清县大部分乡镇地闪密度均大于4次/km2,落雷密集区面积逐年增加,高密集区有向山区和东北部乡镇扩散的趋势。落雷的分布与地形有密切关系,西北部高海拔山区和海拔在50—200 m的低坡丘陵地带落雷密度较大。德清县莫干山至对河口水库一带、县城武康北部、洛舍和钟管镇交界一带及雷甸镇西南部均为雷电灾害高风险区。     

大伙房水库表层沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

大伙房水库是辽河流域典型水库饮用水源地。由于汇水区周边工矿废水的排放,重金属污染问题一直比较突出。为研究水库受重金属污染影响的情况,采用Hakanson潜在生态风险指数法对大伙房水库表层沉积物中重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb的含量及分布进行分析,并对其污染程度及潜在生态风险危害进行评价,评价结果用地累积指数法进行验证。结果表明：大伙房水库表层沉积物中潜在生态危害最大的重金属元素为Cd,5种重金属元素潜在生态风险危害程度由大到小的顺序为Cd＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn。     

中国东部地区典型臭氧污染过程防控敏感性及减排情景研究

近年来,我国东部地区夏季臭氧污染问题日渐凸显,成为影响空气质量、环境改善的重要因素之一,为量化评估臭氧前体物减排对臭氧污染的影响,本文以2021年6月19—30日中国东部地区臭氧污染过程为例,应用空气质量模型CMAQ-DDM方法与卫星遥感反演算法分析了东部地区臭氧浓度对人为源前体物排放敏感性的响应程度,并对臭氧前体物设置不同削减比例开展减排情景模拟,结果表明：1)2021年6月19—30日中国东部出现了一次长时间区域性臭氧污染过程,大部分城市达轻度至中度污染水平;2)整个污染时段东部地区主要以VOCs(Volatile Organic Compounds,挥发性有机物)控制区或VOCs与NO_x协同控制区为主,模型模拟与卫星反演结果具有较好的一致性,污染过程前段(19—25日)东部地区对VOCs敏感性较高,污染后段(26—30日)大部分地区转为VOCs和NO_x协同控制区,特别是河南、安徽、江苏部分地区,对NO_x敏感性提高较为显著;3)在相同减排比例条件下(VOCs∶NO_x=2∶1),减排幅度越大,臭氧...     

2019年1月长春市一次霾污染过程成因分析

利用空气质量历史监测数据、地面气象要素及激光雷达探测资料,综合分析了2019年1月10—15日长春市一次霾污染过程,探讨了污染过程中污染物和气象要素的变化特征与影响机制.结果表明:此次霾污染过程中12—13日污染最重,PM2.5和PM10质量浓度均超过150μg·m-3,气溶胶消光最强,超过70％的PM2.5/PM10...     

黄河三角洲退化湿地植被与土壤的恢复研究

以黄河三角洲退化湿地人工引水恢复区为研究对象,采用野外植被调查、土壤采样结合室内实验方法,对植被的种类、密度、盖度、频度和重要值以及土壤含水量、pH值、有机质、全氮以及全磷等指标进行分析,旨在探讨人工引水恢复工程对黄河三角洲退化湿地所产生的生态效应。结果表明：随着水分条件的改善,恢复区植被呈现出正向演替;恢复区土壤含水量明显高于未恢复区,pH值则明显降低,土壤有机质含量高于未恢复区,土壤全氮、全磷含量变化不大。可见,引水恢复工程已经使退化湿地的生态环境得到了一定程度的改善,淡水资源仍是制约退化湿地恢复的关键因素。     

沈阳市城乡梯度湿地水体碳氮磷含量变化研究

湿地是人类生存和发展的重要环境之一,然而城镇化在带动经济发展的同时也严重影响了湿地生态系统。本文利用城乡梯度研究方法结合湿地分布特征,设置从沈阳城市中心到城市边缘的研究样带,沿着城镇密集区（浑河）—郊区（蒲河）—乡村（卧龙湖,仙子湖）梯度带选取典型湖泊和河流湿地样地为研究对象,系统分析城镇化对湿地水体碳氮磷含量的影响。研究发现湿地水体碳氮磷含量与城乡梯度具有相关性,总碳（TC）和可溶性有机碳（DOC）含量及SUVA₂₈₀值沿城镇密集区—郊区—乡村梯度带逐渐增加,即远离市中心的乡村卧龙湖湿地最高,分别为（120.68±2.34）mg/L,（41.56±6.27）mg/L和（0.35±0.10）L/(mg·m),显著高于位于四环以外乡村仙子湖湿地、流经沈阳市四环蒲河和穿越三环浑河湿地水体。湿地水体氮磷含量总体上沿着城乡梯度带呈降低趋势,但蒲河湿地水体总氮（TN）和总磷（TP）含量最高,分别为（5.35±0.19）mg/L和（1.45±0.07）mg/L,显著高于位于城镇密集区的浑河湿地水体。城镇化作用总体上增加了湿地水体铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量,其中,横穿城镇密集区的浑河湿地水体NH₄⁺-N含量最高,为（1.28±0.14）mg/L;NO₃^--N含量则是位于郊区的蒲河湿地水体最高,为(1.42±0.15) mg/L。研究结果表明城镇化改变了湿地生态系统水体碳氮磷含量,使水体DOC含量降低,小分子化合物增多,不利于DOC在水体中的累积;同时由于人类活动的加剧也使氮磷排放增加,使水体氮磷超标,导致流经城镇密集区部分的浑河和蒲河湿地NH₄⁺-N和NO₃^--N含量高于乡村。未来随着城镇化的不断发展,应严加控制和合理规划,防止城镇化导致的湿地水体污染和生态系统的破坏。     

人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果研究

人工湿地是一种新型的污水处理工艺。以沈阳市浑南新区人工湿地示范工程为研究对象,分析了人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果,探讨了垂直流湿地系统以及自由表面流湿地系统对氮磷的净化机理。结果表明:垂直流湿地对总氮有一定的净化效果,但稳定性较差。氨氮和总磷的去除率在运行期间始终保持较高水平,平均去除率分别为97.75%和81.03%;表面流湿地对总氮的净化受温度影响,湿地植物对氮磷的净化受生长环境和季节的影响。     

干旱和复水对羊草碳氮分配的影响

植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。     

水分和氮肥对冬小麦产量的影响及其调控技术

通过对冬小麦进行不同水分等级和不同施氮量的控制试验,利用数理统计和数学分析方法,从水分利用效率和经济效益角度,分析了水分和氮素对冬小麦产量的影响及其相互作用的关系,提出了河南省冬小麦砂壤土的水肥配置模式,经生产检验,这种模式是可行的。     

高炉矿渣基质人工湿地除磷特性研究

本文以冶金废物高炉矿渣作为人工湿地基质,研究了其对生活污水中磷的去除效果。等温吸附/解吸实验表明,高炉矿渣的磷素理论饱和吸附量为3333mg•kg-1,是砂子（270mg•kg-1）的12倍左右;高炉矿渣基质的磷吸附解吸率为0.68%,也远小于砂子的7.59%。复合垂直流湿地各基质层对磷的吸附量实验表明,表层基质层磷含量远高于其它层,各基质层磷含量沿水流方向和基质深度呈逐渐降低的趋势;表层添加高炉矿渣的湿地单元,表层基质对磷的吸附效果远高于对照。结果表明,高炉矿渣基质具有较强的磷吸附能力,作为人工湿地基质是可行的,建议根据表层基质磷吸附饱和情况,随着植物的收割适当更换表层基质,延缓湿地的除磷年限。     

塔克拉玛干沙漠公路人工防护林植被的C, N化学计量特征及其固存能力研究

本研究以塔克拉玛干沙漠公路沿线生物防护林为研究对象,研究防护林三种主要建林植物不同器官的C,N含量及其生物量,进而估算其C, N固存能力及固碳释氧价值。结果显示：沙拐枣每个器官的生物量均显著高于梭梭和柽柳(P<0.05),个体的总生物量是梭梭和柽柳的2-3倍。整个防护林在建林8年后的总生物量达到116786.4 t。C,N含量在不同器官中的含量不尽相同,三种植物均表现为凋落物C含量最低。而植物叶中的N含量均显著高于枝,凋落物和根系(P<0.05)。建林8年后梭梭单株的固碳量为1404.6g,固氮量为201.5g,柽柳单株的固碳量为1449.7g,固氮量为195.4g,沙拐枣单株的固碳量和固氮量显著高于其他两种,分别为3979.8g,为520.9g,(P<0.05)。建林8年后整个防护林的总固碳植为35886.3 t,总固氮值为4917.7 t。整个防护林的固碳总价值为22555.3万元,释氧价值为50320万元,总的固碳释氧价值达72875.3万元。     

Spring time sources and sinks of Peroxyacetyl Nitrate in the UK and its contribution to acidification and nitrification of cloud water

During spring the atmospheric concentration of Peroxyacetyl Nitrate, PAN, in the UK varies over three orders of magnitude due to long range transport and local photochemical production. An experiment at Great Dun Fell was used to determine which of these sources of PAN controlled spring time concentrations and to quantify the contribution of PAN to oxidised nitrogen in cloud water. The gas phase mixing ratio of a wide range of trace gas pollutants, including PAN, along with cloud water chemical composition and aerosol/cloud droplet distributions were measured. A chemical model was developed to determine the contribution of PAN hydrolysis to cloud water nitrification and to quantify the sink strengths of PAN. Chemical reaction following thermal decomposition was found to be the dominant sink mechanism in the model but transport was the most important factor controlling PAN concentration. During cloud episodes PAN concentrations varied from 100 ppt to over 1 ppb but the calculated inorganic oxidised nitrogen loading in the cloud due to PAN dissolution and hydrolysis was an insignificant fraction of the observed total oxidised nitrogen loading of the cloud. Extrapolation of the model to persistent cloud in marine conditions showed that PAN has a negligible effect on cloud nitrification. It was concluded that PAN concentrations were heavily influenced by regional concentrations and that the hydrolysis of PAN in cloud water was an insignificant source of oxidised nitrogen in cloud water.     

Disparate history of transgressing planetary boundaries for nutrients

The activation of nitrogen and phosphorus for food production has caused the transgression of the safe operating space of the Earth system. However, countries differ in the use of their fair share of global nutrient activation, causing a disparity that has severe implications for the environment, land degradation and food security. Both the impact on Earth system processes as well as productivity gains and losses and the consequent socio-economic impacts depend on past use. Therefore, in this study, we examined how the activation of nitrogen and phosphorus for food production in relation to countries’ fair shares has evolved globally. The first transgressions of the planetary boundaries occurred in 1970 and 1964 for nitrogen and phosphorus, respectively. Since then, activation has increased 160% and 200%, respectively. Further, notable differences were observed between countries, in which high-income regions such as western Europe and North America had the highest cumulative transgression and sub-Saharan Africa and Oceania had the greatest deficit relative to their fair shares. The main driver for transgression was economic growth rather than population growth or the relatively recent fertiliser subsidies. Although the use of fertilisers has decreased in areas with previous high use, past usage will slow down the effects of fertiliser reductions on ecosystem recovery and maintain a legacy of inequality. Consequently, in addition to reductions in nitrogen and phosphorus activation, recycling accumulated nutrients to regions operating below their fair shares should be explored and economically enabled in order to secure Earth system functioning while eradicating hunger.