Arsenic contamination caused by roxarsone transformation with spatiotemporal variation of microbial community structure in a column experiment

Arsenic contamination from roxarsone in livestock manure is common, and livestock manure continuously accumulates in the open environment. Evaluations of the environmental processes of As mobilization and transformation are critical for predicting the fate of As compounds after roxarsone degradation. In this study, spatiotemporal variations in As species and microbial community structure were characterized using laboratory column experiments with background soil collected from Yanggu County (northern Shandong Plain, China), a region of intense poultry production. Organic and inorganic arsenic were detected by high-performance liquid chromatography (HPLC) and HPLC with hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HPLC-HG-AFS), respectively. High-throughput sequencing technology was used to describe microbial diversity. Results showed that roxarsone was transformed completely within 7 days, and As(Ⅲ) and As(Ⅴ) were the major degradation products. The concentration of As(Ⅲ) was much lower than that of As(Ⅴ). The As(Ⅲ) concentration increased significantly after Day 14, whereas the As(Ⅴ) concentration increased significantly after Day 84, indicating that As(Ⅲ) was initially produced. The microbial community structure changed significantly as roxarsone transformed into various As compounds. A critical and dominant bacterial strain, norank_f__Family_XVⅢ, was found to be related to the degradation of roxarsone into As(Ⅲ). This study improves our understanding of the fate of As species released from poultry litter to soil and groundwater, which is a threat to human health and environment.     

一次极端寒潮天气过程等熵位涡分析

利用2016年1月1日至31日的FNL资料,对一次极端寒潮天气过程进行了等熵位涡分析。结果表明:高位涡主体由极涡分裂而来,前面低位涡区的阻挡与后侧低位涡大气的北上加强了位涡的经向交换,高位涡空气不断由极地向南输送,使得高位涡主体不断加强维持。高位涡在由北向南移动的同时,也由对流层顶向下输送。此次寒潮过程主要有3股冷空气由上而下发展,位置均在高空急流轴的北侧,最南端的一股下沉气流最旺盛,这是其与高空急流相互作用的结果。强盛的冷空气下沉使得寒潮影响范围触及我国华南地区。随着高位涡的向南向下传输,一方面引起对流层中高层低涡系统迅速发展,当它移到中国东部地区时,东亚大槽迅速加深,使槽后强冷空气迅速向南爆发;另一方面,在高位涡输送的过程中,其后侧有强烈的下沉运动,使得地面冷高压快速发展,导致强寒潮天气的爆发。     

青海黄南地区近54年蒸发量变化特征及其影响因子

利用青海省黄南地区近54a(1960—2013年)蒸发量、气温、降水量、日照时数、水汽压等资料,应用地理信息系统、数理统计、线性回归和Mann-Kendall检验等方法分析了黄南地区蒸发量的空间及时间变化趋势,并对黄南地区蒸发量变化特征及其影响因子进行了诊断研究。结果表明:黄南地区年平均蒸发量呈明显的下降趋势,20世纪60—70年代为蒸发量偏多阶段,80年代及后为偏少阶段;黄南地区蒸发量最大的季节是春季和夏季,各季蒸发量均呈减少趋势;黄南地区年蒸发量在1973年发生了由多到少的突变,春、夏、秋、冬季分别发在1973、1975、1976和1974年;分析影响蒸发量的相关因子,蒸发量与日照时数呈显著的正相关关系,与水汽压和降水量呈显著的负相关关系,日照时数的减小是蒸发量减少的主要影响因子。     

陕西关中两次霾重污染过程气象条件分析

应用常规观测资料、污染物浓度资料和NCEP 1°×1°再分析资料从环流形势、边界层特征和扩散条件等方面对2013年和2016年两次持续性霾重污染过程进行对比分析。结果表明:①2013年过程和2016年过程在500hPa高空上分别为阻塞环流型和纬向环流型,关中地区受偏西气流影响、地面气压场较弱、大气层结均比较稳定;②2013年过程西安贴地逆温层顶高度低、相对湿度大、气温低、不利于大气垂直湍流交换,污染物容易堆积,这也是2013年过程比2016年过程重污染持续时间长、污染浓度高的原因之一;③两次过程西安平均风速均小于2m/s,具有显著的低风速特征,且东北风为其主导风向。持续东北风引起上游污染传输和低风速导致的本地污染累积是造成2013年过程污染浓度更高的重要因素;④2013年过程结束是受强冷空气影响,来自高空的干洁大气下沉到地面,置换了边界层的污染空气,使空气质量得到根本改善;而2016年过程是受高原槽东移影响,雨雪天气的沉降作用使得霾消散。     

内蒙古呼包鄂地区近56年来大气环境容量变化特征分析

为探讨内蒙古呼包鄂地区大气对污染物承载能力的变化,科学评价气候变化对大气环境的影响,利用1961—2016年呼包鄂地区8个国家气象站降水量、风速、云量资料,分析了该地区气象条件的变化特征及大气环境容量的时空分布特征,并对大气环境容量与气象要素之间的相关性进行了分析。结果显示:呼包鄂地区大气环境容量1月的最小、4月的最大,春季的>秋季的>夏季的>冬季的,年平均大气环境容量为62.4 t/d/km^2;月、季、年平均大气环境容量呈波动减小趋势,特别是20世纪70年代末期之后减小趋势更为显著;有明显的空间分布特征,由城区向郊区逐渐增大,城郊差异冬季最为明显,夏季差异最小;大气环境容量与降水相关性差,与风速和日最大混合层高度呈显著的正相关关系,特别是与风速相关性更显著,与小风日数呈显著的负相关关系。     

海南岛橡胶割胶期的气候适宜度变化特征分析

选取海南省18个市县气象站19612017年逐日气象资料,构建逐月橡胶割胶单要素(温度、日照时数、降水量和降水日数、风速)和综合气候适宜度模型,分析其时空变化特征。结果表明:1)海南岛天然橡胶单要素适宜度对比排序:日照适宜度最高,降水和风速适宜度次之,温度适宜度最低。2)橡胶割胶气候适宜度为0.43~0.80,其中411月较高,适宜割胶;12月至次年3月较低,不适宜割胶。3)天然橡胶割胶适宜度高值区主要分布在海南岛中部地区,该区温度适宜度较高,降水量充足,年平均风速小;低值区主要分布在西部和北部沿海地区,该区主要因为年平均风速大,降雨量不足,易造成干旱;其余地区为适宜度次高值区,该区热量和降水都比较充足,但也容易受高温干旱或风害影响,应予以重点防范。4)19612017年海南岛橡胶割胶期气候适宜度总体呈明显增大趋势,气候倾向率为0.009/10a。     

WOFOST模型对河南省冬小麦模拟的适用性分析

为进一步研究WOFOST模型在河南省冬麦区的适用性,以河南省30个农业气象观测站1991—2014年冬小麦观测资料、历史气象资料和土壤资料为依据,对WOFOST模型进行逐站调参和验证,分别建立了30个站的冬小麦模型参数。其中1991—2010年为模型调参年份,2011—2014年为模型验证年份。各站开花期和成熟期调参模拟的归一化均方根误差NRMSE分别小于5%和3%,验证误差分别为3.7%和2.9%。除潢川和固始外,模型对其余各站产量模拟的归一化均方根误差NRMSE全省各站均小于20.0%,验证误差全省平均为15.2%,大部分站点观测值和模拟值相关系数r通过了显著检验。利用调参后的模型模拟2011—2014年冬小麦生长动态变化可知,模拟地上部总干物重与实测单株干物重、模拟LAI与单株叶面积有较一致的变化趋势,拟合度较高。因此,WOFOST模型对河南省冬小麦主要发育阶段、产量及干物质积累模拟能力较强,具有良好的应用前景。     

华北雨季开始早晚与大气环流和海表温度异常的关系

本文利用国家气候中心的1961~2016年华北雨季监测资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气再分析资料、NOAA海表温度资料,分析了华北雨季开始早晚的气候特征,然后利用合成分析、回归分析等方法,研究了华北雨季开始早晚与大气环流系统和关键区域海表温度的关系。结果表明,56 a来华北雨季开始最早在7月6日,最晚在8月10日,1961~2016年华北雨季开始平均日期是7月18日。华北雨季开始时间具有显著的年际变化,但雨季发生早晚的长期变化趋势不太明显。华北雨季开始早晚与西太平洋副热带高压（简称副高）、东亚副热带西风急流、东亚夏季风等环流系统的活动关系密切,当对流层高层副热带西风急流建立偏早偏强,中层西太平洋副高第二次北跳偏早,低层东亚夏季风北进提前时,华北雨季开始偏早,反之华北雨季开始偏晚。华北雨季开始早晚与春、夏季热带印度洋、赤道中东太平洋海表温度关系显著且稳定,当Ni?o3.4指数和热带印度洋全区海表温度一致模态（IOBW）为正值时,贝加尔湖大陆高压偏强,副高偏强偏南,东亚夏季风偏弱,导致华北雨季开始偏晚;当海表温度指数为负值时,则华北雨季开始偏早。     

杭锦旗北部牧草引种试验

利用在内蒙古杭锦旗北部进行牧草引种试验的数据,结合产量效益分析了4个牧草品种对当地土壤与气候条件的适应性,初步得出适应杭锦旗北部气候、生态条件的牧草品种,并通过产量效益分析,确定了适合当地的牧草间、混作模式,为当地建立人工饲草基地发展生态畜牧业提供决策参考。     

2003年云南大姚6.2级和6.1级地震余震S波分裂研究

利用2003年云南大姚6.2、 6.1级两次地震的余震资料对该区进行了S波分裂研究。 结果表明, 云南大姚地区的快剪切波偏振的优势方向约为N33°W, 与该区域的区域主压应力的方向一致。 通过对比6.2级余震和6.1级余震的偏振方向和延迟时间, 可以看到6.1级地震后明显的应力释放现象, 在几次强余震前, 均观测到延迟时间呈现增加的特征, 并且几次地震在即将发生之前的短时间内还观测到延迟时间有减小的现象, 这一现象符合震前应力长时间积累和短时间应力释放的结论, 时间延迟在强震前会出现下降具有重要的地震短临预测意义。 研究认为S波分裂参数可以反映区域应力场的动态变化信息, 为应力场研究与地震预测提供有用的信息。