基于GOSAT卫星监测二氧化碳浓度时空变化

利用2018—2021年GOSAT上高光谱傅里叶变换光谱仪(FST)官方反演的大气CO₂浓度,采用自然相邻节点插值(Natural Neighbor)对GOSAT数据产品进行插值处理,获取黑龙江省各地市CO₂平均浓度,结合夜间灯光数据、火点数据和植被覆盖度数据,分析研究区域大气CO₂浓度时空分布规律、区域差异等特征,为发展低碳经济及环境治理提供参考。     

基于水体光学分类的鄱阳湖悬沙浓度反演方法研究

鄱阳湖是我国重要的湿地生态系统,对调节流域的水沙变化有着重要作用。由于鄱阳湖湖区面积广,内部差异大,单一的悬浮泥沙反演模型不足以准确反演出湖区的悬浮泥沙浓度。以实测的反射光谱数据、泥沙浓度数据为基础,提出一种基于分类后的反演模型,即根据实测数据的光谱形态特征分类出5种典型的水体类型。在此基础上,将分类后的各类水体分别建立各自合适的反演模型进行反演。结果表明基于水体分类的经验模型反演达到满意效果,平均绝对误差为0.00217g/L,平均相对误差为3.022%。基于分类后的经验反演模型适用于鄱阳湖悬沙浓度分布的监测研究,有助于更加宏观、准确的掌握鄱阳湖泥沙浓度的空间分布和变化,为保持鄱阳湖资源的可持续开发与利用提供决策依据。     

CO2浓度升高对浮游藻类元素化学计量值的影响

通过梅梁湾和东太湖的四季原位实验,研究CO_2浓度升高对不同营养水平淡水生态系统中浮游藻类C、N、P元素计量值的影响.实验设置了270、380和750 ppm共3个CO_2浓度,分别代表工业革命前、当前和IPCC预测的21世纪末的CO_2浓度.结果表明梅梁湾水体营养盐浓度在四季均高于东太湖水体营养盐浓度,但梅梁湾原位实验中浮游藻类C、N、P含量却普遍低于东太湖原位实验中浮游藻类营养元素含量,并且前者在季节上变化更大.CO_2浓度升高使梅梁湾原位实验中浮游藻类C∶P比明显增加,N∶P比略有增加,这种增加归因于藻细胞内C、N含量的升高,而东太湖浮游藻类化学计量值对CO_2浓度变化的响应不显著.因此浮游藻类元素化学计量值对CO_2浓度变化的响应程度与水体营养盐的绝对浓度无关,而与浮游藻类的生长是否受营养盐限制有关,只有当藻类生长受到水体营养盐浓度限制时,CO_2浓度升高才会显著改变其元素组成.     

天津王3井水位异常机理

本文针对2016年6—9月天津王3井出现的井水位高值异常现象进行了异常机理分析。首先,利用频谱分析法提取了水位年动态并与区域降水量进行相关分析,排除降水的影响;其次,采用三阶多项式拟合计算了水位多年动态,定量地识别出王3井的水位年变异常,并取王3井及周边水源进行了水化学分析,结果显示,王3井所处局部区域的地下水主要成因为大气降水,存在一定的水岩作用,与周边水源之间无明显水力联系;最后,结合首都圈地震台站的波速比推测天津王3井所处的局部构造区域内可能存在一次短期应力积累过程。2016年9月10日发生的唐山M_S4.2地震缓解了此次局部应力积累,使得王3井内水位逐渐恢复正常年变特征。      

渤黄海海域悬浮体季节性分布及主要运移路径

依据国家自然科学基金委公共航次2010年和2012年4个航次在渤黄海海域获得的现场悬浮体浓度数据及CTD海洋水文观测数据,结合MODIS L1B数据第4波段反射率值,建立了悬浮体浓度(SSC)与反射率强度的反演模型,反演了渤黄海海域表层悬浮体的月均分布。综合现场实测数据和遥感反演结果,研究渤黄海海域悬浮体的季节性变化特征。利用HYCOM数值模拟得到的各个层位流速数据,分析渤黄海海域主要断面的悬浮体扩散通量。结果表明,渤黄海海域表层悬浮体浓度高值区主要分布在黄河口莱州湾及渤海湾附近沿岸海域、山东半岛沿岸、苏北浅滩至长江口一带、罗洲群岛附近海域以及沿岸其他小河流入海口。渤黄海海域水体结构具有季节性变化特征。夏季,水体上下温差大、层化较强、水动力条件较弱,海域悬浮体浓度相对较低。而在冬季,海域气温较低,水体上下温差小,同时,渤黄海海域强劲的东北风盛行,水体混合强烈,海域悬浮体浓度较高。同时,黄海暖流和山东半岛沿岸流等流系加强,携带悬浮体的能力和效率均大大提高,冬季成为海域悬浮体输运的主要季节。在冬季,黄河三角洲沿岸、山东半岛沿岸以及苏北海岸等区域在强动力作用下的再悬浮成为海域的悬浮体主要来源。黄河三角洲沿岸再悬浮的沉积物通过渤海海峡的南端输入北黄海,在沿岸流的作用下悬浮体输送通量沿程增大,经过成山头海域后转向南输送,输送通量沿程减少,沉积物在黄海中部泥质沉积区汇聚。沉积动力的分析结果显示,冬春季节在山东半岛区域形成的混合锋面对悬浮体的输运路径有重要的影响。     

水草腐烂引发的黑臭水体应急处置技术研究

水草腐烂加速水体耗氧和水体还原性物质的溶出进程,在夏、秋季高温条件下极易引发局部水体黑臭.以太湖沉水植物优势种马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及浮叶植物优势种莕菜(Nymphoides peltatum)为受试材料,利用太湖原位底泥培养模拟水草腐烂形成的黑臭水体,考察不同的环境材料处置方式(壳聚糖(CTS)、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、CTS+PAC和PAC+PAM)对黑臭水体浊度、溶解氧浓度、挥发性硫化物等黑臭水体特征污染物的絮凝沉降规律及去除机理.结果表明:(1)絮凝处理24 h后,CTS+PAC组合对黑臭水体的浊度去除效果最佳,浊度去除率达70.3%,上覆水溶解氧浓度明显提高,增加率为261.5%;(2)加石英砂悬浊液加速絮体沉淀,形成絮体之后加石英砂使水体浊度稳步下降,4 h之后,浊度去除率达74.9%,显著高于与絮凝剂一起加入的处理组(29.8%);(3)植物腐烂释放的含硫特征嗅味物质主要为硫化氢(H_2S)、甲硫醚和二甲基三硫醚.不同植物体腐烂释放的含硫挥发性有机物浓度差异显著,马来眼子菜释放的4种含硫有机物总和分别为莕菜和苦草释放的319.8%和252.2%;(4)CTS+PAC处理后苦草及马来眼子菜腐烂水体中挥发性有机硫化物浓度较对照组分别降低了18.6%和44.5%.PAC+PAM组合絮凝处理组对莕菜腐烂水体中H2S有较好的去除效果,去除率达到52.4%.CTS+PAC絮凝剂组合处理的H2S浓度均低于对照组,苦草、马来眼子菜和莕菜腐烂后黑臭水体中H2S浓度分别降低了27.4%、41.0%和28.6%.CTS+PAC组合对H2S和二甲基硫醚类物质等致臭物释放的抑制效果优于PAC+PAM组合絮凝处理.     

太湖地区河网水体石油类浓度预测

利用完全混合系统水文动力学模型,对太湖地区河道改造后,由于船型及船流量发生变化而导致的水体石油类浓度的变化进行了预测。通过类比分析得出：预测结果基本符合实际。     

夏季新安江水库(千岛湖)颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2013年夏季新安江水库(千岛湖)53个站点悬浮颗粒物的吸收光谱进行研究,系统分析了总颗粒物吸收系数ap(λ)、非藻类颗粒物吸收系数ad(λ)和浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)的变化规律以及影响因素.结果表明:总颗粒物吸收除西北河流区上游段外,其他各站点均呈现出明显的浮游藻类吸收特性,反映新安江水库总颗粒物中浮游藻类贡献较高.全库ap(440)在0.068 ～0.629 m-1之间变化,西北河流区总颗粒物吸收系数显著大于其他水域,而湖泊区与西南河流区则显著小于其他水域.非藻类颗粒物吸收光谱随着波长增加大致呈现出指数函数衰减的规律,其光谱斜率Sd均值为8.52±1.62μm-1,存在显著的空间差异,但整体偏低,与新安江水库无机颗粒物含量低有关.ad (440)与浮游藻类色素浓度存在显著的线性相关,表明夏季新安江水库非藻类颗粒物可能主要来源于浮游藻类降解.浮游藻类的光谱吸收在440和675 nm附近有明显的吸收峰.aph(440)和aph(675)存在显著的空间差异,其与浮游藻类色素浓度存在极显著的正线性关系,而与总悬浮颗粒物浓度相关性较弱.     

水和土壤环境非水溶相污染物的表面活性剂增效修复机制

分析了表面活性剂和非水溶相有机污染物在水和土壤环境中的相互作用,以及表面活性的特性,解释了表面活性剂增效修复水和土壤环境中非水溶相污染物的机制。表面活性剂溶液通过增溶作用和增流作用,驱除地下水含水层中的非水相液体以及吸附于土壤颗粒物上的污染物,提高地下水和土壤中憎水性有机污染物的现场修复速率。增效修复效果依赖于临界胶束浓度(CMC)、污染物和表面活性剂的吸附特性、污染物的溶解性和土壤类型等。表面活性剂能增加化合物的溶解度,降低与水的界面张力,并形成乳液。     

温室气体的作用不可小觑

对于南极冰芯记录资料,全球变暖怀疑论者喜爱的一个简单解释是:在全球走出上一个冰期的变暖进程中,二氧化碳只起到了微弱的甚至无足轻重的作用。但是,有关上个冰期结束时首个连续的、近乎全球的气温记录显示,二氧化碳的确对全球变暖起到了促进作用。有关南极冰芯的问题在于:冰芯记录的气温上升早于二氧化碳浓度的上升。这是气候变暖怀疑论者质疑温室气体引起全球变暖的原因之一。然而,气候科学家们知道,没有任何一个地区能够代表全球的气候趋势。因此,哈佛大学的Jeremy Shakun及