土地利用变化模拟研究进展

土地利用变化研究经历了近30年的快速发展,学者基于不同建模目标构建出多种土地利用变化模型,实现了从数量模拟到时空格局模拟,从单一模型向多种模型耦合的跨越。当前研究主要在元胞自动机(Cellular Automata, CA)模型和CLUE-S(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent)模型的基础上进行改进,马尔科夫模型、系统动力学(System Dynamics, SD)模型、Logistic回归和随机森林等均可计算CA模型和CLUE-S模型中所需的土地利用需求,多标准评价、地理加权回归、多主体模型以及人工神经网络等方法也多被用于CA模型的扩展,而CLUE-S的改进则存在模型本身系列的升级。这些模型广泛应用于各种区域和尺度土地利用变化预测实例研究并研发软件系统和数据集。驱动力分析主要从自然因素与人文因素两方面进行,人文因素是引发土地利用变化的主要因素。在目前的研究中,由于技术手段的限制,仍然存在时空尺度、数据误差、数据整合的不确定性等问题。未来土地利用变化模拟研究应进一步发挥大数据技术优势,推动土地利用变化模拟研究朝向精细化、多元化方向发展。结合生态环境领域实际问题,深挖土地利用变化与其生态环境效应之间的互馈机制,将研究视角从探究人类活动对土地利用变化的影响逐渐转向二者相互作用,最终促进人地关系协调发展。

土壤产电信号与线性扫描伏安法联用模拟监测湿地铜污染

本研究采用产电信号与线性扫描伏安法(LSV)联用,探索快速响应和鉴定湿地铜污染的方法。采集湖岸土壤并淹水用以模拟湿地环境,构建土壤产电体系并实时连续记录土壤产电电压。土壤产电60 h后,分别向体积为145 ml的淹水层中加入5 ml Cu^(2+)浓度为300(T1)、600(T2)、1 200(T3)、2 400 mg/L(T4)的溶液。铜加入后,T1和T2处理的电压迅速降低,T3和T4处理的电压迅速上升,之后所有电压缓慢回到加铜前的水平。加铜后2 h,在淹水土壤中设置三电极体系并采用线性扫描伏安法(LSV)对污染物进行定性检测,结果显示,LSV曲线在0.162~0.182 V范围内出现单个氧化峰,峰电流值随溶液中Cu^(2+)浓度增加而升高。为解释土壤产电信号变化特征,对加铜前后电流、阴极电势和内阻进行了检测,结果显示,加铜后T1处理电流降低,阴极电势无明显变化;T2处理电流无明显变化,阴极电势上升;而T3、T4处理电流和阴极电势都出现了明显的升高,且T4处理的内阻最低。本研究为实现土壤产电信号在监测污染方面的实际应用提供了参考。

中国主要空气污染物浓度对土地利用类型的响应关系

【目的】人类活动改变下垫面性质,进而对空气污染物浓度的时空变化产生重要影响。探索空气污染物浓度对土地利用面积的响应关系,有利于从土地资源管理视角理解和调控空气污染。【方法】基于广义可加模型与空气污染效应贡献率指数,以10 km×10 km网格化研究2020年全国6大地区土地利用面积比例与4种主要空气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、O_(3)、NO_(2))年平均浓度的非线性响应关系,并对比不同土地利用面积比例对空气污染物浓度的贡献差异。【结果】(1)2020年,PM2.5、PM10区域年平均浓度最高出现在西北地区,最低出现在西南地区;NO_(2)、O_(3)在华东地区的区域年平均浓度最高,分别为25.23μg/m^(3)和102.60μg/m^(3)。(2)空气污染物浓度与网格化土地利用面积比例呈现非线性响应关系。总体上,耕地、建设用地与未利用土地网格化面积比例增加使空气污染物浓度呈上升趋势,而林地、草地则较多表现相反。(3)从空气污染效应贡献率差异来看,在空气污染物低浓度区间林地、草地所表现出的空气污染效应贡献率高,空气污染物高浓度区间耕地、建设用地则表现出较高的空气污染效应贡献率,但水域、未利用土地的空气污染效应贡献率在不同地区表现各异。【结论】在全国范围内基于地区异同进行比较,提出了网格化土地利用面积比例对空气污染可能的总体作用效果,可为研究空气污染区域联防联控及国土空间规划提供参考。