高温热浪暴露风险评价——以内蒙古包头市为例

高温热浪事件作为气候变暖带来的严重后果之一,其对社会经济和人群健康影响较大,已成为政府及学术界共同关注的焦点。以包头市为例,采用2001-2014年气象和遥感数据,通过人口高温暴露风险评价模型,分析包头市高温热浪时空分布特征,并进行人口高温暴露风险评价。结果显示:(1)包头市高温热浪出现在2001、2005、2010年和2011年,尤其2010年出现连续8 d以上的高温热浪,极端最高温达到40.1℃,2005年出现最高温40.4℃,2003、2004年和2009年温度较低,高温区分布在工业、住宅和商业区,林地、耕地、园地、公园及广场绿地和水域等地温度普遍较低。(2)人口高温暴露极高和高风险区处于东河区,中等风险区主要分布于昆都仑区和青山区住宅和商服用地,低风险区分布在青山、昆都仑和九原区工业和人口分布相对较少区,无风险区分布在城市绿地覆盖和水域等区域,低、中等风险区面积有所增长,高风险区逐渐转成中等风险区,极高风险区影响不大。

基于多功能景观服务的城市绿地服务半径研究——以包头市为例

城市绿地是城市"社会-经济-自然"复合生态系统的重要组成部分,城市绿地承担着越来越多的生态、经济和社会功能.本文根据多功能景观服务的概念,以内蒙古包头市建成区为研究区,选取城市绿地提供的缓解热岛效应、休闲休憩和避灾3种景观服务,对城市绿地的服务半径进行研究.结果表明:包头市城市绿地景观服务半径覆盖较好,但仍然有一些城区无法获得城市绿地提供的服务;将多功能景观服务用于研究城市绿地服务半径是一种可行的方法,为评价城市绿地质量提供了一种新的思路.

城市绿地缓解热岛效应研究进展

城市热岛强烈地影响着城市生态系统,对城市气候、水文、土壤、大气环境、生物习性以及城市居民健康等产生影响.城市绿地作为城市生态系统重要的组成部分,通过改善城市下垫面的热属性,具有一定的缓解热岛效应作用.因此,选取城市热岛效应研究方法、研究尺度性、城市绿地结构和土地利用类型的降温效果、绿地与其他因素之间的交互作用等角度综述城市绿地缓解热岛效应的关系,并比较分析当前研究手段和方法的优缺点,最后在观测手段、数据来源、长期动态观测和模拟定量研究等方面对该领域的研究进行展望.

包头市细颗粒物遥感监测混合线性模型

以PM_(2.5)为主的颗粒物污染是影响我国城市空气质量的首要因素之一。针对城市尺度,高时间分辨率的MODIS气溶胶产品空间分辨率不足,且气溶胶光学厚度(AOD)与PM_(2.5)回归精度受到季节因素的影响而精度不足的问题,以Landsat-8OLI为数据源,选取季节因子为影响AOD变化的随机效应,以风速、地表温度、AOD等为固定效应,提出AOD与实测PM_(2.5)关系的混合线性模型。结果表明,与线性模型相比,该模型有较好的回归精度;包头市PM_(2.5)浓度时空差别明显,PM_(2.5)浓度冬季浓度水平最高,春季最低;从空间分布来看昆都仑区污染较高,青山区北部次之,东河区和九原区最低。

包头南郊污灌区农田表层土壤重金属潜在生态风险综合评价

【目的】评价包头市南郊污灌区农田土壤Pb、Cr、Cu、Zn、Ni 5种重金属元素的潜在生态风险,为污灌区土壤环境质量评价、土壤重金属污染修复提供科学依据。【方法】在包头市南郊四道沙河流域的麻池乡城梁村,选取有代表性的8个采样点,按照"梅花形"布点取样采取农田表层0～20cm土样,测定土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn、Ni元素含量,并采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法,对研究区土壤重金属的潜在生态风险进行评价。【结果】包头市南郊污灌区农田土壤中的5种重金属元素含量还不到污染级,但除Cu含量基本接近河套地区土壤背景值外,其他4种重金属元素含量的平均值均超过了当地土壤背景值,其中以Cr、Ni元素含量的平均值超过地区背景值最高,且具有明显高度富集的特征。各种重金属污染的潜在生态风险指数由强至弱依次为Ni(49.59)>Pb(41.18)>Cu(39.70)>Cr(23.24)>Zn(8.62),其中Ni的潜在污染风险指数最高,是主要潜在生态风险因子,其次是Pb。【结论】人类活动导致包头南郊污灌区农田土壤中Pb、Cr、Cu、Zn、Ni 5种重金属元素明显积累,且已表现出一定程度的潜在生态风险,应该引起足够的重视。

土地利用/覆盖变化研究方法

土地利用/覆盖变化是导致地球表层系统景观变化的主要因素,人类通过对与土地相关的自然资源的开发和利用,对生态环境产生重要影响.围绕土地变化科学3个热点问题——土地利用/覆盖变化监测、驱动力和模型的研究方法进行说明和评述.在简要介绍土地利用/土地覆盖研究概况和发展趋势的基础上,分别阐述了土地利用/覆盖变化监测方法、土地利用/覆盖变化研究的统计方法和土地利用/覆盖变化模型研究方法,最后对土地利用/覆盖变化方法研究做了展望.近十几年,虽然土地变化科学在理论和方法方面取得了较快的发展,但仍需要更多的研究和新的方法来丰富和完善土地变化科学.

包头市四道沙河流域污灌区稀土元素的分布特征

【目的】研究包头四道沙河流域污灌区水系沉积物、表层土壤中的稀土元素分布特征,旨在为污灌区的土壤环境质量评价及土壤重金属污染修复提供依据。【方法】采集包头市南郊四道沙河流域污灌区的水系沉积物、农田土壤样品,测定样品中不同稀土元素含量,系统分析污灌区水系沉积物、农田土壤中的稀土元素分布特征和分馏特征。【结果】污灌区的轻稀土元素总量是重稀土元素的42.43倍,轻稀土元素与重稀土元素总量的比值为12.36～128.72。研究区轻、重稀土元素分馏非常明显,且以轻稀土元素的富集度较高,Eu元素有相对微弱亏损,Ce元素在局部地区分布明显异常。【结论】研究区轻稀土元素高度富集,人类活动导致外源轻稀土在污灌区环境中超量积累,外源轻稀土元素对包头市污灌区的农田土壤生态环境具有重大影响。

污灌区农田表层土壤稀土元素分布特征

为研究包头市南郊污灌区农田表层土壤稀土元素分布特征,对农田土壤按照"梅花形"取样,测定农田土壤稀土元素含量,系统分析土壤稀土全量特征和分馏特征。污灌区农田轻稀土元素总量189.48 mg/kg是河套地区轻稀土背景值总量的1.40倍、重稀土元素总量的12.36倍,∑LREE/∑HREE为11.16～14.47,平均比值为12.36。分馏比值(La/Yb)_N>(La/Sm)_N>(Gd/Yb)_N,δCe的平均值为1.02,0.89<δCe<1.24,局部地方有显著正异常;δEu的平均值为0.69<0.95,为负异常。研究区土壤中稀土元素含量遵循奥多～哈金斯法则,轻、重稀土分馏非常明显,轻稀土元素相对重稀土元素富集度很高,Eu元素相对亏损,Ce元素在局部地方有明显正异常。表现为非常明显的轻稀土富集型。轻稀土元素高度富集预示着外源轻稀土元素对污灌区农田土壤生态环境具有重大影响。

内蒙古包头市污灌区农田土壤铬的潜在生态风险评价

测定了内蒙古包头市南郊污灌区农田表层土壤Cr含量,分析了Cr对生态环境的影响,并对研究区的土壤环境质量进行了评价。结果表明,包头市污灌区农田土壤Cr的平均含量为81.89 mg/kg,单项污染指数最大值为0.45,综合潜在生态风险指数为23.24。包头市污灌区土壤尚未达到污染级别,且潜在生态风险程度属于轻度,人类活动已导致包头市污灌区农田土壤Cr明显积累,存在一定的潜在生态风险,应引起重视。

污灌区铜潜在生态风险评价及其分布特征

为了评价包头市南郊污水灌溉区农田表层土壤、水系沉积物Cu环境质量,按照线型、剖面型和梅花型取样,测定不同研究点、区水系沉积物和土壤重金属Cu含量,分析重金属Cu对生态环境的影响,并对研究区土壤环境质量进行评价。结果显示,研究区水系沉积物Cu含量最大值为38.48mg/kg,其中污灌区农田土壤Cu含量最大值为26.96mg/kg,农田土壤Cu含量平均值为19.03mg/kg;污灌区农田土壤Cu的单项污染指数最大值为0.27,污染指数Pi<0.7;潜在生态风险综合指数Ei为49.59,即Ei<90。说明污灌农田土壤质量状况尚未达到污染级别且潜在生态风险程度属于轻度。但人类活动已经导致Cu在污灌区土壤、水系沉积物等生态环境中的明显积累,应该引起重视。

包头市城市生态环境质量动态变化研究

本文以包头市为研究对象,运用层次分析法从自然环境、经济环境、社会环境3个方面构建指标体系,建立研究模型,得到包头市城市生态环境质量自1992年～2006年15a的综合指数,数据表明1992年～2006年包头市城市生态环境质量总体水平较低。在此数据基础上,运用灰色系统预测模型和相应检验方法,对2007年～2016年的城市生态环境综合指数进行了预测,经预测,2007年～2016年,城市生态环境综合指数将会一直提高,2014年～2016年,城市生态环境质量将达到Ⅰ级,但这是相对于1992年～2006年指标体系的标准值而言。今后随着形势的发展,评价指标体系、标准值和预测体系也要不断完善。

包头市南郊污灌区农田表层土壤轻稀土平面空间分布特征

研究包头市南郊污灌区农田表层土壤轻稀土（Light rare earths,LREE）元素镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）和铕（Eu）分布特征,旨在为污灌区农田土壤环境质量评价及外源LREE污染修复提供依据。采集包头市南郊污灌区农田表层土样,测定样品中LREE含量,将LREE土壤背景值作为污灌区农田土壤外源LREE元素积累的参照基准值,分析土壤LREE空间分布规律。南郊污灌区整个研究区土壤LREE含量范围为131.86~241.41 mg·kg-1,是河套土壤LREE背景值129.54 mg·kg-1的1.02~1.86倍,整个研究区土壤LREE含量的平均值为182.77 mg·kg-1,是背景值的1.41倍。依据研究区所有取样点制作的LREE等值线分布图显示,人类活动使污灌区农田土壤LREE超量积累,应该重视外源LREE在污灌区农田土壤环境中的累积性变化,它对污灌区农田土壤生态环境具有不可忽视的潜在生态风险。

污灌区稀土镧分布特征及其对生态环境的影响

[目的]研究包头市南郊污水灌溉区稀土镧(La)分布特征。[方法]按照线型、剖面型和"梅花型"取样,测定不同研究点、区水系沉积物和土壤La含量,分析La对生态环境的影响。[结果]研究区主污水渠滨岸漫水地、四道沙河河底沉积物、工厂污水渠底部水系沉积物及其剖面样、农田土壤La元素含量分别为2 924、427.60、309.30、113.26、44.94 mg/kg,其中土壤La含量是河套地区La元素背景值1.50倍。[结论]人类活动导致污灌区外源La在土壤、水系沉积物中的超量积累。

内蒙古地级市“三生”空间时空演化特征分析

党的十八大提出要建设“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的“三生”空间,是国土空间治理和规划的主要内容,对区域可持续发展具有重要意义。以内蒙古地级市为研究对象,利用1980、2000、2015、2020年4期土地利用现状调查数据,构建“三生”空间分类体系,采用分级赋分法、归并分类法和动态度指数等方法,在对各类用地进行“三生”功能赋值的基础上,计算“三生”用地动态度指数,进行内蒙古地级市“三生”空间时空演化特征研究。结果显示:1980-2020年间,内蒙古农业生产用地、生活非农用地和生态用地所占比例分别约为10%、3%和87%。其中,呼和浩特市、通辽市、乌兰察布市、兴安盟等4个盟市农业生产用地所占比例较大,且面积有所增加;呼和浩特市、通辽市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、锡林郭勒盟等地区生活非农空间较为密集,且增长较快,而乌兰察布市有所减少;生态空间总体值较高,极高值区所占比例从1980年的55.5%减少到2000年的35.5%,后又增长到2020年的61.1%,形成先减少后增加的趋势,增加部分主要分布于锡林郭勒盟、兴安盟、包头市、巴彦淖尔市、鄂尔多斯市和乌兰察布市等地区,减少部分主要分布于巴彦淖尔市、乌海市和鄂尔多斯市等地区,尤其乌海市明显减少。

包头市南郊污灌区农田表层土壤镨的平面空间分布特征

研究内蒙古包头市南郊污灌区农田表层土壤稀土镨(Pr)的分布特征,旨在为污灌区农田土壤环境质量评价及外源稀土Pr污染修复提供依据。采集包头市南郊污灌区农田表层土壤样品,测定样品中稀土Pr含量,将稀土Pr土壤背景值作为污灌区农田土壤外源稀土积累的参照基准值,分析土壤Pr二维空间分布规律。结果表明:南郊污灌区整个研究区土壤Pr含量范围7.34~12.80 mg/kg,是河套地区土壤Pr背景值8.2 mg/kg的0.90~1.56倍,整个研究区土壤Pr含量的平均值为10.12 mg/kg,是背景值的1.23倍。研究区所有取样点稀土Pr等值线分布图分析结果表明,稀土Pr在二维空间上具有明显的带状富集分布特征,表明外源稀土元素在农田表层土壤中积累富集的平面空间差异性。由结果可知,人类活动使污灌区农田土壤Pr超量积累,应该重视外源稀土Pr在污灌区农田土壤环境中的累积性变化,其对污灌区农田土壤生态环境具有不可忽视的潜在生态风险。

城郊农田表层土壤铅潜在生态风险评价

采集包头市南郊污灌区农田表层土样,测定样品中Pb含量,将Pb土壤背景值作为污灌区农田土壤外源Pb积累的参照基准值,分析土壤Pb空间分布规律。结果表明,研究区土壤Pb含量的平均值为19.58 mg/kg,是背景值的1.04倍,外源Pb在农田表层土壤中积累富集具有平面空间差异性。种植粮食和蔬菜的Pb单因子污染指数Ci/80和Ci/50最大值为0.48和0.77,种植粮食的Pb单因子污染指数Pi〈0.70,土壤质量状况为清洁级;种植蔬菜的Pb单因子污染指数有部分取样点在0.70≤Pi〈1.00范围内,土壤尚为清洁级。表层土壤Pb潜在生态风险综合指数Ei为188,Ei在180~360范围内,Pb的综合潜在生态风险属于强。应该重视外源Pb在农田土壤环境中的潜在生态风险。

浑善达克沙地植被变化定量归因及多情景预测

在未来全球变化的背景下,我国干旱和半干旱区域植被更加敏感,平衡经济发展和环境保护仍面临重大挑战,而对干旱和半干旱区的植被进行动态监测和影响评估是一项十分必要的工作。通过分析2000—2020年浑善达克沙地归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)时空变化特征,识别导致研究区NDVI变化的驱动机制和主要的驱动因子,采用情景分析探讨其植被未来变化的轨迹。结果表明:过去20 a间,浑善达克沙地NDVI呈现波动上升趋势;放牧是影响此地区植被变化的主要因子,但放牧对其NDVI变化的影响力有逐渐减弱的趋势;情景模拟显示,浑善达克沙地虽然向恢复方向发展,但因其脆弱的生态环境,使得其植被仍受到人类活动和气候变化的胁迫。研究结果为浑善达克沙地的生态恢复和生态建设工作提供一定的理论支持,并根据当地的实际情况提出相应的对策与建议。

内蒙古乌审旗有机碳库变化及其增汇调控途径

干旱区面积占陆地总面的积30%—40%,在全球碳循环过程中占有十分重要的地位。以乌审旗陆地生态系统为研究对象,通过对该区域1977—2012年间半灌木及草本植被、草甸与沼泽、盐生植被等几种主要植被和土壤有机碳密度进行调查,在InVEST碳储与吸收模块支持下,结合5期植被类型图,估算了该旗有机碳储量;并以2012年为基准年,采用8种不同的土地利用情景,对其生态系统碳增汇潜力进行估算,并提出适应该旗地域特点的碳增汇调控途径。结果表明:在1977—2012年35 a中,乌审旗陆地生态系统有机碳储量呈"V"型变化,平均碳库为47.38 TgC,1977—1997年为有机碳库储量减少阶段,减少1.68TgC,1997—2012年为有机碳库储量增加阶段,增加0.80 TgC;通过情景分析表明,乌审旗沙地生态系统存在较大的碳增汇潜力,增加森林植被覆盖度、转变土地利用方式、湿地保育等措施是适宜该地区有效的碳增汇途径。通过该研究,以期为权衡生态环境保护和社会经济发展、为形成适合该地区的碳增汇调控途径和措施提供科学依据。

2015年呼和浩特市PM_(2.5)、PM_(10)污染特征及其与气象条件的关系

为了研究呼和浩特市污染特征及其与气象条件的关系,利用大气环境监测数据和常规气象观测资料,分析2015年PM_(2.5)、PM_(10)浓度特征及与气象要素的关系;结合11月末呼和浩特市严重雾霾天气,对其成因进行初步分析。结果表明:(1)呼和浩特市冬季PM_(2.5)与PM_(10)浓度是四季中最高,夏季最低;2015年月均最大值出现在12月,PM_(2.5)与PM_(10)浓度变化趋势基本一致,年平均相关系数为0.711;(2)PM_(2.5)浓度与能见度、气压、相对湿度的相关系数分别为:-0.887、0.815、0.501;与风向风速及降水量年均相关性不明显;(3)2015年呼和浩特市11月降水明显加强,而冷空气势力较弱,风速小,气温偏高,29日呼和浩特市上空形成了逆温层,维持时间较长,这正是雾霾持续出现及异常加强的一个重要原因,冬季采暖是11月污染物浓度加强的另一个重要原因。

城市气溶胶遥感监测——以包头市为例

以内蒙古包头市为研究区,以2015—2016年Landsat8 OLI和MOD09反射率产品为数据源,通过6S模型建立查找表,采用深蓝算法反演包头市气溶胶光学厚度(AOD)分布,并探讨其AOD分布特征。结果表明:2015年包头市夏季AOD水平最高,春、秋次之,冬季最低;区域AOD浓度高低与城市下垫面状态有关。本研究为进一步构建可持续的人居环境奠定基础。