2016年京津冀地区PM_(2.5)时空分布特征及其与气象因素的关系

京津冀地区是典型的PM_(2.5)高污染区,研究该地区PM_(2.5)污染现况及其影响因素,对科学有效地治理大气污染意义重大。利用2016年京津冀地区空气质量监测站点的PM_(2.5)数据,结合风速、日照时长、相对湿度等气象资料,综合运用空间插值、聚类分析和相关分析等方法,探讨了PM_(2.5)的时空分布特征及其与气象因素的关系。结果表明,(1)2016年京津冀地区PM_(2.5)年均质量浓度为71.8μg?m^(-3),较2015年下降7.8%,PM_(2.5)达标天数比例为67.7%。(2)京津冀地区PM_(2.5)质量浓度呈北低南高的空间格局,南北差异显著,北部属于PM_(2.5)长期优良区,中部和南部PM_(2.5)污染较重,呈集中连片分布态势。(3)京津冀地区PM_(2.5)污染具有明显的时间变化规律,从季节上看,夏季PM_(2.5)污染相对较轻,春秋次之,冬季污染最重;从月份上看,PM_(2.5)质量浓度呈现出"U"形起伏的变化规律,1月、3月和10—12月PM_(2.5)日均值超标率高于40%,2月及4—9月超标率均低于30%;从日变化上看,春夏季PM_(2.5)日变化呈单峰单谷型分布,秋冬季呈双峰双谷型分布,最大值出现在10:00左右,而最小值出现在16:00左右。(4)京津冀地区PM_(2.5)与气压、相对湿度呈正相关,与气温、日照时长、风速呈负相关,其中风速、相对湿度和日照时长与PM_(2.5)具有较强的相关性,各季节中,冬季的气象因素对PM_(2.5)质量浓度的影响比其他季节更为显著。

北京市地表土重金属污染特征及潜在生态风险

为研究北京市地表土重金属污染特征及潜在生态风险,于2013年11~12月采集了北京市不同功能区的表土样品,用沉析法进行沉降和分级,共得到49组不同粒径的地表土样,并用ICP-MS测试了样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Ba和Pb等8种重金属的浓度.北京地表土中Cd、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为1.4mg/kg、85mg/kg、333mg/kg、69mg/kg,且4种重金属在道路交通中的污染均明显重于其他功能区.Cd、Cu、Mo、Ni、Pb和Zn的地累积指数随粒径的减小而升高,粒径越小,其污染程度越高.道路交通表土重金属总的潜在生态风险远高于其他功能区,程度很强;工业区和城乡结合部的总的潜在生态风险次之,程度较强.北京不同粒径地表土总的重金属潜在生态指数随粒径的减小而增大,粒径越小,其生态健康风险越大.北京地表土重金属潜在生态风险以Cd的为主.

中国臭氧时空分布特征及与社会经济因素影响分析

本文根据2015~2017年中国大陆338个城市空气质量监测站臭氧(O3)浓度数据,综合利用空间插值法、全局自相关法和地理加权回归模型(GWR),探讨了O3浓度的时空变化特征及其与社会经济因素的关系。结果表明,2015~2017年中国大陆338个城市的O3日最大8小时浓度为2~300μg/m3,其中超标天数比例为5. 9%,323个城市达标率在85%以上;O3月均值变化曲线基本呈"单峰状",5月达到峰值,12月最低;O3浓度季节变化为夏季>春季>秋季>冬季;O3日变化特征为夜间到清晨O3浓度很低,上午8∶00左右开始升高,下午16∶00达到峰值;中国华北地区、华东地区和华中地区O3污染严重,华南地区、西南地区、西北地区和东北地区整体污染较低。O3浓度在全国尺度上的集聚性呈上升趋势,GWR表明,人口密度、人均私家车保有量与O3浓度显著正相关,第一产业占比与O3浓度显著负相关。

天津市PM2.5水溶性无机离子污染特征与来源分析

比较了天津市雾霾天和非雾霾天PM2.5中水溶性无机离子(SO4^2-、NO3-、Cl-、NH4^+、Ca^2+、Na^+、Mg^2+、K^+)的污染特征,并对其来源进行分析。结果表明:(1)非雾霾天PM2.5日均质量浓度为35~60μg/m3,均值为43μg/m3,雾霾天PM2.5日均质量浓度为120~332μg/m3,均值为242μg/m3;雾霾天水溶性无机离子浓度均高于非雾霾天。(2)非雾霾天SO4^2-主要来自大气中燃煤源的SO2二次转化,NO3-主要来自一次污染源,雾霾天SO4^2-、NO3-主要来自大气中燃煤源的SO2、NO2二次转化;非雾霾天NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,雾霾天NH4+主要以NH4NO3和NH4HSO4的形式存在;Na^+、K^+、Cl^-除了海盐来源外,煤和生物质的燃烧及其二次转化是主要贡献源;Ca^2+和Mg^2+主要来自建筑扬尘源和土壤扬尘源。(3)风速和相对湿度是雾霾天SO4^2-、NO3-、NH4+浓度变化的重要原因。

植被叶片光谱特征对烟煤病胁迫程度的响应模型研究

烟煤病是我国南方热带、亚热带地区一种非常普遍的植物病害,对我国农业生产造成巨大危害,对其监测预报是实施有效治理措施的重要基础和依据。为建立以高光谱数据为基础的烟煤病严重程度反演模型,在重庆北碚城区采集50个银木叶片样本,利用ASD FieldSpec HandHeld光谱仪获取高光谱数据,通过数码相机和ENVI软件获取叶面积数据,将银木叶片烟煤病面积与整个叶片面积的比例作为烟煤病的严重程度,建立相关性最大波段的烟煤病反演模型,探究烟煤病严重程度与光谱曲线之间可能存在的关系。结果表明:单叶尺度下,健康叶片在560nm波段附近有明显的反射峰,随着烟煤病严重程度增大,反射峰逐渐消失,在可见光与近红外波段,总体上光谱反射率与烟煤病病情严重程度呈负相关性。500~650和720~850nm为烟煤病的光谱敏感波段,其中相关度最大值点为550nm波段,相关系数达到-0.72。在烟煤病严重程度与叶片波段原始光谱信息及多波段组合关系研究中,单叶尺度下785nm波段高光谱参数与烟煤病严重程度建立的回归模型的决定系数(R^2)最大,为0.875。通过模型的显著性检验和预测精度检验,785nm处的光谱反射率建立的二次曲线模型为最优。证明在单叶尺度下,基于785nm波段的二次曲线模型反演烟煤病的效果较为理想。

基于颗粒流的基桩自平衡测试法数值模拟

为了揭示基桩自平衡测试法在加载过程中单桩的承载特性以及桩土相互作用规律,基于二维离散元软件PFC2D模拟工程实践中基桩自平衡测试法的加载过程,分析单桩在受荷条件下的模拟试验。研究结果表明:(1)在加载初始阶段,桩侧阻力要优于桩端阻力发挥,但是桩端阻力也有一定的发挥,随着加载的进行,桩端阻力开始占据一定的作用;(2)在加载过程中,桩周土体孔隙率呈有规律的变化,具体表现为桩端一定范围内的土体孔隙率减小,且越靠近桩端,孔隙率变化越大,沿竖直方向变化趋势减小,桩侧土体孔隙率的变化则主要是荷载箱附近和上段桩上部一定范围内增大;(3)在加载过程中,随着荷载的增大,桩周土体颗粒之间的配位数,土体水平向应力、竖直向应力以及桩周土颗粒的位移均呈有规律的变化。研究结果可为自平衡测试法的理论研究提供参考。

亚洲地区MODIS和Himawari-8细模态气溶胶产品验证及其时空分布分析

利用AERONET观测网数据,结合MODIS(中分辨率成像光谱仪)及Himawari-8(新一代地球同步气象卫星)的气溶胶产品分析了亚洲41个站点2015—2016年细模态气溶胶光学特性.结果表明,MODIS和Himawari-8反演气溶胶细模态比例(FMF)及细模态气溶胶光学厚度(fAOD)落在误差区间EE(期望误差)内的比例均不超过80%,其中8个典型站点则不超过50%,总体上MODIS要优于Himawari-8,但与AERONET地基观测资料相比还存在一定的误差.因此,需要进一步研究反演方法,提升地表反射率的确定精度,从而提高卫星遥感反演精度.通过季节平均的比较,发现春、夏、秋、冬四季MODIS和Himawari-8的反演值均有所低估,MODIS fAOD各季节平均偏差相对较小.Himawari-8 FMF秋季在Dhaka_University站的平均偏差较大,MODIS FMF春、冬季的平均偏差最大值相对较大,夏、秋季则相对较小;对于同一站点在相同季节均为Himawari-8 fAOD偏差较大,并且MODIS fAOD各季节的平均偏差最大值均小于Himawari-8 fAOD的偏差值.同时,利用卫星观测分析了亚洲地区FMF和fAOD年均及季节平均分布特征,发现MODIS和Himawari-8 FMF年均分布高值区主要位于华北平原、东北平原、四川盆地和中南半岛,MODIS fAOD年均分布高值区主要位于中南半岛,Himawari-8 fAOD年均值则普遍较低.MODIS FMF和fAOD季节平均分布呈现出夏秋高、春冬低的趋势,Himawari-8 FMF和fAOD季节平均分布则呈现出春秋高、夏冬低的特征,高值区的位置和量值均有明显的季节变化.

京津冀及周边MAIAC AOD和PM_(2.5)质量浓度特征及相关性分析

基于2014~2018年京津冀及周边地区MAIAC AOD和PM_(2.5)质量浓度数据,探讨AOD和PM_(2.5)质量浓度的时空差异,并利用线性回归探讨两者之间的相关性.结果表明,PM_(2.5)日均浓度超标天数分别占33%和57%(执行世界卫生组织IT.1和IT.2日均标准值),污染较为严重.Terra、Aqua MAIAC AOD和PM_(2.5)年均浓度均呈下降趋势,PM_(2.5)浓度呈现出冬春季高、夏秋季低的特点,而Terra、Aqua AOD则表现为春夏季高、秋冬季低.PM_(2.5)及AOD的季均和年均浓度均呈现"北低南高"的区域分布特征,高值区主要位于河北南部、山西南部、山东西部以及河南北部,低值区主要位于山西北部、河北北部以及山东东部.PM_(2.5)年均浓度介于27~99μg·m^(-3),AOD年均值介于0.20~0.69.Aqua AOD与PM_(2.5)浓度的相关性更高,且不同季节Terra、Aqua AOD与PM_(2.5)相关性差异显著,总体均表现为春冬季良好,夏秋季相对较差.对卫星AOD进行垂直和湿度订正后,其与PM_(2.5)的相关性显著提高.