秸秆焚烧导致的重污染过程分析

为进一步提高秸秆焚烧期重污染空气质量预报准确率,为管理部门提供科学有效的管理依据,利用6项污染物小时质量浓度数据、气象实况和再分析数据、卫星遥感监测结果,以2020年4月中旬吉林省的一次罕见重污染过程为例,对秸秆焚烧导致的重污染过程进行分析。结果表明,此次重污染过程持续时间长、污染强度大;高空风小、持续的高压脊和弱低涡切变系统以及地面均压场等静稳形势导致污染物长时间累积,造成重污染天气爆发;ρ(CO)异常偏高,ρ(CO)/ρ(SO_(2))在重—严重污染阶段呈上升趋势,PM_(2.5)、PM_(10)与CO、SO_(2)有较好的相关性,说明本次重污染过程的污染源主要来自于秸秆焚烧;后向聚类轨迹表明,影响吉林省的污染气团除本地外,还有部分来自于上游地区。

2002-2021年淮海经济区秸秆焚烧时空变化分析

本文借助谷歌地球引擎(GEE)平台与ArcGIS空间统计方法,基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)热异常数据(MOD14A1)与MODIS土地分类产品(MCD12Q1)提取计算淮海经济区2002-2021年长时间序列秸秆焚烧面积与火点数量,分析其时空动态变化规律,为政府监管治理秸秆焚烧现象提供有力依据。研究结果显示:从时间尺度上看,2007年、2010年、2012年出现三次高峰,其中2012年研究区内秸秆焚烧火点数量最多,达到3598个,2016年开始秸秆焚烧现象得到了显著控制。从空间尺度上看,淮海经济区全域内呈现减少趋势,秸秆焚烧重心往北偏西方向转移,最高降幅达80%以上,直至2021年淮海经济区20座城市中有15座全年累计秸秆焚烧火点数量少于50个。

一禁了之惹来虫害, 有序放开秸秆焚烧值得探索

近年来,禁止秸秆焚烧政策对改善大气质量发挥了积极作用,但也被认为带来了农作物病虫害加重、化肥农药用量增加等问题。据媒体报道,目前,已有浙江、广西及湖南长沙和衡阳等多地探讨或实行了允许有条件焚烧秸秆的政策,包括争取允许发病稻田秸秆有条件田间焚烧等。

基于红外热成像摄像机的秸秆焚烧监测系统开发应用研究

以预防秸秆焚烧为出发点,采用热成像双光谱云台摄像机,通过智能图像识别技术、地理信息技术、移动互联网技术、热成像等高新技术,建立秸秆焚烧监测火情处置系统,能够对秸秆焚烧进行实时监控、高效监管、快速处置,提高秸秆焚烧治理工作成效,保护生态环境,促进人与自然和谐共处。

基于VIIRS数据的哈尔滨市秸秆焚烧火点监测

采用哈尔滨市2020年秋收季开始至2021年春耕季结束的VIIRS SDR 742 m分辨率下的第5、7、11波段反射率产品和13、15、16波段亮温值产品,分析火点像元亮温特征及与背景亮温的偏差来提取哈尔滨市秸秆焚烧火点信息,对VIIRS卫星影像数据提取算法进行验证,同时对火点监测算法监测到的哈尔滨市秸秆焚烧火点进行时空分布研究。结果表明,此算法监测率较高,可以为监管部门提供重点有效的监测信息,提高对重点区域的监管力度。

秸秆焚烧对白叶枯病稻田中致病菌和抗生素抗性基因的影响

白叶枯病是水稻的重要病害之一。为了解秸秆焚烧对稻田土壤中病原菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,从浙江省宁波市水稻白叶枯病暴发区分别采集土壤和稻茬样品,并对采集的样品进行宏基因组高通量测序。结果表明:稻茬内致病菌相对丰度显著高于土壤,秸秆焚烧后土壤中除了速效钾含量显著升高,其他理化特性变化不明显。秸秆焚烧前后致病菌群落多样性总体上差异不明显,但是秸秆焚烧导致稻茬内水稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae)的相对丰度急剧降低。秸秆焚烧后土壤和稻茬内ARGs相对丰度提高,但与秸秆焚烧前差异不显著(P>0.05),而稻茬内移动基因元件(mobile genetic elements,MGEs)相对丰度显著降低(P<0.05)。此外,秸秆焚烧后致病菌和ARGs共存网络中正相关连接数占比有所下降。曼特尔(Mantel)分析表明:含水量(r=0.642,p<0.01)、pH值(r=0.582,p<0.05)、总有机碳含量(r=0.325,p<0.05)、总氮含量(r=0.570,p<0.01)和有效磷含量(r=0.311,p<0.05)与土壤ARGs组成密切相关;而溶解有机碳含量(r=0.275,p<0.05)和速效钾含量(r=0.312,p<0.05)与稻茬内ARGs组成相关,且溶解有机碳含量(r=0.201,p<0.05)显著影响稻茬内致病菌群落结构。综上所述,秸秆焚烧降低了稻茬内水稻黄单胞菌的相对丰度,暗示可以通过秸秆焚烧防控水稻白叶枯病;同时,致病菌和ARGs正相关共存关系的减弱和MGEs相对丰度的降低也表明秸秆焚烧可能遏制潜在耐药致病菌的形成。鉴于对土壤生物复合污染影响的复杂性,秸秆焚烧对稻田致病菌和抗生素抗性基因的影响还需要长期定位试验来进一步探讨。

MODIS数据在秸秆焚烧监测中的应用研究

秸秆焚烧会产生大量的二氧化碳、一氧化碳、苯等有害气体,不仅危害人体健康,而且给大气环境、生态环境、交通安全和火灾防护造成了极大的负面影响[1]。传统的秸秆焚烧监测手段是靠巡逻小组实地巡查,效率较低,成本较高。而利用遥感技术可以快速获取全市范围内的秸秆焚烧信息,通过分析作物秸秆焚烧火点的时空分布格局、动态变化趋势,准确掌握秸秆焚烧信息。本文围绕保护生态环境、减少大气污染、做好秸秆禁烧工作的需求,利用MODIS、GF4、HJ-1B等遥感数据、参考已有地理国情监测数据和第三次全国农业普查数据,开展秸秆焚烧信息的快速提取研究,通过分析作物秸秆焚烧火点的时空分布格局及动态变化趋势,为监管部门掌握秸秆焚烧信息,制定大气污染防控措施提供有力的技术支持。

基于MODIS数据的秸秆焚烧遥感监测研究——以安徽省为例

每年9月中旬至10月下旬是安徽农作物收获的时段,秸秆焚烧现象较为普遍。监测人员现场调查可获取秸秆焚烧地点和焚烧程度,但监测规模和力度有限,无法大范围获取焚烧现场状况,从而无法进行有效的治理。卫星遥感技术能够迅速获取大范围的秸秆焚烧火点位置,可对近期秸秆焚烧火点增加情况进行了解,具体分布情况进行分析比对。本文基于MODIS提供的热异常数据以及MCD12Q1土地覆盖数据,通过MRT、ENVI遥感图像处理软件首先对原始数据进行格式转换和投影转换的操作,使其具备投影信息,并将热异常数据和土地覆盖数据转换为同一投影同一基准面下,然后再提取火点和农用地信息,并将两者信息求交集得出最终结果。从而动态监测秸秆焚烧火点的位置信息,便于实施合理高效的禁烧政策。

农村秸秆焚烧带来的危害及如何综合利用

露天焚烧秸秆不仅会对大气质量产生影响,还会产生一系列的反应。焚烧过程中的浓雾会对人们的视线产生影响,很容易诱发交通事故。焚烧时所产生的热能也比较大,很容易破坏土壤中的有益微生物,不仅会对后期农作物的生长产生制约,还会导致土壤结构发生明显的改变。

基于遥感技术的农田秸秆焚烧火点监测分析

秸秆焚烧会对当地的资源环境带来一定的危害,本文利用长时间序列MODIS遥感数据,通过火点辐射和背景辐射剖面图所反映的通道亮温特点,构建火点指数FPI,对陕西省夏秋收季节的秸秆焚烧火点进行提取,进而分析研究区秸秆焚烧火点的空间分布特征及变化趋势。研究发现陕西省每年夏收期间的秸秆燃烧基本上集中在小麦收割期间,且焚烧火点主要集中在关中区域,同时分析了农田秸秆焚烧火点的时空变化情况。

秸秆焚烧导致南京及周边地区一次严重空气污染过程的分析

2008年10月28～29日南京及周边地区发生了一次严重的空气污染事件,PM10、CO、SO2等大气污染物浓度急剧增高.本文综合利用地面空气污染监测资料、卫星遥感火点监测资料、气象观测和NCAR/NCEP再分析资料及气流后向轨迹模拟,分析了该次污染事件发生的天气条件和大气边界层特征以及大气污染物的来源、输送路径.结果表明,苏中、苏北地区秸秆焚烧产生的大气污染物向南京及周边地区输送,并结合不利于污染物扩散的天气形势和边界层条件,即:均压场结构、500hPa以下弱的垂直速度、涡度和散度、较低的边界层高度及逆温层的存在,以及地形因素是导致这次大气污染事件的主要原因.

基于卫星遥感的秸秆焚烧监测及对空气质量影响分析

每年6月是我国小麦收割的主要时节,也是秸秆焚烧发生的严重时期。利用卫星遥感技术监测2007年6月全国秸秆焚烧状况,并以某市为例,结合气象资料分析秸秆焚烧对环境空气质量的影响。研究结果表明,秸秆焚烧主要分布在冬小麦生产区,华北平原是秸秆焚烧集中区域,火点数占全国的86.9%;秸秆焚烧主要发生在6月上半月,火点数占全月的87.3%。相关分析表明,该市700、800km范围缓冲区内火点数变化趋势与空气污染指数有较好一致性,相关系数均达0.54,当秸秆焚烧发生在不利于污染物扩散的气象条件下时,将导致空气质量明显下降。

秸秆焚烧影响南京空气质量的成因探讨

综合利用卫星遥感的火点和云覆盖信息,结合气团后向轨迹分析,探讨了由秸秆焚烧造成的空气污染物的区域尺度输送和本地源对城市空气质量的影响.结果表明,在一定气象条件下,污染物可以发生区域尺度的输送,上风火点与下风城市的污染有明显的相关,将空气污染分为局地型(如,2006年5月31日、2009年11月8日)、区域型(如,2008年10月28日),以及局地区域相结合型(如,2006年6月14日、2007年6月5日、2008年6月2日)3种.应用本文的方法,在有云时,可以通过部分火点和气团后向轨迹分析推测污染物源地.空气污染气象条件分析表明,秸秆焚烧若伴随高空(500hPa)有槽(或位于槽前),低空存在弱切变,气流由周边向中心辐合;同时,若在均压场控制下,等压线稀疏,风速较小或静风,污染物则易积聚而不易输送;逆温层的形成将污染物禁锢在混合层以下,不利于垂直扩散;再加上较大的相对湿度,有利于霾的形成,造成严重空气污染。

秋季秸秆焚烧对京津冀地区霾污染过程的影响分析

以2016年10月份京津冀地区一次持续5d(10月12~16日)的严重污染过程为例,综合卫星数据、污染物地面监测站点数据、气溶胶地基观测数据以及气象数据,分析山东、河南、山西等周边地区的秸秆焚烧对京津冀霾天气的影响.研究表明,京津冀地区污染时期的CALIPSO(Cloud-Aerosols Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations,云-气溶胶激光雷达和红外探测卫星)气溶胶组分含有大量煤烟型气溶胶,AERONET(AEROsol robotic NETwork)Beijing站观测数据显示13日气溶胶体积数浓度谱呈现双峰分布,细粒子峰值半径为0.33μm,峰值体积浓度为0.145μm^3/μm^2.14日气溶胶谱基本呈现单峰分布,细粒子占主导地位,体积浓度达到0.34μm^3/μm2.污染物地面监测站点数据显示PM2.5、CO和SO_2浓度均显著增加,峰值浓度分别为339μg/m^3、2mg/m^3、20μg/m^3;CO、PM_(10)、PM_(2.5)与秸秆焚烧火点数量之间的相关系数分别为0.65、0.79和0.68,说明本次污染与周边地区的秸秆焚烧的污染物传输有关.HYPLIST(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,拉格朗日混合单粒子轨道模型)后向轨迹分析表明,14日到达京津冀地区的气团均经过秸秆焚烧地区,气团中会携带大量秸秆焚烧产生的污染气体和颗粒物,加重京津冀地区地区霾污染过程.此外,污染过程中地面风场较弱,以静小风为主,平均风速1m/s,不利于污染物扩散和稀释;底层大气湿度较大,平均相对湿度77.8%,高湿的大气环境促进了气溶胶吸湿增长和污染物聚集,导致污染加剧;大气稳定度高,对流运动较弱,稳定的大气条件不利于污染物扩散,使得污染过程延长.因此,本次重污染天气归因于自然和人为因素共同作用的结果,即人为秸秆焚烧导致的本地污染源排放和传输、机动车尾气等本地污染物、京津冀地区的静稳大气和近地面丰富的大气水汽共同作用的结果.

多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法

秸秆焚烧过火区面积是秸秆焚烧影响评估的重要参数之一。该文针对卫星遥感秸秆焚烧过火面积估算中因作物秸秆焚烧后农田翻耕速度较快,对卫星观测频次要求高,且由于下垫面多种类型混杂,对卫星空间分辨率要求高的双重问题,提出利用风云三号气象卫星数据高观测频次和高分一号数据高空间分辨率特点,基于卫星遥感图像光谱分析和混合像元分解技术的多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法。使用该方法对河南省驻马店市平舆县和正阳县进行了秸秆焚烧面积估算,并采用高分一号数据进行了验证,平均精度达到94%以上,说明该文提出的方法既解决了秸秆焚烧过火区监测的高时效需求问题,又保证了过火区面积估算精度。

秸秆焚烧对北京市空气质量的影响

用火焰原子吸收光谱法测试了北京市两个采样点 1 #站 (十三陵站 ,清洁对照点 )和 5#站 (天坛站 ,居民生活区 )1 1 0个大气颗粒物样品中的水溶性钾 ,以表征秸秆焚烧颗粒物。 1 #站水溶性钾的质量浓度年均值为 1 .2 1 μg/m3,其中以1 998年 6月份浓度 (3 .0 7μg/m3)最高 ,是 5月份 (1 .0 2μg/m3)的 3倍 ;5#站水溶性钾的质量浓度年均值为 1 .94μg/m3,6月份 (4 .2 2 μg/m3)最高 ,是 5月份 (1 .97μg/m3)的 2 .1倍。数据分析结果表明 1 998年 6月份麦收季节存在以秸秆焚烧为主的生物质燃烧现象 ,使大气颗粒物中有机碳浓度水平升高 。

秸秆焚烧对土壤有机质和氮磷钾含量的影响

秸秆露天焚烧作为对废弃秸秆常见的处理方式在中国普遍存在。目前的研究多集中在焚烧对区域大气环境的影响,对土壤环境的化学效应研究较少。因此,为揭示大田秸秆焚烧对土壤生物化学性质的影响,设置不焚烧(CK)、减量焚烧(A1)、全量焚烧(A2)、增量焚烧(A3)4个处理,通过连续4个月的田间小区定位试验,探究不同小麦秸秆焚烧量对耕层0—5 cm土壤有机质含量、微生物数量、土壤养分含量的即时效应和各指标在玉米各生育期内的变化情况。结果表明:小麦秸秆焚烧1 d后土壤有机质含量和微生物数量相对于CK显著降低(P<0.05)。其中,有机质含量在焚烧后减少11.0%—22.1%,真菌数量降低30.8%—56.1%,细菌数量降低50.6%—72.6%,放线菌数量降低46.9%—68.3%。土壤全效和速效养分含量显著增加(P<0.05):全磷含量增加6.5%—12.9%,全钾含量增加4.6%—18.1%,全氮含量增加2.6%—13.2%。速效磷含量增加9.8%—39.1%,速效钾含量增加13.2%—39.1%,铵态氮含量增加8.6%—38.7%,硝态氮含量增加1.4%—9.2%。各指标的变化幅度随焚烧量的增多而加大(A3>A2>A1)。玉米生育期内,焚烧处理的土壤有机质含量平均恢复5.6%(A1>A2>A3)。与有机质相比,焚烧处理土壤微生物数量恢复程度较高,其中细菌的恢复速率最快。在玉米苗期各焚烧处理的真菌、细菌和放线菌平均数量相对于CK依次降低12.7%、17.4%、11.9%,在大喇叭口期和成熟期,微生物数量与CK间差异不显著。速效养分含量在玉米生育期显著高于CK。在玉米苗期、大喇叭口期和成熟期,相对于CK速效磷含量平均增加24.9%、27.0%、29.2%,速效钾平均增加24.0%、14.1%、15.2%,铵态氮平均增加25.5%、23.1%、20.2%,硝态氮平均增加20.8%、19.2%、19.8%。

农村秸秆焚烧的原因及对策研究

农村秸秆焚烧现象严重 ,不仅不利于改土培肥 ,而且严重地污染了环境 ,浪费了资源。本文通过对农村秸秆焚烧的现状调查 ,分析了农村秸秆焚烧的原因及其影响 ,从行政法律方面和经济技术方面探讨了控制农村秸秆焚烧的对策 。

秸秆焚烧期间徐州市空气污染物时空分布特征分析

为研究秸秆焚烧对徐州市空气污染物时空分布的影响规律,针对2013年6月与10月两时段徐州市及周边地区的秸秆焚烧事件,利用卫星遥感火点数据、地基气溶胶监测数据及空气质量监测数据,进行时空统计分析;并结合后向轨迹模型,分析秸秆焚烧期间徐州市空气质量状况及污染物来源。研究揭示:1)徐州市空气质量指数的日波动性与秸秆焚烧事件显著相关,即秸秆焚烧事件对空气质量影响显著;2)PM10/SO2比值能反映秸秆焚烧对城市空气质量影响过程及强度,在徐州地区仍然适用;3)在特定的风力风向等气象条件下,周边地区的秸秆焚烧事件会对徐州市的空气质量产生影响;4)无论是否存在秸秆焚烧现象,徐州市区南部的空气质量状况都明显好于北部。

秸秆焚烧导致南京及周边地区2次空气污染事件的成因比较

从天气形势、卫星遥感火点监测、物理量诊断和后向轨迹模拟等方面分析了2008和2010年秸秆焚烧导致南京及周边地区空气污染事件过程的异同点。结果表明,2008年污染过程受大气底层切变线的控制,2010年污染过程受高压天气形势的控制;2008年火点仅出现在江苏地区,而2010年江苏、安徽和浙江地区均有出现;2008年大气底层气流为弱上升运动,导致高浓度的污染,2010年因受下沉气流控制而导致大范围的污染;2008年污染物来源为江苏地区,2010年则受江苏和安徽地区火点的共同影响,这些差异导致2次污染过程影响的范围和强度有所不同。