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艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素

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环境科学 2019年第11期40卷 4824-4832页

作者：陈香月丁建丽王敬哲葛翔宇梁静新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年~2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年~2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进... 详细信息

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年~2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年~2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0.414)>夏季(0.390)>秋季(0.287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0.374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010~2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32.32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0.483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R^2=0.866,RMSE=0.042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著.

关键词：气溶胶光学厚度(AOD) 随机森林模型(RF) 深蓝算法(DB) 艾比湖流域时空变化

艾比湖流域不同水盐环境植物多样性对生态系统多功能性的影响

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植物资源与环境学报 2021年第4期30卷 22-30页

作者：张洁吕光辉王恒方蒋腊梅蔡艳新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

以艾比湖流域荒漠生态系统为研究对象,基于Margalef丰富度指数和功能丰富度指数,对植物多样性与生态系统多功能性的关系进行了研究。结果表明:高水盐环境(土壤含水量10.93%,土壤含盐量5.95 g·kg^(-1))下,群落主要由胡杨(Populus euphra... 详细信息

以艾比湖流域荒漠生态系统为研究对象,基于Margalef丰富度指数和功能丰富度指数,对植物多样性与生态系统多功能性的关系进行了研究。结果表明:高水盐环境(土壤含水量10.93%,土壤含盐量5.95 g·kg^(-1))下,群落主要由胡杨(Populus euphratica Oliv.)和柽柳(Tamarix chinensis Lour.)等乔木组成;中水盐环境(土壤含水量6.87%,土壤含盐量3.96 g·kg^(-1))下,群落主要由白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、罗布麻(Apocynum venetum Linn.)和铃铛刺〔Halimodendron halodendron(Pall.)Voss〕等灌木组成;低水盐环境(土壤含水量2.91%,土壤含盐量2.58 g·kg^(-1))下,群落主要由沙蓬〔Agriophyllum squarrosum(Linn.)Moq.〕和小獐毛〔Aeluropus pungens(M.Bieb.)C.Koch〕等草本组成。高、中和低水盐环境下,Margalef丰富度指数的差异不显著(P>0.05);功能丰富度指数分别为10.83、8.73和6.87,三者间差异显著(P<0.05);高和中水盐环境下,生态系统多功能性指数显著高于低水盐环境。高和中水盐环境下,Margalef丰富度指数与功能丰富度指数呈显著相关关系,拟合系数(R2)分别为0.319和0.313;低水盐环境下,二者间的相关关系不显著。高水盐环境下,Margalef丰富度指数和功能丰富度指数与生态系统单一功能间相关关系均不显著;中和低水盐环境下,Margalef丰富度指数仅与植物叶片有机碳含量呈显著相关关系,R2分别为0.214和0.274。高水盐环境下,功能丰富度指数与生态系统多功能性指数呈显著相关关系,R2为0.327;中水盐环境下,Margalef丰富度指数与生态系统多功能性指数呈显著相关关系,R2为0.152。对于整个样地,土壤含水量对生态系统多功能性的重要性最高,功能丰富度指数的重要性高于Margalef丰富度指数。综上所述,随着土壤含水量的降低,Margalef丰富度指数与功能丰富度指数间相关关系减弱。非生物因子中土壤含水量对生态系统多功能性影响最大,进一步说明土壤含水量对生态系统多功能性的限制性作用;生物因子中功能丰富度指数对生态系统多功能性起主要作用。

关键词：艾比湖流域 Margalef丰富度指数功能丰富度指数生态系统多功能性荒漠生态系统

艾比湖流域气溶胶光学厚度与土地覆被景观格局关联分析

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农业工程学报 2016年第22期32卷 273-283页

作者：王小平张飞井云清张海威李哲新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室乌鲁木齐830046

土地覆被-景观格局直接或间接影响大气环境,了解大气环境对土地覆被-景观格局的响应,对维护和改善生态环境具有重要的意义。该研究基于环境一号卫星HJ-1B CCD数据,研究艾比湖流域土地覆被-景观格局与气溶胶光学厚度(aerosol optical dep... 详细信息

土地覆被-景观格局直接或间接影响大气环境,了解大气环境对土地覆被-景观格局的响应,对维护和改善生态环境具有重要的意义。该研究基于环境一号卫星HJ-1B CCD数据,研究艾比湖流域土地覆被-景观格局与气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的关联关系,首先通过CCD数据反演AOD,然后利用分维数分析和贡献分析方法,定量分析土地覆被-景观格局对AOD的影响。结果表明:1)研究区AOD主要集中于绿洲及人口集聚区,从绿洲的中心到绿洲边缘气溶胶光学厚度逐渐降低,且在南部山区集聚呈带状;2)流域平均AOD与景观指数PD、ED、LSI和AI之间均存在着高度相关性,且景观的组成和空间结构都影响着流域AOD的空间分布;3)通过分维数分析,可知耕地和盐渍地的AOD密度从高值中心到外边界下降,但在其他的土地覆被类型上变化相反,盐渍地和耕地是流域主要空气污染的贡献者;4)应用贡献分析法进一步阐明了耕地和盐渍地可以增加空气污染,而林草地的效果相反。土地覆被变化和人类活动是影响艾比湖流域AOD空间分布主要原因,对AOD与土地覆被-景观格局变化的定量研究可以使研究者更好地了解AOD与土地覆被-景观格局的关系,进一步为土地政策的制定和土地利用规划提供参考。

关键词：遥感土地利用生态艾比湖流域气溶胶厚度空间尺度分维数分析贡献分析

新疆艾比湖流域河湖水质变化(2005-2020年)

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湖泊科学 2022年第2期34卷 478-495页

作者：张飞王维维辛红云郝晋新刘长江段潘新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆博州环境监测站博乐833400 新疆天辰环境技术有限公司乌鲁木齐830000

艾比湖流域是西北地区重要的生态屏障,维持着该地区乃至整个新疆北部的生态平衡.艾比湖流域水环境的好坏关系着当地经济和流域的可持续发展.然而,针对艾比湖流域长期水质变化、营养状况和健康风险的研究较少,故基于艾比湖流域2005-2020... 详细信息

艾比湖流域是西北地区重要的生态屏障,维持着该地区乃至整个新疆北部的生态平衡.艾比湖流域水环境的好坏关系着当地经济和流域的可持续发展.然而,针对艾比湖流域长期水质变化、营养状况和健康风险的研究较少,故基于艾比湖流域2005-2020年12个断面长时间序列的监测数据,利用加拿大水质指数(Canadian water quality index,CWQI)评价河湖水质状况,采用综合营养状态指数(comprehensive trophic level index,TLI(∑))评价艾比湖水体富营养化状态,使用Risk评价水环境健康风险(water environment healthy risk,WEHR),并结合逐步多元线性回归(SMLR),分析了水质参数与CWQI、TLI(∑)与WEHR之间的关系.结果表明:(1)精河CWQI下游大于上游,而博尔塔拉河相反,且精河与博尔塔拉河均存在点源污染,精河CWQI的变化范围46.29~98.71,博尔塔拉河CWQI的变化范围25.36~99.71,艾比湖CWQI的变化范围42.29~55.95,变异系数介于0.01~0.23之间;(2)20052020年艾比湖水体TLI(∑)大多数介于轻度富营养和中度富营养状态之间;氮磷比表明,研究区为磷限制状态,主要受农业面源污染、放牧、生活废水等人为活动的影响;(3)精河WEHR上游大于下游,而博尔塔拉河相反.水环境健康风险主要受化学致癌物影响,砷(As)的影响最大,其次为六价铬(Cr^(6+)).各断面点总风险超过美国环境保护署(United States Environmental Protection Agency,USEPA)规定的最大可接受风险水平;(4)逐步多元线性回归分析表明,影响水质的参数有高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮、总磷(TP)、总氮(TN)、大肠菌群(E.coli)、透明度和挥发酚(volatile phenol,VP),影响水体富营养化参数为COD_(Mn)、TP、TN,影响WEHR的参数为氟化物(F-)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、六价铬(Cr^(6+))、铅(Pb)、氰化物(Cyanide)和挥发酚(VP).本文的研究结果可为区域水环境可持续发展和水资源的合理配置提供有力的科学依据.

关键词：艾比湖流域咸水湖水质参数长期趋势影响因素

艾比湖流域地表水水质指标与水体指数关系研究

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环境科学学报 2017年第3期37卷 900-909页

作者：王小平张飞 Abduwasit Ghulam 于海洋任岩王娟张月新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室乌鲁木齐830046 美国圣路易斯大学可持续发展中心圣路易斯63108

传统的水域水质监测手段不仅成本高,而且空间信息有限,难以对相关水域进行全面的监测与评价.利用遥感技术进行水域水质监测可克服这些局限.本文以新疆艾比湖流域为研究对象,结合2015年5月实测水质数据和从准同步Landsat OLI数据上提取... 详细信息

传统的水域水质监测手段不仅成本高,而且空间信息有限,难以对相关水域进行全面的监测与评价.利用遥感技术进行水域水质监测可克服这些局限.本文以新疆艾比湖流域为研究对象,结合2015年5月实测水质数据和从准同步Landsat OLI数据上提取的水体指数值,利用空间分析和多元统计方法进行分析.结果发现,水体指数EWI、AWEIsh、Vegetation index(VI)、NDWI、NWI、NEW与水质指标之间的相关性显著(0.55≤r≤0.88).因此,选用以上6种水体指数与水质指标进行回归分析并建立数学关系估算模型,发现模型均方根误差均较低.利用同期实测数据对估算模型进行精度验证,发现验证判定系数高,验证点的相对平均误差偏低,均方根误差偏小.与此同时,利用2015年10月的40个采样点对模型进行二次验证,发现验证的判定系数满足0.22艾比湖流域水体指数建立的TP、BOD5、SS、pH、色度和浊度估算模型具有较好的普适性.该研究不仅可以为干旱区湖泊的遥感识别奠定基础,而且可为遥感技术应用于地表水水质指标值的提取提供一定的科学依据.

关键词：艾比湖流域水质指标遥感水体指数地表水

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艾比湖流域大气降尘重金属的污染和健康风险

中国环境科学 2015年第6期35卷 1645-1653页

作者：张兆永吉力力.阿不都外力姜逢清中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

为了解新疆典型绿洲盆地经济发展背景下大气降尘中重金属的污染状况及潜在健康风险,通过采集样品,测试了其中重金属Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu含量,然后结合富集因子（EF）、地累积指数（Igeo）和健康风险评估方法进行研究.结果表明：... 详细信息

为了解新疆典型绿洲盆地经济发展背景下大气降尘中重金属的污染状况及潜在健康风险,通过采集样品,测试了其中重金属Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu含量,然后结合富集因子（EF）、地累积指数（Igeo）和健康风险评估方法进行研究.结果表明：艾比湖流域年降尘通量平均值为298.23g/m2,各月降尘平均值为24.85g/m2,从年内分配来看,艾比湖流域冬半年（2013年8月～2014年2月）大气降尘通量明显大于夏半年（2014年3～7月）,富集系数计算表明,艾比湖流域大气降尘中重金属Cu、Cr和As,主要来自于流域自然地质背景;降尘中重金属Pb、Cd和Hg主要受人为污染因素的影响.地积累指数评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属As、Cr、Cu和Zn的无污染等级在全年各月所占比例最大;重金属Pb、Cd和Hg轻污染等级较大,中度污染也占有一定比率.健康风险评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属的致癌和非致癌风险概率均较低,不会对流域人体健康造成危害.

关键词：大气降尘重金属污染评价健康风险评估艾比湖流域干旱区绿洲

艾比湖流域绿洲乡村聚落空间格局及其驱动力分析

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干旱区地理 2018年第4期41卷 859-866页

作者：刘香云王宏卫杨胜天何珍珍王媛媛王盼新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 北京师范大学地理科学学部北京100875

通过把握绿洲乡村聚落空间规律,揭示其影响机制,以期为西北边陲绿洲美丽乡村建设过程中的聚落管理和规划提供依据。基于GIS技术、计量统计方法和实地考察调查对新疆艾比湖流域绿洲乡村聚落空间格局及影响因素进行了分析。结果表明:(1)... 详细信息

通过把握绿洲乡村聚落空间规律,揭示其影响机制,以期为西北边陲绿洲美丽乡村建设过程中的聚落管理和规划提供依据。基于GIS技术、计量统计方法和实地考察调查对新疆艾比湖流域绿洲乡村聚落空间格局及影响因素进行了分析。结果表明:(1)艾比湖流域绿洲乡村聚落整体为小规模—低密度—高核破碎化状态,呈现冲洪积扇平原—中低密度扇射型、河流两侧—低密度线状型和中高密度条带型及精河盆地—高密度团块型分布特色。(2)聚落局部规模分异明显,冷点区多为兵团团场连队,热点多为地方乡镇村庄。(3)聚落主要分布在海拔800 m以下、距河流2km以内、距道路1 km以内区域,并深受政策制度影响。乡村聚落的发展更多地受制于人类的行为,然而,在艾比湖流域绿洲特殊的地形地貌、较大的海拔高程差以及博河、精河贯穿全区的自然条件下,乡村聚落格局及进一步发展受到限制。

关键词：绿洲农村聚落空间格局分布特征艾比湖流域

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基于同位素揭示艾比湖流域地下水特征

干旱区地理 2023年第2期46卷 201-210页

作者：刘景明丁建丽包青岭张子鹏姜磊鹏曲艺新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

地下水对于调节干旱区水循环和生态系统具有重要意义,认识和管理地下水资源是防止河流基流减少,地面沉降和水质退化的关键。通过分析艾比湖流域地下水水化学参数和氢氧稳定同位素特征,结合线性回归、双端元混合模型和GIS空间分析等方法... 详细信息

地下水对于调节干旱区水循环和生态系统具有重要意义,认识和管理地下水资源是防止河流基流减少,地面沉降和水质退化的关键。通过分析艾比湖流域地下水水化学参数和氢氧稳定同位素特征,结合线性回归、双端元混合模型和GIS空间分析等方法,探讨不同区域地下水补给来源和水化学组分动态变化。结果表明:(1)博尔塔拉河(简称博河)和精河中下游区域氢氧同位素(δ2H与δ18O)值最大,艾比湖周边区域次之,博河上游区域最小,流域地下水存在不同的循环过程。(2)地下水氘盈余(d-excess)和水化学特征反映了地下水不同的补给机制和影响因素,博河上游区域地下水主要受冰川积雪融水补给;博河和精河中下游地下水主要来源为地表水和降水,同时受岩层性质、农田开发和灌溉措施影响较大;艾比湖周边地下水主要来源于冰雪融水和降水。中下游区域和河湖交汇区地下水是防控和治理的重点区域。(3)地下水流动系统Ⅰ的电导率(Electrical conductance,EC)在210.00~2500.00μS·cm^(-1)之间,d-excess在6.47‰~9.70‰之间;流动系统ⅡEC在141.60~5260.00μS·cm^(-1)之间,d-excess在9.61‰~17.45‰之间,地下含水层存在不同的水力联系。研究结果对艾比湖流域地下水氢氧同位素和水化学驱动机制的探讨,可以为流域地下水资源的合理利用及科学开发提供一定的理论参考依据。

关键词：氢氧同位素水化学组分地下水补给地下水流动系统艾比湖流域

艾比湖流域地表水水体悬浮物、总氮与总磷光谱诊断及空间分布特征

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生态环境学报 2017年第6期26卷 1042-1050页

作者：张海威张飞李哲阿依努尔.玉山江陈芸新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046 澳大利亚联邦科工组织水土研究所

水体悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)是衡量水质的一个重要指标。选择新疆艾比湖流域为靶区,基于2015年10月实测光谱数据,采用微分法和反射率变换法以及偏最小二乘法估算水体中的SS、TN和TP的质量浓度。结果表明,(1)水体悬浮物的自然对... 详细信息

水体悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)是衡量水质的一个重要指标。选择新疆艾比湖流域为靶区,基于2015年10月实测光谱数据,采用微分法和反射率变换法以及偏最小二乘法估算水体中的SS、TN和TP的质量浓度。结果表明,(1)水体悬浮物的自然对数(ln SS)的显著性波段出现在350、410、520、570、655和940 nm处,基于偏最小二乘法的ln SS均方根一阶拟合效果最好,P艾比湖的北岸,基于最优模型反演的SS、TN和TP的浓度整体偏高,且与原始数据的空间分布相差不明显。综上所述,利用光谱数据可以精准、快速的估算水体悬浮物、总氮和总磷,可为水质的评价提供科学依据,亦可为今后利用星载高光谱传感器对艾比湖流域水质参数进行大面积估算提供新思路。

关键词：艾比湖流域水体总氮总磷光谱诊断