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太湖沉积物营养物及重金属污染分布特征及风险评估

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1457-1465页

作者：陈珏支鸣强朱德龙李苑禾殷鹏唐婉莹尹洪斌南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094 江苏省太湖地区水利工程管理处江苏苏州215128 江苏省水资源服务中心江苏南京210029 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008

以太湖不同湖区的沉积物为研究对象(53个点位),通过对沉积物表层及垂向中的总氮、总磷、有机质和8种重金属(Hg、As、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr)含量的进行分析,基于ArcGIS制图软件绘制了沉积物氮、磷和重金属在不同湖区的空间分布特征,评... 详细信息

以太湖不同湖区的沉积物为研究对象(53个点位),通过对沉积物表层及垂向中的总氮、总磷、有机质和8种重金属(Hg、As、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr)含量的进行分析,基于ArcGIS制图软件绘制了沉积物氮、磷和重金属在不同湖区的空间分布特征,评估了各项污染指标的生态风险.结果表明,全太湖表层沉积物(0~10cm)的总氮为561~2707mg/kg,平均值1502mg/kg;总体处于中度污染.总磷为308~1156mg/kg,平均值532mg/kg;总体处于中度污染.有机质为1.69%~3.44%,平均值2.35%,污染区域空间上由湖中心往湖西北方向污染程度逐渐增加,尤其以竺山湖区、东太湖区和西沿岸北部这3个区域污染最为严重.重金属空间分布上自东南往西北污染程度逐步增加,尤其以竺山湖区、西沿岸区和南沿岸最为严重,Cd污染在8种重金属污染中最为严重.在纵向分布特征上,氮、磷与重金属含量在0~30cm上逐层降低,呈表层富集的特征.

关键词：太湖底泥营养物重金属污染评价

南四湖地区1951—2020年气温短期波动特征及其影响

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地球环境学报 2024年

作者：刘杰何云川邓建明汤祥明姚昕中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室中国科学院大学聊城大学地理与环境学院

为探究南四湖地区气温短期波动的逐月、季节和年际变化特征，并进一步分析2013—2020年气温短期波动对空气质量的影响，利用南四湖地区1951—2020年最高气温(Tmax)、平均气温(Tmean)和最低气温(Tmin)的逐日数据，基于均方差方法、分段... 详细信息

为探究南四湖地区气温短期波动的逐月、季节和年际变化特征，并进一步分析2013—2020年气温短期波动对空气质量的影响，利用南四湖地区1951—2020年最高气温(Tmax)、平均气温(Tmean)和最低气温(Tmin)的逐日数据，基于均方差方法、分段线性回归、广义可加模型和Mann-Kendall趋势检验等进行分析。结果表明：（1）南四湖地区1951—1990年Tmax、Tmean和Tmin的波动幅度下降趋势显著(r2adj=0.35、0.21、0.45；P 0.05）。（2）南四湖地区1951—1990年气温短期波动季节差异明显，冬季和春季波动下降幅度均显著（P 0.05）。（3）南四湖地区Tmax的逐月波动幅度最大，Tmin次之，Tmean最小。1951—1990年，Tmax在1、2和6月波动幅度下降趋势显著（τ 0.05）。（4）南四湖地区Tmin的逐月短期波动对AQI（P研究揭示南四湖地区气温短期波动变化规律及其对空气质量的影响，为南四湖地区空气污染防控和生态调控提供理论基础。

关键词：南四湖地区气温短期波动均方差广义可加模型空气质量

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全格陵兰冰盖表面融水卫星遥感观测

自然资源遥感 2024年第1期36卷 110-117页

作者：张闻松朱雨欣邱玉宝王裕涵刘金昱杨康南京大学地理与海洋科学学院南京210023 江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 中国南海研究协同创新中心南京210023 中国科学院空天信息创新研究院中国科学院数字地球重点实验室北京100094 中国科学院空天信息创新研究院和芬兰气象研究所北极观测联合研究中心索丹屈莱999018

每年夏季,格陵兰冰盖表面消融产生大量融水。冰面融水由冰面河输送,存储在冰面湖或注水冰裂隙中,形成了规模庞大、结构复杂的水文系统。然而,目前研究对全格陵兰冰面融水空间分布的理解十分有限。文章利用134景10 m空间分辨率的Sentine... 详细信息

每年夏季,格陵兰冰盖表面消融产生大量融水。冰面融水由冰面河输送,存储在冰面湖或注水冰裂隙中,形成了规模庞大、结构复杂的水文系统。然而,目前研究对全格陵兰冰面融水空间分布的理解十分有限。文章利用134景10 m空间分辨率的Sentinel-2遥感影像,提取了2019年消融旺盛期格陵兰冰面融水遥感信息;进一步,对比分析了遥感观测的冰面融水分布与区域大气气候模型(regional atmospheric climate model,RACMO)模拟的冰面融水径流量。结果表明:①2019年消融旺盛期,格陵兰冰面融水面积为9900.9 km^(2),融水体积为6.8 km^(3);②格陵兰冰面融水的空间分布差异较大,呈现明显的“西多东少”“北多南少”的态势;③格陵兰冰面融水主要由冰面河组成,冰面河占冰面融水总体积的57.1%,其次是注水冰裂隙(25.6%)和冰面湖(17.3%);④RACMO在多数流域准确模拟了冰面融水径流区域。研究反映了高分辨率遥感在格陵兰冰面水文研究中的应用潜力,提升了对冰面融水输送与存储等关键水文过程的理解。

关键词：冰面河冰面湖注水冰裂隙 Sentinel-2 格陵兰冰盖

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基于土地利用方式的巢湖流域氮排放情景模拟

湖泊科学 2024年第1期36卷 149-164页

作者：陈西代子帅江岭叶春王延华黄骁力杨灿灿陈驷迪滁州学院地理信息与旅游学院滁州239000 实景地理环境安徽省重点实验室滁州239000 中国环境科学研究院北京100012 南京师范大学地理科学学院南京210023

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通... 详细信息

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000-2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km^(2))主要占据的是耕地(减少了775.64 km^(2)),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020-2030年间土地利用变化特征与2000-2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000-2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。

关键词：巢湖流域氮排放土地利用方式 PLUS模型 InVEST模型

格陵兰冰盖北部地区Denmark流域融水汇流过程遥感观测

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遥感学报 2024年第6期28卷 1433-1452页

作者：李雅杨康刘金昱张闻松王裕涵南京大学地理与海洋科学学院南京210023 中国电子科技集团第五十四研究所石家庄050081 江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 中国南海研究协同创新中心南京210023

在格陵兰冰盖北部溢出冰川以外的地区,竖井和注水冰裂隙较少分布,冰面融水被直接汇流至冰前区域形成冰前水系,最终汇入海洋,形成独特的冰面—冰前融水汇流过程,这对冰盖物质平衡以及海洋环境变化产生重要影响。卫星遥感能够直接观测冰... 详细信息

在格陵兰冰盖北部溢出冰川以外的地区,竖井和注水冰裂隙较少分布,冰面融水被直接汇流至冰前区域形成冰前水系,最终汇入海洋,形成独特的冰面—冰前融水汇流过程,这对冰盖物质平衡以及海洋环境变化产生重要影响。卫星遥感能够直接观测冰面融水径流和冰前水系的时空分布,提供河流位置、形态、动态变化等关键信息,已成为研究格陵兰冰盖融水汇流过程的重要手段。本研究以格陵兰冰盖北部地区Denmark冰面—冰前流域(3240 km2)作为研究对象,采用Sentinel-2和Landsat 8卫星影像提取研究区2014年—2021年消融期(6—8月)冰面融水范围与流域出口冰前河宽,分析冰面融水与冰前河的季节与年际变化特征。进一步对比遥感观测的冰面—冰前流域融水与区域气候模型(MARv3.12与RACMO2.3p2)模拟的冰面融水径流量,揭示冰面—冰前融水汇流过程对冰面消融强度的响应。结果表明:(1)消融期内,冰面融水范围首先向高海拔地区推进(最高海拔达约1400 m),随后逐步消退至冰盖边缘至约500 m,流域出口冰前河宽呈现先增大至约2000 m后减小至约100 m的变化趋势;(2)遥感观测的冰面融水与流域出口冰前河宽呈现显著线性正相关关系(R=0.87,P流域内形成了连续的冰面—冰前水文系统,能够有效汇流融水离开冰盖进入海洋;(3)MARv3.12与RACMO2.3p2模型能够较准确地模拟冰面融水径流量,冰面融水径流量与遥感观测的冰面融水(MAR:R=0.87;RACMO:R=0.84,P流域出口冰前河宽(MAR:R=0.89;RACMO:R=0.88,P流域出口冰前河宽的相关系数(MAR:R=0.94;RACMO:R=0.92,P流域冰面—冰前融水汇流过程的最优滞时约为2 d,这一滞时定量表征了Denmark流域冰面—冰前流域输送融水的效率。

关键词：冰面消融冰面河冰前河河流遥感极地遥感格陵兰冰盖

青藏高原阿里地区不同物种粪便中甾醇分布特征及指示意义

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地理科学 2024年第7期44卷 1123-1132页

作者：李秀美刘苏涛侯居峙袁侃侯孝欢冀克家信阳师范大学地理科学学院/河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000 中国科学院青藏高原研究所北京100101

本文以青藏高原阿里地区夏达错流域为研究区,采集湖泊周边人类以及驴、狐狸、兔子、马、狼、鸟、羊、牛9个物种的粪便样品,利用气相色谱-质谱联用仪对粪便样品中的9种甾醇化合物进行检测,并分析其分布特征及指示意义。结果表明:粪甾烷... 详细信息

本文以青藏高原阿里地区夏达错流域为研究区,采集湖泊周边人类以及驴、狐狸、兔子、马、狼、鸟、羊、牛9个物种的粪便样品,利用气相色谱-质谱联用仪对粪便样品中的9种甾醇化合物进行检测,并分析其分布特征及指示意义。结果表明:粪甾烷醇和异构粪甾烷醇是人类粪便中的主要甾醇,约占人类粪便总甾醇质量浓度(粪便中9种甾醇质量浓度之和)的60%,但这2种化合物在其他物种粪便总甾醇质量浓度中占比仅为0.66%~10.04%,且粪甾烷醇和异构粪甾烷醇在人类粪便中的质量浓度之和是其在其他8个物种粪便中质量浓度总和的两倍有余,因而这两种化合物可用作夏达错地区人类活动的代用指标;胆固醇在狐狸和狼等食肉动物粪便总甾醇中的占比均超过了50%,而在其它物种中的占比均小于7%,可用于示踪食肉动物;β-谷甾醇在鸟类粪便总甾醇中占比超过85%,远高于其在其他物种粪便总甾醇中占比,可用于识别植食性鸟类;β-谷甾醇、豆甾醇、24-乙基粪甾烷醇和谷甾烷醇是植食性哺乳动物粪便中的优势甾醇,可用于识别植食性哺乳动物;甾醇化合物的特定比值能够有效地识别出夏达错周边地区的人类粪便样本。该研究为重建青藏高原西部夏达错地区过去人与环境关系研究奠定了科学基础。

关键词：动物粪便甾醇人类活动夏达错青藏高原

基于水动力模型的黄河上游典型地区暴雨洪水过程模拟

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 519-528页

作者：王慧敏栾金凯马宁中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京

全球气候变暖背景下极端洪水灾害频发,对地处干旱、半干旱地区的黄河流域之影响尤为明显,洪水灾害风险增大.为了提高干旱区洪水灾害的应对能力,本文以地处黄河上游的十大孔兑地区为主要研究对象,以水动力模型HEC-RAS为主要研究手段,以... 详细信息

全球气候变暖背景下极端洪水灾害频发,对地处干旱、半干旱地区的黄河流域之影响尤为明显,洪水灾害风险增大.为了提高干旱区洪水灾害的应对能力,本文以地处黄河上游的十大孔兑地区为主要研究对象,以水动力模型HEC-RAS为主要研究手段,以雨量站和水文站观测数据及哨兵卫星影像为主要数据,对该区典型的暴雨洪水事件进行了详细的过程模拟,评估模型对洪水事件的模拟效果.研究发现:1)基于哨兵影像的验证表明,水动力模型可较为准确地模拟该区洪水淹没过程;2)数字高程模型(DEM)的分辨率和质量对模拟的洪水淹没范围准确度影响最为明显;3)HECRAS在运用高分辨的DEM和计算网格对大流域进行洪水模拟时仍存在较大局限性.本研究认为,该地区应加强水文监测工作,为未来建立集成“四预”一体的洪涝灾害防御系统提供充足的数据支撑.

关键词：十大孔兑流域洪水模拟 HEC-RAS水动力模型 Sentinel-1A影像

自然资源管理创新助力生态产品价值实现:关键环节与实施路径

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中国土地科学 2024年第4期38卷 1-10页

作者：金志丰张晓蕾陈诚江苏省国土资源研究中心江苏南京210017 自然资源部海岸带开发与保护重点实验室江苏南京210017 江苏自然资源智库江苏南京210017 中国科学院南京地理与湖泊研究所江苏南京210008

研究目的:揭示生态产品价值实现与自然资源管理的互动关系,研究自然资源管理创新助力生态产品价值实现的关键环节与实施路径。研究方法:理论分析法,案例分析法和归纳演绎法。研究结果:(1)自然资源管理创新通过自然资源“要素化、空间化... 详细信息

研究目的:揭示生态产品价值实现与自然资源管理的互动关系,研究自然资源管理创新助力生态产品价值实现的关键环节与实施路径。研究方法:理论分析法,案例分析法和归纳演绎法。研究结果:(1)自然资源管理创新通过自然资源“要素化、空间化、市场化、品质化”,推进生态产品价值“发现—捕获—提升—实现—发挥—再提升”。(2)自然资源管理中的调查确权、规划引领、核算评估、资源配置和供给能力提升是推动生态产品价值实现的5个关键环节。(3)实施路径包括:基于调查确权分区域、分层次开展生态产品信息普查;完善国土空间规划编制内容,开展全民所有自然资源资产保护和使用规划、生态产品专项规划研究探索;引入“标准生态产品”理念,建立生态产品基准价格体系和公示价格体系;推动自然资源资产所有权和使用权分离,丰富配置规则;以整治修复为抓手提升供给能力和质量,提升溢价水平。研究结论:基于“1+5+N+1”的自然资源管理创新助力生态产品价值实现逻辑,深化管理方式、政策和机制研究创新,是加快促进生态资源资产价值转化和保值增值的关键和重要方向。

关键词：自然资源管理生态产品关键环节实施路径

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黄河下游东平湖炭屑记录的近1500年以来火演化历史

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 33-45页

作者：陈影影吉谚语赵琳侍晓颖杨丽伟段诗静陈诗越江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院徐州221116 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 湖南师范大学地理科学学院长沙410084

东平湖是黄河下游地区最大的蓄洪湖泊,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。本研究以东平湖沉积岩芯(DPK岩芯,161 cm)为研究对象,利用该岩芯的炭屑记录,并结合粒度、烧失量等古环境指标,重建了东平湖地区近1500年以来的古火... 详细信息

东平湖是黄河下游地区最大的蓄洪湖泊,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。本研究以东平湖沉积岩芯(DPK岩芯,161 cm)为研究对象,利用该岩芯的炭屑记录,并结合粒度、烧失量等古环境指标,重建了东平湖地区近1500年以来的古火演化历史,探讨了火事件与气候变化、人类活动之间的关系。研究结果表明:(1)516—1254 AD,黄河下游东平湖地区为冷干转暖湿气候,火事件较频繁,但约1000 AD之后有降低趋势;(2)1254—1922 AD,气候寒冷,旱涝交替频繁,气候变化和人类活动共同影响下导致火事件较之前明显加频加剧;(3)1922—1962 AD,气候相对暖湿,受气候变化及黄河改道影响,火事件频率显著减少且趋于稳定;(4)1962年以来,在暖干气候条件及人类活动加剧扰动的背景下,火事件明显增加,尤其是>100μm炭屑浓度急剧攀升至整个剖面的最高峰,粒度迅速粗化,表明人类活动干扰进一步加强。进一步分析认为,气候变化是促进该地区火活动的重要因素,而人类活动(如刀耕火种、毁林开荒、战争等)的加强可能是导致东平湖流域火事件频发的主因。研究结果对于未来全球变暖背景下区域森林火灾的防护与治理具有重要的科学意义,进而更好地服务于黄河流域生态保护与高质量发展国家战略。

关键词：炭屑火历史气候变化人类活动东平湖