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基于土地利用变化的甘南藏族自治州景观生态风险评估

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草业科学 2024年

作者：张强陆荫郭翔吴玮甘肃省环境监测中心站

基于甘南州1990-2020年四期土地利用覆盖数据，构建景观生态风险评价模型并对甘南州景观生态风险时空特征进行评估。结果表明：（1）在过去的30年甘南州草地和林地是主要用地类型，占研究区总面积比例达96%以上，草地是发生用地类型转... 详细信息

基于甘南州1990-2020年四期土地利用覆盖数据，构建景观生态风险评价模型并对甘南州景观生态风险时空特征进行评估。结果表明：（1）在过去的30年甘南州草地和林地是主要用地类型，占研究区总面积比例达96%以上，草地是发生用地类型转移和变化最大的用地类型，土地利用变化呈现阶段特征，2010年之前土地利用变化较为活跃，2010年后受各项政策保护土地利用变化趋于平稳。（2）1990-2020年甘南州景观生态风险状况略有改善，景观生态风险指数由0.3942降低至0.3915，高生态风险面积持续下降。耕地在高生态风险面积占比由60.64%降低到57.96%.（3）1990-2020年甘南州景观生态风险呈正相关，Moran’s I指数持续降低表明其空间聚集关联程度在减弱，根据局部自相关分析结果在州域尺度下划定生态风险空间线，不同区域应开展不同的生态保护措施。

关键词：土地利用变化景观生态风险空间自相关生态风险空间线

湘南地区土壤重金属污染分布特征及特定源-生态风险评估

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环境科学 2024年

作者：甘杰邹霖陈贝贝冉洪珍刘建利陕西省环境监测中心站湖南省生态环境监测中心

为探究湘南地区土壤重金属污染分布规律与生态风险综合情况，于湘南地区采集了362个表层土壤样品，通过多元统计分析、地理信息系统（GIS）和正定矩阵因子分解（PMF）模型耦合综合生态风险指数法研究了土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Zn、Ni... 详细信息

为探究湘南地区土壤重金属污染分布规律与生态风险综合情况，于湘南地区采集了362个表层土壤样品，通过多元统计分析、地理信息系统（GIS）和正定矩阵因子分解（PMF）模型耦合综合生态风险指数法研究了土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Zn、Ni、Mn、Tl和Sb含量的空间分布规律、污染来源及各污染源对生态风险的贡献率。结果表明，研究区土壤重金属污染较为突出，其含量平均值均超过湖南省土壤元素背景值；尤其是Cd、Hg、Pb和Sb污染严重，且呈高度变异，其含量分别达湖南省土壤元素背景值的8.30、9.00、5.09和2.79倍。土壤中重金属含量区域分布特征明显，主要聚集在郴州西部，且呈现从聚集区向周边区域扩散的趋势；重金属含量高值聚类区也主要分布在该区域，即黑色金属冶炼和延展加工类企业和有色金属采选业企业周边。主成分分析（PCA）结合PMF模型结果显示，研究区土壤重金属污染源贡献率依次为黑色金属矿冶活动工业源（29.06%）、大气沉降源（22.05%）、有色金属采选源（20.65%）、其他工业和交通混合源（14.73%）和自然来源（13.50%）。特定源-生态风险评价模型分析结果表明，黑色金属冶炼与延展加工等工业活动和大气迁移源为研究区土壤生态风险优先控制污染源，Cd和Hg为优先控制元素。上述研究结果为湘南地区土壤重金属环境污染风险防控提供了重要的理论依据。

关键词：土壤重金属空间分布源解析生态风险

长三角典型城市臭氧污染特征及VOCs来源解析

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1500-1512页

作者：赵月上海市环境监测中心上海200235

为了解长三角区域臭氧(O_(3))污染特征及来源成因,利用2021年5−10月长三角区域典型城市上海市、南京市和合肥市的挥发性有机物(VOCs)及常规连续在线观测数据,识别对O_(3)生成贡献较大的VOCs组分,并对比O_(3)污染日和非污染日VOCs组分体... 详细信息

为了解长三角区域臭氧(O_(3))污染特征及来源成因,利用2021年5−10月长三角区域典型城市上海市、南京市和合肥市的挥发性有机物(VOCs)及常规连续在线观测数据,识别对O_(3)生成贡献较大的VOCs组分,并对比O_(3)污染日和非污染日VOCs组分体积分数的变化,同时结合正交矩阵因子分析模型探究VOCs来源解析。结果表明:①上海市、南京市和合肥市O_(3)日最大8 h滑动平均浓度的第90百分位数分别为163、185和163μg/m^(3),超标天数分别为20、42和20 d,VOCs平均体积分数分别为12.93×10^(-9)±8.61×10^(-9)、14.45×10^(-9)±7.56×10^(-9)和15.60×10^(-9)±8.12×10^(-9),3个城市VOCs均以烷烃为主,上海市VOCs中芳香烃、南京市VOCs中烯烃以及合肥市VOCs中炔烃占比较突出。②南京市和合肥市的臭氧生成潜势(OFP)月变化均呈先降后升的趋势,上海市变化不明显。上海市和合肥市VOCs中芳香烃对O_(3)生成贡献最大,贡献率在40%以上,南京市VOCs中烯烃(40.1%)和芳香烃(35.9%)对O_(3)生成贡献较突出。③3个城市O_(3)浓度日变化均呈单峰分布,在污染日12:00之前O_(3)生成速率和生成量均显著高于非污染日,其前体物VOCs体积分数和NO_(2)浓度呈相似的双峰分布特征。从示踪组分来看,O_(3)污染日上海市机动车尾气源和工业排放源、南京市机动车尾气源和溶剂使用源、合肥市汽油挥发源等均有所增加。④机动车尾气源和工业排放源为3个城市VOCs的主要贡献源,此外上海市的石化化工源、南京市的溶剂使用源以及合肥市的汽油挥发源和燃烧源对夏季VOCs的贡献不容忽视。研究显示,较高的前体物浓度和较快的前体物消耗速率是O_(3)超标的重要原因,长三角区域大气VOCs管控应重点关注机动车尾气源和工业源的排放。

关键词：长三角臭氧生成潜势示踪组分来源解析

基于机器学习算法的典型工业区环境空气VOCs浓度预测研究

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环境科学研究 2024年第8期37卷 1694-1702页

作者：车祥上海市环境监测中心上海200235

挥发性有机物(VOCs)是重要的臭氧前体物,实现VOCs浓度预测可为区域大气污染预警与精准管控提供支撑。基于2022年上海市某典型工业区的区域观测VOCs小时体积分数、同期中尺度天气模型(WRF)分层气象因子预报数据、重点企业用电量数据,利... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)是重要的臭氧前体物,实现VOCs浓度预测可为区域大气污染预警与精准管控提供支撑。基于2022年上海市某典型工业区的区域观测VOCs小时体积分数、同期中尺度天气模型(WRF)分层气象因子预报数据、重点企业用电量数据,利用长短期记忆网络(LSTM)算法构建了区域VOCs预测模型,对2023年1-4月区域VOCs小时体积分数进行预测,预报时效为24 h。基于区域污染溯源结果,构建了正常排放情景数据集,将预测值、观测值、正常排放情景数据集进行比较和分析,评估了预测值的准确性。结果表明:①区域VOCs体积分数预测值变化趋势与观测值基本一致,总体略低于观测值,在小时及日均两个级别均具有良好的线性相关关系。VOCs小时体积分数预测值的均方根误差(RMSE)为23.71×10^(-9),标准化平均偏差(NMB)为-10.4%,相关系数(r)为0.53,平均绝对误差(MAE)为12.73×10^(-9),两倍因子百分比(FAC2)为86.9%,VOCs日均体积分数预测值的RMSE、r、MAE、FAC2分别为11.33×10^(-9)、0.81、7.06×10^(-9)、96.7%。②模型可准确预测正常排放情景下的区域VOCs体积分数变化,突发异常排放导致的短时VOCs高值是VOCs小时体积分数预测值误差的主要来源,且贡献率一般超过30%。不同气象条件下异常排放对区域VOCs体积分数的影响程度不同,扩散条件愈不利,异常排放对区域VOCs浓度的影响愈大。③预测模型误差的来源分析表明,更多种类高分辨率活动量表征数据及更精细的气象预测数据有助于进一步提升预测模型的准确性。研究显示,LSTM算法可实现工业区环境空气VOCs浓度预测,进而识别气象条件及异常排放对区域VOCs浓度的影响。

关键词：机器学习长短期记忆网络挥发性有机物(VOCs) 预测环境空气

结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化

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湖泊科学 2024年第3期36卷 670-684页

作者：时晨燚刘凤祝铠张媛刘海湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北省生态环境监测中心站武汉430071

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖... 详细信息

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取20002020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4~5天是最佳预测时间。

关键词：遥感监测空间分布预测藻类增殖风险丹江口水库

兰州市PM_(2.5)中重金属元素的来源及健康风险评价

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环境科学与技术 2024年第7期47卷 216-224页

作者：王凯王瑛甘肃省环境监测中心站甘肃兰州730030

文章于非采暖期(2022年6月1日-8月31日)和采暖期(2022年11月1日-2023年1月31日)在兰州市城关区采集了121个PM_(2.5)样品,并对其中14种重金属元素的污染特征、来源及健康风险进行了研究。结果表明,兰州市采暖期的PM_(2.5)平均浓度((44.1... 详细信息

文章于非采暖期(2022年6月1日-8月31日)和采暖期(2022年11月1日-2023年1月31日)在兰州市城关区采集了121个PM_(2.5)样品,并对其中14种重金属元素的污染特征、来源及健康风险进行了研究。结果表明,兰州市采暖期的PM_(2.5)平均浓度((44.1±12.2)μg/m^(3))约为非采暖期PM_(2.5)平均浓度((20.8±3.05)μg/m^(3))的2倍,PM_(2.5)中14种重金属元素的平均浓度在采暖期((4 443±953) ng/m^(3))远高于非采暖期((2 854±426) ng/m^(3)),其中Al、Ca、Fe、Cu和K是兰州市PM_(2.5)中主要的重金属元素。富集因子分析结果表明,受人为活动影响较大的Zn、Se、Cd和Cu在采暖期的EFs值要远远大于非采暖期。正定矩因子分析的结果显示兰州市PM_(2.5)中14种重金属元素主要来源于土壤扬尘、生物质燃烧和工业生产混合排放(39.1%),其次为工业排放(23.3%)、交通排放(20.2%)和燃煤排放(17.4%)。健康风险评价结果显示,所有致癌元素中Cr的致癌风险最高,且在非采暖期和采暖期对成年男性、成年女性和儿童均存在致癌风险,Mn在采暖期对成年男性、成年女性和儿童均存在非致癌风险。因此,兰州市PM_(2.5)中的Cr和Mn的排放需要引起相关部门的高度关注,对于产生这2种元素的煤炭燃烧排放和电镀、冶金、制革和建筑施工等工业生产应该采取一定的措施进行减排监管。总致癌风险和总非致癌风险呈现儿童>成年男性>成年女性的特点。

关键词：兰州市 PM_(2.5) 重金属源解析健康风险评价

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2022年秦皇岛近岸海域赤潮成因初探

应用生态学报 2024年第3期35卷 817-826页

作者：徐金涛姚远杨雯王众李欣阳谭法启李微微马继成马新国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站河北秦皇岛066002

为探究2022年秦皇岛近岸海域赤潮过程的成因,于2022年4—9月进行了水质和赤潮生物调查,利用因子分析和典范对应分析等方法分析了主要环境因子与赤潮生物之间的关系。结果表明:2022年秦皇岛近岸海域共发生8次赤潮,累计赤潮面积716.1 km^(... 详细信息

为探究2022年秦皇岛近岸海域赤潮过程的成因,于2022年4—9月进行了水质和赤潮生物调查,利用因子分析和典范对应分析等方法分析了主要环境因子与赤潮生物之间的关系。结果表明:2022年秦皇岛近岸海域共发生8次赤潮,累计赤潮面积716.1 km^(2),根据赤潮藻种差异和暴发时间的不同,可分为夜光藻赤潮、硅藻-裸藻(中肋骨条藻、运动异双鞭藻、伪菱形藻属)赤潮和甲藻(锥状斯克里普藻和叉状角藻)赤潮3种主要的赤潮过程。因子分析结果表明,季节因子的主要作用时间为7—9月,氮磷营养盐因子的主要作用时间为4月和7月。典范对应分析表明,夜光藻喜低温,其赤潮发生时往往伴随有较高浓度的铵氮和活性磷酸盐;中肋骨条藻、运动异双鞭藻和伪菱形藻属对各类环境因子具有广泛的耐受性,但更喜高温和富氮海水;叉状角藻和锥状斯克里普藻在寡磷环境下生存竞争力更强。综合两种方法的结果认为,3种赤潮过程的成因各不相同:充足的饵料藻及适宜的水温是引发和维持夜光藻赤潮的重要因素;适宜的温盐条件和富营养化环境是形成硅藻-裸藻赤潮的主要原因;丰富的营养物质和海水扰动促进了锥状斯克里普藻孢囊的萌发并引发赤潮;而磷限制是锥状斯克里普藻赤潮向叉状角藻赤潮转变并使之得以维持的主要原因。

关键词：秦皇岛赤潮因子分析典范对应分析磷限制

虚拟现实技术应用于臭气浓度采样考核系统软件初探

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中国环境监测 2024年第5期40卷 86-93页

作者：张峰上海市环境监测中心

臭气浓度是表征恶臭污染程度的感官性指标，臭气浓度监测是当前国内外通用的主流监测方法。监测采样人员考核培训是保证臭气浓度监测质量的重要基础。目前臭气浓度现场采样考核主要以操作演示、现场提问的方式为主，存在专家考核手势不... 详细信息

臭气浓度是表征恶臭污染程度的感官性指标，臭气浓度监测是当前国内外通用的主流监测方法。监测采样人员考核培训是保证臭气浓度监测质量的重要基础。目前臭气浓度现场采样考核主要以操作演示、现场提问的方式为主，存在专家考核手势不一、考核内容覆盖面较窄、考核效率较低、无法开展大规模集中考核等问题。为进一步实现臭气浓度监测采样人员考核的规范化、系统化，引入虚拟现实技术(VR),开发了浸入式臭气浓度采样考核系统软件，通过模拟考核测试和软件效果评估，证明VR在臭气浓度采样考核中应用的必要性和重要性。

关键词：虚拟现实质量控制臭气浓度考核手势采样

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基于三阶优化的臭氧生成敏感性分析方法研究

环境科学学报 2024年

作者：肖宇王茜上海市环境监测中心

臭氧生成浓度曲线（后文称EKMA曲线）可以反映臭氧及其前体物VOC和NOx三者之间的非线性关系，是研究城市臭氧浓度生成敏感性及其控制路径的主流方法 .常用的方法一是开展数值模型多情景模拟来绘制EKMA曲线（后文称BFM方法），但需要大... 详细信息

臭氧生成浓度曲线（后文称EKMA曲线）可以反映臭氧及其前体物VOC和NOx三者之间的非线性关系，是研究城市臭氧浓度生成敏感性及其控制路径的主流方法 .常用的方法一是开展数值模型多情景模拟来绘制EKMA曲线（后文称BFM方法），但需要大量计算资源且费时长.二是基于空气质量模型的敏感性分析工具来开展估算（后文称HDDM方法），但在前体物削减比例过大时常存在较大误差.为解决上述问题，本研究引入三阶优化思想，开发了一种新的EKMA曲线绘制方法（后文称HDDM-3ranges方法），计算在前体物VOCs和NOx同时变化下臭氧浓度值.结果表明：(1)当削减比例在60%以上时，HDDM-3ranges方法较HDDM方法可明显减少对臭氧浓度的计算误差，在前体物削减比例为80%时可减少4%～17%的计算误差；(2)HDDM、HDDM-3ranges和BFM 3种方法绘制的EKMA曲线对比分析显示，基于普通HDDM方法绘制的EKMA曲线在削减比例较大时与BFM结果偏差较大，而基于HDDM-3ranges绘制的EKMA曲线则吻合得较好，该方法同时解决了BFM方法运行时间过长和HDDM方法误差大的问题，有效提升了运算效率和计算准确率；(3)长三角区域层面，区域性臭氧污染高值区与VOCs正敏感性高值区及NOx负敏感性的高值区对应，全天的VOCs减排均能有效抑制臭氧的生成，而若要通过削减NOx或者同时削减VOCs和NOx的方式控制臭氧浓度，需要同时考虑NOx减排的时刻和区域，才能达到较好的效果.上海层面，建议臭氧污染中长期管控，以VOCs管控为主；污染前1～2 d，以NOx管控为主；污染发生时，以NOx和VOCs协同管控为主.

关键词：三阶优化敏感性分析 EKMA曲线