喀斯特洞穴通风效应特征变化及其对洞内空气环境的影响研究——以贵州绥阳麻黄洞为例

为探究喀斯特洞穴内部空气变化特征,揭示喀斯特洞穴通风效应时空变化规律及其变化模式,于2016年1月～2019年6月间两个监测周期对贵州绥阳麻黄洞洞内外温度、湿度、C02浓度以及气压进行为期32个月的数据采集,并基于相关模型进行系统分析,结果表明:(1)麻黄洞存在3种通风模式:限制性通风模式、积极性通风模式和过渡阶段.其中夏季主要为限制性通风模式,洞内外气流交换较弱;冬季主要为积极性通风模式,洞内外气流交换运动明显,春季和秋季处于过渡阶段,两种模式交替存在.(2)洞道结构影响通风模式,同样,通风效应影响洞穴空气环境变化.根据洞道结构和通风效应对洞穴空气环境的影响可以将麻黄洞洞道分为3个部分:空气环境变化较大的1#～5#监测点、空气环境变化逐渐减小的6#～9#监测点以及空气环境稳定的10#～15#监测点.(3)受特殊的洞道结构影响,洞道中6#～9#存在"狭管效应"引起的"峡谷风",使得春秋两季洞道中部存在明显气流.基于模型分析洞穴通风效应及其对洞穴空气环境影响,研究喀斯特洞穴通风模式及其变化特征,对洞穴沉积物形成及气候变化及碳循环模式研究有重要意义.     

南京市植物叶面颗粒物的黑碳含量及时空分布特征

黑碳是大气气溶胶的重要组成部分,能够吸收太阳辐射产生温室效应,并对人体健康产生负面影响。选取了南京市的6个典型功能区,研究不同污染水平和不同季节下植物叶面颗粒物黑碳含量的时空分布特征,并将其与地面尘和表层土壤中的黑碳含量进行比较,探讨黑碳在多介质中的分布规律。结果表明:(1)城市植物叶面颗粒物的黑碳含量呈现冬季秋季春季≈夏季的季节变化特征;(2)工业区植物叶面颗粒物的黑碳含量最高,并与其他功能区的差异达显著水平;(3)城市植物叶面颗粒物黑碳含量越高,BC/OC值也越大,城市植物叶面颗粒物的黑碳主要来源于化石燃料的燃烧;(4)黑碳气溶胶通过植被表层到达地表的过程中其含量逐渐下降,植物叶面颗粒物可作为监测大气黑碳污染的有效手段。     

长江流域土壤相对湿度变化及其影响因素

以1992~2012年长江流域196个土壤观测站的旬土壤相对湿度资料为基础,通过线性趋势和Kriging插值等方法分析0~50 cm土层土壤相对湿度年际、年内时空分异和季节变化特征,并从气候和NDVI要素探寻其变化原因。结果表明:(1)长江流域年均土壤相对湿度自1992年以来整体上呈波动增加趋势,年际变化倾向率为0.26%/a。江源地区土壤相对湿度增幅大于其他地区。(2)土壤相对湿度表现为东南和西南部较高,东北和西北部较低的空间分布特点。(3)四季土壤相对湿度增加的强烈程度由大到小依次是秋季、冬季、夏季、春季。(4)土壤相对湿度增加的主要原因是潜在蒸发减少和NDVI增加。     

南京浦口区大气负离子的时空特征及其与气象条件的关系

利用南京市浦口区境内老山森林、农庄、珍珠泉、石桥万诚4个观测点2014年10月~2015年10月大气负(氧)离子观测资料,分析了浦口区大气负(氧)离子浓度的时空变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:(1)浦口区日平均大气负(氧)离子浓度为688个/cm~3,最大值约在21:00,为986个/cm~3,最小值约在12:00,为610个cm~3;(2)浦口区年平均大气负(氧)离子浓度为675个/cm~3,其中夏季最高,为728个/cm~3;冬季最低,为538个/cm~3;(3)浦口区大气负(氧)离子空间分布规律为:农庄珍珠泉老山森林石桥万诚;(4)不同天气条件下大气负离子与气象因子的相关性不同,如雨日,大气负离子与降水量、气温、相对湿度显著相关(P0.01);无雨天,大气负离子与日照显著相关(P0.05)。     

白云岩地区土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的响应关系

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素.研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素.结果 表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12:00～14:00之间,最低值出现在5:00～7:00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P＜0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P＜0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P＜0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异.     

重庆市主城区空气污染天气特征研究

利用2003～2008年重庆市主城区大气污染监测资料，分析了轻度污染以上天气的变化特征。结果表明重庆主城区的主要污染物为PM10，PM10浓度具有独特的“双峰双谷”日变化特征；污染天气具有明显的季节特征，主要污染期为秋末到初春；污染天气具有连续性特征，污染天气持续时间尺度主要集中在2～7 d；污染天气过程具有典型的大气环流和天气特征，本地地面天气类型主要以低压或均压场为主，中高纬度高空以纬向环流或西北气流为主，天气以阴天或阴晴相间为主；污染天气过程中本地气象要素变化呈现规律性，地面24 h气压变化总趋势为负变压，24 h变温为正变温，平均相对湿度维持在72%～85%，风速的变化趋势不大，基本维持在1～2 m/s，低层逆温明显。污染天气过程结束时气压明显回升，温度显著下降，相对湿度显著增加。     

重庆村镇住宅热湿环境现状及评价

通过对重庆地区村镇住宅的实地调研和村镇典型住宅温湿度连续监测,获得了重庆地区村镇住宅的主要围护结构形式以及典型房屋2010年1～9月的室内热湿环境状况，并利用重庆地区自然通风适应性热舒适性评价模型进行了分析。结果表明：现有墙体热工性能最好的是180红砖内外水泥砂浆抹灰外贴瓷砖形式，测试房屋冬季室内最低温度为83℃，最高相对湿度为962%，夏季室内最高温度为344℃，最高相对湿度为99%。监测数据中相对湿度大于70%的时数占总测试时数的93%。住宅围护结构的冷热抵御能力和湿舒适湿卫生条件都很差。采暖季节室内达到舒适只有2 d，空调季节有58 d，村镇地区围护结构冬季保温要求比夏季隔热显得更为突出     

长江三角洲城市群空气质量时空分布特征

基于数理统计、空间插值技术、相关性分析与GIS地图表达,研究长江三角洲城市群AQI及各空气含量因子污染浓度的时间、空间分布特征。通过提取国务院最新规划的长江三角洲城市群空间分布数据,划分研究区为"一核五圈",探讨了空气质量指数的时间变化特征和AQI、首要污染物的空间分布规律,定量评价了AQI与其污染因子的相关性,结果表明:(1)时间变化上,长三角城市群空气质量季均变化规律为夏季最好,冬季最差;月均变化呈波浪形分布,在1月份的平均浓度皆为最高;周均变化为:在一周后半段达到一周最大值;(2)空间分布上,分季节看,AQI在春、秋、冬三季空间梯度变化显著,呈现北高、南低的分布格局。在首要污染物的分布上,以PM_(2.5)和O_3均分长三角地区;(3)PM_(2.5)含量空间分布与AQI有较高相似性,均处于北高南低的分布状态,臭氧分布呈现东高西低,即较发达的城市臭氧含量相对较高的空间分布格局。最后通过相关性计算,AQI与PM_(2.5)相关性显著,与O_3没有明显相关性,为长三角大气污染防治提供依据。     

三峡水库蓄水前后重庆气候变化分析

利用三峡库区重庆沙坪坝站点1987～2017年逐日平均温度、最高温度、最低温度、平均相对湿度和平均能见度的观测资料,分析站点各气象要素的年际变化和蓄水前后的异同。结果表明:年平均温度和年平均最高温度均有增高的趋势,年平均最低温度有微弱的减小趋势;年平均相对湿度呈较大幅度的减小趋势,年平均能见度呈增加趋势。其中,最高温度、相对湿度和能见度通过α=0.01显著性检验。根据突变检验,平均温度、最高温度、最低温度和能见度的突变点分别为2009,2001,2012和2010年。蓄水后多年季节平均最高温度四季均升温,多年季节平均温度和多年季节平均最低温度均冬季降温,春夏秋季增温。蓄水后的年平均相对湿度的年际变化增大,蓄水后的多年季节和月平均相对湿度整体下降。蓄水前后多年季节平均能见度上升,多年月平均能见度除6月降低0.212 km外,其他11个月均上升。蓄水前后5个要素的频率有效百分比分布与蓄水前后的年及四季的特征相一致。     

东湖典型区域间隙水中营养盐的时空分布

以富营养化程度严重的浅水湖泊东湖为研究对象，通过持续采样调查，分析并比较了3个典型采样点柱状沉积物间隙水中营养盐的垂直分布和季节变化特征，结果表明东湖沉积物间隙水中营养盐浓度最高值一般出现在-5 cm以上，-5～-10 cm之间有一个快速降低的过程，-10～-26 cm之间趋于稳定，但也有小幅的波动；冬季间隙水中营养盐浓度明显低于其他季节，夏秋两季略高。分析认为沉积物间隙水中营养盐浓度受附近污染源直接影响较大，与上覆水水质有一定相关性，但不显著。间隙水中营养盐的季节变化主要因为冬季污染排放减少加速了间隙水中营养盐向上覆水的扩散、减少了水中营养盐在沉积物表层的沉积，以及温度降低导致微生物活动减少进而降低了有机物的矿化分解量。并且认为常规疏浚深度就可以有效移除东湖表层污染严重的沉积物     

2015年冬季苏州城市热岛特征研究

基于Landsat土地利用类型分类资料、夜间灯光影像资料、自动气象站资料以及大气边界层探测资料，划分出城市、郊区以及湖区代表站，分析了苏州2015年1月城市热岛日变化、昼夜差异特征以及城、湖温度差日变化特征，并对苏州城市热岛分布特征以及城、湖大气边界层结构差异进行分析。结果显示：(1)白天热岛强度小，09~17时热岛强度均小于1℃，最小值仅为02℃；夜间热岛强度大，19~05时热岛强度维持在12℃以上，最大值为17℃。(2)城、湖温差白天为正，夜间为负，市区变温速率比湖区快约02℃/h。(3) 苏州白天热中心形状不规则，范围大，城郊温差小，夜间形成单一封闭稳定热中心，热中心形状与市区有较好对应，城、郊温差维持在15℃左右。冬季地面盛行西北风，太湖湖陆风现象显著，湖陆风和盛行风向共同影响城市热羽向西南方向发展。（4）城、湖虚位温廓线在白天差异小，均有不稳定边界层形成，夜间市区仍维持不稳定边界层，而湖区有稳定边界层发展，近地层内干岛效应显著。(5)城市热岛影响范围有明显日变化特征，白天城市热岛影响范围小于40 m，夜间大于200 m。     

近50年来云贵高原太阳辐射变化特征及影响

到达地面的太阳辐射变化会对气候和生态环境产生较大影响。用云贵高原1961～2009年日射站辐射和气象观测资料，对多年来到达地面太阳总辐的年和季节变化趋势，及辐射变化对气候要素的影响进行了分析。结果表明：1961~1988年，总辐射呈明显下降趋势，之后发生逆转，1988~1994年总辐射呈显著上升趋势，1994年后其变化趋于缓和。总体呈现变暗－变亮－变缓的趋势。各季节总辐射变化的趋势为，秋季变化趋势极显著，春季变化的趋势显著，夏季变化的趋势较显著，冬季变化不明显。高原日照时数变化趋势与总辐射经历的变暗－变亮－变缓在时间上基本一致。总辐射变化对该地区的最高气温影响显著，但对蒸发量的影响不太明显。影响年辐射变化的各因子中，云量是影响高原总辐射变化的主要因素，相对湿度和能见度则影响较小     

三峡库区干湿交替消落区土壤磷形态

结合三峡水库“蓄清排浊”、反季节调度模式，通过对消落区首次自然干湿交替土壤中磷的赋存形式、含量变化的分析，揭示了新生消落区土壤中磷的分布特征和释放规律。结果表明：水库夏季低水位运行时上覆水总磷含量远高于冬季枯水期高水位时上覆水总磷含量，且由于汛期径流量大，上下游上覆水总磷含量波动明显。自然干湿交替状态下土壤中不同形态磷分布规律一致，活性磷、有机磷含量变化程度剧烈，成为新生消落区上覆水内源磷负荷的主要来源，且库区首次蓄水至175 m后新生消落区土壤有机磷是土壤内源磷贡献的主要承担者。覆水初期干湿交替土壤各形态磷含量没有显著差异。覆水后消落区土壤总磷释放程度与本底土壤的总磷、有机磷、活性磷呈现出显著线性相关关系。新生消落区土壤作为潜在磷源，在成库初期对库区水质影响不大。
     

中国大陆人居环境气候舒适度变化特征研究

利用全国714个气象基准站点1961—2015年地面气象资料,基于人居环境气候舒适度评价标准,研究全国范围内温湿指数和风效指数的变化特征。研究表明:(1)除新疆和青藏地区的部分区域以外,中国大陆整体上人居环境气候舒适度等级从东南向西北降低;(2)根据人居环境气候舒适度各等级站点数量在不同季节的分布,得出夏季全国舒适区范围最大,其次是秋季和春季,冬季全国基本上都处于偏寒冷的状态;(3)根据各个省份不同季节的舒适度状况,本文将中国大陆31个省划分为3个等级;(4)近55年来,全国大部分地区人居环境气候舒适度等级呈现上升趋势。该研究对指导我国旅游业的发展及引导人口合理流动具有重要意义。     

农田土壤呼吸研究进展

本文通过已有研究结果分析土壤呼吸一般规律,探讨土壤呼吸与温度、水分的关系,归纳不同影响因素对土壤呼吸的影响。结果表明,土壤呼吸日最大值一般出现在中午至午后时段,而最小值出现在凌晨,季节变化中冬小麦土壤呼吸最大值出现在拔节期后;指数模型更适合温度与土壤呼吸之间的关系,而土壤呼吸与水分之间没有固定的模型;翻耕、覆盖、施肥会不同程度提高土壤呼吸速率,而灌溉方式和灌溉量对土壤呼吸速率均有影响。     

长江流域近地表气温对地理位置和高程的依赖性分析

利用长江流域189个气象站1963～2018年的数据资料,建立月(季)平均气温、平均最高和最低气温的逐步多元回归(SMR)模型,分析近地表气温梯度(TG)的变化特征,并探究降水梯度(PG)、相对湿度和水汽通量状况对TG变化的胁迫过程.结果 表明:(1)各类气温的纬向(TGa)和经向(TGo)梯度均在冬季较大而夏季较小,但垂直梯度(TGe)的变化相异,而且夜间的TGa和TGe总体较日间的大.(2)气温对纬度、经度和高程的偏依赖程度较相应的TG大但两者的变化趋势类似,且各类气温对高程的偏依赖程度最高,而平均最低气温总体上对各地理因子的依赖性最强.(3)流域相对湿度的时空变化是导致气温模型精度夏高冬低的重要原因,而同海拔站点间相似的地理环境使其模型残差呈现总体偏正或偏负的季节变化.(4)流域地形、降水、相对湿度和水汽通量对TG变化具有调节和控制作用.其中,干冷空气势力越强TGa越大,水汽通量场的转换强化了TGa变化的季节性;相对湿度分布越均匀TGo越小,但地形作用使其变大;而日、夜间云辐射强迫温度效应的不同促使平均最高和最低气温垂直梯度变化趋势相反.     

华北西部区域城市API时空分布特征及其与气象要素关系分析

据华北西部区域四个主要城市2003-2012年API日报数据和相应时段的地面气象要素数据,分析API时空分布特征以及API与气象要素的关系来探索区域大气环境污染形成与控制因素。结果显示:1四座城市空气污染状况在2003-2012年呈逐步改善,空气质量季节变化明显,冬季空气污染最严重,夏季最轻。2四城市气象因子可降维为高温天气、大风天气、降水天气三个因子。3四座城市API与降维后的气象因素存在相关性:API与高温天气呈现显著负相关,与大风天气呈现不同相关性,与降水天气无相关关系。     

安庆大气颗粒物污染外来输送轨迹及源区研究

在对安庆2015~2016年大气颗粒物变化特征分析的基础上,利用HYSPLIT-4后向轨迹模式,采用气团轨迹聚类分析、潜在源贡献因子法(PSFC)和浓度权重轨迹法(CWT),研究了不同季节安庆地区外源污染物传输的路径及潜在源区。结果表明:(1)安庆市大气颗粒物质量浓度存在显著的季节变化,表现为冬季春季秋季夏季,12月份污染最重,7月份污染最轻。(2)影响安庆地区气流轨迹具有显著性季节性变化特征,夏季主要受来自南方和东南方向海洋气流影响,PM10和PM2.5的平均值较低;冬、春和秋季安庆地区受到海洋性气团和大陆性气团共同影响,且以偏西和西北路径的大陆性气团影响最为明显,受沙尘或人为排放因素的影响,对应PM10和PM2.5的平均值相对较高,颗粒物高污染时段与该2类大陆性气流轨迹输送关系密切。(3)安庆颗粒物冬季PSFC值和CWT值最大,夏季最小。PSFC和CWT值2处高值区主要分布在湖北东部、江西北部和湖南南部等带状地区,以及山西、河南中部、山东南部及安徽北部等带状区域。     

湖北省旅游景区大气负氧离子浓度分布特征以及气象条件的影响

通过利用湖北省气象服务中心在全省27个旅游景区内建设的30个大气负氧离子自动监测站数据,对湖北省旅游景区大气负氧离子浓度分布特征及气象条件对负氧离子浓度的影响进行了分析。研究表明:湖北省旅游景区的大气负氧离子资源十分丰富,西部山区高于东部平原地区,整体呈现从东向西、从北向南逐渐增加的趋势,鄂西南地区为全省大气负氧离子最为丰富的地区,负氧离子浓度夏季最高,冬季最低,秋季略大于春季。从3月开始,负氧离子浓度逐月增加,至8月达到最大值,后又逐渐减小。凌晨和上午的负氧离子浓度要大于下午和晚上,夜间呈逐渐上升的趋势。大气负氧离子浓度晴天最大,阴天小于晴天,而雾霾天和小雨天负氧离子浓度均较小;中雨以上降水、闪电活动与负氧离子浓度呈正相关。     

京津冀PM_(2.5)的主要影响因素及内在关系研究

大气污染物的源排放是形成灰霾天气的内因,气象条件是形成灰霾天气的外因。本研究通过构建PM_(2.5)浓度的两段式分布滞后模型,结合自然环境因素及经济因素对PM_(2.5)的影响因素进行了综合分析。在第一段模型中构建了PM_(2.5)和大气污染物排放量的分布滞后模型,第二段模型中构建了不同的大气污染源对大气污染物排放量的影响因素模型。大气污染物排放源主要包括工业源、生活源、机动车源、集中式污染治理设施源。在工业源中,工业废气重度污染行业是大气污染物排放主要的贡献者;在生活源中,燃煤消费量对大气污染物排放影响很大,这也是冬季供暖期间PM_(2.5)剧增的原因;在机动车源中,尽管黄标车的保有量仅占汽车保有量的10%左右,但却占据了颗粒物排放量的绝大部分。利用京津冀代表性城市PM_(2.5)日度数据研究得出平均气温、平均风速、日照时数、平均气压、降雨量、平均相对湿度、沙尘暴等因素对PM_(2.5)浓度的负向与正向作用。研究发现,大气污染物排放量对PM_(2.5)浓度具有聚集的滞后效应,当期大气污染物排放量、滞后一期、滞后两期、滞后三期大气污染物对PM_(2.5)浓度具有显著的正向作用,且影响依次递减。构建的大气污染物排放量的污染源影响因素模型揭示一个地区煤炭消费量、工业废气重度污染行业工业增加值、黄标车保有量对该地区大气污染物排放量具有显著影响。本研究对优化能源消费结构和产业结构,减少空气污染物排放提出了对策建议。