川西九龙地区锂铍矿区土壤重金属分布特征及生态风险评价

川西九龙地区是近年来中国关键矿产资源勘查的热点地区之一,区内锂铍等稀有金属矿产资源优势突出,有望逐步发展成为国家级大型资源基地。作为长江上游生态保护屏障,该区生态环境脆弱,面对矿业开发的巨大机遇,在当前"环保优先"的现实情况下,急需摸清该区环境家底,支撑国家能源战略发展。本文用ICP-MS方法检测了该区352件土壤样品中7种重金属元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn)的含量,运用地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态风险指数法和健康风险评价模型,结合GIS空间分析,综合研究了该区土壤中重金属的空间分布特征和生态风险。结果表明:(1)研究区土壤7种重金属元素浓度的平均值均没有超过国家农用土壤污染风险筛选值。As和Pb平均含量低于四川省土壤背景值,Cd、Cr、Cu、Ni和Zn含量高于背景值,分别是背景值的2.44、1.04、1.15、1.28和1.17倍。(2)Cd、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn六种重金属元素浓度的空间分布特征明显受到区内黑云母花岗岩的影响,Pb的高浓度中心以及Cr、Cu、Ni和Zn的低浓度中心与岩体的空间位置对应关系明显。(3)地累积指数法评价结果显示,研究区土壤区域整体上不存在重金属异常累积;污染负荷指数法评价结果显示污染负荷指数均小于1,不存在重金属的污染;除Cd存在轻微的潜在生态风险外,其余6种元素均不存在潜在生态风险。(4)健康风险评价模型分析结果显示,空间上,Cd元素的单元素潜在生态风险指数空间分布规律与岩体存在一定联系,无生态风险区域与黑云母花岗岩岩体位置对应。土壤中的重金属可以通过手口、呼吸和皮肤直接接触三种途径进入人体,其中手口途径是产生健康风险的最主要途径。在全部重金属元素产生的健康风险中,除Cr的手口途径会产生可以接受的正常的自然致癌风险外,其余元素均不存在致癌性和非致癌性。研究表明,当前研究区土壤不存在重金属污染,潜在危害程度较低,且不存在非致癌和致癌性风险。但基于土壤中重金属存在一定的累积效应,在今后矿业开发过程中要密切关注土壤重金属浓度的变化,防止重金属污染带来的风险。     

近20年来长江经济带生态环境变化

长江经济带发展战略实施以来,长江上、中、下游地区经济快速发展,与此同时,生态系统不可避免受到扰动,长江经济带生态环境状况面临压力,亟需开展长江经济带生态环境质量评价。本文选取2001年和2020年MODIS和Landsat遥感影像计算湿度、绿度、干度、热度4个评价指标,通过主成分分析方法计算遥感生态指数RSEI,对长江经济带11省(市)生态环境现状及变化进行定量分析评价。结果表明长江经济带整体生态环境等级为较优,2001—2020年保持总体向好态势。空间分布上,生态环境优等区域主要分布于武夷山、罗霄山、雪峰山、武陵山、巫山、大巴山、大别山、西双版纳等山地丘陵一带,生态环境较差及差等区域主要分布于大中小城镇等人类聚集地、川西横断山区。时空变化上,生态环境等级下降区域主要集中在长三角太湖周边、江汉平原、洞庭湖周边、安徽西北部、湖南南部及四川盆地等人类聚集地周边,生态环境等级上升区域主要集中在四川盆地大部、重庆山区及三峡库区、贵州大部、云南东南部、安徽中部及北部、江苏北部等地区。     

基于有限元软件自定义本构模型的膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨条件下,边坡土体吸水软化造成抗剪强度降低是引发边坡失稳的重要因素之一。雨水在边坡土体中的入渗过程是动态变化的,土体含水率（饱和度）也会随之发生持续变化,因此,研究土体抗剪强度在动态环境下的变化规律,对实时评价降雨工况下土体边坡的稳定性具有重要意义。文章以贵州省尖山营地区的膨胀土为研究对象,基于非饱和土强度理论,结合室内剪切试验数据分析了膨胀土的抗剪强度指标与土体含水率的关系,提出了以含水率为变量的抗剪强度公式;基于ABAQUS有限元软件平台的二次开发技术编写了USDFLD子程序,结合室内试验得出的土体抗剪强度变化规律,分析了降雨条件下土体含水率变化引起的强度衰减与土体重度变化对膨胀土边坡稳定性的影响。结果表明:随膨胀土含水率增加,土中颗粒吸水膨胀,颗粒间距缩小,矿物颗粒间的黏结作用逐渐增大,直至集合体空隙充水,吸力减小,黏结作用迅速减弱;膨胀土的抗剪强度总体呈递减趋势,其中,黏聚力先增后减,内摩擦角递减。应用ABAQUS有限元软件的二次开发技术可实现土体参数随含水率的动态变化而变化,为降雨条件下非饱和土边坡的有限元分析提供了一种新的技术手段。     

1901—2018年三江源地区大气冻融指数变化特征

三江源地区是我国重要生态安全屏障,冻土是其高寒生态系统的重要组成部分,冻土的变化深刻影响高寒生态系统固碳及水源涵养。基于英国东英吉利大学（University of East Anglia,UEA）气候研究中心（Climatic Research Unit,CRU）月平均气温再分析资料,利用线性倾向法和滑动平均法并结合GIS空间分析和制图,计算并分析了三江源地区1901—2018年冻融指数变化趋势及其空间分布特征。结果表明：三江源地区冻结指数在1901—2018年整体以-1.1 ℃·d·a^-1的斜率呈波动减少趋势,经历了三个波动变化阶段：1901—1943年的下降（-3.4 ℃·d·a^-1）、1943—1966年的升高（8.8 ℃·d·a^-1）、1966—2018年的再次下降（-4.3 ℃·d·a^-1）。融化指数与冻结指数的变化相反,整体以0.34 ℃·d·a^-1的斜率呈波动上升趋势,呈现升高（1901—1943年,3.3 ℃·d·a^-1）、下降（1943—1981年,-3.1 ℃·d·a^-1）、再次升高（1981—2018年,2.9 ℃·d·a^-1）的趋势。在空间分布上,自西向东随海拔和多年冻土连续性降低,冻结指数由3 400 ℃·d递减到600 ℃·d,融化指数由接近0 ℃·d增加到1 800 ℃·d。长江源区冻结指数最大,融化指数最小;黄河源区冻结指数最小,融化指数最大。研究成果可为三江源地区冻土变化及其对高寒生态环境的影响研究提供科学借鉴。     

酉阳河流域典型年汛期的基流分割研究

基流分割是水文学研究中的重难点问题之一,目前基流分割也存在许多方法。基于酉阳河典型年汛期实测日平均流量资料,分别采用Chapman-Maxwell改进方程数字滤波法一次滤波(参数N=1)以及二次滤波(参数N=2)、BFI(f)法、HYSEP固定步长法、HYSEP滑动步长法、HYSEP局部最小值法进行基流分割并对其结果进行分析对比。研究结果表明:不同方法下得到的基流分割线各不相同,各年份基流指数的统计特征也存在一定差异,采用Chapman-Maxwell改进方程数字滤波法二次滤波得到的基流成果更符合基流的一般特征以及酉阳河流域的降水径流关系特点。     

基于多源遥感影像的长春市城市建成区提取

夜光遥感影像记录的城市灯光与人类活动密切相关,已广泛应用于城市信息提取。珞珈一号作为新一代夜光遥感数据源,比以往的夜光数据具有更高的空间分辨率和光谱分辨率,可以更清晰地表达城市建成区范围和内部结构。本文利用珞珈一号夜光遥感影像,通过人类居住指数（human settlement index, HSI）、植被覆盖和建筑共同校正的城市夜光指数（vegetation and build adjusted nighttime light urban index, VBANUI）及支持向量机（support vector machine, SVM）监督分类3种方法对长春市城市建成区进行提取,并与利用NPP/VIIRS（suomi national polar-orbiting partnership/visible infrared imaging radiometer suite）夜光遥感影像、采用同样方法得到的结果对比。结果显示：本文提出的VBANUI提高了传统植被覆盖校正的城市夜光指数（vegetation adjusted nighttime light urban index, VANUI）的提取精度,使用珞珈一号夜光遥感影像通过VBANUI提取的城市建成区结果最优,其Kappa系数为0.80,总体分类精度为90.74%;使用珞珈一号和NPP/VIIRS夜光遥感影像通过HSI按最佳阈值提取城市建成区的Kappa系数分别为0.75和0.72,总体分类精度分别为88.27%和86.54%;复合数据的SVM监督分类法中Landsat-NDBI、Landsat-NDBI-VIIRS、Landsat-NDBI-LJ和Landsat-NDBI-LJlog的Kappa系数分别为0.602、0.627、0.643和0.681,总体分类精度分别为81.11%、81.52%、82.25%和84.48%。研究结果表明：3种提取方法下,均为使用珞珈一号夜光遥感影像的结果优于使用NPP/VIIRS夜光遥感影像的结果,证明相比于NPP/VIIRS夜光遥感影像,珞珈一号夜光遥感影像更适用于城市尺度的建成区范围提取。     

静压桩承载力时间效应的研究进展

由于静压桩沉桩后桩周土重塑,静压桩承载力表现出随着休止期的延长而增长的特性。本文从静压桩沉桩后桩周土体内孔隙水消散固结的角度出发,对静压桩承载力时间效应的理论和试验分别进行归纳,结合孔隙水消散路径及固结模型,对桩周土体初始超静孔隙水压力大小及其分布特征进行总结,分析承载力各种测试方法的优缺点,对静压桩承载力的时效性进行深化研究,并探讨了不同地质条件、不同桩的类型对休止期内静压桩承载力的影响,进一步对基于实测数据得出的经验公式进行总结。讨论了基于不同本构关系模型的应力场及位移场解答和沉桩后孔隙水压力消散解答,在此基础上总结了桩基极限承载力理论公式;探讨了黏性土、砂土条件下,考虑超固结比、不排水抗剪强度和塑性指数比对桩基极限承载力系数A的影响,在此基础上归纳了桩基极限承载力经验公式。建议在经验公式基础上设置多重参数,以提升经验公式的精确度,并完善对不同桩、土类型的参数解答;利用BP神经网络,导入静压桩承载力相关参数,以得到针对不同地质条件、桩型、休止期的承载力最优解。     

火山活动与海侵影响下的典型湖相页岩有机质保存差异分析

黑色富有机质页岩是页岩油气生成和赋存的主要母体,是强还原环境水体的沉积产物,在其形成过程中,细菌硫酸盐还原作用(BSR)对水体环境影响明显,但BSR强度如何影响有机质的保存尚未得到关注。我国陆相湖盆富有机质泥页岩广泛发育,形成过程中常常伴随有火山活动或者海侵等事件,大量硫酸盐进入湖盆,改变水体的沉积环境,不同环境下BSR对黑色页岩有机质保存的影响明显不同。本次研究选取鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩、松辽盆地青山口组和嫩江组页岩作为对象,同时与现代沉积物进行对比。研究表明,TOC与TS之间关系复杂,但细菌硫酸盐还原强度指数(SRI)与TOC呈现幂指数变化,且表现出两阶段变化的特征。当SRI大于1.375时,TOC整体偏低,指示了强硫酸盐还原作用消耗大量有机质;当SRI小于1.375时,TOC明显较高,指示了弱硫酸盐还原作用对有机质消耗相对较少,更有利于有机质保存。火山活动和海侵作用均向水体提供了大量硫酸盐,但对陆相湖盆页岩中有机质的保存影响不同。火山活动影响的长7段页岩SRI普遍小于1.375,BSR对有机质消耗相对弱,页岩TOC高。而受海侵影响的青山口组一段底部和嫩江组一段底部页岩SRI大于1.375,BSR过度消耗了大量有机质,使得页岩TOC偏低。嫩江组一段下部SRI指数更高,海侵强度更大,BSR反应更强,更不利于有机质保存。     

城市蓝天指数预报研究

1引言随着中国经济的迅速发展和城市化进程的不断加快,人类活动对自然环境造成巨大的影响,而日益恶化的自然环境也在进一步威胁着人类的生存[1]。近几年雾和霾频发,蓝天越来越稀少,百姓对蓝天的关注度越来越高,蓝天指数预报正是在这样的背景下提出来的,它是根据气象条件的一个综合表述。     

黑龙江一次飑线天气过程特征及成因分析

利用风云2E、2G卫星云图资料、多普勒雷达、探空、自动站、micaps资料对2018年6月26日发生的一次飑线过程进行分析。结果表明:先后有两条飑线对黑龙江西南部地区造成影响,降水区位于高空急流左侧与低空急流出口区左侧,高空气旋性切变使上升运动增强,形成低层辐合、高层辐散的结构;中层切变及地面辐合系统,为强对流发生提供动力抬升条件;中高层干冷、低层暖湿造成大气层结不稳定;较大的CAPE值、强垂直风切变及适宜的0℃层高度有利于冰雹发生;飑线成熟阶段有中层径向辐合、"逆风区"出现,大于50 dBz的强回波延伸到-20℃层以上,有三体散射及旁瓣回波,回波顶高超过12 km,具有大冰雹发生的条件;shear指数激增和VIL大值区有冰雹出现;发生冰雹的区域与TBB梯度大值区一致。