新疆罗布泊土壤微量元素含量研究

以罗布泊外围区为研究区域,通过对该地区土壤中微量元素含量的测定,分析探讨了该地区土壤中微量元素的含量范围及影响因素,以期对该地区土壤的放射性核素污染修复研究提供数据和理论依据。     

累积性发射光谱结合多元统计研究蘑菇湖水体DOM的特征

三维荧光光谱技术（3DEEM）因其方便迅速、灵敏度高等一系列优点,广泛应用于表征DOM。在实际应用中,3DEEM步骤较为繁琐,PARAFAC等方法相较于寻峰法虽然更加直观可靠,但是往往需要借助MATLAB等数学软件,因此该研究希望借助一种新的方法能够更加简便迅速地表征DOM。以蘑菇湖水体DOM为例,基于累积性发射光谱（AFEs）,结合多元统计及二阶导数等方法,对DOM各类荧光组分及含量进行表征。利用主成分分析（PCA）对AFEs进行因子载荷分析, 并确定荧光峰的类型及其含量的差异; 通过二阶导数转换,得到二阶导数AFEs;通过对所有采样点二阶导数AFEs各荧光峰进行绝对面积积分,分析DOM中各组分的含量及变化;通过聚类分析, 分析不同点位组分的差异性或相似性。研究表明,通过AFEs得到5类荧光峰,分别为类蛋白峰、类富里酸峰、陆源类腐殖酸峰以及腐殖酸峰。基于AFEs及其对荧光强度之和的分析,可以看出蘑菇湖水体中的DOM主要以不稳定、易被降解的、相对分子质量较小的类蛋白及富里酸为主,腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减。基于AFEs得分图,得到5类荧光峰,且荧光峰中类蛋白及类富里酸峰占主导;基于点位得分矩阵,可以说明各点位之间的荧光组分存在差异。二阶导数AFEs被分为5个荧光波段, DOM以相对质量较小的有机质为主,腐殖化程度、芳香度较小,空间差异上不显著。通过对荧光峰面积以及采样点进行聚类分析,荧光峰被分为3类,其中富里酸含量占比较大,且岸边采样点和位于湖心区域的采样点之间存在差异。综上研究显示,AFEs相对简单迅速,能够代替3DEEM对DOM进行表征。蘑菇湖水体DOM是以相对分子质量较小、不稳定、易被降解的类蛋白、类富里酸物质为主,总体上腐殖化程度及相对分子质量具有由滨湖区向深湖区递减的趋势,但空间上差异性较小。     

电感耦合等离子体质谱法研究乌梁素海上覆水-沉积物-植物-鱼体系中重金属的分布和评价

重金属污染已经成为全球性问题,由于其毒性、持久性和在食物链中的生物富集特点,对水生环境构成严重威胁。本研究选取乌梁素海为研究区域,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定、分析了该湖泊中上覆水、沉积物、龙须眼子菜、芦苇和四种鱼类样品中重金属的含量,以探究其空间分布、富集特征、风险评估和可能的来源。结果表明：(1) Cr,Ni,Cu,Mn,Pb和Zn的平均含量大小顺序为：沉积物>龙须眼子菜（沉水植物）>芦苇（挺水植物）>鱼类>上覆水;但是上覆水中As的浓度高于芦苇和鱼类。芦苇中Cd的含量几乎是普通植物的50倍,且鱼类中Cd的含量是中国允许标准阈值的3.3倍。因此,推测Cd可能通过食物链生物累积对鱼类和人类的健康造成潜在危害。(2) 在沉积物中,As和Cd属于中度严重的富集程度。龙须眼子菜具有较高的生物富集因子(BCF)和较低的生物-沉积物积累因子(BASF),表明该物种更有可能从上覆水中积累重金属,并可以作为超积累植物去除乌梁素海的重金属。(3) 沉积物中的Er_i和R_I值表明,Cd具有相当高的生态风险,可能对周围环境产生高风险。由于湖泊的入口、出口处及西北部重金属污染程度较高,因此应被当作金属污染监测和管理的优先区域。(4) 重金属源解析结果表明,Zn和Cd是来自采矿和工业废水,而As与农业的面源污染有关。本研究结果可为改善水环境质量、减少重金属污染对乌梁素海和黄河水质管理带来的风险提供重要信息。     

Radioactivity levels in surface water of lakes around Izmir/Turkey

The aim of this study is to determine the radioactivity levels as a baseline for further studies and to obtain the distribution patterns of radioactivity in lake surface water around Izmir/Turkey. In this study, surface water samples were collected from three lakes around Izmir–Turkey. Surface water samples were analyzed for pH, mV conductivity and alkalinity content. The gross alpha/beta and uranium concentrations were investigated in the collected lake water samples. Mean gross alpha and gross beta activity concentrations in the surface water were found to be between (0.03 and 2.62) Bq l⁻¹ for Karagol Lake, (0.75 and 2.35) Bq l⁻¹ for Golcuk Lake, (0.03 and 1.77) Bq l⁻¹ for Cakalbogaz Lake, respectively. Uranium concentration varied between (0.05 and 900) μg l⁻¹ for Karagol Lake, (0.05 and 0.95) μg l⁻¹ for Golcuk Lake and (3.33 and 10) μg l⁻¹ for Cakalbogaz Lake. Radioactivity contour maps were produced and their data were evaluated statistically.     

Analysis of n(87Sr)/n(86Sr), δ88Sr/86SrSRM987 and elemental pattern to characterise groundwater and recharge of saline ponds in a clastic aquifer in East Austria

Elemental and isotopic pattern of n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr) and δ⁸⁸Sr/⁸⁶Sr_SRM987 were used to characterise groundwater and recharge of saline ponds in a clastic aquifer in East Austria. Therefore, shallow, artesian and thermal groundwaters of the investigated aquifer along with rainfall and rivers were analysed using (MC) ICP-MS. The n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr) ratio and elemental pattern changed with aquifer depth as a result of progressing bedrock leaching and dissolution with increasing groundwater residence time. The n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr) ratio of shallow groundwater below saline ponds of 0.71019?±?0.00044 was significantly different from thermal groundwater of 0.71205?±?0.00035 (U, k?=?2). In contrast to previous theories, this result suggested no recharge of saline ponds by upwelling paleo-seawater. Isotope pattern deconvolution revealed that rainfall accounted to about 60% of the n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr) ratio of shallow groundwater below saline ponds. The δ⁸⁸Sr/⁸⁶Sr_SRM987 values of groundwater decreased from about 0.25 ‰ in most shallow, to predominantly negative values of about –0.24 ‰ in artesian groundwater. This result indicated leaching and dissolution of weathered minerals. In turn, the δ⁸⁸Sr/⁸⁶Sr_SRM987 of deep thermal groundwater showed positive values of about 0.12 ‰, which suggested removal of ⁸⁶Sr from solution by carbonate precipitation. These results highlight the potential of δ⁸⁸Sr/⁸⁶Sr_SRM987 signature as an additional geochemical tracer.     

基于MODIS植被指数时间谱的太湖2001年—2013年蓝藻爆发监测

藻类水华爆发已成为影响内陆水体生态环境的重要因素。遥感能够提供实时的大范围观测,在水华监测中起到越来越重要的作用。遥感植被指数已广泛应用于藻类水华监测中,通过对研究区植被指数图像进行阈值分割,能够反映不同子区域内的藻类爆发程度;然而阈值分割法的结果只能反映某一时间点(图像获取时)的藻类爆发状况,无法表征长时间内藻类的变化。相比于单个时间点的植被指数,植被指数时间谱(时谱)包含藻类的物候信息,能够更加全面准确地反映藻类的长时间变化。目前,植被指数时间谱还尚未应用到水华相关研究中。选取2001年—2013年太湖区域的MODIS NDVI数据,构建年度NDVI时谱数据,利用(support vector machine, SVM)方法对每年的太湖蓝藻水华爆发强度进行分类,将太湖重度、中度和轻度蓝藻水华爆发的区域以及水生植物的区域提取出来,得到其空间分布和面积;并从2007年的时谱数据中抽取了8个时间点的NDVI图像,利用传统阈值分割法提取太湖重度、中度和轻度蓝藻水华爆发的区域,将结果与2007年时谱数据分类的结果进行对比。结果表明：所提出的方法能够更加全面准确地对太湖蓝藻爆发强度进行分类,通过NDVI时谱曲线提供的丰富物候信息可准确区分蓝藻与水生植被区域。本研究有望为准确掌握和预测藻类水华的爆发趋势及强度提供有效手段。     

基于GOCI影像分类的太湖水体叶绿素a浓度日变化分析

叶绿素a浓度(Chlorophyll-a: Chl-a)是内陆水体重要的水质参数之一,遥感数据为其提供了大范围、多时相的监测信息,然而由于内陆湖泊水色要素复杂的光学性质及较大的时空差异,传统的遥感影像及单一的Chl-a反演模型在应用中存在着局限性。因此本研究以太湖为研究区,时间分辨率1小时的静止海洋水色卫星Geostationary Ocean Color Imager(GOCI)为数据源,在基于层次聚类法实现归一化实测光谱反射率分类的基础上,利用光谱角测距匹配实现2012年5月6日(08:16—15:16) 8景GOCI太湖影像的水体分类;并针对不同水体类型分别建立基于GOCI影像的Chl-a反演模型,实现不同类型水体的Chl-a浓度反演。结果表明,太湖水体光谱可分为四类,类型1光谱体现出漂浮藻类的特征,可将其作为蓝藻水华的判定依据;类型2—4体现的特征分别为水体含有较高Chl-a浓度、较高悬浮物浓度及相对较低Chl-a较低悬浮物浓度;并且类型2—4与分类前相比,其分类模型估算的Chl-a浓度误差均得到了不同程度的提高,平均相对误差分别降低了7%,12.3%和15.9%;此外,GOCI影像反演结果不仅可以很好地反映Chl-a浓度的空间分布状况,也能反映出太湖Chl-a浓度的日变化差异及规律,表现出了其在富营养化污染动态监测及预警中的应用潜力。该方法在GOCI影像中的应用,在提高Chl-a浓度反演精度的同时也提高了模型在实际应用中的适用性,为日后太湖水体不同时刻Chl-a浓度的精确估算提供了基础。     

东平湖CDOM的光谱吸收特征及环境指示意义

随着南水北调东线工程的开通,东平湖作为山东段的两大调蓄湖泊之一,其水质的有效监测和污染预警显得尤为重要。根据东平湖夏季有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数的空间分布特征和CDOM光学参数,探讨了CDOM吸收系数与溶解性有机碳(DOC)、叶绿素(Chla)等水质指标之间的关系,以期为今后建立水源水质突变的实时监控和污染事件预警系统提供依据。结果表明, 东平湖属于中-富营养型湖泊, CDOM吸收系数(a(280),a(350),a(440))均值分别为(12.90±1.17),(3.11±0.40)和(0.65±0.09) m-1, 在一定程度上反映了湖泊的营养状况。东平湖内CDOM浓度整体呈现出从东岸河口区向湖心区、西南岸递减的趋势, 体现了河流陆源输入对东平湖CDOM的重要贡献。东平湖水体的CDOM浓度(如a(440))可以用来估算反演常规水质参数, 但仍需要进一步对不同季节不同水域CDOM的物质构成进行深入分析和研究。由吸收特征值S值、E₃/E₄、M值得出, 东平湖河口区输入的陆源CDOM进入湖泊后, 随着陆源输入的比例下降CDOM腐殖化程度降低, 富里酸的相对含量升高, 且相对分子质量也逐渐减小。     

几种自适应IIR陷波器的复数算法及其应用

在自适应IIR陷波器实数算法的基础上,本文提出了三种基于梯度的自适应IIR陷波器的复数算法,并进行了仿真比较。结果表明,这三种复数算法均可检测复信号,并估计信号频率,其中"改进的"简化格型IIR陷波器复数算法收敛速度快、低信噪比下稳定性能好。湖上试验表明该算法不仅实时性好,而且在低信噪比下的检测效果令人满意。     

鄱阳湖高浑浊水体悬浮颗粒物粒径分布及其对遥感反演的影响

悬浮颗粒物粒径分布特征为水环境结构与功能研究提供了重要信息,但目前针对内陆湖泊的研究还很少。依据2008年—2011年鄱阳湖丰枯水期实测数据,对悬浮颗粒物粒径分布的时空特征及光学特性进行了研究。鄱阳湖悬浮颗粒物粒径具有季节性变化特点：枯水期南部湖区颗粒物粒径大于北部湖区,而丰水期南北部湖区差异不大。同时,悬浮颗粒物粒径分布对水体吸收系数、衰减系数和散射系数都有影响。鄱阳湖水体总颗粒物吸收系数北部观测值高于南部;颗粒物中值粒径与总颗粒物比吸收系数呈负相关关系,这可能是由浑浊水体中存在的矿物颗粒物打包效应引起。鄱阳湖水体总颗粒物衰减系数和散射系数的时空分布规律相似：枯水期具有明显的区域性差异而丰水期区域性差异不大。遥感反射率、总颗粒物散射系数光谱斜率以及颗粒物粒径分布斜率之间的函数关系为遥感反射率表征粒径分布情况以及定量分析悬浮颗粒物粒径分布特征对遥感反射率的影响提供了依据。悬浮颗粒物粒径分布、颗粒物后向散射概率与颗粒物复折射率密切相关,可以反映鄱阳湖水体悬浮颗粒物组分信息。