Evaluation and comparison of CMIP6 models and MERRA-2 reanalysis AOD against Satellite observations from 2000 to 2014 over China     

《地学前缘(英文版)》2022,13(2):101325

Rapid industrialization and urbanization along with a growing population are contributing significantly to air pollution in China. Evaluation of long-term aerosol optical depth (AOD) data from models and reanalysis, can greatly promote understanding of spatiotemporal variations in air pollution in China. To do this, AOD (550 nm) values from 2000 to 2014 were obtained from the Coupled Model Inter-comparison Project (CIMP6), the second version of Modern-Era Retrospective analysis for Research, and Applications (MERRA-2), and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS; flying on the Terra satellite) combined Dark Target and Deep Blue (DTB) aerosol product. We used the Terra-MODIS DTB AOD (hereafter MODIS DTB AOD) as a standard to evaluate CMIP6 Ensemble AOD (hereafter CMIP6 AOD) and MERRA-2 reanalysis AOD (hereafter MERRA-2 AOD). Results show better correlations and smaller errors between MERRA-2 and MODIS DTB AOD, than between CMIP6 and MODIS DTB AOD, in most regions of China, at both annual and seasonal scales. However, significant under- and over-estimations in the MERRA-2 and CMIP6 AOD were also observed relative to MODIS DTB AOD. The long-term (2000–2014) MODIS DTB AOD distributions show the highest AOD over the North China Plain (0.71) followed by Central China (0.69), Yangtse River Delta (0.67), Sichuan Basin (0.64), and Pearl River Delta (0.54) regions. The lowest AOD values were recorded over the Tibetan Plateau (0.13 ± 0.01) followed by Qinghai (0.19 ± 0.03) and the Gobi Desert (0.21 ± 0.03). Large amounts of sand and dust particles emitted from natural sources (the Taklamakan and Gobi Deserts) may result in higher AOD in spring compared to summer, autumn, and winter. Trends were also calculated for 2000–2005, for 2006–2010 (when China introduced strict air pollution control policies during the 11th Five Year Plan or FYP), and for 2011–2014 (during the 12th FYP). An increasing trend in MODIS DTB AOD was observed throughout the country during 2000–2014. The uncontrolled industrialization, urbanization, and rapid economic development that mostly occurred from 2000 to 2005 probably contributed to the overall increase in AOD. Finally, China's air pollution control policies helped to reduce AOD in most regions of the country; this was more evident during the 12th FYP period (2011–2014) than during the 11th FYP period (2006–2010). Therefore this study strongly advises the authority to retain or extend these policies in the future for improving air quality.  相似文献   

云南省者竜—嘎洒地区Cr、Ni地球化学特征及土壤污染风险防控建议     

吴松  陈政  李元彬  黄钊  张林  许胜超  王开贵 《物探与化探》2021,(2):517-527

依据云南省者竜—嘎洒地区土地质量地球化学调查数据,研究了表层土壤中Cr、Ni地球化学特征及主要影响因素,分析了农产品Cr、Ni含量特征。结果表明,研究区表层土壤中Cr、Ni含量受控于地质背景,光山—和平丫口岩体(σ)发育的土壤中Cr、Ni含量明显高于其他地层发育的土壤;不同类型土壤中Cr、Ni含量差异较大,且土地利用方式也会对土壤中Cr、Ni含量产生一定影响;研究区玉米、柑橘、茶叶、甘蔗、香蕉、核桃等农产品Cr、Ni含量均未超标,仅11件水稻Cr含量超过国家标准,占水稻样品总数的11.3%,区内农产品安全性总体较好;区内农用地(水田、旱地、园地、草地)面积为554.73km²,其中无风险(含量低于筛选值)面积为408.61km²,占比为73.66%,风险可控(含量在筛选值与管制值之间)面积为112.96km²,占比为20.36%,风险较高(含量>管制值)面积为33.16km²,占比为5.98%,土壤环境质量总体较好。针对部分土壤存在Cr、Ni污染风险问题,从水土保持、施肥方式、水旱轮作等角度提出了污染防控措施建议。  相似文献   

某Cr(Ⅵ)污染场地修复的PRB反应材料及结构设计研究     

李志红  王广才  蔡五田  刘菲  黄丹丹 《地学前缘》2021,28(5):186-196

渗透反应格栅(permeable reactive barrier,PRB)在国外被广泛应用于场地尺度的地下水污染修复,因其无须外源动力、不占地面空间、运行成本低等优势在国内受到广泛关注。不同场地水文地质条件、污染物类型、污染羽分布具有差异性,前期场地调查、反应材料的筛选、反应墙尺寸结构的设计对于PRB的有效运行至关重要。本文以PRB修复河南某Cr(Ⅵ)污染场地为例,详细阐述场地调查、材料筛选、材料反应参数确定、PRB结构优化等方面的研究过程及成果,可为后续PRB修复技术的应用提供参考。研究结果表明:PRB修复技术适用于该场地,铸铁与活性炭混合材料为最佳修复材料;反应门长40 m(反应材料厚2 m,上下游分别为2 m厚砾石层),东西两侧隔水墙长为60 m的U型漏斗-门系统型PRB,可有效捕获并修复污染羽,工程成本远低于连续反应墙式PRB,为该场地修复最优PRB结构类型。  相似文献   

基于高光谱技术的黑土地微量金属元素探测方法及地学意义     

王建华  左玲  李志忠  穆华一  周萍  杨佳佳  赵英俊  秦凯 《地质力学学报》2021,27(3):418-429

在土壤中重金属含量较低的情况下,重金属的高光谱特征响应非常微弱,不易构建精确的高光谱直接反演模型。为了解决上述问题,依据土壤化学变量间的理化性质,将重金属富集特征转移到与之相关的化学主量元素上,使重金属微弱的信息得以间接定量反演。文中以海伦市黑土土壤为研究对象,通过主成分分析、聚类分析确定了主量元素氧化铁（Fe₂O₃）与微量重金属As、Zn、Cd之间存在明显吸附赋存关系。选用偏最小二乘法构建了研究区氧化铁含量的最佳反演模型（决定系数为0.704,均方根误差为0.148,F检验为12.732）,并利用氧化铁与As、Zn、Cd之间的赋存关系,通过神经网络构建了氧化铁预测值与重金属真实值间的非线性拟合模型,得出As含量的拟合程度最高,Zn的拟合程度较好,Cd的拟合效果较理想,总体相关性分别为0.796、0.732、0.530。研究结果表明,基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法参考,为高光谱遥感技术预测土壤重金属含量提供了依据,增强了土壤微量重金属反演可行性,对细化自然资源质量监测、深化开展地学系统综合分析与评价有重要意义。   相似文献   

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   总被引：1，自引：0，他引：1  

于沨  王伟  于扬  王登红  刘善宝  高娟琴  吕秉廷  刘丽君 《岩矿测试》2021,(3):408-424

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。  相似文献   

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究     

刘冬  贺灵  文雪琴  孙彬彬  曾道明  吴超  成晓梦 《岩矿测试》2021,(6):883-893

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明：①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关（P<0.01）。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数（BCF）高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。  相似文献   

长沙市固体废弃物处理场水文地质及环境效应评价          下载免费PDF全文

贺勇  李冰冰  朱考飞  李方志  张可能 《探矿工程》2021,48(4):110-115

为了解垃圾填埋场周边地下水环境污染状况,以长沙市固体废弃物处理场周边土壤、地下水及下游水库水质为研究对象,对研究区进行采样分析,采用单因子污染指数法和内梅罗污染综合指数法对该垃圾填埋场周边环境重金属含量特征进行分析与风险评价。结果表明：As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu重金属是填埋场周边环境中的主要污染物,区域采样点及下游水库中重金属含量均值低于地下水质量标准Ⅲ类,填埋场区污染状况良好;Cr（Ⅵ）含量在ZK1与R1样品中均高于地下水质量标准Ⅲ类,是填埋场周边地下水的主要风险污染物;ZK1~ZK4中土壤重金属元素以Pb、Cr（Ⅵ）富集为主,其达中度污染程度,应引起重视。  相似文献   

浙江省衢州市上方镇重钙方解石矿工艺指标影响因素     

叶皓玮  刘成东  赵严  万建军  张辉  张勇  周万蓬 《矿物岩石地球化学通报》2021,40(2):371-381

重质碳酸钙的白度和色相值(Lab)是最重要的工业指标,但影响因素尚不清楚。本文通过扫描电镜、粉晶X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段,对浙江衢州上方镇的重钙方解矿石进行了研究,以期阐明重质碳酸钙白度和色相的影响因素。结果表明,矿石随研磨粒度的减小白度逐渐增加,在100~400目,白度呈快速上升趋势,超过400目,白度的上升趋势减缓,直至几乎不变。相较于青相矿石,红相矿石的方解石结晶程度高、颗粒大且均匀,杂质较少,化学成分较纯。而Fe3+含量与重钙产品白度和L值呈负相关,与a、b值呈正相关关系。综合研究认为,致色元素(Fe)含量的高低和原矿石的杂质含量、结晶程度均可能为重钙色相差异的主要原因,建议在方解石矿工业勘查中将白度指标测试的粒径统一为400目(38μm)。  相似文献   

黄原胶改性微米铁修复地下水中Cr(Ⅵ)污染的试验     

赵勇胜  李彧 《吉林大学学报(地球科学版)》2021,51(4):1224-1230

为了解决微米铁的重力沉降问题,提高微米铁修复地下水Cr（Ⅵ）污染的原位修复效果,本文利用黄原胶对微米铁进行改性,并通过沉降实验探究改性微米铁浆液的稳定性,同时选择Cr（Ⅵ）作为目标污染物,探究黄原胶改性微米铁去除地下水Cr（Ⅵ）污染的降解能力。实验结果显示：当黄原胶的投加质量浓度分别为0.0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、6.0 g/L时,改性微米铁浆液的悬浮稳定性逐渐得到加强,在5 h沉降实验结束时,对应的相对分光光度值分别为0.05、0.25、0.46、0.57、0.65、0.73和0.87;黄原胶具有抑制微米铁吸附Cr（Ⅵ）的能力,其可促进Cr（Ⅵ）的还原,提高Cr（Ⅵ）的去除率;随着黄原胶投加质量浓度的增加,对应的Cr（Ⅵ）去除率分别为33.4%、41.2%、47.4%、51.1%、53.0%、63.9%和64.1%;6.0 g/L黄原胶改性的微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性,黄原胶的投加提高了微米铁的反应活性,但当黄原胶投加质量浓度超过3.0 g/L时,其对Cr（Ⅵ）的去除率没有显著提高;黄原胶投加质量浓度越大,黄原胶的缓冲作用就越明显。  相似文献   

随机森林模型预测岩溶区酸性煤矿井水锰污染   总被引：1，自引：0，他引：1  

李冲 《中国煤炭地质》2021,(3):43-47,59

酸性煤矿井水严重威胁地下水的水质。如何更有效对受影响区域的地下水源进行动态监测是当前的一个关键问题。采用随机森林中的回归模型,利用自变量(采空区水位、岩溶水位、pH值、泉水流量、电导率)和因变量(污染离子浓度)的相关性,建立回归模型;使用测试数据进行误差分析,结果证明模型准度较高,所得预测值具有参考价值;得出各自变量对因变量影响的重要程度,分析结果与实际情况相符合。试验表明,随机森林回归模型在酸性煤矿井水污染预测方面具有适用性,可作为辅助手段监测水质污染情况,对今后工作有一定的指导意义和经济价值。  相似文献