近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果，同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据，综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明，黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征，随年份不同呈现波动性变化，5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m³和681.0亿m³。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期；黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著，其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律，出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。     

影响湖南早稻生产的五月低温的风险评估

五月低温是影响湖南双季早稻的一种常见的低温冷害。近年来,五月低温发生频率较大,影响早稻生产,对粮食安全生产造成威胁。本文根据湖南省96个气象站1961-2009年5月逐日气象资料和湖南省《气象灾害术语和分级》地方标准,系统分析了五月低温的地域分布特征和发生时段的分布规律。并根据低温对水稻影响的原理,综合考虑低温发生的不同时段和低温程度对冷积温的意义,改进了冷积温计算方法,创建了当量冷积温。同时利用五月低温强度指数,结合湖南早稻种植实际情况,定量评估了基于早稻种植现状的五月低温的生产风险。结果表明：湘北和湘中地区发生五月低温的气象风险较高,且是早稻种植主产区,早稻生产的低温风险较大,是防范重点区域;湘南等地早稻五月低温气象风险小,仅在五月低温发生较重的年份须注意防范;湘西虽是五月低温气象风险的高发区,但由于该区域双季早稻种植面积小,低温对早稻生产影响不大。最后提出了各区域双季早稻生产安排防灾避灾的建议。     

黄河三角洲不同土地利用方式对土壤的改良效应

通过对黄河三角洲地区棉田、果园、林地和荒地4种不同土地利用方式下土壤样品的采集与理化指标的分析,研究了该区域不同土地利用方式对轻度盐渍化土壤的改良功能。结果显示:果园土壤的容重、pH值和全盐含量等物理性状要优于其它3种用地方式;棉田土壤有机质与全N、全P和全K含量超过果园与林地土壤,而速效N和速效P含量以果园土壤最高,速效K含量以棉田最高,果园土壤最低;果园土壤C/N比值明显高于其它3种用地方式,以荒地土壤的C/N比值最低。综合分析认为:种植果树对土壤的物理性状改良效果较好,种植棉花对土壤的化学性状具有较好的改良效果。     

黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物健康风险评价

近年来黄河兰州段的邻苯二甲酸酯类污染日渐严重,为研究黄河兰州段水体中邻苯二甲酸酯类有机污染物对人体产生的潜在健康危害风险,根据黄河兰州段2005年5个采样点水质监测数据,应用美国环境保护局（USEPA）的健康风险评价方法对邻苯二甲酸酯类有机污染物通过饮水和皮肤接触2种途径进入人体的健康风险进行了初步评价。结果表明,黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险指数值均小于1,其中邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的非致癌风险指数值相对较高,在10-2数量级,偏高于邻苯二甲酸正丁酯。从位于兰州市饮用水水源地范围内的3号采样点（S3）采集的水样中邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险指数值偏高,具有较高的健康风险。不同暴露途径健康风险的对比表明,饮水是水体中有毒有机污染物危害人体健康的最主要途径,其对人体健康总风险的贡献远大于洗浴皮肤暴露。常规的自来水处理工艺不能有效地去除源水中微量PAEs等有机污染物,因此地面水特别是饮用源水PAEs污染具有较大的健康风险。与国内其他地区相比,黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险亦较高。     

近50年黄河流域气温和降水量变化特征分析

利用黄河流域54个气象站点1961-2010年气象数据,探讨近50a黄河流域气温和降水量的变化趋势特征。结果表明:(1)黄河流域年降水量变化具有明显的空间差异,总体表现为上游地区增多、中游地区减少的特点。春季上游降水量呈显著增加趋势,秋季中游显著减少,冬季全流域降水量均呈显著增加趋势,其中下游增幅最大。年内降水量显著增加的时段主要集中在1-3月和12月;(2)黄河流域气温变化呈显著升高趋势,平均最高气温和最低气温变化具有明显的不对称性,平均最低气温变化对平均气温升高的贡献率大于平均最高气温。平均最高气温、平均气温和平均最低气温全流域均表现为冬季增幅最大,夏季和秋季则为流域上游增幅最大。月平均气温显著增加的站点比例最高,月最高气温显著增加的站点比例最小,且均集中在2月。(3)全流域冬季出现暖湿化趋势,春季上游出现暖湿化趋势,而秋季中游出现暖干化趋势。     

湘西花垣矿区蔬菜重金属污染现状及健康风险评价

对湘西花垣锰矿、铅锌矿区的部分蔬菜及其种植土壤进行了调查和重金属含量分析,通过污染指数法和经蔬菜途径重金属暴露接触对人体的健康风险进行了系统评价。结果表明,与非矿区比较,两矿区蔬菜、土壤Pb、Zn和Cd含量较高,矿区土壤Pb、Zn、Cd含量均超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准（pH〈6.5）的污染警戒值;矿区蔬菜Pb、Zn和Cd含量均超过国家蔬菜重金属元素限量标准,分别为限量标准的2.0～10.75、0.9～2.5倍和2.2～19.8倍;两矿区蔬菜受到了Pb、Cd的严重污染,Zn的轻-中度污染。重金属暴露接触对人体的风险评估结果表明,两矿区居民通过蔬菜途径摄入的Pb和Cd对其健康存在较大的潜在风险,且对儿童的健康风险高于成年人。因此,矿区土壤上种植蔬菜会对食用这些蔬菜的当地居民产生一定的健康风险,应采取合适的治理措施进行矿区污染土壤的修复。     

猪舍不同发酵床垫料氨挥发与氧化亚氮排放特征

为了探明发酵床养猪过程中的氨挥发与氧化亚氮排放特征,分别选取3种不同原料的发酵床:稻壳+锯木屑(FD)、稻壳+菌糠(FJ)、稻壳+酒糟(FW)作为研究对象,采用静态箱法收集气体,对1个养猪周期内(140 d)的氨挥发和氧化亚氮排放量进行测定。结果表明,3种垫料的氨挥发高峰期呈现出一定的时间顺序:FW主要出现在饲养前期,FJ出现在前中期,而FD则集中在饲养中后期。3种垫料的氨挥发总量具有显著性差异,FW发酵床在整个养殖周期内的氨挥发总量最大,为9.06 kg;其次是FJ,氨挥发总量达到4.83 kg。3种发酵床垫料的氧化亚氮排放规律具有一致性,即排放高峰期主要集中在饲养中后期;其排放总量同样具有显著性差异,同氨挥发总量一样,FW的氧化亚氮排放总量最高,达到2.06 kg;其次是FJ,氧化亚氮排放总量为1.74 kg。通过物质流分析发现,以氨气和氧化亚氮转化损失的氮量占氮素总损失量的23%~36%,说明气体转化是发酵床养猪过程中氮素的主要损失途径之一。     

1961-2010年黄河源区蓝绿水资源时空变化

利用SWAT(soil and water assessment tool,SWAT)模型和非参数检验方法(Mann-Kendall),从时空尺度上分析了黄河源区1961-2010年蓝绿水资源量多年平均变化和各生长季节的变化规律。研究结果表明,在时间上,近50 a来,黄河源区绿水资源量多年平均是蓝水的2倍以上。黄河源区蓝水资源春、秋两季减少,秋季显著减少,减少幅度0.355 mm/a,夏季略微增加;绿水资源春季减少,夏、秋两季增加,秋季显著增加,增加幅度0.286 mm/a。在空间上,黄河源区蓝绿水资源量在各季节呈现出由东南向西北递减的趋势,东南部地区蓝水资源秋季减少明显,减小幅度最大为1.98 mm/a,绿水资源量夏、秋两季增加明显,最大为1.62 mm/a。随全球气候的变化,蓝绿水资源量在时空上差异将会进一步加大。因此,应加强黄河源区水资源的管理,减少源区绿水尤其是其中无效用水(蒸发)的消耗,减少生长季高耗水作物的种植,以保证中下游地区水量的有序供给。     

气候变化对黄河中上游地区潜在蒸散影响的估算

采用Penman—Monteith公式计算潜在蒸散,分析1961-2010年黄河中上游地区气候因子的变化趋势,并用偏微分方法定量分析各气候因子变化对潜在蒸散的影响。结果显示：1）近50年来黄河中上游地区气温显著升高（α〈0．01）,风速和日照时间显著减少（α〈0．01）。半干旱区面积不断扩大,气候总体呈暖干变化趋势。2）潜在蒸散对实际水汽压变化最敏感,其次为最高气温、风速和日照时间,对最低气温变化最不敏感。夏季潜在蒸散对日最高气温最敏感,其他季节对实际水汽压最敏感。3）风速对年潜在蒸散变化贡献最大,其次为气温和日照时间,实际水汽压贡献最小。春夏秋冬对潜在蒸散变化贡献最大的气候因子依次为风速、日照时间、气温。温度升高、湿度减少埘潜在蒸散的正影响已被风速、辐射下降的负影响所抵消。综合考虑各气候因子对潜在蒸散的作用有助于加深对气候变化影响机制的认识,并为气候变化适应对策研究提供科学依据。     

生物炭对引黄灌区水稻产量和氮素淋失的影响

为解决宁夏引黄灌区稻田因过量施肥导致的土壤质量降低和养分淋失加剧问题,通过田间小区试验研究了施用外源生物炭对水稻产量、氮素淋失和平衡特征的影响。结果表明:同等施氮条件下,施用生物质炭对水稻子粒产量有显著的影响,生物炭用量达13 500kg/hm~2时水稻增产显著。施用生物炭也提高了氮肥利用率,施用生物炭9 000kg/hm~2和13 500kg/hm~2处理,氮肥利用率分别提高了6.7和7.8个百分点。田面水中总氮(TN)浓度和土体中TN淋失量随着生物炭用量的增加而降低,TN淋失量降幅在8.03%~13.36%之间,施用生物炭处理的氮素表观损失量分别降低了11.8%~45.2%。综合考虑引黄灌区水稻产量和环境效益,生物炭施用量控制在9 000~13 500kg/hm~2效果最佳。