中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
氮磷是引起湖泊富营养化的关键限制因子, 对于水体和底泥中各形态氮磷的分布特征和源解析的研究能有效地揭示水体富营养化的过程与机制并分析其污染来源。 白洋淀作为雄安新区最重要的水源之一, 其水体富营养化状况严重, 氮磷污染不容乐观。 对于各形态氮磷含量分布特征及源解析的研究有助于全面分析该地区氮磷污染状况及污染来源, 而目前同时研究底泥和水体两种介质各形态氮磷的分布规律, 并利用模型定量分析各污染源对于各形态氮磷贡献的研究较少。 利用分光光度法研究白洋淀水体和底泥两种介质各形态氮磷分布特征, 利用主成分分析法综合评估白洋淀各区域氮磷综合污染状况, 基于绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型分析不同污染源对于各形态氮磷的贡献量。 研究结果表明, 白洋淀水体中总氮(TN)含量(1.41~4.64 mg·L-1)严重超标, 均为重富营养化; 水体中总磷(TP)含量(0.043~0.273 mg·L-1)污染也相对严重, 95.8%的采样点为Ⅳ类及以上水质。 水体中可被藻类和植物直接吸收利用的氨氮($NH_{4}^{+}-N$)和硝态氮($NO_{3}^{-}-N$)总占比达到54.9%; 另外, 对水体富营养化贡献大的溶解性无机磷(DIP)和溶解性有机磷(DOP)两种磷形态总占比达到52.8%。 水体氮磷总量和形态的分布规律表明: 白洋淀的水体富营养化状况不容乐观, 对水体富营养化影响大的各形态氮磷占比大, 其中白洋淀景区和淀边缘区污染相对严重。 底泥生物可利用性氮(EN和HCl-N之和)占TN的比例为17.9%~66.4%, 生物可利用性磷(BAP)的含量占TP的比例为8.50%~28.0%。 以上结果表明, 白洋淀底泥存在较大氮磷释放风险。 主成分分析结果表明, 白洋淀景区相较于其他区域氮磷污染严重。 APCS-MLR模型分析结果表明生活源污染对于各形态氮磷(尤其底泥中)的贡献量大, 农业污染、 动植物残体分解、 养殖业对各形态氮磷含量也有较大贡献。
分光光度法 水体 底泥 形态氮磷 主成分分析 APCS-MLR模型 Spectrophotometry Water Sediments Nitrogen and phosphorus fractions Principal component analysis APCS-MLR model 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1306
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院 科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 皖西学院 电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
地表气压对温室气体浓度反演具有非常重要的影响。利用地基便携式傅里叶变换光谱仪EM27/SUN观测了敦煌地区H2O, CO2, CH4及CO气体分子的浓度, 获得了2018年6月27日到7月21日敦煌地区大气中XH2O, XCO2, XCH4及XCO的时间序列, 结合敦煌观测数据, 定量分析了地表气压对气体柱-平均摩尔分数Xgas(column-averaged dry air mole fractions, DMFs)反演的影响。结果表明: XH2O, XCO2, XCH4及XCO与地表气压密切相关, 相关系数均高于0.99, 柱总量随地表气压的变化快慢决定柱-平均摩尔分数随地表气压的变化趋势。相比较CO2, CH4及CO 分子, XH2O对地表气压的敏感性较弱, 地表气压改变1 hPa, XH2O, XCO2, XCH4及XCO分别变化0.027 8%, 0.065 9%, 0068 6%和0.062%; 观测期间, H2O, CO2的浓度变化幅度波动较大, XCH4, XCO变化较小, XH2O平均值在2 000×10-6~6 000×10-6变化, 而 XCO2平均值在407.27×10-6~417.60×10-6变化, 敦煌站点XH2O, XCO2, XCH4及XCO的测量精度分别为2.3%, 0.14%, 0.12%及1.7%, XCO2及XCH4的测量精度均优于TCCON网的测量精度; 与GOSAT卫星数据对比结果显示, 地基反演的XCO2, XCH4值均偏大, XCO2的绝对偏差为7.07×10-6, XCH4的绝对偏差为0.025×10-6; 与WACCM数据对比显示, 地基反演XCO2结果多数大于WACCM值, 最大绝对偏差可以达到80×10-6, 地基反演XCH4值小于WACCM值, 最大绝对偏差为0.032×10-6。实时观测数据更能反映当地的具体情况, 研究结果可为我国温暖带干旱性气候温室气体源与汇的研究提供数据支撑和理论基础。
傅里叶变换光谱技术 温室气体 分子摩尔分数 地表气压 Fourier transform infrared spectroscopy greenhouse gases Dry air Mole Fractions(DMFs) GOSAT satellite data surface pressure
1 中央民族大学生命与环境科学学院， 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心， 北京 100081
表层沉积物是水体污染物的源和汇。 研究表明， 太湖地区特别是梅梁湾和东太湖表层沉积物中磷等营养元素污染严重。 采用SMT法(standards measurements and testing)和钼锑抗分光光度法对太湖18个采样点表层沉积物样品进行前处理和磷形态分析， 结合我国、 加拿大和美国标准对总磷进行污染评价。 通过拟合建立了吸附-解吸动力学特征方程， 并在不同pH、 水土比的环境条件下获得磷的吸附特性。 同时也在不同温度和pH下对磷进行解吸特征研究。 结果表明： S9采样点总磷、 无机磷、 有机磷和酸磷含量均最高， S11采样点碱磷含量最高。 对于所有采样点， 各形态磷平均值大小排序为(μg·g-1)： 无机磷(40143)>酸磷(37781)>有机磷(17537)>碱磷(2553)。 污染评价结果表明： 除S12， S14~S16及S18采样点外， 其余采样点均有不同程度的污染。 表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程。 吸附过程最佳水土比为25∶1， 且pH值对吸附和解吸有不同程度的影响。 研究结果为掌握太湖梅梁湾和东太湖区域磷的污染现状提供理论依据， 同时为研究磷在沉积物-水界面的迁移规律提供可信的实验数据。
表层沉积物 磷 形态分布 动力学 太湖 Surface sediments Phosphorus Fractions Adsorption-desorption Taihu Lake 光谱学与光谱分析
2018, 38(5): 1508
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
采用标准测试程序(SMT)和钼锑抗分光光度法对黄河流域甘宁蒙段表层沉积物进行磷形态的提取和含量测定, 同时模拟沉积物对磷吸附-解吸特性进行了探索。 结果表明: 对照不同的评价标准, 12个采样点中总磷(TP)含量均处于不同程度的污染水平, 特别是S12采样点磷具有较高的释放风险。 TP、 无机磷(IP)和钙结合态磷(HCl-P)之间及有机磷(OP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)之间分别呈现出较好的正相关性。 沉积物的组成和理化性质对磷的赋存形态产生影响, OP和NaOH-P可能与As, Ni, Co和Pb有相同的污染源。 表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程, 主要受化学作用的控制, 而磷的等温吸附符合Langmuir方程, 且升高温度有利于磷的吸附。 水相中离子浓度(KCl)小于0.02 mol·L-1时, 吸附作用占优势, 反之, 解吸作用占优势。 水土比的增大会提高沉积物对磷的吸附量。 另外, 磷的解吸量会随着温度的升高和扰动强度的增加而增大。 揭示了黄河甘宁蒙段表层沉积物中磷的形态分布及其吸附–解吸特征, 为黄河甘宁蒙段水环境治理和磷负荷调控提供依据。
黄河 表层沉积物 磷 形态 吸附-解吸 The Yellow River Surface sediments Phosphorus Fractions Adsorption-desorption
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
在绝对距离测量中, 由于大气扰动造成的测量路径上折射率分布不均匀对干涉测量有很大的影响, 针对这一问题, 本文提出了一种补偿大气折射率的多波长干涉测量绝对距离的方法。该方法基于小数重合法的基本原理, 在测量过程中不需要对大气参数进行实时监测, 而是通过 A系数所给出的各波长折射率之间的关系解算距离。文中结合小数重合法的基本原理给出了理论推导与分析, 并采用 594.1 nm、611.9 nm、632.8 nm三种波长在计算机上进行了数值仿真实验, 得到了该算法的小数级次测量精度与非模糊距离 (UMR)的匹配关系。
多波长干涉测量 绝对距离测量 小数重合法 大气折射率补偿 multi-wavelength interferometry absolute distance measurement method of excess fractions compensation for the refractive index of air
破损图像的修补一直是图像处理中一个重要的研究课题，数字图像修补技术被广泛用于各个领域包括医学图像的修复、文物的修复、犯罪现场的还原以及电影胶片上划痕、污迹的消除。在通常的图像修复技术上，对于一些规则的破损纹理图案采用Thiele型连分式这一有理插值的方法来对破损部分周围的像素点进行插值从而达到修补破损部分的目的。介绍了连分式方法及其在图像修复中的应用，实验证明，连分式插值的方法取得的结果优于一般软件处理的结果，所以使用连分式的纹理修补方法是一种简单而又有效的修补方法。
图像处理 图像修补 Thiele型连分式 有理插值 image processing continued fractions image repairing rational interpolation
1 北京理工大学工程光学系, 北京 100081
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
描述在拍波干涉测长中使用的几种拍波干涉条纹尾数测量方法,提出一种拍波锁相型对准原理,介绍和比较拍波干涉仪的三个原理方案,讨论测量方法和测量精度等问题.
双波长干涉计量 拍波干涉仪 剩余尾数 大长度测量
