项目成果/简介:本服务体系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美国国家地质调查局（USGS）开发的非线性流域污染物评估模型，其介于传统统计学模型与机理模型之间，用于估计流域地表水体中污染物负荷与污染源之间的关系。是美国 TMDL 计划推荐流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（统计分析系统）平台运行，使用 IML 语言编写，其嵌套的统计模块可以轻松调用非线性加权最小二乘法（NWLS）进行方程的求解，完成所需参数的估计，虽然SPARROW 本身可以免费使用，但是 SAS 平台购买费用不菲，为此我们基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 语言开发了面向我国特点的具有空间响应特性的水环境管理模型，简化了原SPARROW 模型中不适用于中国的模块，并增加 jackknife 不确定性分析模块，按照中国水环境管理需求补充可能实现的模块，优化模型功能，改善人机交互形式，使数据输入及模型运行更加方便易学并符合中国的数据特点。利用 ArcGIS 生成河网、划分子流域等，提取与整合必要的与流域河流属性相关的输入数据，并利用该平台将模拟结果进行可视化表达。应用范围:模型已应用于东北松花江流域、黄山新安江流域，成功完成对这些地区 N、P、COD 等污染负荷的空间解析，并设置敏感断面（松花江流域的同江断面，新安江流域的跨省断面--街口断面）进行溯源分析，能够为流域（区域）水环境管理决策的制定与实施提供技术支持。效益分析:（1）污染源空间解析：进行各子流域污染源组成比例分布预测以及各子流域的污染来源追溯等，由于监测站点只能评价静态的理化指标，SPARROW 模型则综合考虑流域内的地质地貌、气象要素等，通过监测数据追溯污染来源，分析来自不同污染源的污染量和比例，有针对性地对水质进行控制和管理，找出污染贡献最大的区域加以治理，实现投入产出的效益最大化； （2）面向水质达标的监测站点空间布局优化与设计：利用有限水质监测站点过去一段时间的监测数据外推流域内其他未监测河段 的水质情况，有效解决布设监测站点成本高、监测网络点位数量少、代表性差的问题，通过对流域整体水质状况的预测分析，找出水质较差河段，进而有效优化监测站点的空间设置，为水环境质量达标提供支持。 （3）面向敏感区（达标断面）的削减措施优化：例如海岸带、湖库、饮用水取水区、达标考核断面等，作为考核或评估断面进行污染物传输分析，分析上游各子流域对其污染贡献大小，甄别污染贡献最大的区域，优化管理措施的设置。

本服务体系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美国国家地质调查局（USGS）开发的非线性流域污染物评估模型，其介于传统统计学模型与机理模型之间，用于估计流域地表水体中污染物负荷与污染源之间的关系。是美国 TMDL 计划推荐流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（统计分析系统）平台运行，使用 IML 语言编写，其嵌套的统计模块可以轻松调用非线性加权最小二乘法（NWLS）进行方程的求解，完成所需参数的估计，虽然SPARROW 本身可以免费使用，但是 SAS 平台购买费用不菲，为此我们基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 语言开发了面向我国特点的具有空间响应特性的水环境管理模型，简化了原SPARROW 模型中不适用于中国的模块，并增加 jackknife 不确定性分析模块，按照中国水环境管理需求补充可能实现的模块，优化模型功能，改善人机交互形式，使数据输入及模型运行更加方便易学并符合中国的数据特点。利用 ArcGIS 生成河网、划分子流域等，提取与整合必要的与流域河流属性相关的输入数据，并利用该平台将模拟结果进行可视化表达。

本技术成果提出了以silverlight技术为基础、以 多维度发布数据融合为表现方式、以WCF技术为数 据库访问及通信方式的区域空气质量实施发布的技 术路线，结合自主研发的区域空气质量空间分析的 优化算法，提出了空气质量 -气象场 -地理信息等 要素多维集成动态展示的技术方法，通过交互与融 合，共同形成了我国新一代区域空气质量实施发布 业务平台，不仅提高了我国空气质量实时发布与表 征能力，并且为区域空气质量监测预警、信息公开 和环境管理提供了强有力的技术手段与分析工具。

本发明公开了一种基于静态区域信息的扫频OCT数字相位矫正方法与系统，现有的扫频光学相干层析成像技术由于扫频光源的扫描触发和采样时钟信号不同步，干涉信号光谱存在随机的错移，导致OCT相位信号的随机跳变。研究发现在样品的静态区域，相比于相位跳变误差，系统SNR决定的相位噪声较小，而环境导致的相位扰动在时间上具有缓变的特征。本发明利用上述相位特征确定相位跳变发生的A-line位置、以及光谱的错移量，通过相位与成像深度的线性关系，实现相位跳变误差的矫正。该方法属于纯数字矫正，不增加系统的复杂程度，不会引入额外的相位噪声。

北京师范大学环境学院徐琳瑜教授课题组研究成果在《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。研究以广州为例，在城市生态系统层面构建氮物质流核算模拟模型，在不确定条件下全面刻画氮物质流过程，从活性氮产生、流动、积累、环境负荷等方面出发，分析了1995-2015年间氮平衡在源、通量和归趋上的变化。结果显示，人为扰动不仅强化了活性氮输入，而且极大改变了城市生态系统中活性氮的分布格局。以往全国尺度的研究认为活性氮主要累积于陆地中，而本研究发现在城市尺度活性氮大量富集于大气中，而不是陆地中。人工固氮（Haber-Bosch N fixation, HBNF）倾向于生产供人类消费的合成氨产品（如塑料、橡胶等），而不是用于生产农业用的化肥，进而导致合成氨产品在人类子系统中的积累。工业活性氮在人类子系统中迅速积累，这可能作为已有学者报道的全球未知氮汇的一种解释。 研究表明，在城市中应该更关注化石燃料燃烧、工业含氮产品、食品氮消费等引起的活性氮输入及环境损失。特别地，工业合成氨产品延缓了活性氮向环境的释放，这种由活性氮释放延迟引起的遗留效应（legacy effect）可能对环境和人类健康造成巨大威胁。因此，要提高工业合成氨产品的再利用率，降低工业合成氨产品生产、使用以及处理全过程中的活性氮损失。

北京师范大学环境学院徐琳瑜教授课题组研究成果在《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。研究以广州为例，在城市生态系统层面构建氮物质流核算模拟模型，在不确定条件下全面刻画氮物质流过程，从活性氮产生、流动、积累、环境负荷等方面出发，分析了1995-2015年间氮平衡在源、通量和归趋上的变化。结果显示，人为扰动不仅强化了活性氮输入，而且极大改变了城市生态系统中活性氮的分布格局。以往全国尺度的研究认为活性氮主要累积于陆地中，而本研究发现在城市尺度活性氮大量富集于大气中，而不是陆地中。人工固氮（Haber-Bosch N fixation, HBNF）倾向于生产供人类消费的合成氨产品（如塑料、橡胶等），而不是用于生产农业用的化肥，进而导致合成氨产品在人类子系统中的积累。工业活性氮在人类子系统中迅速积累，这可能作为已有学者报道的全球未知氮汇的一种解释。 研究表明，在城市中应该更关注化石燃料燃烧、工业含氮产品、食品氮消费等引起的活性氮输入及环境损失。特别地，工业合成氨产品延缓了活性氮向环境的释放，这种由活性氮释放延迟引起的遗留效应（legacy effect）可能对环境和人类健康造成巨大威胁。因此，要提高工业合成氨产品的再利用率，降低工业合成氨产品生产、使用以及处理全过程中的活性氮损失。