京津冀城市群景观格局变化机制与预测

"城市群"是我国新型城镇化的主体形态,对推进国民经济发展具有重大意义,但其聚集连片的快速扩张模式对资源环境的压力持续增加,已经成为制约未来可持续的瓶颈。以我国经济发展最为活跃,但生态环境问题十分突出的京津冀城市群为例,基于CLUE-S模型,模拟分析了1990—2010年京津冀城市群景观格局的变化特征及其驱动机制,并预测了未来景观格局的变化趋势。结果表明,(1)1990—2010年京津冀城市群景观格局变化显著。其中,人工表面持续增加,耕地明显下降,林地和草地格局的变化也存在明显的时序差异;(2)京津冀城市群景观格局的变化主要受自然和社会经济要素的综合影响,且不同景观类型之间的驱动机制存在明显差异。其中,林地更易在地势较高、坡度较大的西部地区分布,而河流、人工表面等更易在平坦低洼的区域分布;此外,不同景观类型变化的驱动机制存在显著的时序差异,例如,人工表面受地形的影响程度逐步降低,呈现更加离散的分布,且其分布特征由较早时期的向市中心集聚分布发展为逐渐远离市中心并向铁路、高速路周边集聚的趋势;(3)经检验,CLUE-S模型能够较好地动态模拟京津冀城市群的土地覆盖格局的变化特征,模型的Kappa指数达0.84。模拟预测结果显示,未来(2020年)景观格局演变的显著特征是人工表面将持续增加,耕地将继续显著减少。北京、天津、唐山和石家庄等核心城市的景观格局变化将最为显著

轻型纯电动汽车生产和运行能耗及温室气体排放研究

基于中国本地化的环境负荷数据,建立了电动汽车全生命周期模型,深入分析和评估了电动汽车生产和运行两个阶段的能耗及温室气体排放(Greenhouse gases,GHGs).结果表明:电动汽车生产和运行过程的总能耗为474 GJ;GHGs为40500 kg(以CO2当量计),电动汽车生产和运行过程的GHGs分别占总排放量的23.5%和76.5%.对于电动汽车生产过程能耗和GHGs而言,原材料生产均为主要贡献者,GHGs占到车辆生产过程的74.6%,占生命周期的17.5%.另外,情景分析表明,再生材料应用、单位电力GHGs和百公里电耗能够在很大程度上影响电动汽车的碳排放.再生金属替代原生金属后,从情景1到情景5,车辆生产的GHGs下降了约22.2%,车辆生产和运行过程的总GHGs下降了约4.7%;单位电力GHGs每下降1%,电动汽车运行GHGs下降0.9%;电动汽车百公里电耗每下降1.0%,车辆生产和运行过程总GHGs下降约1.0%.因此,发展清洁能源、降低火力发电比例、优化原材料生产工艺、提高再生原材料用量等,是有效降低电动汽车全生命周期过程总能耗和GHGs的重要途径

我国土壤污染防治的挑战与战略定位

[目的 /意义]针对新世纪我国土壤污染凸显的严峻形势,探索能有效改善土壤质量、保护土壤环境和安全利用土地资源的战略机制,对保障农产品质量安全和公众健康、实现土地可持续利用和推动生态文明建设具有重要的现实意义和深远的战略影响。[方法 /过程]本文系统分析了我国土壤污染防治过程中面临的主要问题及挑战,并从土壤环境保护和土地安全利用的宏观视角定位土壤污染防治的关键举措。[结果 /结论 ]研究发现,我国土壤污染防治工作以农田和工业用地为治理重点,虽已在多方面取得重大进展,但仍存在以下主要问题:(1)针对农田污染,存在污染物空间异质性强、土壤污染与农产品超标差异大、土壤污染源头管控不到位和农田安全利用困难等问题;(2)针对工业污染地块,存在污染防治的政策法规体系不完善、技术能力建设滞后、片面强调工程修复和修复模式不持续等问题。为保护国家土壤生态安全,促进土地安全利用,应加快完善土壤污染防治顶层设计,系统开展源头治理、精准治理与综合治理,坚持"可持续修复、适度修复和绿色修复"原则,加强产业链中各利益方的密切合作,开拓多元稳定的土壤修复筹融资渠道,建立土壤环境质量预警机制

采用强酸型阳离子交换树脂分离铝离子和磷酸盐

三氯硫磷作为重要的农药中间体,在生产过程中可能产生高浓度Al~(3+)与磷酸盐共存的强酸性废水,有效分离Al~(3+)与磷酸盐并进一步分别对其回收利用具有重要意义。围绕上述问题,选择001×7强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂,研究了Al~(3+)与磷酸盐在单一和共存体系下的动态吸附交换行为。研究发现,该树脂对Al~(3+)有良好的吸附性能,Al~(3+)穿透曲线表现为典型的"S"型,采用Thomas模型可以很好地模拟Al~(3+)吸附过程。当初始Al~(3+)浓度([Al~(3+)]0)为1 000 mg·L~(-1)且流速为4、6和10 BV·h~(-1)时,穿透交换容量(Al~(3+)平衡浓度为10 mg·L~(-1))分别为14.08、12.16和11.09 mg·g~(-1);磷酸盐的存在促进了Al~(3+)的交换,当体系存在4 300 mg·L~(-1)磷酸盐时,穿透交换容量分别提高了16.50%、9.61%和6.37%。对于吸附饱和的树脂,采用4%HCl溶液可达到98.3%再生率。采用阳离子交换树脂分离Al~(3+)与磷酸盐共存废水,这可能是实现二者分离与后续回收的有效手段之一

丛枝菌根真菌的生态分布及其影响因子研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要积极作用。AM真菌还能够通过根外菌丝网络调节植物群落结构和演替,深刻影响生态系统结构和功能的稳定性。AM真菌生态生理功能的发挥主要取决于其生态适应性,明确AM真菌在不同环境中的多样性、生态适应性以及对各种生态因子的响应机制,是AM真菌资源管理、功能发掘与利用的前提。迄今为止,有关各种生态因子对AM真菌多样性的影响已有不少研究,但是AM真菌生态分布及其形成机制仍缺乏系统的研究和理论分析。综述了生物因子和非生物因子对AM真菌生态分布的影响,结合大型生物空间分布理论探讨了AM真菌生态分布规律和建成机制,分析了当前本研究领域所存在的问题和动向,以期推动相关研究进展

超滤-膜接触臭氧氧化技术处理印染废水

采用超滤与膜接触臭氧氧化组合工艺处理印染废水二级生化出水,对超滤膜切割分子量、膜接触反应器膜长、臭氧浓度、气体流量和产水速率等工艺条件进行优化选择,并对该组合工艺的处理效果进行了研究。通过系列实验确定的优化参数为:超滤膜切割分子量100 kDa,膜接触反应器膜长2 m,臭氧浓度10 mg·L~(-1),气体流量0.6 L·min~(-1),产水速率1.4 L·h~(-1)。连续运行8 d,平均COD由131 mg·L~(-1)降到70 mg·L~(-1),平均色度由130度降到20度,平均浊度由11 NTU降到2.3 NTU,B/C值也由0.167提高到0.244

新型全氟和多氟烷基化合物的分析、行为与效应研究进展

全氟化合物的污染已成为全球性的环境问题.随着全氟辛基磺酸的限制使用,全氟和多氟烷基化合物替代物的种类和数量不断增加.在大量生产和使用过程中,这些氟化物不可避免地通过直接的使用和排放或间接的转化过程进入到环境和生物体中,因而新型全氟和多氟烷基化合物的环境发现、赋存与迁移行为及潜在的生物学效应研究已成为全氟污染物研究的热点.本文对目前从环境介质中发现的新型全氟和多氟烷基化合物的种类、行为及未知全氟和多氟烷基化合物组分的鉴别方法进行了总结,并对可能的分析技术方法进行了展望

荒漠和草原生态系统丛枝菌根真菌多样性和群落结构

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然生态系统和农业生态系统中分布最为广泛的土壤真菌,能够与绝大多数陆地植物形成互惠共生体并具有重要的生态功能。以内蒙古地带性植被区及甘肃、青海非地带性植被区荒漠和草原生态系统为研究对象,基于Illumina Miseq高通量测序平台比较荒漠和草原土壤AMF多样性和群落结构的差异,结合环境因子探讨其主要影响因素,以期为AMF在草原荒漠化生态恢复中的应用提供理论基础。基于高通量数据分析共得到159个AMF-OTUs,分属于1门1纲3目5科8属,其中Glomus属在荒漠和草原土壤中均为优势属。地带性植被区和非地带性植被区的草原土壤AMF丰富度、香农多样性、系统发育α多样性都显著高于荒漠。地带性植被区的荒漠和草原土壤AMF群落结构有显著差异,而非地带性植被区荒漠和草原土壤AMF群落结构没有显著差异。相关分析揭示了环境因子与土壤AMF群落结构和多样性的相关关系,变差分解的结果进一步表明,土壤理化性质和气候因子对AMF群落结构的解释率比植物群落和地理距离要高,荒漠和草原土壤AMF群落结构主要受土壤理化性质和气候因子形成的环境过滤的影响

京津冀地区城市化对植被覆盖度及景观格局的影响

定量研究了2000—2010年,京津冀地区植被覆盖度及其景观格局的动态变化,揭示了城市化进程对植被景观的干扰过程及生态质量的影响。结果表明:(1)2000—2010年,城市化进程显著是京津冀城市群土地变化的一大特点,人工表面面积从2000年的1.79×10~4km~2增加至2.16×10~4km~2,增幅高达21.16%;(2)京津冀平均植被覆盖度呈增加趋势但不显著(P=0.46),存在明显的时空动态差异。在覆盖度结构上形成了以中低和中植被覆盖度为主导的格局;(3)从景观空间格局变化来看,中低、高覆盖度区域植被景观更加破碎,而低、中等覆盖度区域的植被面积增加,景观破碎度减小;尤其是低植被覆盖度为主的城市区域,景观格局变化幅度大,表现为绿地面积有所增加,景观破碎化程度降低,生态质量有所改善;(4)在整个研究区范围,城市化对区域植被覆盖度存在负面影响,表现为城市化程度与区域平均植被覆盖度存在负相关(P=0.08);但是在低植被覆盖度的区域(主要为城市区域),城市化程度与植被覆盖面积呈显著正相关(P<0.001),表明城市区域在城市化进程中植被覆盖面积有所提高,生态质量有所改善,与城市化过程中,日益重视城市绿地的建设有关