基于遥感的城镇化过程碳储量格局变化研究——以上海市崇明岛为例

以上海市崇明岛为例,利用遥感(RS)影像和地理信息系统(GIS)技术,分析了2005—2013年崇明岛土地利用变化情况,在此基础上计算碳储量变化,分析其时空变化特征。结果表明:(1)2005—2013年,崇明岛耕地面积从740.10km~2减少到577.14km~2,林地和建设用地面积分别从169.63、194.32km~2增加到279.85、260.13km~2;(2)2005—2013年,崇明岛土地利用过程发挥碳源作用,碳储量净损失672.40×103 t,其中林地转变为耕地的碳源作用最明显,引起的碳储量损失占总损失的65.1%;(3)空间上看,城桥镇、堡镇等城镇化水平较高的区域碳储量损失较其他区域更明显,碳储量损失高值区沿交通线呈明显的脉络状分布。可见,城镇化过程可能引起碳排放增长,导致区域生态服务功能退化。贯彻"精明增长"、"底线控制"等理念,划定区域生态底线,优化区域用地布局,完善低碳评估体系,对城镇化过程中实现低碳发展具有重要意义。     

喀斯特城市新区土地利用时空演变及生态效应分析——以贵阳市观山湖区为例

通过揭示喀斯特城市新区土地利用和生态效应本质联系及变化趋势，基于转移矩阵、动态度模型、生态环境质量指数和生态贡献率，定量分析观山湖区2010—2020年土地利用动态变化特征及其生态效应。结果表明：(1)观山湖区以林地、耕地和建设用地为主要土地利用类型，10年来水田和旱地呈减少趋势，灌木林地和城镇用地面积增长最大，东部城镇用地逐年向西南方向扩张，耕地转出面积最大，2015—2020年综合土地利用动态度达到峰值(0.546%)。(2)生态系统服务功能因林地增加不断增强，土地覆被状况指数与生态环境质量呈正比关系。(3)旱地和其他林地向有林地转移是改善生态环境的主要原因，有林地向旱地、城镇用地转移是导致生态环境恶化的主要驱动因素，2010—2020年观山湖区整体生态效应呈良性发展。     

浙江省细颗粒物碳质气溶胶组分表征方法及污染特征研究

为深入探究大气细颗粒物(PM_2.5)碳质气溶胶组分(碳组分)表征方法，于2021年1-12月，在浙江省11个地市同期开展环境空气PM_2.5样品采集和分析工作，比较美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)协议和保护能见度多部门监测计划(IMPROVE)的代替协议(IMPROVE-A协议)测定样品的结果差异。结果表明：无氧阶段最高温度设置为870℃的NIOSH(NIOSH870)协议由于在氦气气氛下的解析温度高，测得PM_2.5样品中有机碳(OC)组分占比较IMPROVE-A协议大；对于IMPROVE-A协议而言，热光反射法校正的元素碳(EC)比热光透射法校正的结果大，在污染越严重、负载量越大的滤膜上，光学校正带来的差异越明显。通过开展浙江省部分地区的PM_2.5碳组分污染特征研究，发现PM_2.5中碳组分主要来自生物质燃烧、燃煤和机动车尾气排放。     

基于隐含碳视角的广东省制造业环境贸易条件变化及影响因素分析

基于隐含碳基础计算了广东省2000—2012年14个制造业的环境贸易条件(PTT,衡量一个国家或行业在贸易中比较优势的指标)。结果表明,广东省2012年制造业的PTT较2000年整体提升51%,其中食品制造加工业及纺织业是所有部门中PTT最优的,石油加工、炼焦及核燃料部门的PTT相对较差。同时,利用聚类标准误检验,得出企业规模、人均劳动报酬的增加以及滞后固定资产的更新会优化环境贸易条件,而能源强度和全员劳动生产率的增加会恶化环境贸易条件。     

广州典型灰霾期有机碳和元素碳的污染特征

使用小流量Partisol model 2000采样器每2 h采集广州典型灰霾期(2006年1月7～20日)PMlo样品,并用美国Sunset Laboratory Inc.的碳分析仪分析了有机碳和元素碳.结果显示,灰霾期PM10、有机碳和元素碳污染严重,最高浓度日均值(1月13日)分别为最低浓度日均值(1月20日)的10.1、7.6、3.0倍;大气污染存在一个明显的逐日上升和下降过程,上升期间PM10、有机碳和元素碳的日均增长率分别为(127±24)%、(125±16)%和(116±17)%.下降期间日均增长率分别为(-143±25)%、(-135±13)%和(-118±11)%.计算表明,二次有机碳污染严重,并随着灰霾污染的持续,占总有机碳比例增加.气团轨迹分析说明,珠江三角洲其他地区的污染对广州地区灰霾污染过程存在影响.     

基于文献计量的垃圾填埋场污染物研究现状与趋势分析

基于Web of Science核心合集数据库，利用VOSviewer和CiteSpace软件，对2000—2020年有关垃圾填埋场污染物的文献进行了计量分析。结果表明：(1)2000—2020年，垃圾填埋场污染物领域的发文量总体呈逐年增加态势，2015年后中国的发文量直线上升；(2)中国的机构虽然发文量多，但均篇被引频次不是很高，影响力还有待进一步提升；(3)垃圾填埋场污染物研究的热点包括城市固体废弃物及其处置过程，垃圾渗滤液或污废水中有机污染物的去除、降解，垃圾填埋场周边地表水和地下水中污染物的环境行为，无机污染物氮元素的去除，垃圾填埋场中新污染物的环境行为和去除5大类；(4)垃圾填埋场污染物主要分为重金属和有机污染物两大类，其中重金属在不同环境介质中出现的频次高于有机污染物，填埋气等气态污染物造成的环境问题也不容忽视。     

陆海统筹的南流江流域污染物总量分配研究

综合考虑广西南流江流域陆域和廉州湾海域水质目标，遵循南流江流域、南流江河口、廉州湾近岸海域的污染路径，构建了基于陆海统筹的南流江流域污染物总量分配技术体系。首先，以廉州湾近岸海域环境功能区水质目标为约束条件，计算入海化学需氧量(COD)、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的最大允许排放量，分别为24 494、3 425、10 052、776 t/a。然后以南流江河口最大允许排放量和南流江流域水功能区水质目标为约束条件，计算南流江流域陆域COD、氨氮、TN和TP的最大允许排放量，分别为126 365、5 403、8 939、1 127 t/a。为实现入海总量的控制目标要求，重点应在南流江流域削减污染物排放量，到2020年，南流江流域主要污染控制工程项目的削减能力已超过2020年污染物总量控制削减量，因此2030年实现南流江和廉州湾控制断面全面稳定达到相应功能区水质目标压力不大。     

碳毡和碳布2种生物阴极材料微生物燃料电池产电性能

为了降低构建微生物燃料电池(MFCs)的成本,比较了以碳毡和碳布作为阴极材料,在阴极利用功能微生物作为催化剂时电池的产电性能。结果表明,两电池启动时间基本相同,20 d左右达到稳定,但稳定期碳布作阴极的电池电压比碳毡作阴极的电池电压高出了60 mV左右。碳毡和碳布作阴极时,电池在10 d和20 d的最大功率密度分别由10.24和11.14 mW/m2提升到了18.18和30.15 mW/m2,相应内阻则分别由1 000和600Ω降到了250和200Ω。循环伏安法(CV)显示两材料单独做电极时氧化还原情况相似,扫描电镜(SEM)观察到两者不同表面特性导致碳毡对污泥附着强于碳布,进而使氧气传递受到限制,产电降低。     

快速城镇化背景下环渤海地区生态系统服务价值变化

在快速城镇化背景下,研究土地利用变化对区域生态系统服务价值(ESV)的影响具有重要意义。以环渤海地区为研究对象,对该地区1980、2000、2005、2013年的土地利用变化、ESV变化和流向损益进行了分析测算。结果表明:(1)1980—2013年,城镇化进程促使环渤海地区的土地利用结构发生明显变化,农田、森林、草地、湿地、荒漠的面积持续减少,建设用地一直增加,水域面积先增后降。(2)土地利用变化使环渤海地区ESV先略微增长后下降,2013年ESV为6 005亿元,相比1980年水平(6 504亿元)降低7.7%,其中建设用地转入造成ESV损失最大,1980—2013年建设用地转入造成损失585亿元,占ESV损失总量的45.9%;(3)调节服务是环渤海区域生态系统的主导性生态系统服务功能,其对ESV的贡献从1980年起一直超过65%。(4)环渤海地区ESV排名前3位的城市为丹东、天津和大连,除营口、东营、日照和潍坊外,其余城市的ESV一直处于下降趋势。(5)未来应通过避免"摊大饼式"发展和建立城镇化建设中生态补偿机制等方式推动环渤海地区城镇化建设和生态保护协调发展。     

基于支持向量机的重污染工业企业碳风险预警研究

针对碳效率较低、排放量大为特点的中国重污染工业企业在未来实行节能环保与低碳发展可能存在着导致经济利益流出的碳风险,结合国内外对碳风险研究较少的现状,提出建立重污染工业企业碳风险评价指标体系与预警模型。以机器学习的最新成果——支持向量机(SVM)模型为基础、选取高斯核函数并借鉴风险预警理论成果,对实验企业进行风险预警。使得企业能正确识别和把握碳风险,以事前控制的理想状态降低碳风险对企业的影响。结果表明,运用SVM模型进行碳风险预警具有较高的准确性、可操作性与推广价值。同时,总结了SVM模型评估得出碳风险较低的企业所具有的共性,对于重污染工业企业管控碳风险的实践具有重要指导意义。     

新疆畜牧业碳排放强度动态演变与驱动力分析

基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐的系数法、空间自相关分析和固定效应模型等方法,揭示2001—2020年新疆14个地(州、市)畜牧业碳排放量、碳排放强度的空间演变规律及驱动因素。结果表明：就新疆整体而言,2001—2020年畜牧业碳排放量大体呈波动变化趋势;畜牧业碳排放强度大体呈下降趋势;就地(州、市)而言,2001—2020年各地(州、市)畜牧业碳排放量在空间上的分布表现为北疆>南疆>东疆,而南疆克孜勒苏柯尔克孜自治州的畜牧业碳排放强度最高,说明其生产效率最低;从空间聚集的角度来看,各地(州、市)畜牧业碳排放强度具有明显的空间集聚性和空间正相关性;另外,城镇化水平和工业化水平提升对各地(州、市)畜牧业碳排放强度降低具有显著的阻碍作用,经济发展水平、畜牧业发展水平和农业机械化水平提升对各地(州、市)畜牧业碳排放强度降低具有显著的推动作用。     

生物碳和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响

生物碳施加到土壤中可能会影响污染物的环境归趋,而吸附作用是其关键控制因素,为此,本研究考察了400、500和600℃下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS400、CS500和CS600)和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响.结果表明,生物碳和土壤对乙草胺的吸附等温线符合Freundlich模型(R2≥0.99).随着生物碳热解温度的升高(从CS400到CS600),生物碳吸附乙草胺的非线性指数n值减小且logKOC值增大,说明吸附非线性程度和吸附能力增强,这是因为生物碳炭化程度增强(H/C原子比减小),疏水性增强(O/C原子比减小)和比表面积增大而有利于对乙草胺的吸附,吸附机制以表面吸附为主(比如疏水作用、π-ρ EDA作用和孔填充作用).然而,土壤吸附乙草胺的n值(0.95)接近1.0,说明该吸附作用几乎是线性吸附,以分配作用机制为主.3种生物碳对乙草胺的吸附能力都高于土壤,特别是CS600对乙草胺的吸附能力(logKoc)比土壤及文献报道的土壤和沉积物高一个数量及以上,说明生物碳可能会有效保留土壤中的乙草胺而降低其迁移性.     

生物碳吸附重金属模型及机制研究进展

为进一步加深对生物碳吸附重金属模型及机制的研究,在生物质热裂解模型、纤维素热裂解模型及生物碳吸附重金属模型进行系统总结、提炼和分析的基础上,构筑起一整套相对完善的生物碳吸附重金属模型及机制体系。该体系可与地理信息系统(GIS)结合,实现生物碳对重金属吸附过程的动态模拟,从而为生物碳与重金属关系的研究提供参考。     

2000—2020年淀山湖富营养程度变化分析

2000—2020年，对淀山湖12个断面开展水体富营养化监测。主要指标高锰酸盐指数、总氮、总磷等呈现先恶化后好转趋势，高锰酸盐指数全湖均值在2004年达到最高，总氮、总磷在2005年达到最高，分别达到7.4、5.3、0.23 mg/L,由最初的《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类、劣Ⅴ类、Ⅴ类分别提升至Ⅱ类、Ⅴ类、Ⅳ类。2007—2020年，随着高锰酸盐指数、总氮、总磷浓度降低，水体富营养化总体呈减轻态势，但7—9月仍是水华高发期。针对当前淀山湖总氮、总磷不能稳定达标的现状，建议结合年内变化趋势，加强区域合作，进一步削减氮、磷的入湖总量，同时开展长期的生态修复，促进生态良性循环。     

滨海新区能源消费环境库兹涅茨曲线的实证分析

利用滨海新区2000—2007年人均GDP、单位GDP能耗及能源消费总量等指标的时间序列数据,拟合现状滨海新区能源消费环境库兹涅茨曲线(EKC)。基于情景分析法,预测了2006—2020年滨海新区经济发展与能源消耗响应关系及发展趋势,并对其EKC曲线形状做了进一步分析。结果表明,现阶段滨海新区能源消费总量与人均GDP相关关系不存在EKC假说,并且按目前发展态势,未来能源消费总量仍趋于不断增长。通过强有力的技术进步、结构调整、可再生能源开发利用以及相关法律、政策干预等措施,滨海新区可以在较低的人均GDP水平实现能源消费总量与经济增长的完全"脱钩"。     

一体化A/O工艺对生活污水除碳脱氮效果研究

根据好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮除碳原理，设计了新型的一体化A/O生物膜法反应器，并将该工艺用于生活污水净化处理实验。研究了水力停留时间(HRT)和溶解氧(DO)质量浓度对生活污水除碳脱氮效果的影响。结果表明DO是影响一体化A/O工艺除碳脱氮的重要因素，当好氧区DO为5 mg/L左有时，一体化A/O工艺具有良好的碳化作...     

上海市郊节假日大气颗粒物中碳和离子的粒径分布

由于人类节日活动,节日大气污染与平时相比有独特性,了解其污染特征对指导人类生活有重要意义。用Staplex公司分粒径的大流量采样器采集上海嘉定区2009—2010年节日(春节、劳动节、中秋节、国庆节)及相应临近非节日(以下简称非节日)的大气颗粒物样品,分析了颗粒物中主要化学组分的节日特征。在所研究的4个节日中,春节由于受到大量烟花爆竹燃放的影响,节日效应最为严重,且其影响主要在细粒径段(3.00μm)。春节细粒径段颗粒物质量浓度、有机碳和元素碳质量浓度分别为99.2、30.2、9.5μg/m3,与非节日的比值分别为1.5、2.6、3.4;而影响最严重的离子是K+和Mg2+,其与非节日的比值分别为29.0和23.7。总体而言,春节颗粒物浓度最高和化学组分污染最严重,其次是劳动节、国庆节、中秋节。     

基于CA-MAS的水域总有机碳扩散模拟研究

当前水环境污染扩散研究一般基于普通数值模型模拟,忽略了水污染扩散微观驱动力的影响。为能更真实地反映其动态扩散过程,针对水域总有机碳(TOC)扩散机理,基于CA和MAS技术,将影响TOC扩散的自然和社会经济因素抽象为微观的水流Agent、风速Agent、径流量Agent、污水排放口Agent、人工管理Agent以及农业生产地Agent,将研究水域抽象为CA元胞空间,建立了CA-MAS水域总有机碳扩散模型,对水域总有机碳的动态演化过程进行模拟,并以武汉理工大学鉴湖水域作为实验区域,借助NetLogo仿真平台完成了模型的实现与验证。模拟结果表明,该模型基本能够反映水体总有机碳的扩散规律,可以为水环境污染控制提供参考。     

中国省际能源利用-经济发展-环境保护系统的时空耦合协调度分析

基于Super-SBM模型测算中国2000—2017年省际能源效率,并在此基础上构建能源利用-经济发展-环境保护(3E)系统综合评价体系,采用变异系数法、三元系统耦合协调模型与灰色GM(1,1)预测模型分析中国3E系统耦合协调度的空间布局及动态演变趋势。结果表明:(1)研究期内能源效率整体呈先降后升趋势,2000—2014年由0.564降至0.422,2014—2017年由0.422升至0.440,呈东部、中部、西部递减的空间分布特征;(2)研究期内中国3E系统耦合协调度由0.483升至0.672,三大区域差异明显,呈由东部沿海地区向周边省份发展的时空规律;(3)预测结果表明2018—2022年各省3E系统耦合协调度均有所提升。     

上海市生态系统质量评价及其演变特征分析研究

城市化发展引起的土地利用方式和生态系统质量的变化逐渐引起人们的重视,人类的社会经济活动已经对生态系统的结构和功能造成了很大影响。以上海市为研究对象,从生态系统结构、功能和胁迫3个方面构建生态系统质量评价模型,研究了2000年、2005年、2010年3个时期生态系统质量变化、空间差异及其影响因素。结果表明,崇明县和中心城区生态结构指数最高;崇明县功能指数最高,中心城区最低;崇明县受城市化胁迫最小,中心城区胁迫最大。崇明县是上海市生态系统质量最好的区域,3个时期生态系统质量指数均处于1级水平,中心城区生态系统质量最差。提供了一种生态系统质量评价的方法,研究结果揭示了上海市2000-2010年生态系统质量演变趋势,可以为上海市生态系统管理提供参考依据。