农村生活污水处理设施优先控制区域识别与监管策略

选取嘉兴市秀洲区和海宁市为研究对象,以乡镇区划为研究单元,采用综合源强估算法和GIS软件,对处理设施的氨氮（NH₃-N）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）排放强度进行定量估算和空间分析.结果表明,秀洲区处理设施的NH₃-N和COD排放强度高于海宁市,而TP排放强度与海宁市差不多.秀洲区内,洪合镇各污染物的排放强度均最高;海宁市内,盐官镇NH₃-N排放强度最高,许村镇TP和COD排放强度最高.采用因子分析法和加权指数法计算排污权重,再结合生态敏感性评价和环境功能区划,筛选出运维和监管优先控制区.秀洲区内,洪合镇、王江泾镇、油车港镇被划分为优先控制区,该优先控制区内处理设施数量占比27.87%,排污权重占比72.42%,通过重点监管17.66%的设施,可监管秀洲区59.98%的污染物排放.海宁市内,长安镇、许村镇、海洲街道、盐官镇、袁花镇被划分为优先控制区,该优先控制区内设施数量占比69.10%,排污权重占比71.23%,通过重点监管16.85%的设施,可监管海宁市43.54%的污染物排放.研究结果可为提高设施的运维监管效率提供技术支撑.     

草海湖沉积物中重金属污染现状及生态风险评价

贵州草海湖是典型的高原天然淡水湖泊,属于长江上游金沙江支流的上源湖泊,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域及下游的水质监控与污染防治具有重要意义. 2017年7月采集贵州草海湖柱状沉积物,采用电感耦合等离子发射光谱仪法和双道原子荧光光度计法分析沉积物中Zn、Cd、Ni、Fe、V、Cr、Pb、Cu、As等9种重金属元素的质量分数,并利用地累积指数法、富集系数法和潜在生态风险指数法进行重金属污染评价.结果表明:草海湖表层沉积物各重金属质量分数平均值表现为w（Fe）（31 400.00 mg/kg）> w（Zn）（219.18 mg/kg）> w（V）（59.76 mg/kg）> w（Cr）（56.16 mg/kg）> w（Pb）（54.01 mg/kg）> w（Ni）（33.58 mg/kg）> w（Cu）（20.35 mg/kg）> w（As）（15.41 mg/kg）> w（Cd）（0.84 mg/kg）.表层（0~10 cm）沉积物中w（Fe）、w（Cr）、w（V）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）分布较均匀,其元素主要来源于岩石风化、土壤侵蚀等自然源;w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）分布相对离散,主要来源于农业、炼锌业和交通运输等人为源;在垂直（0~25 cm）方向上,w（Pb）、w（Cu）、w（V）、w（Ni）以波动型为主,w（Zn）、w（Cd）、w（As）主要为稳定型,w（Cr）和w（Fe）为富集型.重金属污染评价结果显示,草海湖沉积物中元素Zn、Pb均为偏中度污染、Cd为中度污染,其潜在生态风险高低表现为下游 > 上游 > 中游.研究显示,草海湖下游区域为中等潜在生态风险,Cd为主要的潜在生态风险因子,重金属的质量分数主要受土法炼锌和农业施肥等人为活动的影响.      

植物及土壤碳同位素组成对环境变化响应研究进展

植物和土壤的δ13C（碳同位素组成）能可靠记录环境信息,综合反映植物的生理生态特征以及碳循环过程中的生物化学过程,为人们理解生态系统碳循环提供有用信息.因此,研究植物和土壤的δ13C与环境因子的关系可以揭示生态系统碳循环的格局及其控制因子,进而有效预测全球变化及其对生态系统的影响.对植物和土壤的δ13C以及二者的差值（Δδ13C）与气候因子（如温度、降水量、大气压强等）、土壤因子（如C/N、土壤质地、土壤pH等）的关系进行了综述.现有研究表明:C₃植物的δ13C与降水量、大气压强均呈负相关,与温度的关系非常复杂,而针对C₄植物和在群落水平上开展的研究还较少;土壤δ13C与降水量、土壤C/N、土壤w（粉粒）及w（黏粒）均呈负相关,与温度、土壤pH、土壤w（砂粒）均呈正相关,然而环境因素间的耦合作用使得情况复杂化,多种环境因素的匹配关系究竟如何影响土壤δ13C的机制问题仍有待深入研究;Δδ13C能够更加全面准确地反映土壤碳循环信息,但对其与环境因子关系的研究较少,并且影响Δδ13C的驱动因子及机制也不明确.因此,在土壤-植物体系内,同时在物种和群落水平上,进行植物和土壤δ13C特别是Δδ13C与环境因子关系的研究,能够更加准确地预测和揭示环境变化对生态系统碳循环的影响,这也将是今后该领域的研究重点.      

CO2倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧,大气CO₂浓度呈明显增加趋势,这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制,借助水稻密闭培养箱,运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术,设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理,研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明:①在2种施氮水平,CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%）,具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关,CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖,显著增加孕穗期反硝化细菌数量;在水稻扬花期,CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加,在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外,narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK,且随水稻的生长,其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶,但nirS基因丰度高于nirK,且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示,CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量,不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.      

新时代中国乡村振兴：探索与思考——乡村地理青年学者笔谈

乡村振兴是新时期国家重大战略,是一项系统工程。中国地域广阔,资源禀赋和经济发展区域差异显著,乡村振兴路径需要体现乡村发展的综合性、复杂性和区域性。来自乡村地理学领域的16位青年学者,以笔谈方式,对中国乡村振兴的科学路径开展了深入讨论。核心观点如下：（1）乡村振兴需要遵循时空分异规律,重点关注乡村发展的时空传承与现实需求之间的衔接,建立彰显地域特色和具有可操行性的理论和技术体系,分类、有序地推进乡村的人居环境、产业体系、生态环境和治理模式等转型。（2）力求城乡融合和联动,构建城乡复合多中心网络体系,创新采用“乡村群”空间组织模式,以乡村内生力、城镇辐射力与规划约束力共同驱动乡村振兴。（3）在中国“大国小农”的基本国情下,农业承载着食品安全、社会稳定和生态产品等多重功能,需要构建农业“全价值链”的发展路径,促进一二三产业深度融合,助力乡村产业兴旺。（4）在能源富集区,在保障国家能源安全需求前提下,需从根本上解决农村发展不平衡不充分问题;在西南地区,依托山区特色生态、人文资源打造山区现代农业产业体系、重塑乡村旅游新品牌、构筑山水田园乡村家园;在东北地区,乡村振兴应与“东北振兴”战略协同推进,有序分类推进;在长三角地区,应在全面认知乡村工业化到乡村城镇化,再到乡村特色化,到乡村的社会、文化和生态建设的阶段演化特征基础上,寻求差异化的乡村振兴路径;在西北地区,应在生态保护的前提下有效提升乡村“自主脱贫”的能力,实现从“输血”扶贫向“造血”扶贫转变;在京津冀地区,需以城乡基本公共服务均等化为目标,推动城乡融合与乡村振兴;在资源型地区,乡村振兴核心将以一二三产业融合的高效农业体系替代以资源开采为核心的产业体系;在传统农区,优化耕地利用转型同农村劳动力结构变化的耦合格局是实现乡村振兴的关键;在经济发达地区,具有“混杂性”特征的乡村,需激活农村土地资源的资产和资本属性,推进空间有序整合与活化,寻求多主体共同参与和缔造的现代乡村治理模式。     

中国超大城市碳排放达峰的影响因素及组合情景预测——基于门限-STIRPAT模型的研究

城市是中国碳排放的重要来源,而超大城市的碳达峰研究对国内其他城市和全国能否实现碳达峰目标具有重要的现实意义.以北京、上海、广州、深圳、天津和重庆等6个超大城市为研究对象,能源强度为门限变量,建立门限-STIRPAT模型,首先确定6个超大城市碳排放的驱动因素,然后对27种情景下的各城市碳排放达峰进行预测.研究结果表明:①人口、人均GDP和能源强度对各城市碳排放起到正向促进效应,人口的影响效应最大,其次是能源强度,人均GDP对碳排放的影响最小.②能源强度对二氧化碳排放的影响呈阶段性变化特征.③北京、上海和重庆在高能源强度下降率的情景下,已经达峰;天津、除最宽松的高-高-高情景外的广州和深圳会在2030年前实现达峰.如果能源强度以中速率下降,6个城市碳排放不能保证一定能在2030年前达峰.如果能源强度以低速率下降,6个城市均不能在2030年前达峰.本研究有利于明确超大城市碳排放的影响因素,对其他城市尽快实现碳排放达峰具有借鉴意义,为全国实现碳达峰目标提供可行的研究思路.     

农业文化遗产地“三产”融合度评价——以云南红河哈尼稻作梯田系统为例

工业化和城市化过程中,城乡经济差距日益拉大,农村衰落已成为城市化过程中各国面临的共同问题。2015年中央政府提出了“农村一二三产业融合发展”推动农村经济发展的政策,引起了众多学科研究者从不同角度开展研究,但相关研究多以理论探讨为主。农业文化遗产地作为一个以遗产保护为前提的特殊农村地区,如何推动一二三产业（下称“三产”）融合发展,如何量化“三产”融合度,研究尚待深入。基于对农业文化遗产特点、资源特征以及农业文化遗产保护要求等方面的分析,阐释了农业文化遗产地“三产”融合发展的概念和内涵,并构建了由产业融合度与劳动力融合度组成的农业文化遗产地“三产”融合度评价方法体系及具体核算方法。以云南红河哈尼稻作梯田系统十大片区所在的8个乡镇为对象进行评价,结果表明,产业融合度分项指数间越均衡则产业融合度越高;各乡镇分项指数和产业融合度的数值皆很小,有巨大的“三产”融合发展空间;新街镇一二三产业的劳动力融合度领先,其中第三产业贡献率最大;农业文化遗产地“三产”的产业融合与劳动力融合有较高的正相关性（r=0.67）,显著水平在10%以下（P=0.069<0.1）。推动“三产”融合发展可以有效促进农民在本地就业,对于保护农业文化遗产有着重要意义。     

北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明：2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m³,是基于生产的直接实体用水量（35.9亿m³）的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长（23.7%）远比直接用水增长（11.8%）快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m³（全部来源于国际贸易）,有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。     

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

电子束辐照降解水体中的金霉素

应用电子加速器辐照研究了去除水体中金霉素（30mg/L）的过程,初步探索了剂量、不同气氛条件下叔丁醇的存在、pH值、无机阴离子等对去除效率的影响.然后根据实验结果推测了降解机理和降解产物毒性.结果表明：电子束辐照能高效去除水体中的金霉素,且还原性粒子占主导作用;pH值为碱性时利于金霉素的去除;0.005mol/LCO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-或Cl^-的存在能促进其去除.根据超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）对降解产物的分析,并结合理论计算推测出10种降解产物和相应的降解途径.之后的费氏弧菌毒理实验数据显示：降解后水样的生物毒性随着吸收剂量先增高后缓慢降低,但辐照5.0kGy后毒性依然较大.