自然资源与环境安全研究进展

跟踪研究自然资源的演化、开发利用过程调控机理一直是中国科学院地理科学与资源研究所(以下简称我所)资源环境研究领域的重要研究任务和研究方向。论文总结了1950年以来我所自然资源与环境安全研究领域取得的成果与进展,在1950—1978年期间,我所自然资源与环境安全研究以大规模的自然资源调查与综合科学考察为主,丰硕的考察成果对中国的资源开发和区域发展提供了重要科学支持,做出了不可磨灭的贡献,而且在系统地积累科学资料和开拓资源科学方面也发挥了积极作用,它为了解我国资源环境、建立资源科学体系奠定了坚实的基础;1978—2000年期间,我所自然资源与环境安全研究转向了区域资源综合科学考察与资源科学研究并重的格局,完成的一系列考察报告为区域发展指明了路径,为全面认识中国自然资源和开展自然资源综合研究奠定了数据基础。2000年以来,我所自然资源与环境安全研究更加注重学科体系建设,促进了资源科学的学科体系建立;更加注重世界资源研究,将自然资源考察地域拓展到全球范围;更加注重机理过程研究,在资源环境承载力、资源流动、资源安全、生态服务功能等领域进行了理论开拓;更加注重资源开发利用技术研究,在环境修复的理论和技术方面取得了一系列成果。展望未来,我所资源与环境领域研究将会继续以国家重大战略需求为导向,以水资源、土地资源、生物资源、能源及矿产资源等关键资源为主要对象,在以下5个方面开展系统深入的研究,推动资源学科的建设与发展:①区域综合科学考察与资源科学综合研究;②水土资源可持续利用及其复杂性;③自然资源流动过程及其生态环境效应;④世界自然资源态势与国家战略性资源安全;⑤环境修复机理与废弃物资源化利用。     

基于GIS的中国物质积累基础评价：从分县到分省

一个地区的发展是众多因素发展的积累,这种积累离不开资源的利用与转化。地区发展的结果往往直接体现在物质财富的生产和积累上。因此可以从资源角度出发,在资源转化视角下,以区域物质财富为着眼点来反映区域发展进程。基于此,提出物质积累基础概念,从基础设施水平、交通通达度、经济发展水平3方面,构建物质积累指数模型;运用GIS技术和数理统计方法,以2005年为例,定量计算中国分县物质积累指数,集成分省物质积累指数,从分县和分省两个尺度系统评价了中国物质积累水平。研究结果表明：①从分县尺度看,2005年中国县域物质积累水平高低两端差异悬殊,中等水平占主体,呈现明显的“纺锤形”结构,空间分布不均衡,东南半壁物质积累水平明显优于西北半壁;中国贫困地区物质积累水平相对滞后,城市地区相对超前,两类典型地区经济发展水平差距最为显著;②从分省尺度看,中国分省物质积累水平差异显著,地域分布呈现“东高西低”的空间格局;不同等级水平间基础设施水平差距最大,是引起省域尺度上物质积累状况差距的显著因子。     

北京市PM_(2.5)二次水溶性无机离子变化特征

利用在线高分辨率仪器对2013年和2014年北京市SO2-4、NO-3和NH+4(SNA)浓度进行连续观测。结果表明:NO-3浓度在夜间较高,下午较低;SO2-4浓度在后半夜至早晨较低,从上午至前半夜整体呈上升趋势;NH+4浓度日变化曲线相对平缓,在整个白天时段较低,夜间时段较高。硫氧化率(SOR)夏季最高,冬季最低;氮氧化率(NOR)季节变化相对较小。2014年整体ρ(NO-3)/ρ(SO2-4)比值明显高于2013年,表明北京市的排放源中以机动车为代表的移动源的贡献明显增大。     

基于全周期场地概念模型的场地环境精准调查应用案例

全周期场地概念模型可以尽可能准确地表征场地实际污染空间分布和赋存状态,有效支撑后期场地精准修复或风险管控工作.本文以京津冀地区某氯代烃污染场地为研究对象,在污染识别、场地初步调查、详细调查和补充调查各阶段分别构建针对性的场地概念模型.采用薄膜界面探测器和高密度电阻率法等现场快速筛查设备的应用,辅助确定了潜在污染源和重点调查区域;同时针对部分位置大量检出氯代有机物代谢产物氯乙烯,判断该场已经发生较为明显的污染物生物降解现象.通过选取典型钻孔和剖面进行降解指示性产物和组分图谱分析,并结合地下水中氯代烃厌氧生物降解潜力综合评分达到22分的结果,判断该场地具有较强的厌氧生物降解能力.这种逐级优化形成针对场地污染调查的全周期场地概念模型,为精准地掌握该场地实际污染情况提供了良好的工作基础和科学支撑.     

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相物质转化的影响

设计湿热水解预处理温度(80、120、150和200 ℃)、时间(40、50、60和70 min)、加水量(40%、60%、80%和100%)的三因素四水平正交试验,研究湿热水解预处理对餐厨废弃物液相可浮油脱出量、ρ(COD_Cr)、糖类、ρ(VFA)(VFA为挥发性脂肪酸)等的影响. 结果表明:餐厨废弃物经湿热水解预处理后可浮油脱出量明显提高. 在150 ℃、加水量40%、处理60 min的湿热水解条件下,可浮油脱出量(67.7 mL/kg)最高,比未经预处理的对照组提高了2.65倍;同时,ρ(还原糖)和ρ(总糖)也达到最高,分别比对照组增加了16.29%和38.92%.随着温度升高和处理时间的延长,ρ(COD_Cr)不断升高,在200 ℃、加水量40%、处理70 min的湿热水解条件下,ρ(COD_Cr)最高为109.729 g/L,比对照组提高了1.39倍. 经湿热水解预处理后,ρ(VFA)也呈显著增加,在200 ℃、加水量100%、处理40 min的湿热水解条件下,ρ(VFA)达到最高,比对照组增加了66.26%.预处理后,ρ(乙酸)、ρ(丁酸)升高,ρ(乙醇)降低. 方差、极差综合分析表明,在湿热水解过程中,温度是影响餐厨废弃物液相物质转化的主控因子,其次是加水量和时间.      

基于物元可拓模型的尾矿库溃坝风险评价研究

为准确的评价尾矿库溃坝风险等级,建立了物元可拓评价模型:首先确定风险评价指标体系与评价标准,通过隶属函数对评价标准进行隶属化,解决其因特征值超出节域范围导致关联函数失效问题与因量纲不一致而造成的不可公度性问题;然后确定其经典域、节域与待评物元,为评价尾矿库溃坝风险等级提供前提条件;再通过计算简单关联函数值与初等关联函数值,确定各评价指标的权重与各等级的可拓关联度;最后依据最大关联原则,确定风险等级,并计算等级变量特征值以更准确的评价其等级。工程实例应用表明,该方法应用于尾矿库溃坝风险评价准确、符合实际情况。     

蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布的影响

以巢湖表层沉积物及上覆水体为对象,于蓝藻暴发前(4月)和蓝藻暴发期(7月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征,并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、NO3--N和Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P及AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱.     

汶川大地震中德阳市水库土坝的震害特征

汶川特大地震给四川省德阳市水库土坝造成了不同程度的震损。依据德阳市境内66座高危以上险情水库土坝震害考察资料和现场震害调查结果,对震损水库土坝进行了分类统计,研究其震害特征及震损原因,结果表明:小型水库均质土坝在此次地震中震损数量最多、险情严重,且震害类型丰富;典型震害包括裂缝、滑坡、沉陷、渗漏以及泄水建筑物与其它附属设施损坏。以德阳市3座典型震损水库土坝为例,分析了水库土坝的基本情况、震前运行状况及震损情况,进而提出了有效的震后抢险措施。     

均质化莲子草根系分泌物对黏土吸附四环素的影响

在不同比例空心莲子草粗根(TR)和细根(FR)分泌物均质化条件下,研究膨润土和高岭土对四环素(TC)的等温吸附特征,并分析pH值、温度和离子浓度对TC吸附的影响.结果表明,分泌物均质化后黏土对TC的吸附符合Henry模型,FR均质化对TC吸附的促进作用比TR均质化更强,高岭土对TC吸附的增长幅度比膨润土更大;在pH值2...