改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg~(-1)降低至0.178 mg·kg~(-1).由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.     

基于网络组织视角的粮食产业化模式与优化路径

在全球粮食安全状况严峻以及中国人多地少的形势下,探讨粮食的产业化发展具有重要意义。从网络组织视角出发,梳理了中国粮食产业化模式并提出优化路径。研究表明：粮食产业化发展是一个网络化的成长过程。基于网络主体控制与参与网络的能力、融资形式以及立足或服务的空间尺度,可以将粮食产业化模式划分为“国家调控跨国公司组织模式”“地方主导龙头企业带动模式”“政府主导社会多元主体参与模式”和“市场主导私营企业推动模式”这四类主要模式,分别对应介于市场组织与等级制组织之间的全球—区域—本地网络组织,并以跨国公司、本地龙头企业、产业化联合体、产业园区、产业集群等产业化组织形式呈现。进一步建议从提升网络主体开始,通过优化网络结构、强化网络载体、完善网络治理来指导粮食产业化的高质量发展。     

夏季高原河流CDOM光学特性、组成及来源研究

对高原河流有色溶解有机物(CDOM)光学特性、组成及来源进行研究,有利于更好的了解高原河流水体生态环境,为高原河流生态系统中溶解有机物(DOM)循环过程的研究提供数据参考.利用2017年夏季无定河和湟水流域河流的实测数据对CDOM的吸收特性、荧光特性、水质参数以及它们之间关系进行分析,进而对高原干旱地区河流CDOM光学特性及其组成与来源进行研究.研究结果表明:两流域河流中CDOM吸收系数随波长的增加呈衰减趋势,但吸收光谱曲线差别较大;两流域CDOM在440 nm处的吸收系数[a(440)]与溶解有机碳(DOC)具有显著相关性(p0.01),而与叶绿素a浓度(Chla)不存在相关性.无定河a(440)与Chla浓度的相关性说明其河流现场产生(生物活动)作用较小.通过对比分析S_(275-295)、SUVA_(254)发现,无定河分子量和芳香性程度均大于湟水,且湟水与无定河CDOM的分子量变化要高于其它河流的研究.根据CDOM三维荧光光谱分析发现,类腐殖质荧光峰是两流域河流CDOM荧光的主要贡献者;通过荧光指数FI、腐殖化指数HIX、生物源指数BIX的研究发现,湟水以陆源输入为主,腐殖化程度高,无定河以陆源输入为主的同时存在一定的自生成分,人为生产活动干扰是其陆源输入的主要影响因素.通过冗余分析发现,湟水DOC、Chla、pH对类腐殖质荧光峰及荧光强度影响较大(p0.01);无定河DOC、电导率(EC)、浊度(Tur)与类腐殖质荧光峰及荧光强度显著正相关(p0.01).     

长三角城市群新型城镇化与生态环境承载力耦合协调研究：基于利奥波德的大地伦理观思想

以长三角城市群为研究对象，通过分析新型城镇化和生态环境承载力的主要指标，构建耦合协调模型，计算2010~2015年新型城镇化和生态环境承载力耦合协调度，在大地伦理观指导下基于主体功能区规划研究两者协同发展机制。研究发现：①长三角城市群新型城镇化与生态承载能力耦合度在0.466到0.667之间，均值为0.515，整体处于拮抗阶段与磨合阶段的过渡期。②长三角城市群新型城镇化与生态承载能力协调度差异较大，协调度值在0.048到0.338分布不等，均值为0.155，总体处于低度协调阶段。③长三角城市群新型城镇化与生态承载能力耦合协调空间类型可以分为3类，分别是新型城镇化-生态承载能力磨合区（绍兴、镇江、常州、杭州、台州）、新型城镇化-生态承载能力拮抗区（上海、嘉兴、南通、泰州、扬州、宁波、舟山）和新型城镇化-生态承载能力中度协调区（南京、苏州、无锡、湖州）。在利奥波德大地伦理指导下，提出促进新型城镇化与生态承载能力协同发展机制，为建构新型城镇化与生态承载能力的协同机制提供一个新的理论视角     

小城镇应急设施选址等级优化配置模型与实证——以北京市房山区消防站点布局优化为例

针对我国小城镇应急设施选址定量分析成果较少的研究现状,对Marianov等构建的最大覆盖等级设施选址模型加以改进,模型改进中考虑了距离敏感、最近指派因素的影响。模型求解中采用Serra等提出的超级节点算法,该算法分两个阶段进行,第一阶段使用了拉格朗日松驰启发式算法,第二阶段使用了蚁群算法。以北京房山区为实证区域,以房山区居民消防服务整体满意度最大为目标,实现了房山区8个区级消防站、25个乡镇级消防站和459个村庄空间联系的消防设施等级优化配置,绘出配置图,并给出了房山区消防设施配置的相关建议。该研究可为我国小城镇应急管理科学化提供方法支撑。     

国家级水源保护区土地利用程度与效益的耦合协调分析——以丹江口库区西峡县为例

开展土地利用程度与效益的耦合协调研究对实现特定地区的土地可持续开发具有重要意义。以丹江口库区西峡县为例,改进了土地利用程度分级法,构建了土地利用效益指标体系,借助耦合协调度、相对发展度模型和空间自相关分析方法,探讨了2000—2015年西峡各乡镇土地利用程度与效益耦合协调关系的时空演变特征。结果表明:西峡大部分乡镇土地利用程度与效益偏低且增长缓慢,两者的耦合协调度呈现下降趋势,表现为由磨合转为拮抗;各乡镇耦合协调度的H-H集聚区位于县域东南部,以城关镇为中心表现出地域带动性,L-L集聚区分布在县域北部地区,表现为低值锁定;大部分乡镇的土地利用程度滞后于土地利用效益,土地利用潜力有待发掘。     

磁性生物炭的合成及对土壤重金属污染的钝化效果

为提高生物炭对土壤重金属的钝化能力,通过温和液相还原再氧化法制备了磁性生物炭材料.利用土壤培养实验,以0%、 0.3%、 0.6%和1.0%(质量分数)的比例向重金属污染土壤中施加磁性生物炭,考察磁性生物炭对土壤重金属污染的钝化修复效果及对土壤理化特性的影响,并对修复机制进行了探讨.结果表明,添加不同比例磁性生物炭后,土壤中Cd、Cu、Ni、Pb和Zn有效态含量均呈现不同程度的下降,且随着该材料添加比例的增加土壤中重金属有效态降幅随之增加.培养24 d后,Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的钝化效率分别达到了27.52%、 49.55%、 55.83%、 27.33%和26.01%(添加量为1%),但土壤中重金属的形态并没有发生显著变化,可能主要与重金属和生物炭之间相对较弱的结合机制有关.同时,磁性生物炭的添加改善了土壤的理化性质,其中pH值提高0.7个单位,脱氢酶活性提高6倍,过氧化氢酶活性和有机质分别提高37.06%和22.11%.     

不同土地利用模式下洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷时空演变研究

综合星地协同技术手段,定量化表征1990年以来洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷的时空变化特征,并差别化地探讨其与流域土地利用变化的响应关系,厘清二者的作用机制,为实现非点源磷污染的有效管控提供科技支撑。主要结论包括:(1)近20年,颗粒态磷负荷呈现"下降-上升-下降"的波动状态,1990~1996年呈下降趋势,1998~2006年保持平稳增长状态,2008年后快速下降;(2)颗粒态磷单位负荷空间差异明显,高值区集中分布在淮河支流流域(3.88 t/km~2/a),低值区则主要分布在汴河流域(0.57 t/km~2/a);(3)不同土地利用模式下平均颗粒态磷负荷由高到低依次为:多种地类混合的淮河支流流域(681.84 t/a)、城镇化快速增长的高松河流域(317.65 t/a)、农用地主导的维桥河流域(185.73 t/a)、湿地保护区的汴河流域(121.09 t/a)。林地、湿地等用地类型能显著减少颗粒态磷污染物的流失量,农用地和建设用地则会加剧颗粒态面源磷污染。     

伊洛河和浑太河春季水体光学吸收特征的对比

为分析伊洛河和浑太河两流域水体光学活性物质的来源、吸收特征、空间差异以及在光合有效辐射(PAR)范围内对总吸收的贡献,于2017年和2013年5月分别在两流域进行河流样品采集,对两流域水体中悬浮颗粒物和有色溶解性有机质(CDOM)的吸收特性和水质参数进行测定.结果表明,两流域总悬浮颗粒物的吸收光谱[ap(λ)]与非藻类颗粒物的吸收光谱[ad(λ)]相似,与ad(λ)和浮游植物的吸收[aph(λ)]均显著相关.两流域ad(λ)均是总吸收的主要成分,伊洛河流域aph(λ)的贡献率大于CDOM,而浑太河则相反.通过对比蓝红比[aph(440)/aph(675)]发现,伊洛河流域样品蓝红比的变化幅度高于浑太河流域,说明同一季节浮游植物中辅助色素与叶绿素a浓度[Chla]的组成存在显著的空间差异.通过对比CDOM的吸收斜率(SCDOM),发现伊洛河CDOM的组成物质分子量较浑太河大,主要为外源性物质.另外,通过CDOM的相对分子质量Mr[aCDOM(250)/aCDOM(365)]的对比,发现伊洛河水体的变化幅度高于浑太河,而均值小于浑太河,表明伊洛河水体的颗粒物大小不一,浑太河水体更趋近于小分子颗粒物,与基于SCDOM得到的结果一致.     

辽河流域河流秋季CDOM光学特性及影响因素研究

了解有色溶解有机物(CDOM)的光学特性有助于对水生生态系统中溶解有机物(DOM)循环过程的研究,而环境要素对CDOM光学特性的影响会进一步影响水环境中的碳循环过程.利用2013年9月和10月辽河水体实测数据对水体反射特性、CDOM的吸收特性、荧光特性及各种水质参数对CDOM光学特性的影响进行研究.结果表明,辽河流域河流总氮(均值4.40 mg·L~(-1))、铬浓度(均值0.0065 mg·L~(-1))超过国家地表水V类标准.悬浮泥沙光谱特征较为明显的水样,其CDOM的吸收曲线非常相近,叶绿素a光谱特征较为明显的水样,其CDOM吸收曲线之间的差别较大.辽河流域水体CDOM的吸收斜率S275-295(0.0163~0.0191 nm-1)高于其他大多数河流,而低于湖泊、水库.对比辽河流域河流发现,东辽河与辽河水体CDOM组成物质的分子量相对较小,东辽河CDOM的芳香性最高,而西辽河最低.根据荧光指数、腐殖化指数及生物源指数分析发现,辽河流域水体主要以陆源的、高等植物DOM为主,太子河、大凌河CDOM具有较为明显的自生源特征.通过荧光峰的分布发现,辽河水体CDOM以类腐殖酸荧光峰(A峰、C峰)为主,部分河流(辽河干流)同时表现出较强的类蛋白质荧光峰(B峰、T峰).通过冗余分析(RDA)发现,水体中溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总碱度(TAlk)、砷(As)及汞(Hg)与表征CDOM光学特性的参数之间存在显著的相关性(p0.05),是CDOM光学特征的主要影响因子.