基于生态足迹的武汉城市圈生态承载力评价和生态补偿研究

在推进新型城镇化和生态建设的背景下,客观定量评价区域生态环境状态,是当前我国生态建设重要而紧迫的任务之一。高密度的人类活动会对自然生态系统产生超负荷的压力,通过生态承载力的分析能够定量测度这种状况,为区域可持续发展提供借鉴意义。基于生态足迹模型,计算了2008年和2013年武汉城市圈各县域单元的生态足迹/承载力,并进行了时空变化分析。研究发现武汉城市圈各县域单元的生态足迹和生态承载力在空间上存在显著的差异性,生态足迹逐年增加,生态承载力的变化相对较小,出现两级分化的现象。根据生态足迹/承载力进行跨区县生态补偿测算,得到2008年和2013年武汉城市圈48个县域的转移支付情况,表明如果运用财政转移支付的手段,整个区域能够达到生态系统供给和需求动态平衡的目标,缓解武汉城市圈的生态压力,实现武汉城市圈的可持续发展。     

流域水生态承载力研究的起源和发展

流域水生态承载力的研究是近几年来从水生态的角度解决流域可持续发展问题的有效手段。通过文献综述的方法，从流域水生态承载力的起源和发展入手，对流域水生态承载力的理论基础，与相关已有研究的区别和联系进行了探讨，并对流域水生态承载力的进一步研究进行了展望。从起源上看，承载力理论、可持续发展和生态足迹理论、流域生态学理论分别是流域水生态承载力研究的基础、落脚点和支撑。从发展上看，水生态承载力是水资源和水环境承载力的有机结合和深化。从测度和评价方法上看，第一生产者的净初级生产力方法、生态足迹法、可持续发展指标法和生态系统健康等生态承载力的测度方法为流域水生态承载力的评价奠定了基础。目前流域水生态承载力的研究尚处于初级阶段，今后不论是在理论探讨还是模型应用中均应进一步体现人类与自然和谐共存的根本目的以及水体质、量辩证统一的规律，通过物质、能量、信息、空间和时间五位一体的研究方法，使流域水生态承载力的研究更具有实践意义     

基于生态系统健康的国土空间生态修复分区——以长江中游城市群为例

高强度社会经济活动造成了河湖湿地萎缩、景观破碎化与生物多样性减少等生态问题,实施国土空间生态修复成为生态环境治理的必然途径。以长江中游城市群为研究区,基于网格单元构建“生态系统活力—生态系统组织力—生态系统弹性—生态系统服务力”（VORS）模型,评价2010年和2020年的生态系统健康水平。通过自然断点法和智能化修正等方法,自下而上地开展国土空间生态修复分区,并提出相应的生态修复措施。研究结果表明：2010—2020年长江中游城市群耕地面积有所减少,建设用地扩张明显;生态系统健康状况较为稳定,但是存在明显的空间差异;生态系统活力和服务力提升明显,生态系统组织力和生态系统弹性呈下降趋势。根据分区结果,将研究区划分为生态系统保育区、生态系统提升区、生态系统缓冲圈、生态系统改良圈和生态系统重塑圈“两区三圈”的修复区域,并提出生态修复对策。     

填埋场渗漏条件下的漏洞电阻特征与影响因素

复杂填埋环境下,HDPE膜(高密度聚乙烯膜)漏洞处电阻率特征及其影响因素、影响机制不明,制约了电法精准量化渗漏量在填埋领域的应用.基于防渗层渗漏电法检测原理,采用模拟渗漏装置和填埋场等效电路模型探析激励电压(20～200 V)、漏洞半径(1.0～12.5 mm)和渗滤液电阻率(0.68～2.60Ω·m)等关键因素对测量总电阻和漏洞电阻的影响规律和机制.结果表明：漏洞半径对于测量总电阻的影响呈幂函数趋势,在漏洞半径小于4 mm、激励电压在20～40 V区间时,测量总电阻稳定性较差,而漏洞半径大于4 mm、激励电压大于40 V时,测量总电阻稳定性较好;漏洞电阻随渗滤液电阻率变化明显且与渗滤液电阻率呈线性关系,表明渗滤液电阻率是影响漏洞电阻的主要因素之一.研究显示,测量总电阻、渗滤液电阻率与漏洞半径之间存在显著相关关系,受实际场地条件差异的影响,不同填埋场地关系模型存在差异,可通过现场试验构建以测量总电阻和渗滤液电阻率为变量的漏洞半径表征关系模型,扩大基于电法的渗漏量化精准评估方法的适用范围.     

填埋场渗漏条件下的漏洞电阻特征与影响因素

复杂填埋环境下,HDPE膜(高密度聚乙烯膜)漏洞处电阻率特征及其影响因素、影响机制不明,制约了电法精准量化渗漏量在填埋领域的应用.基于防渗层渗漏电法检测原理,采用模拟渗漏装置和填埋场等效电路模型探析激励电压(20～200 V)、漏洞半径(1.0～12.5 mm)和渗滤液电阻率(0.68～2.60Ω·m)等关键因素对测量总电阻和漏洞电阻的影响规律和机制.结果表明：漏洞半径对于测量总电阻的影响呈幂函数趋势,在漏洞半径小于4 mm、激励电压在20～40 V区间时,测量总电阻稳定性较差,而漏洞半径大于4 mm、激励电压大于40 V时,测量总电阻稳定性较好;漏洞电阻随渗滤液电阻率变化明显且与渗滤液电阻率呈线性关系,表明渗滤液电阻率是影响漏洞电阻的主要因素之一.研究显示,测量总电阻、渗滤液电阻率与漏洞半径之间存在显著相关关系,受实际场地条件差异的影响,不同填埋场地关系模型存在差异,可通过现场试验构建以测量总电阻和渗滤液电阻率为变量的漏洞半径表征关系模型,扩大基于电法的渗漏量化精准评估方法的适用范围.     

镉暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

镉是一种具有强致畸性和致癌性的重金属. 为研究镉暴露对早期胚胎发育的毒性效应,以斑马鱼为模式动物,选取5个镉浓度来处理斑马鱼胚胎4~120 hpf (hours post fertilization, 受精后小时),计算镉的半致死(LC₅₀)浓度,研究7.50 mg/L镉对斑马鱼胚胎8个基因表达的影响. 结果表明:镉暴露导致斑马鱼胚胎产生小头、小眼、躯干弯曲、心脏发育异常以及死亡等异常. 通过原位杂交和定量PCR方法分析镉对抗氧化基因(prdx1和gstp1.2)、转录翻译相关基因(atf3、jdp2b和eif4a1b)、应激反应相关基因(hsp70l和hsp90aa1.1)以及脂肪酸结合蛋白基因(fabp7a)表达的影响,发现镉暴露将改变上述基因在组织和器官的表达及表达水平,这些影响可能与镉导致斑马鱼胚胎嗅球、侧线、神经和心脏的发育异常有关. 研究显示,镉的LC₅₀浓度为15.20 mg/L,7.50 mg/L的镉可影响斑马鱼胚胎的氧化应激、转录翻译和早期神经发育等过程,并通过影响基因表达从而干扰斑马鱼胚胎发育,进而可能造成个体嗅觉、视觉和运动等功能缺陷.      

2021年苏州黑碳气溶胶浓度特征及来源解析

于2020年12月1日—2021年11月30日利用7波段黑碳仪（AE-31）观测苏州地区黑碳（BC）浓度变化特征,并使用黑碳仪模型和后向轨迹模型分析BC排放来源和潜在源区。结果发现,苏州地区BC年平均质量浓度为（1.29±0.64）μg/m³,冬季BC质量浓度最高,为（1.61±0.89）μg/m³,秋季为（1.34±0.61）μg/m³,春季为（1.23±0.48）μg/m³,夏季最低,为（1.03±0.43）μg/m³。各季节工作日、非工作日BC质量浓度日变化均呈早晚双峰分布规律。BC质量浓度与风速、气温、降水量呈负相关,与相对湿度相关性并不显著。黑碳来源解析结果表明,相比于固体燃料（如煤和生物质燃烧）,液体燃料（如交通排放）对苏州BC质量浓度的贡献在各季节均占主要地位（74.2%～76.3%）,且夏季最高,冬季最低。同时,后向轨迹模拟和浓度轨迹权重分析的潜在源区结果显示,与本地污染相比,影响苏州地区BC的更多为输送型气团;各季节BC的潜在源区也稍有差异,主要以西南方向的影响为主。