空间溢出效应视角下低碳技术创新对气候变化的响应

中国应对气候变化的技术努力已有多年,有必要实证检验这一努力的成效,主要是中国低碳技术创新对气候变化的响应效果。本文基于2004—2015年中国30个省市的空间面板数据,首先采用ESDA方法对低碳技术进行空间相关性分析,接着采用SDM模型实证分析低碳技术创新响应气候变化的空间溢出效应。研究发现:(1)中国低碳技术供给与需求在空间分布上有一定偏差,代表技术供给的低碳技术创新活动呈现由东向西扩散的特征,东部地区始终最为活跃,中、西部地区创新活力则梯次下降。而碳排放具有"西移"的特征,代表了低碳技术需求的变化方向。(2)中国低碳技术创新响应了气候变化趋势,表明多年努力取得了成效;而响应的空间溢出效应尽管是正向的,但尚不显著,表明各区域的低碳技术创新活动仍处于各自为战的阶段。(3)环境规制与市场拉动是低碳技术创新的重要影响因素。其中,支持性环境规制政策与抑制性环境规制政策均能促进本地低碳技术创新,但空间溢出效应不显著,表明各区域在环境政策上是"逐顶竞争"关系,但各自为政,示范效应不足。市场拉动指标经济增长与出口对本地低碳技术创新均具有较高水平且显著的促进作用,出口同时具有显著的空间溢出效应,但经济增长抑制邻近地区低碳技术创新。据此,本文的政策含义包括:加强中国低碳技术应对气候变化的区域协同治理,推动创新要素合理流动;充分发挥环境规制的示范效应,改善政策组合;发挥市场的拉动作用,延伸并升级绿色产业链。     

人工湿地构筑根孔作用下土壤物质分布状况

嘉兴市石臼漾湿地应用人工构筑根孔技术,以玉米秸秆和油菜秸秆按比例混合埋植于土壤亚表层,作为湿地的基质/填料。在湿地运行一年半后,按照正交设计表,以埋植秸秆的种类(S)、填埋的土壤层次(L)、距离秸秆外环的远近(D)和秸秆周围土壤的表观颜色(C)作为实验因素,对秸秆周围养分物质浓度、土壤酶活性以及铁含量进行采样分析。实验结果显示:玉米秸秆和油菜秸秆腐烂较充分,分别形成较发达的粗根孔和细根孔;根孔周围土壤呈中度还原状态;粗根孔具有较强的优先流效应,其周围土壤具有较高的养分物质含量和较低的Fe2+/Fe3+比。粗根孔周围土壤具有较高的磷酸酶活性,而细根孔周围具有较高的β-葡糖苷酶活性和脲酶活性。综合比较,人工湿地构建初期,径级较大秸秆腐烂后形成的粗根孔发挥着更高的水分传导效率和更强的物质截留效应。     

湖滨带氧化还原环境的时空变化及其环境效应

在太湖梅梁湾,沿开阔水体至湖滨带方向,对植被型湖滨带(A区)、裸露型湖滨带(B区)和开阔水体(D区)水体中DO和水/沉积物Eh进行为期1a的现场观测.结果发现,梅梁湾水体DO时空变化明显.B区和D区水体中DO常年饱和,而A区DO浓度较低(年均(5.5±1.7)mg·L-1).在植物生长季,从开阔水体至湖滨植被区溶解氧浓度从12.7 mg·L-1降到4.5 mg·L-1;在非植物生长季则从9.7 mg·L-1降到6.2mg·L-1.湖滨带水体Eh在150 mV左右波动,空间变化趋势与溶解氧变化同步.沉积物Eh也表现出明显的时空变化,在植物生长季,各区沉积物均处于较强的还原状态(-158～-101 mV);而在非植物生长季,由开阔水体向植被型湖滨带Eh逐渐升高.在沉积物的垂直剖面上,开阔水体Eh自表层沉积物向下逐渐降低,而在A区的植被覆盖区则是先降低,大概在5 cm深处开始逐渐升高,于20 cm深左右达到峰值.根据上述植被型湖滨带氧化还原环境的特点,可以推知进行湖滨带生态修复,有利于去除湖泊氮污染.     

人工湿地沟壕系统中硝酸盐异化还原成铵细菌群落特征研究

硝酸盐异化还原成铵（Dissimilatory nitrate reduction to ammonium，DNRA）过程，是将易损失的NO₃^--N转化为NH₄⁺-N，而被植物或微生物重新吸收利用，从而有助于湿地沉积物的氮保留.本研究选取石臼漾人工湿地冬、夏两季沟壕中心、边缘表层沉积物，采用高通量测序等分析方法，研究了DNRA细菌群落结构特征.研究结果表明：在空间尺度上，沟壕中心DNRA细菌丰度高于沟壕边缘，分别为（2.26±1.19）×10⁹和（1.22±1.46）×10⁹ copies·g^-1.在时间尺度上，冬夏两季样品中DNRA细菌丰度具有显著性差异（p<0.05）.多样性分析表明，沟壕中心沉积物的DNRA群落丰富度高于沟壕边缘.所有样品中占比最高的DNRA属为Caldilinea（69.75%±3.64%）、Anaeromyxobacter（66.41%±1.19%）.Caldilinea属在夏季样品的占比（39.78%±5.15%）高于冬季样品（29.98%±0.57%），而Anaeromyxobacter属在沟壕中心的占比（35.14%±0.83%）高于沟壕边缘（31.28%±0.76%），且小沟（34.33%±1.40%）高于大沟（32.08%±1.33%）.主坐标分析（PcoA）结果表明，DNRA细菌群落结构具有明显的时间异质性.DNRA细菌丰度与有机质（TOM）、碳氮比（C/N）和含水率（MC）显著相关.本研究揭示了人工湿地沉积物中DNRA细菌的丰度、群落组成、多样性及其与环境因子的关系.     

中国碳排放权交易促进低碳技术创新机制的研究

碳排放权交易已成为我国实施以市场为基础的重要环境规制之一,但此交易市场建设能否诱发我国低碳技术创新的有关研究仍然不足。以我国七个碳排放权交易试点为研究对象,采用合成控制法进行准自然实验,选取2004—2016年全国282个城市的面板数据,评估碳排放权交易试点政策对低碳技术创新的诱发效果,并使用排列检验法进行有效性检验;进而,定量分析碳排放权交易试点正式运行后对低碳技术创新的影响因素,探索七个试点效果差异的成因。研究发现:①碳排放权交易试点政策整体上诱发了试点地区的低碳技术创新活动。②各试点的政策效果存在一定差异,除重庆外的六个试点对政策响应较为迅速,其中北京、上海的诱发效果最显著,天津、广东、深圳和湖北次之,而重庆试点未能对政策作出充分的响应。③碳排放权交易对低碳技术创新作用中的政策"信号-预期"机制在我国首次得到验证,该机制在除重庆外的试点地区都得到了较好的构建。④碳排放权交易市场建设与区域产业结构升级产生了良好的协同作用,促进低碳技术创新,但其未能与外商直接投资形成相同作用;除重庆外,碳排放权交易这一市场型环境规制与控制型环境规制也呈现出协同作用。据此,应积极推进全国性碳排放权交易市场建设,以发挥其对低碳技术创新的诱发作用;但在统一市场建设过程中应重视地区差异,分步骤稳步推进;还应注重加强政府政策信号管理,引导企业开展低碳技术创新活动。     

植物床-沟壕系统的藻类捕获功能

采用原位实验验证植物床．沟壕系统的藻类捕获功能。结果表明：该系统能够有效拦截和捕获源水藻类。在水力梯度驱动下，约35％源水进入高位小沟流经植物床内部根孔结构而汇至低位小沟。低位小沟内叶绿素a（Chl-a）浓度显著低于高位小沟（P=0．0239），其降低比例为11．1％。以植物床．沟壕系统为结构形式的根孔净化区其出水Chl-a浓度较源水整体下降了27．0％。估算该片根孔净化区捕获藻类鲜生物量约122kg／d。石臼漾湿地共含根孔净化区11片，按供水25万t／d计，估算捕获藻类鲜生物量约1100kg／d。     

人工湿地生态根孔技术及其应用

人工湿地亚表层介质的堵塞问题一直是湿地系统持续有效运行的障碍,极大地限制了人工湿地技术的大规模工程应用.通过白洋淀自然湿地现场研究,发现由大型水生植物所形成的根孔异常发达,径级不等的死活根孔混合在一起,组成了庞大的湿地根孔网络.人工湿地生态根孔技术通过模拟白洋淀湿地自然的芦苇根孔系统,以人为填埋的植物秸秆作为湿地的填料/介质,有效地改变了土壤亚表层大孔隙结构,为人工湿地建设和应用开辟了一条新途径.通过构筑根孔和自然根孔之间的过渡和湿地根孔的不断更新,实现湿地填料/介质的自我更新,克服了一般潜流人工湿地其填料/介质易发生堵塞的缺点.构筑根孔有效填补了人工湿地运行初期大量自然根孔尚未形成的空白期.该技术在小试湿地中获得了成功应用.以玉米秸秆和地肤秸秆作为小试模拟湿地的填埋介质,其填埋量体积比为2%～4%.与未填埋秸秆的基质土壤处理单元相比,填埋秸秆处理单元其导水效率和营养盐去除能力都得到了有效提高.研究结果表明:填埋秸秆腐烂后形成的构筑根孔其水分侧向入渗率是基质土壤的20倍左右.在中、低营养盐负荷情况下,填埋秸秆处理单元对溶解性总氮(DTN)去除率平均提高4.5%～27.1%;对溶解性总磷(DTP)去除率平均提高7.0%～20.4%.     

饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍研究

研究了大规模的城市饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍特性和改进措施.建立了嘉兴市石臼漾生态湿地水生维管束植物名录,分析了水生植物的种类、分布面积、群落结构和生物量,目的旨在揭示石臼漾湿地运行初期其水生植物繁衍情况和群落结构特征,探讨水生植被的优化管理措施.石臼漾湿地现存水生维管束植物共计25科41属49种,远超过初始...     

自动增氧人工湿地处理农村生活污水脱氮研究

针对人工湿地中溶解氧浓度不足和脱氮率偏低的问题,设计了自动增氧人工湿地进行农村生活污水处理对比试验研究.结果表明,自动增氧湿地内的DO浓度比普通人工湿地高0.3me期mg/L左右,TN、NH<,4><'+>-N去除率分别达到了67.41%、69.114%,比普通湿地高14.57%、19.79%.同时,自动增氧人工湿地系统中的亚硝化细菌、硝化细菌数量均高于普通人工湿地系统,说明自动增氧措施对于提高人工湿地脱氮效率是有效的.     

于桥水库周边农业小流域氮素流失浓度特征

选择天津市水源地于桥水库周边2个典型的农业小流域进行了长期的氮素流失研究.结果表明,地表径流的总氮浓度以村庄和果园为最高,平均浓度在20 mg·L-1左右;农田次之,山坡最低,平均浓度低于10 mg·L-1.亚表层流中氮素流失在不同地点和不同降雨事件中浓度有较大差异,总体趋势以果园最高,村庄中菜园次之,农田最低.在流域出口处.曹各庄流域地表径流总氮浓度达到18.5 m8·L-1,桃花寺流域出口处浓度为5.9 mg·L-1,流域内不同景观格局和迁移廊道地貌的差异是造成2个流域氮素流失浓度差异的主要原因.曹各庄流域中主要污染源村庄离水库较近(约200 m),且道路型季节性河流等性质特征对污染物的滞留能力较弱,增加了氮素流失到受纳水体的风险;桃花寺流域的污染源村庄和果园离受纳水体较远(约1500 m),氮素在季节性河流迁移过程中被小石坝、植被过滤带和干塘等"汇"型结构所滞留.从而降低了向水体迁移的风险.