区域尺度生物多样性维护功能综合评估方法与实证研究

生物多样性是区域可持续发展的基础,准确掌握区域尺度生物多样性维护功能空间格局,对于反映区域生态系统状态、变化和面临的威胁,以及选择保护策略均具有重要意义。利用区域生物量、地形地貌、气候和土地覆被因子,构建生物多样性维护功能综合评估模型,并以京津冀地区为研究区,对评估模型进行应用与验证。结果表明:(1)构建的评估模型能够反映研究区生物多样性维护功能空间格局。经模型评价,京津冀地区生物多样性维护功能高值区主要集中在燕山山区和太行山山区,低值区主要集中在坝上高原和平原地区,评估结果符合研究区实际。(2)研究区县域生物多样性和自然保护区物种多样性与模型评估结果间均存在显著相关关系。县域生物多样性指标中,物种特有性与模型评估结果之间相关性最高(r=0.699,P0.001),其次为生态系统类型多样性(r=0.680,P0.001)、稀有濒危物种丰富度(r=0.571,P0.001)、野生维管植物丰富度(r=0.544,P0.001)、外来物种入侵度(r=-0.437,P0.001)和野生高等动物丰富度(r=0.404,P0.001);自然保护区物种多样性与模型评估结果间呈显著对数相关(r=0.540,P0.001),约70%的自然保护区分布在生物多样性维护功能极重要和高度重要区。构建的评估方法能够从区域尺度和栅格水平反映生物多样性维护功能,从而为区域自然保护区建设和生态修复工作提供科学依据。     

中国碳排放的区域差异及其与经济增长的关联分析

采用政府间气候变化专门委员会(IPCC)的碳排放测算方法,计算了除香港、澳门、台湾和西藏外中国30个省(市、自治区)1995-2010年的碳排放量,并选取碳排放总量、碳排放强度和人均碳排放量3个指标,运用多指标面板数据聚类法,将各省份划分为高、中和低碳排放区域:高碳排放区域包括河北、山西、内蒙古、辽宁、山东和宁夏,低碳排放区域包括北京、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、重庆、四川、云南、陕西和青海,中碳排放区域包括天津、吉林、黑龙江、上海、江苏、河南、贵州、甘肃和新疆.分别对3类地区的人均碳排放量和人均GDP进行协整检验和回归分析,结果显示人均碳排放量和人均GDP存在长期协整关系且符合环境库兹涅茨曲线,高、中和低碳排放区域的理论曲线拐点分别为人均GDP 41 046、50 219和47 049元.今后一段时期内我国碳排放总量还将继续增长,但GDP的增长速度大于碳排放量的增长速度,碳排放强度会继续下降.     

基于放射源理论的区域生态系统评价方法

研究区域生态系统定量评价方法对区域生态系统的建设与保护具有十分重要的意义。从放射源理论出发,首次将生态影响距离、生态源及生态影响效应的概念引入分析评价中,提出了区域生态系统的定量评价方法,并建立了基于景观空间格局的区域生态系统生态影响的定量计算公式。甘垛镇新庄片和横泾镇沿荡片的应用实例表明,该方法原理简明、结果直观,为区域生态系统的科学评价提供了定量评价方法。     

中国不同城市群的经济社会与环境可持续发展协调度分析

采用定量为主和定量定性相结合的分析方法,研究了中国不同城市群的经济社会与环境协调度。通过分析发现：第一,中国城市经济社会环境整体协调度不高,绝大部分属于轻度失调类,经济发展是其主要影响因素;第二,协调度呈现出由东部沿海城市向内陆城市递减的梯度变化,而社会与经济的滞后性影响力却呈现出东高西低的现象;第三,协调度呈现＂三高两低＂的城市集聚格局,其中3个协调度高值城市集聚群分别位于珠三角、长三角、环渤海地区;2个协调度低值城市集聚群位于内陆中部地区。     

基于时空理念的区域协调度模型及实证分析

以区域关系的实质为着眼点,将协调度的内涵界定为度量系统之间或系统内部之间协调状况好坏的定量指标,以此为基础,从社会经济和资源环境2个子系统之间的协调性入手,选择指标构建评价模型,对1990-2003年新疆区域发展的协调性进行了阶段性分析,结果表明社会经济子系统及资源环境子系统发展水平在波动中提升,2个子系统之间的协调性整体上在逐步改善;从空间上对新疆87个县市协调性进行了对比分析,结果表明空间差异性较大.     

基于代谢组学技术分析磷酸三苯酯诱导斑马鱼胚胎发育毒性的分子机制

磷酸三苯酯(TPhP)是广泛存在于环境介质和生物体内的一种典型有机磷阻燃剂。为探求TPhP诱发水生动物发育毒性的分子机制,本研究以斑马鱼为模式动物,将发育至2.5 hpf (hours post fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于0.0025、0.1、1、10、100和1 000μg·L~(-1)TPhP溶液至7 dpf (days post fertilization),考察斑马鱼胚胎生长发育指标和线粒体功能的变化,通过代谢组学分析揭示相关分子机制。结果表明,环境相关浓度(0.0025、0.1和1μg·L~(-1)) TPhP对斑马鱼胚胎发育无显著影响,但是轻微干扰了斑马鱼的代谢过程。100和1 000μg·L~(-1)TPhP暴露引起斑马鱼心跳速率、孵化率和线粒体膜电位明显下调,畸形率分别增加6.8倍和12.5倍,死亡率分别增加7.2倍和16.5倍。代谢组学分析发现,10、100和1 000μg·L~(-1)TPhP显著抑制斑马鱼氨基酸代谢,降低缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸水平,抑制氨酰-tRNA生物合成过程;同时引起葡萄糖糖酵解过程和三羧酸循环发生障碍。氨基酸和糖代谢异常可能是TPhP引起斑马鱼发育畸形的主要原因,线粒体功能紊乱可能是TPhP诱发三羧酸循环障碍的原因。上述研究结果为TPhP发育毒性机制分析提供了新思路。     

基于不同评估方法的养殖池塘富营养化环境成本研究——以上海青浦地区常规鱼类养殖池塘为例

采用物料平衡法、置换成本法、条件价值评估法（CVM）和COD价格法对池塘养殖环境成本进行评估。结果显示,基于4种评估方法估算得到的池塘养殖环境成本由大到小依次为置换成本法（4 400元.a-1.hm-2）、COD价格法（4 191.99元.a-1.hm-2）、物料平衡法（3 925.76元.a-1.hm-2）和CVM法（2 007.8元.a-1.hm-2）,认为在不考虑时间和经济成本的前提下,基于COD价格法测算得到的结果可能最接近于环境成本的真实值。采用4种评估方法测得的环境成本占常规鱼类养殖经济总收益的6%～14%,表明采取相关措施防治水产养殖环境污染很有必要。     

基于1H NMR的代谢组学方法研究F-53B暴露对大鼠血清代谢表型的影响

氯化多氟醚磺酸盐(chlorinated polyfluorinated ether sulfonic acids,F-53B)是全氟烷基磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)的替代品.大量毒理学实验证明F-53B具有类似PFOS的生物持久性及毒性,但目前国内外尚未报道过关于F-53B的生物代谢扰动机制研究.本研究基于¹H-NMR分析了F-53B(50μg·kg^-1·d^-1)暴露28 d后的大鼠血清代谢扰动情况,结合多元统计分析,分析相关差异代谢物和代谢通路变化.暴露组检测到17个差异代谢物,主要包括氨基酸代谢物和碳水化合物代谢物.3条氨基酸代谢通路受到显著影响,包括丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,组氨酸代谢,苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸生物合成.糖代谢和脂质代谢受到影响.研究结果表明大鼠暴露于F-53B后可能会影响血清的氧化应激反应,引发炎症,心血管疾病,糖尿病和高血压,引起神经毒性且抑制大脑发育.本研究对F-53B暴露产生的代谢扰动进行深入且全面的探究,为评估F-53B的健康风险提供了科学依据...     

中部6省生态足迹的测算与比较分析

生态足迹方法是区域可持续发展研究的一种重要方法,在中部6省大区域框架下,运用生态足迹模型对中部6省1989—2011年的生态足迹进行了测算和对比研究。研究结果表明:中部6省1989—2011年的生态承载力较为平稳,其中江西、河南、湖北和湖南4省的生态承载力略有上升,而山西、安徽两省的生态承载力有下降趋势。中部6省的社会经济活动对生态系统的消耗远大于生态系统本身的承载能力,并且这种差距正在不断增大,导致生态赤字不断增大。考察期间,山西省生态赤字的绝对值最小,平均生态赤字为0.49 hm2 cap-1,湖北省生态赤字最大,平均值为1.15 hm2 cap-1,其次为河南和湖南,生态赤字增长最快的是山西省和河南省,增长倍数分别达到了7.38和4.27倍。中部6省6种生态生产性土地的生态足迹均呈现出上升趋势,平均来看,6类生态生产性土地在中部6省总的生态足迹中所占比重由高到低依次为耕地、化石能源地、草地、建筑用地、水域、林地。耕地生态足迹是生态足迹中最重要的组成部分,在总的生态足迹中所占比重最大,中部6省耕地的生态足迹时间序列数据比较平稳,在考察时间内从1989年的0.4241上涨到2011年的0.5851,上升趋势较平稳,但由于耕地生态足迹所占比重大,尽管增长速度缓慢,但对中部6省生态足迹总的影响较大。建筑用地和林地生态足迹虽然增长幅度较大,但由于基数小,因此建筑生态足迹和林地生态足迹对中部6省生态足迹总的影响较小。草地、水域和化石能源用地生态足迹基数大,增长幅度也大,加上耕地生态足迹,共同决定了中部6省人均生态足迹的逐年上升趋势。     

A road-map for energy-neutral wastewater treatment plants of the future based on compact technologies (including MBBR)

In the paper concepts for wastewater treatment of the future are discussed by the use of a) one flow diagram based on established, compact, proven technologies (i.e. nitrification/denitrification for N-removal in the mainstream) and b) one flow diagram based on emerging, compact technologies (i.e. de-ammonification in the main stream).The latter (b) will give an energy-neutral wastewater treatment plant, while this cannot be guaranteed for the first one (a). The example flow diagrams show plant concepts that a) minimize energy consumption by using compact biological and physical/chemical processes combined in an optimal way, for instance by using moving bed biofilm reactor (MBBR) processes for biodegradation and high-rate particle separation processes, and de-ammonification processes for N-removal and b)maximize energy (biogas) production through digestion by using wastewater treatment processes that minimize biodegradation of the sludge (prior to digestion) and pretreatment of the sludge prior to digestion by thermal hydrolysis. The treatment plant of the future should produce a water quality (for instance bathing water quality) that is sufficient for reuse of some kind (toilet flushing, urban use, irrigation etc.). The paper outlines compact water reclamation processes based on ozonation in combination with coagulation as pretreatment before ceramic membrane filtration. In the paper concepts for domestic wastewater treatment plants of the future are discussed by the use of a) one flow diagram based on established, compact, proven technologies (i.e. nitrification/denitrification for N-removal in the mainstream) and b) one flow diagram based on emerging, compact technologies (i.e. de-ammonification in the main stream).The latter (b) will give an energy-neutral wastewater treatment plant, while this cannot be guaranteed for the first one (a). The example flow diagrams show plant concepts that a) minimize energy consumption by using compact biological and physical/chemical processes combined in an optimal way, for instance by using moving bed biofilm reactor (MBBR) processes for biodegradation and high-rate particle separation processes, and de-ammonification processes for N-removal and b)maximize energy (biogas) production through digestion by using wastewater treatment processes that minimize biodegradation of the sludge (prior to digestion) and pretreatment of the sludge prior to digestion by thermal hydrolysis. The treatment plant of the future should produce a water quality (for instance bathing water quality) that is sufficient for reuse of some kind (toilet flushing, urban use, irrigation etc.). The paper outlines compact water reclamation processes based on ozonation in combination with coagulation as pretreatment before ceramic membrane filtration.