我国城市牺牲性、损耗性蔓延假说及其验证——以徐州市为例

论文针对当前中国城市蔓延这一牵动国家可持续发展和公众普遍关注的复杂问题,将其归结为突破"合理界线"、逼近"生存红线"、逾越"和谐主线"三大症结。以此"三条线"为研究切入点,从地价均衡视角,提出城市牺牲性、损耗性蔓延假说,并以徐州市为例加以实证。结果表明:其一,理论分析判断,与国外城市福利性和亏损性蔓延不同,我国城市蔓延区分为牺牲性和损耗性两类,同时存在理想、适度和极限三个边界;其二,测算结果显示,徐州市农地资源的综合价值为9.58×10⁶元/hm²,其中市场价值为5.93×10⁶元/hm²,另外38.07%的非市场价值(生态和社会价值之和)由于市场和制度不完善而很难显化;第三,实证分析检验,徐州市牺牲性蔓延规模为1.08×10⁴ hm²,其中占用耕地为4.32×10³ hm²,损耗性蔓延规模为2.83×10³ hm²,其中占用耕地为8.81×10² hm²,从而验证了研究假说。基于研究结论,论文建议未来我国城市治理和土地政策应该做出两步调整:第一步,首先转变经济发展方式和政绩考核体系,通过适度边界调控并加大基本农田等关键资源保护考核权重,有效遏制政府失灵引起的城市损耗性蔓延;第二步,尽快完善土地市场机制,将农地资源外部成本内部化,并作为城市蔓延扩张治理决策创新的主要依据。     

矿产资源需求拐点理论与峰值预测

矿产资源的有限性同需求快速增长之间的矛盾日趋突出。未来我国经济发展究竟需要多少矿产资源,何时到达矿产资源需求高峰,这些问题是国家制定矿产资源战略的基础。研究提出矿产资源消耗双拐点理论:一是矿产资源消耗强度达到峰值时对应的拐点,矿产资源由粗放利用向集约利用转变;二是矿产资源消费水平达到峰值时对应的拐点,矿产资源消费由增加向减少转变。经过逻辑推导,并以先期工业化的美国为例,追溯矿产资源消耗与经济社会发展变迁的历史轨迹来佐证了这一理论。通过比较研究,定性地判断我国未来矿产资源消耗趋势,未来5~15 a我国矿产资源需求空间仍然很大。选择BP神经网络和岭回归预测方法,综合考虑经济发展、 人口变化和科技进步等因素,基于Matlab软件实现了对我国矿产资源需求的拐点与峰值预测。预测结果显示:能源需求拐点将在"十四五"时期出现,峰值为45×10⁸~50×10⁸ t标准煤;钢铁需求拐点将在"十三五"时期出现,峰值为8×10⁸ t左右;铜需求拐点将在"十三五"时期出现,峰值为900×10⁴ t左右;铝需求拐点将在"十二五"时期出现,峰值为1 600×10⁴~1 700×10⁴ t左右。     

中国西北地区多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究未来不同情景下的土地利用和碳储量变化过程,有助于制定科学的土地利用政策和提高区域陆地生态系统碳储量.研究构建了GMMOP-PLUS-InVEST模型,通过多源数据分析了2000～2020年中国西北地区土地利用和碳储量的变化特征,并预测了自然发展(ND)、经济发展(ED)、生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下的2030年中国西北地区土地利用和碳储量.结果表明：(1)2000～2020年,草地面积减少了1 680.99×10⁴ hm²,耕地、林地、水域、湿地、建筑用地和未利用地面积分别增加了201.19×10⁴、 208.47×10⁴、 91.54×10⁴、 51.30×10⁴、 157.40×10⁴和971.09×10⁴ hm².(2)2000～2020年,土壤和地下碳储量减少,死亡有机物和地上碳储量增加,总碳储量减...     

沈阳市人为源大气污染物排放清单研究

为全面评估沈阳市大气污染物排放状况，文章收集和整理了相关活动水平信息和排放因子数据并采用排放因子法建立了2016年沈阳市人为源大气污染物排放清单。结果显示：2016年沈阳市人为源CO、NO_x、SO₂、NH₃、VOCs、PM2.5、PM10、BC和OC的排放总量分别为38.64×10⁴、10.63×10⁴、3.17×10⁴、5.28×10⁴、14.03×10⁴、5.54×10⁴、10.59×10⁴、0.57×10⁴和1.82×10⁴ t。按照排放源分类，CO、NO_x和BC主要来自移动源，SO₂主要来自化石燃料固定燃烧源，NH₃主要来自农业源，VOCs主要来自工艺过程源，PM_2.5和PM₁₀主要来自扬尘源，OC主要来自其他...     

基于土地利用变化的江苏省碳排放时空差异与碳平衡分区

以江苏省13个设区市为例,基于碳排放(CE)和碳吸收估算方法,分析2005—2020年江苏省市域碳收支和碳补偿率的时空演变特征,随后引入环境基尼系数(EGC)从经济和生态两个角度分析空间碳平衡特征。结果表明：2005—2020年,江苏省土地利用碳排放从14 210.005×10⁴ t增至23 015.325×10⁴ t,碳吸收3 039.383×10⁴ t波动上升至3 628.703×10⁴ t,总体表现为碳源;13个设区市的碳补偿率整体呈现下降趋势,碳排放量与经济发展水平处于比较协调状态,与其人口聚集协调性较高;根据碳平衡分析,将13个设区市划分为碳汇功能区、低碳保持区、经济发展区、碳强度控制区、高碳优化区5类,并建议前两个分区充分发挥生态优势,着重推进生态产品价值变现;其余分区优先推动产业低碳转型,能源绿色化发展。     

流域生态补偿标准的确定——以渭干河流域为例

生态补偿标准的确定是流域生态补偿机制构建的关键问题之一。文章构建了流域生态补偿标准的测算内容与流程,并以渭干河流域为例,计算了流域上下游生态损益、 居民支付意愿和综合成本,分别作为补偿的最高、 最低和参考标准。结果表明:2007年上游应获得的最高补偿标准为24.83×10⁸元,最低标准为2 443.46×10⁴元,参考标准为6.7×10⁸元。下游各县作为受益者,应支付的补偿额为:库车为818.51×10⁴~28 096.3×10⁴元,补偿参考标准19 927.61×10⁴元;沙雅466.7×10⁴~64 179.1×10⁴元,补偿参考标准17 204.17×10⁴元;新和341.17×10⁴~155 988.7×10⁴元,补偿参考标准为29 998.71×10⁴元。不同补偿标准对流域农牧民福祉产生较大影响,按照参考标准的8.67%进行补偿,就可使上游居民尤其是水源涵养区的农牧民收入水平可有较大程度的提高,达到流域的平均收入水平。在讨论部分对流域生态补偿标准测算中面临的难题进行了分析。     

不同种植密度苦草与铜绿微囊藻的交互作用

沉水植物能有效抑制蓝藻水华,通常以铜绿微囊藻为主要优势物种,但沉水植物与铜绿微囊藻相互抑制效应是否取决于沉水植物的种植密度还需进一步探究。该研究采用透析袋方法对苦草(1 000、1 500、2 000 g/m³)3种种植密度与铜绿微囊藻(8×10⁴、4×10⁵、8×10⁵cells/m L)形成共培体系,并对生物量、光合损伤进行分析。研究结果表明,当铜绿微囊藻密度为8×10⁴cells/m L时,种植1 000 g/m³苦草对铜绿微囊藻的抑制效果高达91.73%,同时较对照组铜绿微囊藻的Chl-a含量、光合活性F_v/F_m分别降低了93.81%、63.87%,藻蓝蛋白受到严重损伤。当铜绿微囊藻密度为4×10⁵、8×10⁵cells/m L时,种植1 500 g/m³苦草对铜绿微囊藻的抑制率分别为43.70%、34.99%,较对照组其Chl-a含量分别...     

典型湖泊有机聚集体时空特征及驱动因子

有机聚集体(OA)是水体中物质循环和能量流通的重要枢纽,但在不同营养水平湖泊中的比较研究仍相当匮乏.于2019～2021年间,采集了不同季节贫营养抚仙湖、中营养天目湖、中度富营养太湖和重度富营养星云湖表层水样,利用扫描电镜、表面荧光显微镜和流式细胞仪等研究了4个典型湖泊中OA及其附着细菌的时空变化特征.结果表明：(1)抚仙湖、天目湖、太湖和星云湖中,OA丰度的年均值分别为1.4×10⁴、 7.0×10⁴、 27.7×10⁴和16.0×10⁴ind·mL^-1; OA附着细菌丰度的年均值分别为0.3×10⁶、 1.9×10⁶、 4.9×10⁶和6.2×10⁶ cells·mL^-1;附着细菌占总细菌的比值分别为30%、 31%、 50%和38%.(2)夏季OA丰度显著高于秋冬季;但夏季附着细菌占总细菌的比值为26%,显著低于其它3个季节.(3)湖泊营养状态是影响OA及其附着细...     

基于前体物多情景排放的兰州市2030年夏季臭氧预测

近年来,兰州市夏季臭氧污染问题日渐凸显,已成为影响当地环境空气质量达标的首要污染因子和制约环境空气质量持续改善的突出短板.解决臭氧污染问题需结合城市经济发展的实际情况定量评估前体物减排量并提出切实可行的减排对策,为环境管理的中长期规划提供科学依据.在2015年本地排放清单的基础上,通过情景分析法预测了兰州市2030年3种梯度城市发展与污染控制情景下臭氧的两类主要前体物氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）的排放量,利用WRF-Chem模型对不同情景下的2030年夏季臭氧污染程度进行了数值模拟,分析了臭氧浓度与生成敏感性的时空变化情况,并提出了兰州市臭氧前体物的总量控制参考和针对不同行政区的减排对策建议.结果表明,3种不同的城市发展与污染控制情景下兰州市2030年NO_x排放量为4.57×10⁴～12.14×10⁴ t, VOCs排放量为5.30×10⁴～7.69×10⁴ t, NO_x排放可通过调整能源结构,加强末端治理和限制机动车...     

陕西省天然源挥发性有机物排放清单及时空分布特征研究

基于Guenther提出的天然源性有机化合物(BVOCs)公式计算模型,利用高精度土地利用遥感资料,模拟估算了2000—2020年陕西省107个区县BVOCs的排放量、排放组成及时空分布规律.测算结果显示,陕西省近20年来BVOCs排放量呈上升趋势,总排放量从101.17×10⁴ t·a^-1上升至111.43×10⁴ t·a^-1.近20年陕西省年平均BVOCs排放量为106.01×10⁴ t·a^-1,其中,异戊二烯排放量为31.65×10⁴ t·a^-1,占比为29.86%;单萜烯排放量为35.61×10⁴ t·a^-1,占比为33.60%;其他VOCs排放量为38.75×10⁴ t·a^-1,占比为36.54%.BVOCs排放总量存在季节性变化,呈夏季高、冬季低的规律,夏、冬两季排放量分别为69.0×10⁴、...     

基于TROPOMI卫星数据的长三角地区甲醛时空分布及影响因素分析

基于Sentenial-5P卫星上搭载的对流层监测仪(TROPOMI)2019—2021年对流层甲醛柱浓度数据，对长三角及其典型城市甲醛时空变化及影响因素进行了分析.结果表明：从空间变化特征来看，甲醛柱浓度分布呈现由长三角中部向四周逐渐降低的趋势，浓度高的地区主要集中在江苏、浙江和安徽交界处、江苏南部和安徽北部，甲醛柱浓度低的地区主要集中在浙江中部和南部.从时间变化特征来看，甲醛柱浓度年变化呈单峰结构，月平均浓度最高值(13.44×10¹⁵ molec·cm^-2)出现在6月，最低值(8.79×10¹⁵ molec·cm^-2)出现在4月.甲醛柱浓度具有显著的季节性变化特征，夏季平均最高，为12.35×10¹⁵ molec·cm^-2，其次是秋季、冬季，春季平均最低为10.15×10¹⁵ molec·cm^-2.影响甲醛的自然因素主要是气温和降水量，4个典型城市常州、合肥、苏州、无锡的甲醛柱浓度与气温的相关系数(r=0....     

渭南市道路移动源高分辨温室气体排放清单及特征研究

根据渭南市机动车保有量和抽样调查与观测数据,采用 MOVES 模型计算了渭南市 2017—2019 年道路移动源 CO₂、CH₄、N₂O 和 CO 4 种温室气体的排放量,分析了机动车车型、燃料和排放标准对温室气体排放量的影响.基于ArcGIS和渭南市道路网信息,建立了高分辨率(1 km×1 km 和 1 h×1 h)的温室气体排放清单 . 结果表明,渭南市 2019 年道路移动源 CO₂、CH₄、N₂O 和 CO 的排放量分别为 424.322×10⁴、0.044×10⁴、0.007×10⁴和 2.808×10⁴ t,以 CO₂当量计,机动车温室气体的总排放量为 432.843×10⁴ t. 4种道路移动源温室气体中,CO₂占总温室气体排放量的98.03%. 渭南市小型客车对温室气体的贡献率最大,分别排...     

水资源利用对敦煌市生态环境演变的影响分析

基于遥感数据的解译分析,从1987年到2007年敦煌市自然植被面积下降543.69 km²,自然生态系统面积缩小17.62%,土地荒漠化趋势明显。根据实际测定的样方生物量与对应的土地利用类型面积拟合曲线,估算这一时期自然植被的生物量从102.42×10⁴ t下降到72.33×10⁴ t。敦煌市自然植被和人类活动的用水量此消彼长,总用水规模在6.3×10⁸ m³左右。自然植被用水量从1987年的3.072 7×10⁸ m³减少到2007年的2.17×10⁸ m³,净减少达30%。人类活动用水量从1987年的3.315 7×10⁸ m³增加到2007年的4.093×10⁸ m³。疏勒河干流及其支流党河都因为人类活动用水大量增加,挤占了自然植被的用水。特别是农业灌溉占用了绝大部分水资源,成为敦煌生态环境退化的主要原因。恢复和保护敦煌的生态问题,不仅需要调控党河流域的人类活动,也要调控疏勒河干流地区的人类活动。     

广东省夏秋季光化学反应活性空间分布表征

于夏末秋初在深圳市城市和郊区开展了大气OH自由基观测,结果显示OH自由基日间峰值平均浓度分别为6.0×10⁶cm^-3和5.9×10⁶cm^-3,与国内外其他地区相比处于中等水平.基于实测数据构建了拟合效果较好的本地化OH自由基参数化公式,应用于广东省OH自由基空间分布的表征,并进一步利用日间OH和NO₂浓度之积反映光化学反应活性(AP).结果发现,2018年夏秋季广东省大气光化学反应活性总体上呈现珠江三角洲较高,AP达10.1×10⁷μg/(m³·cm³),粤东、粤西、粤北地区较低的分布态势,AP分别为5.4×10⁷, 5.9×10⁷和7.7×10⁷μg/(m³·cm³);同期的PM_2.5和O₃高值区域也集中在珠江三角洲,说明了调控光化学反应活性对珠江三角洲协同控...     

长江上游平原丘陵区农业非点源污染输出特征和驱动机制

农村非点源污染格局和机制研究对于区域生态环境治理意义重大.以长江上游平原丘陵区为研究区,借助多元数据,提出一种基于空间距离修正的污染物测算方法,利用克里金（Kriging）插值和逻辑回归（LR）方法研究农村非点源污染物的排放格局和影响机制.结果表明,2005～2015年间COD、 BOD₅、 NH⁺₄-N、 TN和TP排放总量分别增加15.46×10⁴、 25.66×10⁴、 3.49×10⁴、 1.26×10⁴和0.38×10⁴ t.成都平原、川中丘陵和川东平行岭谷耕作区是排放量高值区,而城镇城区和三峡库区腹地是低值区. COD、 BOD₅和NH⁺₄-N整体风险等级有所增加,TN整体排放风险等级有所增加,TP整体排放风险偏高且有继续恶化的趋势.综合风险等级呈“中部高,四周低”的空间格局,极高和次高风险等级呈镶嵌分布,成都平原和川东平行岭谷区为高风...     

环杭州湾地区城市扩张的遥感动态监测

以环杭州湾地区为研究对象,应用决策树和形状指数相结合的方法从TM影像中分别提取了2003年和2006年的城镇用地信息,并对杭州市、绍兴市和宁波市的城市扩张特点进行了分析和研究。通过精度检验,城镇用地总体Kappa系数都在0.87以上,说明该方法提取城镇信息是行之有效的。2003年环杭州湾地区的城镇用地面积为914.04km²,2006年为1 286.1km²,4年间城镇用地净增了372.06km²,主要城市用地净增了192.6km²;杭州市、绍兴市、宁波市市区面积增加了43.7 km²;而其它县城与开发区增加了145.6 km²;说明小城市在环杭州湾地区城市化进程中处于主导地位;而大城市的作用则相对较小。杭州市、绍兴市城市扩张明显,其中尤以杭州市下沙区和绍兴市袍江工业园区的扩张最显著;宁波市城市扩张最小,特别是余姚城区。扩张方向上,杭州市主要向西北和北面扩张;宁波市在各个方向上的扩张比较平均。     

聊城市2020年大气污染物排放清单与空间分布特征研究

为准确掌握聊城市大气污染物排放情况，加强大气污染管控，本文采用“自上而下”与“自下而上”相结合的方法建立了聊城市2020年大气污染物排放清单.结果显示，2020年聊城市SO₂、NO_x、CO、VOCs、NH₃、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC排放量分别为11.70×10³、61.28×10³、285.19×10³、28.43×10³、66.87×10³、47.83×10³、17.15×10³、0.751×10³、1.07×10³ t.其中，SO₂最大排放源为化石燃料固定燃烧源(64.96%)，移动源为NO_x排放第一大源(71.27%),CO排放主要来源于工艺过程源(45.71%)和化石燃料固定燃烧源(32.88%),VOCs的主要排放源为溶剂...     

基于InVEST模型和PLUS模型的环杭州湾生态系统碳储量

研究土地利用方式与生态系统服务碳储量的关系,对于区域碳排放管理具有重要意义.利用InVEST模型碳储量模块和PLUS模型,探究并预测研究区2000～2018年和2018～2030年生态系统碳储量时空变化特征及其与土地利用方式之间的关系.结果表明,研究区2000、 2010和2018年碳储量分别为7.250×10⁸、 7.227×10⁸和7.241×10⁸ t,呈先减后增趋势.土地利用类型变化是导致生态系统碳储量变化的主要因素,建设用地的快速扩张导致碳储量降低.与土地利用类型相对应,研究区碳储量空间分异显著,并以碳储量分界线为界,呈现“东北低西南高”特征.预测结果显示,至2030年碳储量为7.344×10⁸ t,较2018年增加1.42%,林地面积的增长是主要原因.     

水土保持生态补偿定量计算探究 ——以潘家口库区东北沟流域为例

水土保持生态补偿对于我国的水土流失治理意义重大,水土保持补偿标准的确定是建立生态补偿机制的核心问题。基于潘家口水库上游东北沟流域1990年和2009年土地利用数据和气候、 土壤、 植被、 DEM及农户调查等数据,应用通用土壤侵蚀方程模型(RUSLE)计算该流域采取预防水土流失措施后的土壤侵蚀减少量,在此基础上采用环境经济学的方法核算水土保持生态功能的提供方和受益方两个主体的成本和收益,并构建了水土保持生态补偿标准计算模型,实现了水土保持生态补偿标准定量计算。结果显示:流域生态系统的年土壤保持量为6.49×10⁴ t·a^-1;水土保持服务提供方损失为24.48×10⁴元,所得收益来自减少土地损失和肥力损失的价值共计44.21×10⁴元;水土保持服务受益方主要指下游潘家口水库所得收益来自减少泥沙淤积和减少富营养化共计84.88×10⁴元;流域所得的补偿介于24.48×10⁴元(222.55元/人)到46.90×10⁴元(426.36元/人)之间。     

城市食物生态足迹的测算模型及实证分析

随着全球人口不断向城市集中及饮食需求多样化,城市食品安全正在成为一个全球关注的重要议题。为探寻城市与食物之间的关系,论文应用食物生态足迹的概念提出其测算方法,并以北京为研究区域进行实证分析,从供需平衡的角度,测算了供养北京城市所需要的食物生态足迹变化。研究发现,尽管人均食物生态足迹仍然相对稳定在0.127 hm²左右,但北京食物生态足迹总体增长迅速,已从1993年的1.18×10⁴ km²增加到2010年的2.94×10⁴ km²,达到北京市国土面积的1.79倍,并且有继续增加的趋势。随着北京内部耕地面积的不断减少,食物承载力不断降低,北京也会不断将其食物赤字转移到外埠区域,来维持食物生态足迹的供需平衡。因此,北京若要增强自身的食物供给能力,减少食物生态足迹,就需要采取不同于目前的发展策略,加大都市农业的开发力度。