生态工业技术的概念、特征及比较研究

基于工业生态学理论提出了生态工业技术的定义,即生态工业技术是指按照工业生态学和系统科学原理,把2个或多个生产过程或生产单元链接起来,形成结构和功能协调、资源和能源效率高、环境污染排放少、经济产出高效的工业共生体和复合型生态产业链网的方法和手段.在此基础上,从链接(或关联)性、资源效率、环境效应及经济效果等方面对生态工业技术的内涵和特征进行了剖析,比较分析了生态工业技术与传统工业技术之间在理论建构基础、创新目标、产业结构、资源代谢、环境绩效等方面的差异性.最后,选取"高炉渣生产水泥"典型生态工业技术进行了案例分析.      

黑龙江省过去20年粮食作物种植格局变化及其气候背景

根据黑龙江省1980～1999年的气候资料和1980～2000年水稻、小麦、玉米等主要粮食作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变化背景下黑龙江省主要粮食作物的种植格局和种植界限变化情况。结果表明:在过去20年里,全省主要粮食作物的播种面积变化显著。特别是进入20世纪90年代,水稻播种范围向北向东扩张趋势明显,种植面积比重显著增加;小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向北退缩;玉米则在保持一个相对稳定的比例关系的基础上,逐渐向北部和东部伸展。粮食种植结构的这种调整使水稻逐渐取代小麦成为黑龙江省主要粮食作物之一,并最终导致该区主要粮食作物种植格局从以小麦和玉米为主转变为以玉米和水稻为主。上述粮食作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

劈裂拉伸条件下大红山铜矿矿岩变形特性的试验研究

对大红山铜矿的3种岩石的试样进行了劈裂拉伸(巴西法)试验和单轴压缩试验,研究了岩石的变形特性。劈裂试验中在试样中部相互垂直的方向上粘贴了电阻应变计测量试样的变形。结果表明,在劈裂试验条件下,两种岩石均出现垂直于加载轴线方向所获得的拉伸弹模小于平行于加载轴线方向所获得的压缩弹模的现象。与单轴压缩下试样出现破裂、扩容的破坏特征相比,劈裂拉伸下试样的变形特征为接近峰值时变形曲线斜率会逐渐降低,达到峰值应力后则很快出现数值很大的拉伸变形,直至试样破坏。劈裂拉伸循环加卸载试验发现,大多数试样的拉伸卸载变形大于加载变形,致使残余变形的数值为负值,称之为反向残余变形。此现象与连续介质变形行为的预期不符,至今未见类似报道。反向残余变形是否具有普遍性及其影响,应该开展更多研究。     

地表水水质时空变化及其与土地利用响应研究

基于全国水质监测站点数据和Landsat 8 OLI数据,分析各个站点pH值、高锰酸盐指数、溶解氧和氨氮 4项水质参数的时空变化特征,采用冗余分析方法研究不同尺度缓冲区内土地利用类型对水质参数变异的解释能力。结果表明,大部分监测站点水质参数变异程度较小,水质状况良好;不同尺度缓冲区内土地利用类型对水质参数的影响不同,在1 200 m缓冲区内土地利用对水质参数的解释率最大;农业用地在300 m缓冲区内会使水质恶化,可在较大尺度上对水质有净化作用,林地和水域在一定程度上可以起到改善水质的作用,建设用地对水质有较大的负面影响。     

复合人工湿地系统强化处理单元的运行特性与效果

针对目前人工湿地运行中的水流分布不均、易堵塞、溶解氧不足导致NH4+-N硝化不充分及除磷率低下等问题,研究了作为复合人工湿地系统组成要素的高负荷水解酸化池、自然复氧/沉淀一体化装置、强化除磷脱氮槽等强化处理单元的运行特性及对全系统处理效果的影响.结果表明,高负荷水解酸化池对COD、SS有较强的去除作用,分别占系统总去除率的38.05%和34.82%;一体化装置对SS的去除占系统总去除率的22.01%,并使DO提高到2.5 mg·L-1以上;经两段强化除磷脱氮槽的强化处理,TP综合去除率提高8%以上,并使湿地出水各类污染物全面达到GB 18918-2002一级A标准.     

运用蚕豆幼苗叶片生物标志物评价铅污染土壤

以蚕豆（Vicia faba L.）幼苗为供试植物,通过室外盆栽实验研究了暴露5周后的蚕豆幼苗叶片应激蛋白（HSP70和HSP60）等相关生物指标对土壤铅胁迫的响应.结果表明,随着外源铅的增加,叶片总铅含量、超氧阴离子自由基（O^·-₂）和膜脂质过氧化产物都在不同程度上得到增加.相关性分析表明,O^·-₂与膜脂质过氧化产物（R=0.973, p<0.01）之间存在显著的相关性.超氧物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活力均被相应的诱导.HSP70和HSP60对铅污染的响应比上述其它生物指标更加敏感.可见,土壤铅进入叶片后,可能通过O^·-₂的作用诱导了膜脂质过氧化,而4种抗氧化酶活力的提高缓解了活性氧的氧化损伤.HSP70和HSP60可作为土壤铅污染早期诊断的潜在的生物标志物,同时还应该考虑铅的暴露剂量并综合利用其它生物指标.     

密云水库入库河流沉积物中重金属形态分析及风险评价

研究了北京市密云水库入库河流潮白河水系沉积物中重金属的总量及形态分布特征,采用风险评价准则法（RAC）和Tucker3 模型探讨沉积物中重金属的潜在危害性.结果表明,Hg、Cd、Cr、Cu、V、Zn的平均含量均超过北京市土壤背景值,呈现一定的富集.形态分析表明,Cu的残渣态含量占总量的72%,其次为有机结合态,占22%;Mn的残渣态含量占总量的62%,铁锰氧化物结合态占23%,碳酸盐结合态占10%;Ni的残渣态含量占总量的73%,铁锰氧化物结合态占13%,有机结合态占11%;Pb、Cd、V、Zn均以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,含量占总量的90%以上.Ti、Cr则以残渣态为主要形态.RAC评价结果显示,Cr、V、Ti对环境无风险,Ni处于无风险到低风险级,Cu处于低风险级,Cd、Pb、Mn处于低风险到中等风险级.研究结果将为北京市水源保护、人体健康安全保护措施的制定提供科学依据.     

单边界、双边界二分式条件价值评估方法的比较——以北京市空气污染对健康危害问卷调查为例

 以北京市空气污染健康危害经济评价为例,采用目前国际上推荐的条件价值评估最适合的二分式问卷格式,探索条件价值评估最大支付意愿引导技术在我国应用的适用性.结果表明,单边界问卷格式和双边界问卷格式估计平均最大支付意愿分别为739.57,652.33元/年,两问卷格式估计平均最大支付意愿的95%置信区间分别为656.49～845.34,604.04～707.01元/年.双边界问卷格式与单边界问卷格式相比能够获得被调查者支付意愿的更多信息,从而缩小估计的置信区间,提高最大支付意愿的估计精度.     

汕头湾沉积物磷的形态分布与季节变化特征研究

分别于2008年9月（平水期）、11月（枯水期）及2009年6月（丰水期）在汕头湾的13个站点采集表层沉积物样品,测定了其中的总磷、无机磷、有机磷,并采用SMT提取法提取并测定了各无机形态磷的含量,分析了其空间分布与季节变化特征.汕头湾表层沉积物中总磷、无机磷及其各形态磷在季节变化上表现为枯水期〉平水期〉丰水期;在空间上表现为由湾顶至湾外呈波状递减趋势,其高值区出现于汕头湾上游的牛田洋.无机磷是汕头湾沉积物磷的主要存在形态（94.06%）,无机磷中钙结合态磷所占比重最大（70.21%）,其次为可交换态磷和铁结合态磷,而以碎屑态磷最少（4.99%）.相关分析表明各种磷的来源相似,且在时空分布上受地表径流季节变化影响.其中有机磷、铁结合态磷和可交换态磷为生物可利用性磷,主要受控于其来源和水体氧化还原电位,而钙结合态磷和碎屑态磷生物利用性差,受区域内生物活动和地质特征影响显著.     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.