基于生态系统服务价值的城市增长边界划定研究:以衡阳市中心城区为例

科学评估土地生态价值,并将其纳入城市规划实践,是落实国家生态文明战略要求的重要手段。城市增长边界是统筹城市开发建设与区域生态保护的重要政策工具,针对以往划定方法对生态系统服务功能考虑不足的问题,提出一种新的城市增长边界划定方法。以衡阳市中心城区为例,基于反规划理念,以2005—2015年区域生态系统服务价值评估为基础构建生态安全格局,通过耦合城市生态安全格局与基于未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟结果划定城市增长边界。结果表明:(1)2005—2015年衡阳市中心城区生态系统服务价值总量从25.71亿元下降到24.75亿元,水文调节和水资源供给服务功能价值量呈上升趋势,其余各项生态系统服务价值呈下降趋势。(2)研究区城市刚性增长边界面积为17 325.72 hm~2,主要沿湘江及其支流蒸水和耒水分布,形成"三廊、三片"的空间结构。(3)2030年城市弹性增长边界面积为20 238.57 hm~2,空间形态呈"一个中心区、多个组团"分布。考虑生态系统服务功能的限制开发条件后,研究区生态用地得到更多保护,区域生态系统服务总价值比基准情景高0.61亿元,更利于区域生态系统服务功能的维持和区域生态安全的发展。该研究方法和结果可用于科学评估城市扩张的生态成本,有效解决城市发展与生态保护之间的矛盾,同时也可为城市总体规划、生态保护专项规划以及国土空间规划提供重要依据。     

北京市人口老龄化的时空变化特征

人口老龄化现已成为当今主要的人口问题之一,并引起越来越多的关注,人口老龄化进程与老年人口空间分布特征研究是未来人口问题研究的一个重要分支.本文基于ESDA全局和局部空间自相关分析,利用北京市第四次和第五次人口普查数据以及1995和2005年1％人口抽样调查数据,对北京市县域尺度老龄人口分布总体和局部空间差异的变化趋势、特征进行了初步探索.结果表明,北京市老龄人口空间分布各区县差异较大,且呈现出明显的圈层结构特征,中心四城区老龄人口比重较高,近郊区老龄人口比重较全市平均水平低,远郊区老年人口比重又有所回升;同时,北京地区老年人口各区县的空间分布差异随着时间的推移而不断扩大,中心老城区呈现不断增强的集聚趋势,而远郊区的老年人口扩散效应明显大于集聚效应.     

桂林市春季气溶胶及常规气体消光特征研究

2017年2—3月,采用黑碳仪、浊度仪和能见度仪在桂林市开展气溶胶吸收、散射等系数测量,探索该市气溶胶及气体的消光特征,并估算其对大气消光的贡献度。结果表明,桂林市春季气溶胶散射系数(σsp)范围为4. 64 Mm-1～1 264. 41 Mm-1,均值为220. 52 Mm-1,吸收系数(σap)范围为3. 66 Mm-1～120. 86 Mm-1,均值为20. 05 Mm-1。气溶胶及气体散射系数和吸收系数具有显著的双峰双谷等日变化特征,这与桂林市占比较大的旅游大巴等机动车运行时间有关。气溶胶消光系数占大气消光系数92. 65%,其中散射系数和吸收系数分别占83. 54%和9. 11%;气体消光系数占比为7. 35%。     

2006~2020年广东省大气甲醛排放演变特征

大气甲醛（HCHO）是臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）二次组分的关键前体物,在大气光化学反应和二次污染形成过程中扮演着重要角色,并存在致癌性.然而,当前对大气HCHO排放来源认识存在不足,制约了二次污染形成机制研究和污染防控策略制定.采用排放因子和成分谱结合方法,建立2006~2020年广东省HCHO排放趋势清单,识别了广东省主要HCHO排放来源和排放时空演变特征.结果表明,2006~2020年期间广东省HCHO排放量在3.9~5.6万t区间波动,整体呈现极微弱的下降趋势;生物质燃烧源是广东省重要HCHO排放源,而受到管控措施的显著影响,其排放量占比从2006年的58%降至2020年的27%;溶剂使用源的HCHO排放则逐渐突显,2020年占比增长至28%,并成为广东省首要排放源,其中塑料制品和沥青铺路是主要贡献行业.移动源中以柴油作为燃料的工程机械和货车也是HCHO重要排放来源;虽然珠三角和非珠三角地区对广东省HCHO排放量贡献相当,但空间分布结果表明HCHO排放热点区域分别集中于珠三角中心区域和非珠三角的东西两角,这是由于珠三角主要来源为溶剂使用源和移动源,而非珠三角主要受生物质燃烧源影响.因此,未来应进一步加强珠三角中心区域的工业和移动源减排以及粤西地区的生物质燃烧监管.     

铜污染场地土壤的原位电动强化修复

电动修复技术是一种新型的污染土壤修复技术,相关的理论和实验室小试研究较多,但鲜见野外现场条件下的原位修复研究。本研究以某电镀厂铜污染区为修复对象,以可生物降解的络合剂乳酸和柠檬酸为阴极池增强试剂,考察在原位条件下电动修复技术对土壤中铜的去除效率,并评估修复过程的电能消耗。结果表明:在电压梯度7.5 V·m-1,阴极池乳酸和柠檬酸浓度为0.5 mol·L-1,处理24 d(乳酸处理)和17 d(柠檬酸处理)的条件下,乳酸处理较柠檬酸处理电流要高、且阴阳极池溶液和土壤的pH、电导率变化要小;乳酸处理后土壤铜含量明显下降(阳极和阴极附近土壤铜去除率分别为52.6%和35.7%),而柠檬酸处理条件下阳极和阴极附近铜的去除效率分别为27.2%和-17.5%,这可能与其较低的电流和较短的处理时间有关。与现有文献比较,乳酸处理总能耗(15.7 kWh·m-3)处于较低水平,而Cu的去除率处于较高水平(35.7%~52.6%),优于文献报道的电动修复去除效率和电能消耗。     

微波辅助改性壳聚糖的制备及其絮凝性能

以壳聚糖、阳离子醚化剂二甲基二烯丙基氯化铵为原材料,采用微波辐射的方法,制备了壳聚糖接枝共聚物（壳聚糖-二甲基二烯丙基氯化铵）,并通过红外光谱分析对改性壳聚糖进行了表征。以接枝率为标准,确定改性壳聚糖的最佳反应条件,并以高岭土悬浊液和实际生活污水作为处理对象,测定了改性壳聚糖的絮凝性能。结果表明,壳聚糖接枝共聚物的最佳制备条件是微波反应温度55℃,反应时间20 min,壳聚糖0.5 g,微波功率270 W,阳离子醚化剂的浓度20%,在此条件下,合成的改性壳聚糖的接枝率为80%。红外光谱分析结果显示,已成功地合成了壳聚糖-二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚物。在絮凝实验中,壳聚糖接枝共聚物的去浊率最高达到91%,COD去除率最高达到77%。其结果表明,壳聚糖接枝共聚物的絮凝性能明显高于原料壳聚糖。     

基于手机APP的便携式智能无线FDR传感器系统的设计

设计了一种基于频域反射法(FDR)且具有充电功能的无线便携式传感器,能够实现自动采集、无线传输、便携充电等功能。该采集单元以单片机为核心,采用MC9S082AW60进行数据采集,通过无线传输技术进行实时传输,实现了FDR传感器的高精度、实时性强、携带方便等优点。该传感器使用简单,携带方便,适合操作人员在现场随时进行采集。     

曝气对高铁地下水化学特性的影响

氧气进入还原性的地下水中,会与地下水中的还原性组分发生系列化学反应,从而改变地下水的化学特性,通过调控这些化学反应有望快速修复污染地下水。为此,该文以江汉平原高铁地下水为例,研究曝气对地下水化学特性的影响。曝气实验在湖北省潜江市一口高铁浅层地下水井中进行,测定曝气过程中地下水溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH值和其中铁、锰、三氮、磷、碳酸氢根等浓度的变化。研究结果表明,曝气在增加地下水中DO和ORP的同时,地下水中的铁、锰快速完全氧化,磷酸盐随之沉淀;碳酸根减少,使pH值增加近一个单位;同时,氨态氮含量略增加,硝态氮含量先增后减,暗示曝气后期好氧反硝化作用的存在。这些结果可为污染地下水修复技术提供重要的参考依据。     

2017年兰州市大气污染物输送来源及传输特征模拟分析

利用HYSPLIT后向轨迹模式,结合兰州市AQI（空气质量指数）及常规大气污染物质量浓度数据,模拟研究了2017年1月1日-12月31日以兰州市为受点的大气污染物输送特征.通过聚类分析确定了抵达兰州市气团的主要输送途径和每类路径所对应的污染物质量浓度特征,并利用受体模型PSCF（潜在源贡献因子分析法）和CWT（权重浓度轨迹分析法）,分析了大气污染区域传输对兰州市空气质量的影响,探讨了影响兰州市空气质量的污染物输送来源和可能的潜在源区.结果表明,在影响兰州市的气流轨迹中,污染轨迹多来自兰州市以西和以北方向,污染轨迹约占总轨迹的39.52%,说明外部污染物的输入对兰州市空气质量具有重要影响.其中,第3类轨迹（对应来向为西）的气团对兰州市的空气质量有较大的影响,该类轨迹虽仅占总轨迹的15.21%,但其中污染轨迹数占56.76%,是影响兰州市空气质量的主要传输路径;第4类轨迹（对应来向为东南）的气团最为清洁.研究显示,对兰州市空气质量影响最大的强潜在源区主要分布在青海共和盆地、兰州市本地及周边区域,中等强度潜在源区为内蒙古自治区南部、宁夏回族自治区及甘肃省河西走廊等地区.      

河水-地下水交互带沉积物中抗生素和代谢产物提取方法优化及其分布特征

河水-地下水交互带是污染物发生富集、降解和转化等生物地球化学过程的重要场所.抗生素作为一类广泛关注的有机污染物,探索其在交互带中的分布特征对认识特殊生境下污染物迁移转化过程具有重要意义.由于交互带氧化还原条件变化敏感,沉积物组成特殊,建立了一种有效提取交互带中22种抗生素及4种磺胺类代谢产物的前处理方法,并对样品初始状态、提取温度、提取液p H值以及有机提取溶剂进行了优化.同时对汉江下游河水-地下水交互带沉积物中的抗生素含量进行分析,结果表明,采用p H=3的乙腈/乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)-Mcllvaine缓冲液(1∶1,体积比)对未经氧化的沉积物原样在40℃条件下进行3次微波提取,目标抗生素的回收效果最好.汉江下游交互带沉积物中共检出11种抗生素,其中以土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFL)为主,最高检出含量分别为6.77 ng·g^-1和5.81 ng·g^-1.不同交互剖面中抗生素含量的垂向分布差异较大,主要与沉积物岩性、抗生素理化性质和地表水-地下水交互作用等影响因素有关.