城市食物系统演化的人地耦合启示及驱动力——以北京食物系统为例

为探明“城市化如何驱动食物系统变化”以及“食物系统变化蕴含何种人地耦合关系”的问题,本文以北京食物系统为例,研究了该食物系统自1978年以来的演变过程,揭示食物系统演变蕴含的人地耦合关系;并建立食物系统变化指标体系和城市化驱动力指标体系,运用驱动力评价、格兰杰因果关系检验、回归分析与网络分析相结合的方法研究北京食物系统演变的驱动力及作用机制。结果发现：近40多年来北京食物系统总体经历了本地农业生产不断弱化、食物消费需求持续增长、食物流通里程不断增加的演变过程。这种变化从地理学视角来看本质上是城市食物消费蕴含的人地耦合关系从邻近扩展到更远距离的过程——即食物系统近远程耦合的演化过程。在驱动该过程的影响因素中,居民收入增长是主要的初始驱动力,要素非农化是主要中间环节,人口集聚则具有最广泛的影响,最终导致外埠供应比例不断上升,食物里程持续增长。研究表明：蕴含在食物系统中的人地关系不只局限于特定的地点、特定的区域,而是以“流空间”与地点空间相互连接、相互渗透的形式呈现出来。因此,需要采取一种整合“流空间”与地点空间的理论视角及研究方法来认知此类开放系统中的人地耦合关系。     

亚硫酸氢根活化高锰酸根氧化富里酸对消毒副产物生成势的影响

考察了高锰酸钾/亚硫酸氢钠(PM/BS)氧化体系对天然有机物(NOM)组分富里酸(FA)的结构变化及消毒副产物(DBPs)生成势的影响.通过紫外-可见光谱、总有机碳(TOC)、三维荧光光谱对FA结构变化进行了表征.结果发现,经PM/BS预氧化之后,PM的光谱特征峰及FA的荧光强度峰均消失.三氯甲烷(TCM)及二氯乙腈(DCAN)分别是FA生成的主要的含碳及含氮类DBPs.在PM单独氧化中,TCM与DCAN的浓度随PM投加量的增大都呈现先略微上升后下降的趋势;而在PM/BS体系中,随着PM/BS投加量的增大,TCM的浓度呈现先降低后升高的趋势,而DCAN的浓度则显著上升.反应pH也显著影响FA的DBPs生成势,在PM体系中,除TCM和DCAN外其他DBPs(1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯乙腈(TCAN)、三氯硝基甲烷(TCNM))浓度总体随pH的增大而下降.在PM/BS体系中,随着pH的升高,C-DBPs及N-DBPs总浓度总体呈现先降低后升高再降低的趋势,pH 7.5时达到最大值.在pH 7.5时,无预氧化的条件下生成的TCM浓度约为100.7μg·L~(-1),DCAN浓度约为7.5μg·L~(-1);在PM预氧化条件下二者浓度分别为127.5μg·L~(-1)和9.7μg·L~(-1);而在PM/BS预氧化条件下生成的TCM高达217.1μg·L~(-1),DCAN为9.3μg·L~(-1).PM/BS氧化工艺在加速降解微量有机物的同时,亦将改变NOM结构,进而有可能提升NOM的DBPs生成势,在实际工程应用中应予以关注.     

漆酶催化氧化水中雌激素的研究

采用漆酶催化氧化去除水中5种雌激素(BPA、E2、EE2、E1、OP),探讨了pH和水溶性天然有机质(NOM)对雌激素处理效率的影响,并深入研究了EE2在漆酶催化氧化过程中的反应动力学以及主要的反应产物.结果表明,水中雌激素均可被漆酶有效地去除,其反应的适宜pH值范围为4～6;NOM对5种雌激素的去除效率在反应初期有较明显的抑制作用;漆酶催化氧化EE2的过程遵循二级反应动力学,而在反应过程中,漆酶的稳定性比过氧化物酶要高;由自由基耦合形成的EE2二聚体是漆酶反应的主要产物.     

城市污水处理厂污水及污泥中典型药物及其代谢产物的定量检测

基于超声溶剂萃取、固相萃取和超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS/MS）,建立了一种适用于城市污水处理厂污水和污泥中2种典型药物（磺胺甲恶唑和卡马西平）及其5种代谢产物的同步分析方法.污水样品添加硫酸酸化、Na₂EDTA络合金属离子后经固相萃取富集净化;污泥样品通过甲醇/0.2 mol·L^-1柠檬酸溶液（1：1,体积比）超声萃取后经固相萃取富集净化.采用UPLC-MS/MS电喷雾电离源在多反应监测模式下进行目标物的定量分析.结果表明,在优化条件下,7种目标物标准曲线的线性可决系数（R²）均大于0.99,方法回收率为74%~217%,日内与日间相对标准偏差稳定（RSD<20%）,污水定量限为0.17~2.42 ng·L^-1,污泥定量限为0.20~2.85 μg·kg^-1.将该方法成功应用于两家城市污水处理厂样品中,除N-AcSMX外其余6种目标物被检出,其在污水和污泥中的浓度分别为3.92（SMX-DG）~667（LCBZ）ng·L^-1和0.41（2OH-CBZ）~2.74（CBZ）μg·kg^-1.     

兽用抗生素胁迫对空心菜的影响研究

考察了土霉素(OTC)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和环丙沙星(CIP)3种兽用抗生素对空心菜(pomoeaaquatica Forsk根系活力、叶片叶绿素含量和抗氧化酶活性等生理特性的影响,并分析了抗生素在空心菜体内的累积情况.试验结果表明,较低浓度抗生素(＜1.0 μg·L-1)对空心菜的生长具有刺激效应;较高浓度抗生素(＞50 μg·L-1)对空心菜的生长则具有抑制作用.当抗生素浓度大于1.0 μg·L-1时,空心菜的根系活力受到抑制;当抗生素浓度大于50 μg·L-1时,空心菜的叶片叶绿素含量及抗氧化酶活性均受到抑制;当抗生素浓度大于500 μg· L-1时,空心菜体内的蛋白质含量减少.另外,OTC、SM2和CIP 3种抗生素在空心菜内的累积量不同,其累积量依次为CIP＞ SM2＞ OTC.抗生素在空心菜内的分布也存在较大差异,根部3种抗生素的含量均明显高于茎和叶片.     

燃煤烟气脱硫副产物在酸性土壤上施用的效果--以豆科作物为例

研究了燃煤烟气脱硫副产物的农业利用价值，该物质在酸性土壤上施用对豆科作物的影响以及对环境的影响。研究结果显示，燃煤烟气脱硫副产物有很好的农业利用价值；在不同类型的红壤上，豆科作物适量施用脱硫副产物均有不同程度的增产和提高品质的效果，并能有效地改善土壤的理化性能；供试物中的重金属含量均没有超过国家的限量标准，故适量施用后，当造作物植株中检出的重金属均低于国家限量标准。     

砖红壤磷的有效性研究

研究生长在两种不同母质的砖红壤上的作物的P营养与土壤有效P的关系，以及土壤有效P与Fe、Al、Mn等元素的关系。结果表明，玄武岩砖红壤的全P含量虽比浅海沉积物砖红壤高，但其有效P含量却不如后者高，生长在后种土壤上的香蕉、辣椒、桉树的P含量也高于生长在前种土壤上；玄武岩砖红壤的活性Fe、Al、Mn含量显著高于浅海沉积物砖红壤；同一种母质的土壤其有效P含量随土壤活性Si和交换性Ca、Mg的提高而增加；土壤中活性Fe、Al、Mn含量越高，土壤对磷的固定越强，土壤有效P含量越低。同时，植物体内Fe、Al、Mn含量的增加也抑制了植物对磷的吸收，使植株中P含量降低。     

高锰酸钾/亚硫酸氢钠氧化嗪草酮后消毒副产物的生成趋势及毒性研究

本文研究了不同pH条件下高锰酸钾/亚硫酸氢钠(PM/BS)对农药嗪草酮(MET)的氧化降解,预氧化后续氯化过程中消毒副产物(DBPs)的变化和毒性评估,同时高锰酸钾(PM)氧化作为对照组.研究表明,PM/BS预氧化较PM预氧化能加大污染物质MET的降解效率,两种预氧化过程中MET的降解率在酸性条件下最大且随着pH的升高而降低,DBPs的生成量和毒性都随着pH的升高而增大.碱性条件下降解率低却生成了大量的二氯乙腈,导致DBPs的生成量和毒性大幅增加,值得引起重视和注意,本文对此种现象产生的原因进行了详细探讨.PM/BS系统降解污染物需要控制在酸性条件下进行,既能增大降解效率,又能降低DBPs的毒性.     

江西三清山台湾松+白豆杉-猴头杜鹃植物群落研究

对三清山台湾松(Pinus taiwanensis Hayata)-白豆杉(Pseudotaxus chienii(Cheng)Cheng)-猴头杜鹃(Rhododendron simiarum Hance)群落进行野外调查和分析,结果表明,(1)从群落组成、外貌、结构分析看该群落是保存较好的典型中亚热带针阔叶混交林,地理成分构成以热带属占52.60%,温带属占46.08%;按重要值计算,群落优势种组成以杜鹃花科(24.38%)、松科(22.93%)、山茶科(19.45%)、壳斗科(10.27%)占优势,而建群种、优势种主要为猴头杜鹃(64.53%)、台湾松(56.11%)、白豆杉(29.36%)、荷木(19.68%)、黑柃(15.99%)、细叶青冈(15.82%)和厚叶红淡比(15.79%)。(2)Simpson物种多样性指数为1.00,Shannon-Wiener物种多样性指数为3.66,频度值分析为A>B>CE,同Raunkiaer标准频度定律有一定差异。(3)群落组成以多优势种为特征,从年龄结构图看均为衰退种群,衰退程度为:台湾松>猴头杜鹃>荷木>白豆杉>黑柃>细叶青冈>厚叶红淡比,且前三种衰退程度很高。(4)群落生活型以高位芽植物占绝对优势(70.21%),地上芽植物次之(25.32%),地面芽植物(2.13%)和隐芽植物(2.13%)较少。(5)群落的乔木层明显分为2层,高度在10~18m,以台湾松、荷木、细叶青冈优势,7~10m以白豆杉、黑柃、猴头杜鹃占优势。猴头杜鹃优势度极大,覆盖度达0.6~0.98,较大的荫闭环境对其它优势种如台湾松、白豆杉等幼苗的更新造成极大的影响。(6)从总体上看,该台湾松、白豆杉群落是一个典型的亚热带地带性常绿阔叶林,群落物种多样性、均匀度较高,在演替上实际上处于一种相对稳定的状况。     

海南岛吊罗山植物群落特征和物种多样性分析

根据吊罗山自然保护区不同海拔6个植物群落的样方资料,分析了吊罗山植物群落结构特征和物种多样性,同时比较了吊罗山植物群落与邻近地区植物群落的组成特征。研究结果表明吊罗山低地雨林乔木层以蝴蝶树、青梅、高山榕、粘木、长脐红豆、海南柿、肉实树和海南木莲为主,灌木层以白颜树、白茶、柏拉木和九节为主;山地雨林以陆均松、鸡毛松、黄叶树、阿丁枫、扫把青冈和海南杨桐为优势种;山顶常绿矮林则以山地常绿阔叶林陆均松、琼崖柯、岭南青冈和油丹等种类的矮化为特征。植物群落Shannon-Wiener物种多样性指数分析表明,吊罗山植物群落物种多样性在空间的变化基本上表现为随海拔梯度增加而降低,次生林物种多样性最低,山地雨林和山顶矮林物种均匀度指数最高,群落优势种明显。