全氟和多氟烷基化合物的环境风险评估研究现状、不确定性与趋势分析

本研究系统梳理了国际学术界关于全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的术语、范畴和应用物质的界定与变迁,以PFASs的环境危害性评估和暴露评估为重心,综述评析当前关于PFASs环境风险评估研究现状、不确定性和发展趋势.总体上,PFASs风险评估正面临着物质谱系复杂、种类众多、衍生关系复杂、商业秘密及风险不确定的复杂局面.尽管长链PFASs的环境风险已获广泛认可,但以其替代品形式大量涌现的短链PFASs及各类短链氟调聚物的环境危害性、环境行为和暴露风险则尚存很多的不确定性与研究空白,国际社会对于PFASs的风险控制范畴值得商榷.PFASs替代物质的结构和风险信息因商业秘密及市场竞争因素而缺乏公开性和透明度,多数含氟和非氟替代品的环境风险尚有待识别.总之,国际上对PFASs风险评估研究呈现出由以全氟辛烷磺酸类化合物(perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)和全氟辛酸类化合物(perfluorooctanoic acid,PFOA)等为代表的长链全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)逐步扩展到短链PFAAs,再扩展到其他非PFAAs的PFASs物种的发展趋势.当前亟待解决及未来将持续研究关注的主要问题:关于短链PFASs的生物累积性和环境迁移性等关键环境危害性的评估指标和方法的优化,以及其环境释放和多介质环境归趋;中性PFASs的环境归趋及其作为短链PFAAs潜在前体物质的转化与贡献;未来PFASs含氟或非氟替代品的风险识别和评估.     

热处理对猪粪高固厌氧消化产甲烷能力的影响

畜禽粪便属于有机物含量高、卫生风险大的污染物.本研究探寻不同热处理时间下,猪粪(含固率27.6%)不稀释直接进行70℃热处理的情况及热处理对中温高固厌氧消化的影响.结果表明,热处理能够去除猪粪的部分有机物,并能明显提高高固厌氧消化的产甲烷能力和产甲烷速率.热处理时间为1、2、3和4 d时,热处理对猪粪的VS去除率分别为15.1%、15.5%、17.8%、20.0%,甲烷产率(以CH4/VSadd计)分别为284.4、296.3、309.2、264.4 m L·g-1,相比原粪的甲烷产率分别提高49.7%、55.9%、62.7%、39.2%.热处理时间为3 d时,猪粪的甲烷产率最高.热处理对猪粪产甲烷的促进效果显著,能耗适中,并能够起到巴氏消毒的作用,具有较好的工程价值.     

好氧/除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动的影响

在室温下,采用R1、R2、R3三组相同的SBR反应器接种污水厂回流污泥,比较了添加好氧颗粒、除磷颗粒对亚硝化颗粒污泥启动及稳定运行的影响.结果表明,在S1(0~22 d)阶段,R1、R2、R3均用了19 d启动亚硝化.在S2阶段(23~56d),R1不添加颗粒污泥,R2、R3分别添加20%好氧颗粒和20%除磷颗粒诱导亚硝化絮状污泥颗粒化,R1、R2和R3分别在76、42 d和56 d平均粒径达到412、468、400μm,均成功实现颗粒化.在S3阶段(57~108 d),进水氨氮负荷和COD负荷分别由0.4 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1)和0.2 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.5 kg·(m~3·d)~(-1),R1、R2反应器中颗粒粒径增加明显,但R3发生了污泥膨胀.在运行末期(108 d),R1和R2的平均粒径分别达到689μm和893μm.接种好氧颗粒和除磷颗粒均能快速实现亚硝化污泥的颗粒化,并且接种好氧颗粒的亚硝化颗粒污泥系统能适应较高C/N比进水,耐冲击负荷,能长期稳定运行.     

中国望都地区夏季大气气溶胶挥发性特征

采用热扩散管与气溶胶质谱联用系统对2014年夏季河北望都乡村点位亚微米级气溶胶进行在线测量,获取了两段污染过程的气溶胶化学组成及挥发性特征：相对低污染期气溶胶平均质量浓度为（23.3±15.1）·g/m³,有机物占主导,主要受偏北方向气团影响;重污染期平均浓度为（86.6±19.7）·g/m³,硫酸盐占主导,受偏南方向气团影响;主要化学组分挥发性顺序均为硝酸盐 > 氯盐 > 铵盐 > 有机物 > 硫酸盐;与相对低污染期相比,重污染期的硫酸盐对质量浓度贡献更高且挥发性降低,而硝酸盐表现出更高的挥发性;对有机气溶胶而言,重污染期有机物氧化态更高且挥发性更低,老化特征明显.气溶胶半挥发性特征反映了华北夏季高污染条件下区域传输的重要作用.     

夜间近地表臭氧观测

2018年12月15~18日使用激光雷达在河北望都观测气溶胶与O₃,利用气溶胶消光系数廓线判断边界层的变化,进而研究大气边界层对于近地表层（300m）O₃浓度的影响.结果表明,边界层主要影响O₃的干沉降以及高空O₃的垂直输送,在受本地污染控制时,近地表O₃浓度受干沉降控制明显,随着边界层高度的下降而减少;西北地区气团占主导时,O₃浓度主要受水平传输以及高空垂直输送影响.     

呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示：呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为（8.623±0.193）和（7.432±0.028）,不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门（Actinobacteria）相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

基于人地耦合系统的国土空间重塑

地理系统主要研究地球表层人与环境相互作用的机理,强调人地关系、自然和人文要素的综合,即人地耦合系统。地理系统在国土空间中的应用主要由地理决策、地理模拟、地理工程所组成,并且相互作用构成了地理治理。国土空间是自然与人类所共同实践的物质载体,人类被自然所塑造的程度并不亚于自身塑造自然的程度,以人地耦合系统为核心的地理系统理论成为国土空间规划与整治修复的理论基础。基于人地耦合系统的国土空间重塑最终以地理治理的形式反映在人类作用于自然环境的各种活动中。经过改革开放40年的发展,中国国土空间已基本形成了较为稳定的格局,形成了经济区、贫困区、小城镇为主的三种形态空间。中国的城镇化发展与发达国家有所不同,是城市化、城镇化、乡村化“三化耦合”并存的状态。必须重视泛第三极、环中国南海、东北亚—北极等以“一带一路”全球空间为基础的战略区域研究。基于人地耦合系统理论与国土空间价值均衡理论,国土空间重塑的基础科学问题是人地耦合系统演化机理与驱动机制。国土空间规划可以划分为三种类型：发展型规划、控制型规划和修复型规划。国土空间的保护与治理包括以土地利用为核心的国土空间全域整治,以生态文明为核心的国土空间系统修复,以社会和谐为核心的国土空间综合治理。人地耦合系统最终的发展目标是形成人类与自然相互作用的命运共同体。     

新时代中国乡村振兴：探索与思考——乡村地理青年学者笔谈

乡村振兴是新时期国家重大战略,是一项系统工程。中国地域广阔,资源禀赋和经济发展区域差异显著,乡村振兴路径需要体现乡村发展的综合性、复杂性和区域性。来自乡村地理学领域的16位青年学者,以笔谈方式,对中国乡村振兴的科学路径开展了深入讨论。核心观点如下：（1）乡村振兴需要遵循时空分异规律,重点关注乡村发展的时空传承与现实需求之间的衔接,建立彰显地域特色和具有可操行性的理论和技术体系,分类、有序地推进乡村的人居环境、产业体系、生态环境和治理模式等转型。（2）力求城乡融合和联动,构建城乡复合多中心网络体系,创新采用“乡村群”空间组织模式,以乡村内生力、城镇辐射力与规划约束力共同驱动乡村振兴。（3）在中国“大国小农”的基本国情下,农业承载着食品安全、社会稳定和生态产品等多重功能,需要构建农业“全价值链”的发展路径,促进一二三产业深度融合,助力乡村产业兴旺。（4）在能源富集区,在保障国家能源安全需求前提下,需从根本上解决农村发展不平衡不充分问题;在西南地区,依托山区特色生态、人文资源打造山区现代农业产业体系、重塑乡村旅游新品牌、构筑山水田园乡村家园;在东北地区,乡村振兴应与“东北振兴”战略协同推进,有序分类推进;在长三角地区,应在全面认知乡村工业化到乡村城镇化,再到乡村特色化,到乡村的社会、文化和生态建设的阶段演化特征基础上,寻求差异化的乡村振兴路径;在西北地区,应在生态保护的前提下有效提升乡村“自主脱贫”的能力,实现从“输血”扶贫向“造血”扶贫转变;在京津冀地区,需以城乡基本公共服务均等化为目标,推动城乡融合与乡村振兴;在资源型地区,乡村振兴核心将以一二三产业融合的高效农业体系替代以资源开采为核心的产业体系;在传统农区,优化耕地利用转型同农村劳动力结构变化的耦合格局是实现乡村振兴的关键;在经济发达地区,具有“混杂性”特征的乡村,需激活农村土地资源的资产和资本属性,推进空间有序整合与活化,寻求多主体共同参与和缔造的现代乡村治理模式。     

基于空间决策的区域城镇发展与农业生产协调布局优化——以江西省临川区为例

科学地进行城镇发展空间与农业生产空间的划分,是解决城市无序发展问题和粮食安全问题的重要途径。本文以江西省临川区为例,借助ArcGIS、GeoDa等软件,对临川区耕地综合质量及其自相关关系进行评价,以此确定永久基本农田初步划定成果,采用多准则判断CA模型对城市扩张进行模拟,通过两方面结果的对比与调整,结合城市发展方向、发展模式和耕地国家利用等别,进行永久基本农田和城市开发边界的划定。结果表明：永久基本农田划定面积为593.46 km²,初步划定结果主要分布于上顿渡镇、崇岗镇、河埠乡和荣山镇等耕地综合质量较高,且多为高—高聚集的区域。经过城市扩张模拟结果可知,临川区城市建设用地面积较为显著增加,主要增加面积分布于展坪乡、上顿渡镇以及钟岭街道。城市发展方向和城市扩张模型分析结果显示,临川区城市建设用地主要向西北、东南、西南方向扩张,扩张类型主要为蔓延式扩展。根据耕地国家利用等别将初步划定永久基本农田区分为可调入区与可调出区,从而进行永久基本农田区与城市开发边界的优化与协调,形成永久基本农田区与城市开发边界的最终成果。研究结果可为保护耕地资源、避免城市的无序扩张提供参考,也可为今后的划定工作提供借鉴。