乡村振兴视角下耕地利用转型的时空格局及路径分析——以淮海经济区为例

深刻解读耕地利用转型内涵,基于乡村振兴与耕地利用转型的系统逻辑构建相关评价指标体系,运用探索性空间数据分析（ESDA）和标准差椭圆（SDE）等方法,对2002年、2007年、2012年和2017年淮海经济区耕地利用转型效度进行评测,据此揭示乡村振兴战略背景下耕地利用转型的时空格局及转型路径。结果表明：（1）15年间淮海经济区耕地利用转型呈现整体上升、区域均衡的时空格局。（2）耕地利用转型空间集聚现象明显,南北差异显著。空间转型集聚程度逐渐减弱,功能转型呈现先降低后升高、再降低又趋于平缓的态势。（3）耕地利用转型呈现东北—西南格局,以徐州市为区域重心,在南北方向上持续收缩、东西方向上不断平移,导致转型空间形态呈C状分布;系统要素的交流耦合渐进增长且上升通道具有收缩趋势,最终形成“分散—聚拢—分散—聚拢”重叠形态的转型路径。建议研究区未来发展重点聚焦转型发展内源动力的协调融合,引导耕地利用转型由“C形”扩散转向“O形”收敛的圈层式包容增长格局,并不断提升耕地多功能融合增益的共享程度,将地理系统的均衡机制转化为乡村振兴的现实效能。     

汀江流域永定段外源污染负荷解析

为明确汀江流域永定段水污染特征并提出有针对性的污染控制对策,采用产排污系数法和入河系数法对汀江流域永定段的外源污染负荷进行了调查分析。结果表明：汀江流域永定段主要污染物指标——化学需氧量（COD _Cr）、氨氮（(NH₄⁺-N）、总磷（TP）的入河量分别为5430.15 t?a^?1、1027.12 t?a^?1、125.03 t?a^?1,各类污染负荷主要来自生活污水、畜禽养殖和农业种植,三者之和占各污染物总负荷的比例超过80%,其他排放源的COD _Cr、氨氮、总磷污染负荷量相对较小。生活污水、畜禽养殖和农业种植是汀江流域永定段水环境污染防治的重点。汀江流域永定段污染排放在空间上呈现较明显的区域差异,各乡镇应针对本区域污染特点有侧重地进行治理。     

厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物金属元素特性

为探究厌氧氨氧化颗粒污泥胞外金属元素特性,将厌氧氨氧化颗粒污泥根据粒径筛分为0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm 3组,提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物（EPS）,研究EPS金属元素特性.结果表明,蛋白质（PN）是厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要成分,占EPS含量的84.2%以上.随着粒径的增大,EPS中Na、K、Ca、Mg元素含量均增多,且与EPS中蛋白质含量变化一致.EPS中K、Ca、Mg元素的离子形式占比分别为68.6%、56.2%、94.7%.EPS经过阳离子交换树脂（CER）处理后,0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm组EPS Zeta电位分别减小了4.7,7.2,9.1mV,EPS中的金属离子可通过压缩双电层作用促进颗粒污泥的聚集,金属离子对大粒径颗粒污泥EPS Zeta电位的影响幅度更大.     

热水解污泥-香蕉秸秆改善厌氧消化性能实验

采用添加高有机质含量的香蕉秸秆协同厌氧以及高温高压热水解预处理的方法,可显著提高低有机质污泥甲烷产率和厌氧消化性能。生化甲烷潜力实验结果表明:经过预处理后的污泥、香蕉秸秆及其混合物厌氧消化最大累积甲烷产量分别为388,372,537 mL/gVS,甲烷提升产量及协同效应显著。在污泥、香蕉秸秆及其混合物各自的最佳预处理条件下,甲烷产量达到80%的时间(T80)分别为12,19,17 d;SCOD溶出值分别为预处理前的14.4,2.8,5.9倍;厌氧消化结束后,SCOD去除率分别为93.7%、89.8%、94.5%;VS去除率分别为48.4%、48.8%、59.2%;热水解预处理使液相中溶解性蛋白质和VFA、溶解性多糖的浓度增加明显,分别为预处理前的14.5,5.1,8.2倍,随后的厌氧消化阶段的去除率分别为94.4%、94.9%和95.2%,稍高于单独厌氧消化的有机质降解率。     

剩余污泥胞外聚合物回收:藻酸钠正渗透分离的影响因素

剩余污泥中胞外聚合物（EPS）具有巨大的回收价值。然而,回收的EPS溶液含水率接近100%,其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透（FO）膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点,已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式,调查了模拟EPS（藻酸钠）的正渗透脱水行为。结果显示:FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小;类似于外加压力驱动,扫流模式可以减轻FO膜污染,提高水通量;为防止FO膜的拉伸变形,隔板需进行合理设计（如适宜的开孔率）,以缓解水通量的下降;不同于外加压力驱动,尽管Ca2+也可减轻膜污染,但效果有限。     

基于XBeach模型的离岸堤群防护效果评价指标

离岸堤等海岸防护工程会引起波浪的绕射和折射,改变海岸区域的水动力情况。针对XBeach模型进行扩展以提高波浪绕射作用下波浪场、流场和岸滩演变的预测精度,并利用双突堤绕射试验对模型进行验证,数值计算结果与实测结果吻合较好。同时开展了坡度为1∶50的理想平直海滩（含离岸堤）的演化数值试验,试验结果表明改进后岸滩演变更加合理。基于拓展的XBeach模型建立了考虑工程量的离岸堤群防护效果评价体系,同时在特定条件下对口门宽度及离岸堤高度对平直沙质海岸可能产生的影响进行了模拟和分析,并给出了该条件下的最优方案。所提出的指标区别于以往学者对离岸堤后沙质海滩的形态演变研究,具有较高的实际工程应用价值。     

透水/不透水格局特征对汇水单元径流污染的影响

深入揭示透水/不透水下垫面格局特征（组成、位置和比例等）对城市地块汇水单元地表径流及污染产生能力的影响,对减轻城市内涝及控制面源污染具有重要意义.利用景观格局指数分析透水/不透水下垫面格局特征与地表径流总量（Q）、溶解态污染物累积负荷（L_d）和颗粒态污染物累积负荷（L_p）之间的关系.结果表明：①表征破碎度的斑块密度（PD）与最大斑块指数（LPI）分别与Q和L_d呈正、负相关,PD与L_d呈显著正相关（r=0.59,P<0.05,以COD计）,LPI与L_d呈显著负相关（r=-0.60,P<0.05,以COD计）;②表征复杂度的景观形状指数（LSI）和平均斑块形状（MSI）分别与Q和L_p呈正、负相关性,LSI与L_p呈显著正相关（r=0.61,P<0.05,以TP计）,MSI与L_p呈极显著负相关（r=-0.62,P<0.01,以TP计）;③表征聚散度的内聚力指数（COHESION）和分散指数（SPLIT）分别与Q和L_d呈负、正相关性,COHESION与L_d呈显著负相关（r=-0.59,P<0.05,以COD计）,SPLIT与L_d呈显著正相关（r=0.6,P<0.05,以COD计）;④在城市小尺度透水面格局规划上,适量减少细小规则斑块的散乱分布,增加较大的不规则斑块或斑块群,对有效调控地表径流及污染有积极影响.通过透水/不透水面的破碎度、复杂度和聚散度与汇水区单元径流产生和污染输出的相关性分析,以期从格局特征（面积、距离和形状等）考虑合理配置LID设施调控径流污染提供新思路.     

不同DN与PN-ANAMMOX耦合工艺处理中晚期垃圾渗滤液的微生物群落分析

为了推进厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX）脱氮工艺在垃圾渗滤液处理方面的应用,在某垃圾填埋场建立了不同反硝化（denitrification,DN）与短程硝化-厌氧氨氧化（partial nitrification-ANAMMOX,PN-ANAMMOX）耦合模式的中试反应器处理垃圾渗滤液,探讨其耦合模式对脱氮及微生物群落结构的影响.结果表明DN+（PN-ANAMMOX）工艺可以将DN耦合入PN-ANAMMOX进行脱氮,但随着渗滤液中有机物浓度的增加,DN+（PN-ANAMMOX）工艺的PN区的需氧量增加,Nitrosomonadaceae科菌的富集受到限制.而NO₂^--N的供给不足进一步导致ANAMMOX区Brocadiaceae科微生物的富集也受到限制,总氮去除速率（total nitrogen removal rate,TNRR）停留在0.44 kg ·（m³ ·d）^-1.而在DN-（PN-ANAMMOX）工艺中,具有反硝化能力的Saprospiraceae科菌在DN区富集,有机物主要在DN区被降解去除,为后续PN-ANAMMOX提供了良好的低碳环境.Nitrosomonadaceae科及Brocadiaceae科菌在相应的PN区及ANAMMOX区得到富集,反应器的TNRR和总氮去除率（total nitrogen removal efficiency,TNRE）也进一步提升至0.55 kg ·（m³ ·d）^-1和94.65%,实现了对NH₄⁺-N和有机物浓度分别为2233 mg ·L^-1和2712 mg ·L^-1渗滤液的直接处理.其中Candidatus Kuenenia菌更能适应高基质浓度的渗滤液水质,成为ANAMMOX区的优势菌属.     

臭氧污染对水稻生长、产量及矿质金属元素含量的影响

地表臭氧(O_3)浓度升高造成的空气污染是日渐关注的重要环境问题,既直接危害人体健康,也影响农业生态系统,威胁农作物的生长发育和农产品品质,其中矿质金属元素含量由于同时涉及微量营养元素和有害重金属而尤为重要.本研究开展了O_3浓度升高处理(维持100 nL·L~(-1))的开顶箱(OTC)田间试验,通过2个水稻品种的作物生长监测和采样分析比较,探讨了O_3污染对水稻生长、产量及籽粒矿质金属元素含量的影响.结果表明,高浓度O_3抑制了南粳5055和扬稻6号两种水稻叶片的光合作用并降低了叶绿素含量和叶面积指数,进而导致稻谷产量下降,与自然空气对照相比分别减产45.5%和28.6%;但收获籽粒的糙米和颖壳中大部分矿质金属元素含量升高,与对照相比增幅分别达3.6%～19.8%和3.9%～36.0%,因而由此导致的微量元素缺乏或重金属污染等相关粮食品质安全影响需要综合评价.     

重构土壤垂直剖面重金属Cd赋存形态及影响因素

针对矿业废弃地高背景值-历史矿业源相叠加区下土壤重金属Cd污染问题,以西南地区某历史硫磺矿业废弃地重构土壤为研究对象,采集剖面土壤共30个样品,分析测试土壤样品中镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)和汞(Hg),利用电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)和重金属形态连续提取的BCR方法,分析不同土层厚度下Cd的赋存形式,运用风险评价编码法(RAC)和次生相与原生相分布比值法(RSP)对其进行有效性评价,以及对不同理化性质下Cd各形态的变化规律进行了初步探讨.结果表明,研究区5种重金属中Cd全量的富集系数最高,达4以上;通过形貌特征可以发现,样品中存在较多的次棱角状、棱角状颗粒,不同深度下的能谱特征显示结果相似,均含有Cd、Fe、S和As等元素,Cd元素是以类质同象形式存在;对Cd进行潜在风险评价,RAC结果显示为中等风险及以下,RSP结果主要为重度污染;重金属全量是影响Cd各形态含量分布的最主要因素,其次pH、有机质和CEC,对垂直深度的土壤Cd赋存形态也表现出不同程度的影响.该研究结果可为进一步了解Cd在剖面土壤的活性、迁移规律、生物毒性和赋存形式提供科学依据.