自然资源与环境安全研究进展

跟踪研究自然资源的演化、开发利用过程调控机理一直是中国科学院地理科学与资源研究所(以下简称我所)资源环境研究领域的重要研究任务和研究方向。论文总结了1950年以来我所自然资源与环境安全研究领域取得的成果与进展,在1950—1978年期间,我所自然资源与环境安全研究以大规模的自然资源调查与综合科学考察为主,丰硕的考察成果对中国的资源开发和区域发展提供了重要科学支持,做出了不可磨灭的贡献,而且在系统地积累科学资料和开拓资源科学方面也发挥了积极作用,它为了解我国资源环境、建立资源科学体系奠定了坚实的基础;1978—2000年期间,我所自然资源与环境安全研究转向了区域资源综合科学考察与资源科学研究并重的格局,完成的一系列考察报告为区域发展指明了路径,为全面认识中国自然资源和开展自然资源综合研究奠定了数据基础。2000年以来,我所自然资源与环境安全研究更加注重学科体系建设,促进了资源科学的学科体系建立;更加注重世界资源研究,将自然资源考察地域拓展到全球范围;更加注重机理过程研究,在资源环境承载力、资源流动、资源安全、生态服务功能等领域进行了理论开拓;更加注重资源开发利用技术研究,在环境修复的理论和技术方面取得了一系列成果。展望未来,我所资源与环境领域研究将会继续以国家重大战略需求为导向,以水资源、土地资源、生物资源、能源及矿产资源等关键资源为主要对象,在以下5个方面开展系统深入的研究,推动资源学科的建设与发展:①区域综合科学考察与资源科学综合研究;②水土资源可持续利用及其复杂性;③自然资源流动过程及其生态环境效应;④世界自然资源态势与国家战略性资源安全;⑤环境修复机理与废弃物资源化利用。     

我国资源经济与世界资源研究进展及展望

自然资源是人类赖以生存和发展的物质基础。资源短缺是我国社会经济发展的重要限制因素,未来这一矛盾将会更加突出。资源经济学是研究经济发展与资源开发、利用、保护、分配和管理之间关系的一门综合学科。加强资源经济与世界资源的研究,对实现我国可持续发展具有重要的战略意义。为适应国家发展的需求,我国在国内资源与资源科学领域研究已取得显著进展。同时,积极关注和研究世界资源问题,并取得了较大成就。这些研究为资源经济学发展提出新的需求,积累了丰厚的研究资料、实践经验、研究方法以及系统的理论准备,促进了资源经济的研究及学科不断成长与发展,并为国家发展做出重要贡献。论文着重分析资源经济学和世界资源的研究进展,对我国资源经济和世界资源研究进展及其成果进行总结和评析,对我国资源经济和世界资源研究发展趋势进行展望,提出新时期主要的研究方向和重点领域。     

A comparative investigation of NdSrCu_(1-x) Co_x O_(4-δ) and Sm_(1.8) Ce_(0.2) Cu_(1-x) Co_x O_(4-δ) (x:0–0.4) for NO decomposition

A series of single-phase T-structured NdSrCu 1-x Co x O 4-δ with oxygen vacancies and T -structured Sm 1.8 Ce 0.2 Cu 1-x Co x O 4-δ (x: 0–0.4) with oxygen excess were prepared using ultrasound-assisted citric acid complexing method, and characterized by means of techniques such as thermogravimetric analysis and NO temperature-programmed desorption (NO-TPD). The catalytic activities of these materials were evaluated for the decomposition of NO. It was found that the NdSrCu 1-x Co x O 4-δ catalysts were of oxygen vacancies whereas the Sm 1.8 Ce 0.2 Cu 1-x Co x O 4-δ ones possessed excessive oxygen (i.e., over-stoichiometric oxygen); with a rise in Co doping level, the oxygen vacancy density of NdSrCu 1-x Co x O 4-δ decreased while the over-stoichiometric oxygen amount of Sm 1.8 Ce 0.2 Cu 1-x Co x O 4-δ increased. The NO-TPD results revealed that NO could be activated much easier over the oxygen-deficient perovskite-like oxides than over the oxygen-excessive perovskite-like oxides, with the NdSrCuO 3.702 catalyst showing the best efficiency in activating NO molecules. Under the conditions of 1.0% NO/helium, 2800 hr -1 , and 600–900°C, the catalytic activity of NO decomposition followed the order of NdSrCuO 3.702 NdSrCu 0.8 Co 0.2 O 3.736 NdSrCu 0.6 Co 0.4 O 3.789 Sm 1.8 Ce 0.2 Cu 0.6 Co 0.4 O 4.187 Sm 1.8 Ce 0.2 Cu 0.8 Co 0.2 O 4.104 Sm 1.8 Ce 0.2 CuO 4.045 , in concord with the sequence of decreasing oxygen vacancy or oxygen excess density. Based on the results, we concluded that the higher oxygen vacancy density and the stronger Cu 3+ /Cu 2+ redox ability of NdSrCu 1-x Co x O 4-δ account for the easier activation of NO and consequently improve the catalytic activity of NO decomposition over the catalysts.     

温度对好氧颗粒污泥吸附铅离子的影响

由活性污泥培养得到好氧颗粒污泥,研究了温度对好氧颗粒污泥吸附Pb²⁺的影响.结果表明,好氧颗粒污泥主要含有C、H、N、O、P等元素,其经验结构式为C_5.7H_10.9O3.9NS_0.04.好氧颗粒污泥表面主要由球状细菌组成,具有明显的孔隙结构.在20～40℃时,Pb²⁺在好氧颗粒污泥上的吸附过程可以由Langmuir和Freundlich等温方程进行拟合（R²>0.914）.Pb2+最大吸附量Qmax由80.65 mg·g-1（20℃）增至97.09　mg·g-1（40℃）.吸附过程的表观自由能变ΔG<0、 ΔH>0、 ΔS>0,表明Pb2+在好氧颗粒污泥表面的吸附为吸热、熵增的自发过程.红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程Pb2+主要与—OH、蛋白质中的—COOH以及PO发生作用,与含氮官能团无关.     

中国南方森林黄壤的铝活化模式

将酸化模型应用于我国区域酸沉降影响的预测和控制对策的制定,需要选择有区域代表性的土壤铝活化模式并确定其参数.利用我国南方4个森林小流域的土壤化学长期观测资料,对常见的铝活化模式,如三水铝石模式、斜矾石模式、高岭石模式、伊毛缟石模式和有机质吸附模式等在中国南方森林黄壤的区域适用性进行了分析.结果表明,广泛应用于各种酸化模型的三水铝石模式实际上并不适用,而修正后的三水铝石经验模式在土壤水pH值≥4时能够适用,经验常数可取pK=-2.40、 a=1.65（上层土壤）和pK=-2.82、a=1.66（下层土壤）.其他模式与经验三水铝石模式相比,模拟性能并无明显的改善.观测结果还表明,当pH<4时,pAl不随pH明显变化,这些模式均不能解释其机制.     

UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫种群增殖的影响

运用群体累计培养的方法研究了UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)种群增殖的影响.结果表明:UV-B辐射增强对壶状臂尾轮虫的种群数量、雌体抱卵率和种群增殖率都有显著影响(P<0.05).实验表明,在本实验辐射强度(20μW/cm2)和剂量范围内(0.24、0.48、0.72、0.96和1.20kJ/m2),壶状臂尾轮虫的种群数量和种群增殖率均以对照组最高,各UV-B辐射处理组则随UV-B辐射剂量的增大而呈一致性减小,说明该种群的种群数量和种群增殖率随UV-B辐射的增强显示一致性的影响,两者都可以作为大气UV-B辐射强弱的生物指标.     

黄海鳀鱼中痕量金属浓度与体长的关系

测定了在黄海采集的各种体长的鳀鱼(Engraulis japonicus)中6种痕量金属(Zn、Cu、Fe、Al、Mn和Sr)和3种主要元素(C、N和P)的浓度.除Zn浓度在4～5倍内变动外,其余5种痕量金属浓度的变动范围均接近或超过一个数量级;并且,这6种金属均显示出了浓度随体长增长而下降的趋势.对于3种主要元素,N和P的含量也与体长存在负相关关系,而C却显示出了强烈的正相关关系.聚类分析表明,Zn和Cu在鳀鱼内的浓度变化较为接近,可能验证了这两种金属与生物体内新陈代谢活动较为密切的性质;而其余4种金属的浓度变化规律更为接近,可能反映了陆源输入的影响.     

2008年夏季飞云江口浮游植物分布特征及与环境因子的相关性

根据2008年夏季飞云江口海域生态与环境调查数据,分析了飞云江口浮游植物分布特征以及与环境因子的关系.结果表明:2008年夏季共鉴定浮游植物69种,其中硅藻类28属62种,甲藻类3属7种.主要的优势种为中肋骨条藻(Skele-tonema costatum)、尖刺拟菱形藻(Pseudonitzschia pungens)、柔弱伪菱形藻(Pseudonitzschia delicatissima)、环纹娄氏藻(Lauderia annulata)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)等.通过CCA梯度分析,影响浮游植物群落结构的主要环境因子为盐度、营养盐、悬浮物、DO、pH,浮游植物不同种群受到的不同的环境因子的影响,甲藻受盐度的影响较大.而硅藻中的角毛藻受到铵盐和亚硝酸盐的影响较大,而中肋骨条藻、尖刺拟菱形藻、菱形海线藻等主要优势硅藻受到环境因子的限制较少.     

固定化微生物技术处理城市微污染河水研究

将陶粒、功能化聚氨酯泡沫(FPUFS)、阿科蔓柔性填料、人工水草等4种不同载体与高效复合菌剂BP35应用于曝气生物滤池(BAF)构成固定化曝气生物滤池(G-BAF),研究固定化微生物技术对城市微污染河水的净化效果.4种G-BAF对NH4+-N、叶绿素和浊度的去除率分别为83.0%~89.0%、77.5%~89.0%和84.4%~95.2%,均大于对COD、UV254和TP的去除效果.FPUFS含有羟基、环氧基和酰胺基等反应性基团,对酶和微生物的负载量大,因此FPUFS-G-BAF对污染物的去除效率高于其余3种G-BAF.水力停留时间(HRT)对4种G-BAF去除NH4+-N的影响均不显著,而对COD的去除效果影响较大.当溶解氧(DO)浓度由2 mg/L升至4 mg/L时,4种G-BAF对COD和NH4+-N的去除率分别提高了11.9%~18.0%和12.7%~16.1%.GC-MS分析结果表明,G-BAF工艺能有效地将河水中分子质量较大的难降解有机物降解为小分子物质.     

建筑电气火灾事故人员不安全行为风险评估

为量化分析建筑电气火灾事故中不安全动作造成的风险,本文运用事故致因"2-4"模型从火源产生、火灾发展、灭火3个环节进行事故直接原因分析;然后将各环节的不安全动作风险后果和发生概率设为随机变量,构建基于蒙特卡罗法的事故人员不安全行为风险评估模型,运用Crystal Ball 11.1软件分析模拟3个环节不安全动作风险,并对人员不安全行为的敏感性和不确定性进行分析;最后提出建筑电气火灾事故人员不安全动作风险预防措施.结果表明:火源产生环节行为风险最大,火灾发展环节行为风险最小;电器产品使用不当,违规存储、使用易燃易爆物品,未按规定维护保养消防器材设施这3种不安全动作对建筑电气火灾行为风险影响较大.