城市生态空间冲突分析与系统优化方法

为适应国土空间整合理论方法的迫切需求,建立由冲突源、冲突区、冲突影响组成的城市生态空间冲突分析框架,其案例应用表明:城市生态空间的社会经济第一冲突源并不突出,政策驱动力构成首要冲突源;城市汇水区渗透性能下降,产流增加,汇流速度加快,形成上游高地型、中下游沿岸型、下游低洼型及沿山型等4种冲突类型,采用城市雨洪模型（SWMM）辨识出4种内涝区及分布类型;针对冲突源、空间优化核心和末端排水建立城市生态空间系统优化目标体系,重点提出“点线面”结合的空间优化核心路径。研究为国土空间整合提供理论与方法支撑,并涵盖国际雨洪管理演替过程,有助于对当前大规模土地开发转型及海绵城市建设理念的本土认识。     

基于源地综合识别与多尺度嵌套的徐州生态网络构建

传统生态网络构建时,生态源地的辨识多考虑生境斑块的质量和面积,较少考虑斑块生态系统服务功能与空间结构的影响;且多从一个尺度在相对封闭的系统单元内进行网络构建,缺乏尺度间的嵌套协调,易导致其结构性错位。通过构建“属性—功能—结构”三位一体的源地综合识别指标体系,基于最小费用路径、电路理论、移动窗口搜索法等方法,构建并叠置分析徐州都市区和主城区两个尺度的生态网络,并提出优化策略。结果表明：（1）两尺度生态源地重合面积79.85 km²,廊道重合长度158.42 km,重合面积45.68 km²,重叠区域对多尺度生态网络衔接稳定至关重要,需重点保护;对都市区至关重要却缺乏主城区下垫面支撑的8条廊道要优先修复。（2）识别都市区与主城区夹点分别为17处与18处,重合10处;障碍点8处与10处,重合5处。生物迁移关键区域高迁移阻力与大优化潜力并存,亟需优先修复。生物过程跨尺度的连续性要求采用多尺度级联框架协同应对生态问题。（3）基于“斑块—廊道—基质”理论从“点—线—面”三个角度提出徐州多尺度嵌套生态网络的优化策略。研究结果可为区域生态安全格局构建、国土综合整治与生态系统修复提供决策参考。     

市县“双评价”中优势农业空间划定研究：理论、方法和案例

我国城镇化迅速蚕食宝贵的耕地资源和乡村聚落,保护基本农田、保护乡村、保护农业空间的需求迫在眉睫。新一轮市县国土空间规划“双评价”中,针对“农业空间”只重视基本农田和粮食生产的不足,旨在构建“优势农业空间”划定的理论框架和技术方法,为保护农林牧副渔大农业空间、全农业领域生产者和特色、重点农村地区奠定基础。（1）在生态保护极重要区以外,开展全域、全要素的种植业、畜牧业、渔业生产适宜性评价,识别农业生产适宜区和不适宜区;（2）基于高产稳产、规模经营和集中连片三原则,进一步细化评价重要经济作物适宜区、地域特色农产品适宜区等;（3）在此基础上,结合特色村落、重大农业基础设施要素识别优势农业空间。该技术框架在沈阳和温州市县“双评价”中取得了科学实用的评价成果,为我国正在展开的国土空间规划提供了科学支撑。     

远程氩等离子体对聚醚砜膜表面性能的改性

采用双悬浮探针和电子自旋共振法定量对远程氩等离子体进行诊断,确定了电子、离子浓度和自由基浓度的分布,以预测表面改性的最佳区;利用远程氩等离子体对聚醚砜（PES）超滤膜进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析改性前后膜表面结构和性能的变化,最后利用牛血清蛋白分离实验分析改性前后膜的分离性能和抗污染性能变化.结果表明,氩等离子体中电子、离子浓度沿轴向距离逐渐降低,在30cm后接近于0,而40cm处自由基浓度仍维持在90%以上,为可能的最佳表面改性区;在该区对PES超滤膜改性后,引入含氧基团和含氮基团,膜表面（O+N）/C原子比从0.18增大到0.46,增强膜表面极性;在最佳处理条件下,膜表面接触角从67°减小到18°,使膜表面亲水性能增强,抑制了电子、离子对膜的刻蚀作用;通过牛血清蛋白实验测定改性后膜污染率由70.3%减小到64.7%,抗污染性能提高.     

Impact of biosolids, ZnO, ZnO/biosolids on bacterial community and enantioselective transformation of racemic–quizalofop–ethyl in agricultural soil

The effects of biosolids,ZnO,and ZnO/biosolids on soil microorganism and the environmental fate of coexisting racemic–quizalofop–ethyl(rac-QE) were investigated.Microbial biomass carbon in native soil,soil/biosolids decreased by 62% and 52% in the presence of ZnO(2‰,weight ratio).The soil bacterial community structure differed significantly among native soil,soil/biosolids,soil/ZnO,and soil/biosolids/ZnO based on a principal co-ordinate analysis(PCo A) of OTUs and one-way ANOVA test of bacterial genera.Chemical transformation caused by ZnO only contributed 4% and 3% of the overall transformation of R-quizalofop-ethyl(R-QE) and S-quizalofop-ethyl(S-QE) in soil/ZnO.The inhibition effect of ZnO on the initial transformation rate of R-QE(rR-QE) and S-QE(rR-QE) in soil only observed when enantiomer concentration was larger than 10 mg/kg.Biosolids embedded with ZnO(biosolids/ZnO) caused a 17%–42% and 22%–38% decrease of rR-QEand rS-QE,although rR-QEand rS-QEincreased by 0%–17% and 22%–58% by the addition of biosolids.The results also demonstrated that the effects of biosolids on agricultural soil microorganism and enantioselective transformation of chiral pesticide was altered by the embedded nanoparticles.     

The effect of dissolved oxygen concentration on long-term stability of partial nitrification process

Dissolved oxygen (DO) concentration is regarded as one of the crucial factors to influence partial nitrification process. However, achieving and keeping stable partial nitrification under different DO concentrations were widely reported. The mechanism of DO concentration influencing partial nitrification is still unclear. Therefore, in this study two same sequencing batch reactors (SBRs) cultivated same seeding sludge were built up with real-time control strategy. Different DO concentrations were controlled in SBRs to explore the effect of DO concentration on the long-term stability of partial nitrification process at room temperature. It was discovered that ammonium oxidation rate (AOR) was inhibited when DO concentration decreased from 2.5 to 0.5 mg/L. The abundance of Nitrospira increased from 10^11.5 to 10^13.7 copies/g DNA, and its relative percentage increased from 0.056% to 3.2% during 190 operational cycles, causing partial nitrification gradually turning into complete nitrification process. However, when DO was 2.5 mg/L the abundance of Nitrospira was stable and AOB was always kept at 10^10.7 copies/g DNA. High AOR was maintained, and stable partial nitrification process was kept. Ammonia oxidizing bacteria (AOB) activity was significantly higher than nitrite oxidizing bacteria (NOB) activity at DO of 2.5 mg/L, which was crucial to maintain excellent nitrite accumulation performance.     

多径流出口水稻田非点源污染试验研究及验证

为验证一种水稻田非点源污染原位观测方法的准确性和适应性,以北京市上庄镇某试验水稻田为例,应用原位观测方法分别在水稻田进水口附近（4#观测点）和出水口附近（2#观测点）安装水位计观测稻田水深,利用同步观测的降雨数据以及田内5个采样点定期采集的水质数据,进行非点源污染试验研究,探究基于同一块水稻田不同位置的水深观测数据是否对该方法的应用产生影响.结果表明:①晒田期间,由于4#观测点处于相对低洼的位置,其水深数据显示4 d的无水期,与实际晒田时间相符,而2#观测点水深数据显示10 d无水.②基于2#、4#观测点水深数据得到总蒸散发和渗漏损失、总径流量以及灌溉量的相对偏差分别为1.3%、1.0%、1.8%;应用原位观测方法估算出该水稻田的灌溉量在2 620~2 710 m3之间.③基于2#、4#观测点水深得到的TN、NH₄+-N、NO₃--N、TP、COD_Cr输出系数的相对偏差在0.8%~8.0%之间.研究显示:水位计安装位置对原位观测方法应用的影响不大,且主要体现在晒田期的水深观测,建议将水位计安装在稻田相对低洼处,以确保能够完整地监测水稻生长季的水深变化;应用该方法能准确识别水稻田的径流量和灌溉量,对具有多个径流出口的水稻田非点源污染试验具有较好的准确性和适应性.      

基于热异常探测的北京水泥厂大气污染排放评估

为对水泥行业实现大气污染排放动态监测,反映污染排放的时空分布特征,提出基于热异常点探测数据的新型干法水泥气态污染物排放量测算方法.利用VIIRS热异常点的FRP(fire radiation power,辐射功率)参数结合水泥产业结构特点,建立FRP与污染物排放之间的定量估算关系.利用2013—2017年北京市水泥生产统计信息和热异常点探测数据进行了大气污染排放评估,结果显示:①利用热异常产品的FRP参数估算北京市水泥厂的污染排放水平,利用NO_x和SO₂排放量的统计数据对排放估算值进行相关性验证,二者统计值与估算值之间的相关性系数分别为0.65和0.63.②2013—2017年北京市所有水泥厂的热异常点数据与环境统计数据中水泥总产量、熟料总产量、煤炭总产量以及NO_x、SO₂和烟(粉)尘排放量的相关性均较好,相关性系数均在0.7左右.③自2013年以来,北京市金隅琉水环保科技有限公司和北京金隅北水环保科技有限公司的热异常点数均呈下降趋势.由于采取了减排措施,水泥总产量和污染排放量也均呈逐年减少的趋势.研究显示,基于热异常点探测数据的新型干法水泥气态污染物排放量测算方法可快速获取水泥厂的位置信息、热释放规模,结合污染排放因子可间接评估水泥厂NO_x和SO₂等主要污染物的排放情况.      

碳添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响——以松嫩平原盐碱耕地为例

采用高通量测序技术,研究秸秆、生物炭和纳米碳3种碳源添加对盐碱耕地土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响,并分析土壤化学性质与固碳细菌群落多样性的关系.结果表明：3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落多样性,其中生物炭和纳米碳添加的土壤固碳细菌的Chao1指数、物种多样性、Shannon指数及系统多样性值均高于秸秆添加的.3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落的物种丰度,其中纳米碳添加的物种丰度大于秸秆和生物炭添加的.在群落组成方面及相对丰度上,3种碳源添加后的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）,均在纳米碳添加后相对丰度最高,分别为90.38%、57.79%.群落组间差异分析结果显示,秸秆和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著.冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中土壤pH值和有效磷含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要化学性质.综合来看,在盐碱耕地中添加秸秆、生物炭或纳米碳,都抑制了土壤固碳细菌群落的多样性和物种丰度,但纳米碳能够增加土壤固碳细菌群落结构差异.     

成渝城市群碳排放空间关联结构演化及影响因素

本文基于社会网络分析法（SNA）以及二次分配程序（QAP）方法,利用成渝城市群2005~2016年面板数据,对成渝城市群碳排放空间关联性及影响因素进行研究.结果表明：①成渝城市群碳排放空间关联性显著,呈现出复杂的网络结构形态,样本期内,网络密度由0.16增长至0.68,关联关系数从38个增长为162个.②重庆、成都、绵阳和南充等城市位于网络的中心地位,发出了较多的关联关系,同时发挥着中介作用.③碳排放空间关联网络被划分成为5个层级,层级结构整体较为稳定,然而第一层级与第二层级存在较为严重的断层现象.④空间距离、人口数量差异以及经济水平差异是碳排放关联性的主要驱动因素.城市间空间距离越近、人口数量与经济水平差异越大,越容易产生碳排放关联关系.