乡村振兴目标下的国土整治研究进展及关键问题

中国国土整治历经40年发展,在促进乡村耕地保护、解决土地资源低效利用问题、助力扶贫攻坚等方面发挥了重要作用。回顾中国国土整治事业发展历程,基于文献计量分析与文献综述方法总结相关研究进展,提出了未来国土整治研究的关键问题,得到以下结论：中国国土整治事业与研究都历经国土整治规划、专项国土整治、国土综合整治三个阶段,促进乡村振兴是当前国土整治的最重要历史任务;目前形成了以解决国土空间与资源利用问题为目标,以服务政策管理需求为导向,以土地利用研究为理论支撑,以农用地整治、农村居民点整治、国土综合整治等为主要对象并向国土空间生态修复拓展的研究体系;形成了包括业务管理部门与特色科研单位为核心的分散组团式研究群体;乡村振兴目标下的国土整治研究围绕土地整治规划选址与分区决策、土地整治项目全流程监测监管与绩效评价、农村居民点整治潜力评价、土地整治政策成效评估等现实需求以及土地整治驱动生态系统变化机制、土地资源优化配置方法、土地利用冲突协调机制等科学问题开展了大量特色研究,充分发挥地理学经世致用特点。面向未来国土综合整治研究,应重点围绕“理论框架—问题识别—规划决策—技术体系”解决关键问题,以理论研究推动中国国土整治事业发展,为促进乡村振兴目标实现做出贡献。     

可持续发展视角下自然资源综合利用效益评估方法与实证

在自然资源统一调查监测评价的背景下,研究制定一套自然资源综合利用效益评价模型,对于监测各地自然资源利用效益状况、诊断自然资源利用问题、提出高效利用对策等具有重要意义。基于可持续发展理论,构建自然资源综合利用效益评价指标体系,并以2018年全国分省的自然资源综合利用效益进行实证,结果发现：（1）全国自然资源利用经济效益呈现东南地区向中部、东北部、西北部递减的趋势;（2）不同区域自然资源利用效益的限制因素不同;（3）评价结果总体上符合各省市的实际情况,指标体系可以结合评价尺度和区域进一步完善。研究成果可以丰富自然资源利用效益的理论体系以及评价的技术手段,并为提高自然资源利用效益、实现资源的可持续利用服务。     

城市间PM2.5源的碳成分谱比较

为了解我国不同城市PM_2.5源的碳成分谱特征和地域差异,采集沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市的燃煤源、柴油车尾气源、汽油车尾气源和餐饮源样品,使用热光透射法分析PM_2.5中的总碳（TC）、有机碳（OC）和元素碳（EC）,以及细分的8种碳组分（OC1,OC2,OC3,OC4,EC1,EC2,EC3和OPC_T）,构建各类污染源碳成分谱.结果表明：3个城市4类源TC/PM_2.5从高到低分别为：餐饮源（65.1%±8.4%）、柴油车尾气源（46.2%±9.5%）、汽油车尾气源（37.7%±3.5%）和燃煤源（17.3%±8.0%）;OC/TC在餐饮源中最高（98.0%±0.5%）,EC/TC在柴油车尾气源中最高（38.6%±8.5%）.3个城市同类源的碳组分含量受污染源细分后的不同类型影响有一定差异,但归一化处理后总体仍表现为燃煤源中OC2（14%~30%）和OC3（13%~23%）含量最高,柴油车尾气源中EC2（22%~56%）含量最高,汽油车尾气源中OC2（24%~41%）、OC1（16%~42%）和OC3（12%~26%）含量最高,餐饮源中OC2（21%~43%）和OC3（23%~49%）含量最高.不同污染源的OC/EC值为燃煤源在0.4~7.6之间,柴油车尾气源在0.2~5.6之间,汽油车尾气源在1.1~38.5之间,餐饮源在6.4~170.2之间.分歧系数结果显示3个城市不同源的碳成分谱具有差异性,同类源的碳成分谱具有相似性.将3个城市同类源碳成分谱合并后利用化学质量平衡灵敏度矩阵得到OC2,OC3,OC4,EC1和OPC_T可共同作为燃煤源的标识组分;EC2是柴油车尾气源的标识组分;OC1,OC2和OC3可共同作为汽油车尾气源的标识组分;OC2和OC3可共同作为餐饮源的标识组分.沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市相同污染源相似的碳成分谱和一致的标识碳组分可为国内其他城市相关研究提供数据参考.     

藿类生物标志物及其对海洋碳氮循环过程的指示

由微生物介导的海洋碳氮生物地球化学循环对全球气候变化具有重要影响.五环三萜的藿类化合物（hopanoids）,包括以细菌藿多醇（BHPs）为主的生物藿类和藿烷等地质藿类,是指示近现代环境和重建古环境中碳氮循环过程的重要类脂生物标志物.本文总结了藿类化合物的生物合成途径和生理功能,及在海洋碳氮循环关键过程（固氮、硝化、厌氧氨氧化、甲烷氧化和陆源有机质输入）中的指示作用.微生物膜脂中的藿类化合物主要由hpn基因编码的藿类合成和修饰酶调控,与微生物理化特征及环境条件具有密切关系.2-甲基藿类、2-甲基环醇醚和不饱和环醇醚等藿类化合物可调节细胞膜的氧渗透性以发挥固氮酶保护作用,可指示环境中固氮蓝细菌及其固氮过程.细菌藿四醇异构体之一的BHT-x是海洋厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua的专属产物,可指示海洋厌氧氨氧化和低氧环境.土壤标志物BHPs及陆源输入指标R_soil可追踪陆源有机质向海洋环境的输入和迁移.35-氨基BHPs和3-甲基（氨基） BHPs可指示好氧甲烷氧化活动.细菌藿六醇和3-甲基细菌藿六醇可指示亚硝酸盐型甲烷氧化活动.未来,随着分子生物学、基因组学和仪器分析技术的不断发展,藿类化合物在指示海洋碳氮循环过程方面势必会发挥更加重要的作用.     

生活垃圾重金属对环卫工人身体健康影响研究

以珠江三角洲5市（广州、深圳、佛山、惠州和肇庆）生活垃圾为研究对象,分析了55个生活垃圾样品的干基组分及典型重金属（As、Cd、Hg、Cr和Pb）的含量,采用主成分因子分析探论重金属的主要影响因素及可能来源,并结合人体健康风险评价模型,用蒙特卡洛模拟定量评价生活垃圾收运、分类及处理各环节环卫工人的健康风险.结果表明,珠江三角洲5市生活垃圾中As、Cd、Hg、Cr和Pb的浓度分别为（4.49±1.18）,（1.95±1.96）,（0.41±0.60）,（147.28±160.48）和（121.59±199.42） mg/kg;生活垃圾中Hg和Pb可能主要来源于金属制品和镀金材料;Cd和Cr可能主要来源于金属制品、镀金材料、快餐垃圾和包装垃圾;As可能主要来源于生活垃圾中的沙土和草木组分.生活垃圾的收运、分类及处理环节,街道清扫保洁工人、分类收运工人和填埋处理工人的非致癌风险基本不用考虑,但致癌风险很高,致癌风险指数最高可达安全阈值的6倍,主要风险暴露途径为手-口摄入（非食物途径）;垃圾焚烧处理工人的非致癌风险和致癌风险均很高,非致癌风险和致癌风险指数最高值分别约为安全阈值的11倍和90倍,主要风险暴露途径为手-口摄入和呼吸吸入;相同暴露环境下,女环卫工人的非致癌风险和致癌风险概率均略高于男环卫工人.因此,生活垃圾收运、分类及处理环节需做好安全防范措施,对重金属人体暴露途径进行阻隔.     

武清地区冬季一次重污染过程垂直分布特征

为研究京津冀地区重污染过程大气污染物的垂直分布特征,于2016年12月13日重污染前（11:49-12:18）和12月18日重污染期间（11:00-11:16）在北京市、天津市、河北省交界处的武清地区利用系留气球开展1 000 m以下的大气观测,探究污染物的垂直分布特征及对流边界层、覆盖逆温层和混合层等要素对重污染形成的影响.结果表明:①在重污染前,大气层结不稳定,ρ（PM_2.5）、ρ（NO_x）与ρ（O₃）随高度变化不明显,存在明显的垂直对流运动,有利于大气污染物的扩散;PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）]在800 m以下为0.60~0.80,在800~1 000 m以上大于0.90.②重污染期间,近地面大气层分为对流边界层（距地面0~150 m）、覆盖逆温层（150~370 m）、混合层（370~500 m）和自由大气（500 m以上）4个层次.③NO_x主要在对流边界层内聚积;高空O₃在向近地面扩散时受强混合层阻挡,在混合层出现一个小峰值;PM_2.5不仅在近地面聚积,而且在覆盖逆温层内聚积,ρ（PM_2.5）在覆盖逆温层内呈双峰（峰值分别出现在150和370 m）分布,其粒径集中在0.5~1.0 μm,属于积聚态气溶胶.研究显示,在不利扩散条件下,汽车排放、村镇居民供暖排放的污染物聚积及二次颗粒物的生成是重污染形成的重要因素.      

水热炭对水土环境中重金属铅的固持

以纯米糠为前体制备水热炭,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和元素分析仪等手段表征其物理化学性质;研究时间、p H、Pb~(2+)初始浓度等因素对其吸附Pb~(2+)的影响,以及其对污染土壤中Pb存在形态的影响。结果表明,纯米糠水热炭表面呈现多孔和网状结构,且含有丰富的表面含氧官能团,对溶液中Pb~(2+)有很强的吸附作用,p H=5时吸附效果最好,吸附24 h基本达到平衡。当Pb~(2+)初始浓度为80 mg/L,水热炭投加量为0.75 g/L时,水热炭对Pb~(2+)的吸附量可达72.44 mg/g。将水热炭投加到Pb污染土壤中,能有效降低弱酸提取态Pb含量,提高残渣态Pb含量,使Pb向更加稳定的状态转化。     

毛木耳(Auricularia polytricha)对水中铬的去除特性研究

以毛木耳子实体(Auricularia polytricha)为生物吸附材料,通过批量实验研究起始pH值、反应时间、生物量、Cr浓度等因素对毛木耳子实体吸附去除水中铬的影响及吸附特性。结果表明:铬的生物吸附过程明显受溶液pH影响,其中总Cr和Cr(Ⅵ)的最佳去除pH分别为2.0和1.0;48 h后生物吸附达到平衡,生物吸附剂的最佳浓度为4 g/L;A.polytricha对Cr的最大吸附容量为113.8 mg/g;在整个吸附过程中伴随着Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)。生物吸附剂的X射线光电能谱显示:吸附在生物吸附剂表层的Cr大都呈+3价。在等温实验中Freundlich模型能较好地模拟毛木耳子实体对Cr的等温吸附过程,同时准二级模型很好地拟合了生物吸附Cr的过程。毛木耳(A.polytricha)子实体在去除水体中的Cr方面具有很强的潜力。     

西江上游有色金属产业集聚区河流沉积物重金属空间分布特征与来源解析

为研究西江上游有色金属产业聚集区对河流沉积物环境的影响,在西江上游的刁江、龙江、融江和柳江四条河流选取12个采样点,分析测定了10种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Ni、Tl、Sb和Hg）在沉积物中的含量,采用相关分析、主成分分析、聚类分析和Pb同位素示踪技术剖析沉积物中重金属的分布特征与污染来源.结果表明:① 污染物含量方面,沉积物中w（As）、w（Pb）、w（Cd）、w（Ni）、w（Zn）、w（Cu）、w（Tl）、w（Hg）、w（Sb）、w（Cr）平均值分别为95.42、113.09、4.92、28.03、416.51、27.07、0.75、0.31、34.02、57.58 mg/kg,w（As）、w（Sb）、w（Zn）、w（Pb）和w（Cd）的变化较大,分异显著,受外来源影响较大.② 空间上,内梅罗指数结果显示,刁江沉积物中重金属污染程度最高,龙江次之,融江和柳江较低.③ 污染物来源方面,As、Pb、Cd、Zn、Cu和Sb具有同源性,与西江上游有色金属聚集区矿产开发有关,Ni、Tl、Hg和Cr具有同源性,与地质背景自然源因子有关;沉积物样品206Pb/207Pb变化范围为1.08~1.19,4条河流沉积物Pb同位素比值与大厂、车河矿石同位素比值接近程度依次为刁江、龙江、融江、柳江.Pb同位素示踪分析结果进一步验证了刁江和龙江沉积物中重金属主要受有色金属采选冶矿业活动影响,融江、柳江沉积物中重金属主要由地质背景自然源因子所致.