基于生态系统服务权衡的生态安全多情景决策

聚焦于成渝城市群生态安全格局识别的主题,耦合多源数据,运用相应的模型与算法对区域粮食生产、碳固存、产水、土壤保持、生境质量5类生态系统服务进行估算,在此基础上借助空间统计与分析厘清生态系统服务功能间的权衡/协同关系,并构建不同风险情景,明确未来区域发展的生态安全格局.结果显示,2000~2015年,成渝城市群粮食生产、固碳和产水量这3类服务功能均呈下降趋势,土壤保持、生境质量服务呈上升趋势,且各类服务的空间分异性突出;固碳、产水、土壤保持与生境质量两两之间均表现为协同关系,粮食生产与这4类服务间表现为权衡关系,但这种冲突性在区域发展过程中逐渐呈减弱趋势;在空间分布上,成渝城市群生态系统服务间的权衡/协同关系表现出了一定的集聚特征;不同决策风险下生态系统服务间的权衡值也不同,随着决策风险系数的增加权衡值呈现先上升后下降的趋势;最终确定风险系数α=1.6为最适宜情景,此时权衡值最高、区域生态系统风险适中.将决策者的态度纳入生态安全格局识别过程中,使结果更全面,为城市群生态安全格局评价和管理提供科学支撑.     

聚烯丙基磺酸钠接枝空心玻璃微珠的制备及其吸附性能研究

通过将烯丙基磺酸钠（SAS）和硅烷偶联剂接枝到空心玻璃微珠表面,制备出新型空心玻璃微珠基吸附剂（KNH-g-PSAS）并采用扫描电子显微镜,能量分散光谱,X射线光电子能谱,傅里叶变换红外光谱,热重分析和X射线衍射仪等对其进行了充分的表征,显示了SAS的成功接枝.此外,系统地研究了溶液的pH值,接触时间,初始浓度和温度对KNH-g-PSAS吸附阳离子染料的影响.准二级动力学模型和Langmuir等温线模型分别很好地描述了吸附动力学和吸附等温线,表明吸附是发生在吸附剂表面且均匀的单层吸附.吸附实验表明,在最佳条件下,KNH-g-PSAS对碱性品红、金胺O、结晶紫和孔雀石绿的吸附能力分别为2247.19mg/g,2317.46mg/g,2557.54mg/g,2808.98mg/g.KNH-g-PSAS具有出色的自上浮性能和回收表现.     

新时期沿黄省会城市商业空间结构及其空间服务能力

在“黄河战略”和推动供给侧结构性改革的双重背景下,考察沿黄城市商业空间格局对推动黄河流域城市经济高质量发展意义重大。以沿黄省会城市为例,通过核密度估计、标准差椭圆方法分析其商业空间结构,进而通过叠加分析方法探讨等级商业空间服务能力。结果表明：（1）市区人均社会消费品零售总额自黄河上游到下游总体呈现递增趋势,济南是典型的积极消费型城市;（2）沿黄省会城市商业空间格局呈现出串珠型、单核心型、基础网络型、成熟网络型;（3）城市商业空间结构越成熟,空间服务能力越强,济南市等级商业空间服务能力显著,郑州市最差。研究结果能够为新时期黄河流域高质量发展与国土空间规划提供科学参考。     

融合时空特征的PCA-PSO-SVM臭氧(O3)预测方法研究

针对目前臭氧预测方法未能考虑臭氧污染的区域性和在时间周期内的强自相关性的问题,提出一种融合时空特征的PCA-PSO-SVM臭氧组合预测模型.利用小波分析和系统聚类提取臭氧时间序列波动特征和站点空间分布相似性特征,并通过主成分分析和粒子群算法优化的支持向量机组合模型（PCA-PSO-SVM）对臭氧日最大8h平均浓度进行预测,以2016~2018年杭州市大气污染物观测数据和气象数据进行实验验证.结果表明：融合时空特征的PCA-PSO-SVM模型预测精度有较大提升,与未融合时空特征的PCA-PSO-SVM模型相比,精度提升19%.气象因素中温度对臭氧预测效果影响最大,在气象预报数据存在一定误差的情况下,提出的模型仍得到较高精度的预测效果,具备较好的鲁棒性.     

扎龙湿地丹顶鹤繁殖栖息地的选择及扩散

景观演变对野生动物栖息地质量和连接度造成的影响,一直是威胁全球生物多样性保护的关键问题,开展扎龙湿地丹顶鹤（Grus japonensis）繁殖栖息地选择及繁殖期生境间的扩散研究,对野生丹顶鹤的保护具有重要的意义。首先利用需要“出现点”的生态位MAXENT模型,进行适宜栖息地选择研究。从水源、食物、干扰、隐蔽物四个方面选择明水面距离、土壤湿度、NDVI、道路距离和居民地距离五个环境变量作为丹顶鹤繁殖栖息地选择的影响因子,预测扎龙保护区可供丹顶鹤进行营巢繁殖的栖息地分布,并分析各影响因子的反应曲线。结果显示：丹顶鹤易于选择远离道路和居民地干扰且靠近明水面的区域作为营巢栖息地,栖息地土壤湿度较高并且植被覆盖较多。从MAXENT模型中提取了38个适宜栖息地斑块,基于电路理论模拟丹顶鹤繁殖期失去飞行能力时的多路径扩散,最大电流密度图突出了可能的“夹点”,模拟出具有一定宽度范围的连接区域,可供丹顶鹤在繁殖期间进行扩散。累积电流密度图突出了在维持网络连通性方面起到积极作用的斑块,并进行面积加权来评估适宜栖息地斑块的综合重要性。结果表明,在MAXENT模型预测出的适宜栖息地斑块基础上,考虑丹顶鹤繁殖期的迁移扩散行为,利用累积电流密度面积加权来评估适宜栖息地斑块的综合重要性,得到的适宜性等级更符合丹顶鹤真实巢址的分布。研究成果可为保护区丹顶鹤栖息繁殖生境的恢复和保护提供科学依据。     

新时期国土空间安全背景下的空间规划系统思考

当前,国土空间治理模式正由原空间规划“集群”向统一的国土空间规划转变,国土空间安全这一空间发展底线问题成为规划各界热议的焦点。基于系统理论,梳理了国土空间及其规划系统,重点分析了具有什么系统性质的空间规划才能更好地保障国土空间安全。研究表明：（1）国土空间规划完善的法律体系与科学的系统接口是保障国土空间系统安全的关键; （2）国土空间规划立法,应构建以国土空间规划法作为基本法,形成以法律法规、标准体系为核心的结构清晰、内容统一的法规体系,以使空间规划系统结构合理;（3）系统接口方面,建立以硬件接口和软件接口为主要类型、国土空间规划全生命周期为核心的三维系统接口,实现“五级三类四体系”的三维衔接。     

Influence of drying and calcination temperatures for Ce-Cu-Al trimetallic composite catalyst on simultaneous removal H2S and PH3: Experimental and DFT studies

This work explored the influences of the drying and calcination temperatures on a Ce-Cu-Al trimetallic composite catalyst for the simultaneous removal of H₂S and PH₃. The effects of both temperatures on the structural features and activity were examined. The density functional theory method was used to calculate adsorption energies and further analyze their adsorption behavior on different slabs. Experiments revealed suitable drying and calcination temperatures to be 60 and 500°C, respectively. The capacity reached 323.8 and 288.1 mg/g. Adjusting drying temperature to 60°C is more inclined to form larger and structured grains of CuO. Rising calcinating temperature to 500°C could increase the grain size and redox capacity of CuO to promote performance. Higher temperatures would destroy the surface structure and lead to a crystal phase transformation, which was that the CuO and Al₂O₃ were gradually recombined into CuAl₂O₄ with a spinel structure. The exposed crystal planes of surficial CuO and CuAl₂O₄ were determined according to characterization results. Calculation results showed that, compared with CuO (111), H₂S and PH₃ have weaker adsorption strength on CuAl₂O₄ (100) which is not conducive to their adsorption and removal.     

A mechanistic study of ciprofloxacin adsorption by goethite in the presence of silver and titanium dioxide nanoparticles

The adsorption behaviors of ciprofloxacin (CIP), a fluoroquinolone antibiotic, onto goethite (Gt) in the presence of silver and titanium dioxide nanoparticles (AgNPs and TiO₂NPs) were investigated. Results showed that CIP adsorption kinetics in Gt with or without NPs both followed the pseudo-second-order kinetic model. The presence of AgNPs or TiO₂NPs inhibited the adsorption of CIP by Gt. The amount of inhibition of CIP sorption due to AgNPs was decreased with an increase of solution pH from 5.0 to 9.0. In contrast, in the presence of TiO₂NPs, CIP adsorption by Gt was almost unchanged at pHs of 5.0∼6.5 but was decreased with an increase of pH from 6.5 to 9.0. The mechanisms of AgNPs and TiO₂NPs in inhibiting CIP adsorption by Gt were different, which was attributed to citrate coating of AgNPs resulting in competition with CIP for adsorption sites on Gt, while TiO₂NPs could compete with Gt for CIP adsorption. Additionally, CIP was adsorbed by Gt or TiO₂NPs through a tridentate complex involving the bidentate inner-sphere coordination of the deprotonated carboxylic group and hydrogen bonding through the adjacent carbonyl group on the quinoline ring. These findings advance our understanding of the environmental behavior and fate of fluoroquinolone antibiotics in the presence of NPs.     

用于柔性板振动控制的压电陶瓷时效损伤性能研究

目的基于压电陶瓷的逆压电效应,以试验和仿真分析的方法研究压电陶瓷对某柔性板试验件振动控制的时效性能,为压电陶瓷如何保持长时间有效参与振动控制提供参考。方法搭建振动主动控制系统,实现柔性板的振动控制,以压电陶瓷驱动电压的降低模拟时效损伤。建立该结构的动力学有限元模型,并进行响应分析,以压电陶瓷产生的驱动力变小来模拟时效损伤。通过测定不同损伤程度的压电陶瓷参与振动控制前后的动响应,得到多种条件下的振动控制效率。结果当所有压电陶瓷的时效损伤程度均达到80%时,对某柔性板试验件的振动控制率降低为初始振动控制率的60.4%。基于试验与分析结果,评估多种条件下的振动控制率,得到了压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响规律。结论压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响可以用有限元仿真来模拟,压电陶瓷的时效损伤程度可通过调节它的驱动电压来进行测试。     

碘离子对次氯酸氧化一价铊动力学影响及机理研究

铊(Tl)是一种在环境水体中广泛存在的痕量重金属,由于其对生物体毒性巨大,国家和地方高度重视铊污染防治,并将其作为优先监测的重金属污染物之一。氧化法是一种常用并且有效的除铊方法,该方法通过将一价铊(Tl (I))预氧化为更容易沉积的三价铊(Tl (Ⅲ))来实现总铊的去除,但容易受到水体中卤素离子的影响。本研究以水处理中常用的次氯酸钠(NaOCl)作为典型氧化剂,通过采用ABTS分光光度法检测生成Tl (Ⅲ)的浓度变化,考察了环境中常见的卤素碘离子对Tl (I)在这种典型氧化过程动力学中的影响,并结合动力学模型对其机理进行了探究。结果表明,在HOCl氧化过程中,碘离子的加入在pH为6.0、7.0和8.0时均表现出了促进Tl (I)氧化的现象,其中碘离子浓度在高于100 μmol/L时才有明显的催化氧化作用,且在100～1 000 μmol/L浓度范围内反应速率随着碘离子浓度升高氧化速率加快。在酸性和中性条件下500 μmol/L碘离子催化HOCl氧化Tl (I)符合假一级动力学过程,且随着pH的升高反应速率常数逐渐降低。推测碘离子的催化氧化作用为碘离子被次氯酸氧化后,产生具有更强氧化性的次碘酸进而继续氧化Tl (I)。本研究探究了在次氯酸氧化Tl (I)过程中,以碘离子为代表的卤素离子的存在对氧化过程的影响,突出了碘离子在影响Tl (I)氧化动力学中的关键作用。这对于完善铊的氧化还原性质以及评估含卤水中铊的去除策略,保障饮用水安全具有重要意义。