城市系统碳循环与碳管理研究进展

城市化带来的土地利用变化和化石燃料燃烧是引起全球气候变化和温室效应的主要原因之一。了解不同区域城市系统碳循环的过程、途径、方向和机制,有助于更好地进行未来大气温室气体的情景预测,并提出相应的碳管理措施。论文在国内外城市系统碳循环研究的基础上,对城市系统的特征、空间范围和碳过程特征进行了总结和分析;从城市能源使用碳排放、城市植被和土壤碳研究、城市扩展对碳排放的影响、城市代谢与碳过程、城市系统碳循环模拟等方面对目前城市系统碳循环的主要研究内容进行了综述;结合URCM研究计划,对城市碳管理的理论框架、科学问题和主要措施及目标进行了探讨;最后提出了该领域未来研究的主要方向和建议。     

混凝-超滤预沉积对去除腐殖酸的影响

探索利用在膜表面经过混凝预处理,调节膜-颗粒物作用行为的机制,从而改进超滤膜的净水效果是本文的研究核心.研究通过将AlCl_3及Al_(13)两种混凝剂形成的絮体以自然沉降的方式预先沉积在超滤膜表面,考察了对腐殖酸(HA)的去除情况及膜的净水行为.结果表明,使用Al_(13)混凝剂在膜表面沉积的絮体能更好的去除HA,并在一定程度上缓解膜污染,而使用AlCl_3则会加强膜污染现象.随着Al_(13)混凝剂投加量从0.08 mmol·L~(-1)增加到0.18 mmol·L~(-1)时,对HA的去除率也从26%升高到34%,并在超滤膜表面形成预沉积层.在较高投加量0.18 mmol·L~(-1)时,Al_(13)混凝剂在膜表面形成的絮体分形维数(2.45)较AlCl_3(2.29)大,但Al_(13)形成的絮体粒径(300 nm)小于AlCl_3形成的絮体粒径(600 nm),致使在膜表面形成的沉积层相对致密.Zeta电位分析结果表明,Al_(13)混凝剂较AlCl_3混凝剂具有更高的正电荷,较易吸附负电性的HA分子,因此去除HA效果更好,提高膜通量程度更大.     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。     

1980年以来中国大宗作物空间格局变化分析

利用1980～2014年间的大宗作物(玉米、水稻、小麦、棉花、油菜)面积数据,以省级行政区为研究单元,采用多种数理统计和GIS空间分析技术,结合同期作物之间的竞争性用地关系,对全国上述五类大宗作物的空间分布格局及其变化特征进行分析.研究结果表明:玉米的空间分布相对较均衡;小麦的空间格局总的变化不明显但是省际分布最不均衡;棉花近30 a来空间格局变化极其显著,其面积重心从河南境内不断地向西北地区移动,目前位于甘肃省境内;油菜的面积重心自湖北境内不断地向南推移到湖南境内,水稻的面积重心则自江西境内逐渐向北移动到湖北境内.另外,部分区域的同期作物(如油菜与小麦、棉花与春玉米)空间格局变化存在明显的“消-长”关系,特别是在甘肃和内蒙,油菜小麦的面积变化有着极强的负相关性,其pearson系数低于-0.8.作物种植的成本收益变化是造成这些大宗作物空间格局变化的主要原因,城市化发展的程度、农民非农就业机会的高低、同期作物之间的比较效益差距等也是这些大宗作物时空格局产生变化的重要原因.     

安徽省冬小麦单产的时空演变特征及其对ENSO的响应

安徽省是我国最重要的冬小麦生产省份之一,研究其产量的时空演变特征对保障区域粮食安全有着重要意义。依托74个区县1973-2014年间冬小麦单产的逐年序列,采用K-means聚类与气候诊断方法探讨了单产变化特征的区域差异。主要结果如下：（1）基于时序特征指标和K-means聚类分析,安徽省划分为江南、江淮、淮北这3个呈现出不同单产变化特征的子区域;（2）与其他区域相比,淮北地区冬小麦的单产水平更高,且单产的逐年增幅更为显著;（3）淮北地区冬小麦单产呈现出更强的年际变异性和更高的气候致灾风险,但其气候灾损率呈现出显著的下降趋势;（4）与其他区域相比,江南地区的冬小麦气候产量对ENSO指数更为敏感,特别是前期8月份厄尔尼诺-3区的平均海面温度（Nino 3）与来年气候产量之间的负相关性最为显著。     

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质.以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(A1C13·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0～9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝.结果表明:当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L-1)水样,碱...     

低温条件下厌氧氨氧化技术的研究进展

厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation, Anammox）技术作为可以实现高效脱氮的一种工艺,近些年广受大家关注。作为废水处理的升级技术,厌氧氨氧化细菌（anaerobic ammonia-oxidizing bacteria, AnAOB）是厌氧氨氧化技术的核心菌种,其生长的最适温度（30～35℃）远高于我国大部分污水处理厂的运行水温,无法满足大规模的投入使用。为了使厌氧氨氧化技术得到广泛应用,文章对低温条件下厌氧氨氧化工艺的进展,无机物及有机物等对厌氧氨氧化细菌的影响以及厌氧氨氧化反应器的应用进展进行系统的论述;重点提出了通过优化厌氧氨氧化反应器、改变启动条件、投加有机物或无机物,从而缩短在低温条件下反应器的启动时间以及强化AnAOB的富集。以期为低温下高氨氮废水的工程处理提供技术参考。     

环太湖地区水污染灾害综合防治能力评价

以水污染灾害为研究对象,从水污染驱动力、污染状态、人类响应3个方面构建水污染灾害综合防治能力评价指标体系,运用物元可拓评价模型,使用熵权法确定权重,计算出环太湖地区的综合关联度并进行分析,结果表明:2014～2018年环太湖地区水污染灾害综合防治能力总体上在不断提升,综合防治能力最好的为无锡,其次为常州、苏州和湖州,嘉...     

中国的农药环境污染及其对策

中国作为一个农业大国,农药生产与消费量很大.长期高强度地使用农药,致使生态环境不断恶化,生态系统结构和功能退化,同时也造成了巨大的经济损失.许多农药有剧毒,导致每年数万人的伤亡.因此,控制农药的使用量对中国农村经济的发展十分重要.从中央到地方各级环保主管部门均应当提高对农药环境影响的认识,加强对农药的环境管理,控制农药的环境污染.     

苗期玉米、大豆在土壤-植物系统N2O排放中的贡献

为区分植物在土壤-植物系统N2O排放中的贡献,用封闭式箱法对在温室内砂培和土培的玉米、大豆幼苗及砂、土、砂-植物系统、土壤-植物系统的N2O排放进行了测定,同时对植物N2O排放与植物叶片中的硝酸还原酶(NR)活性及NO-3-N、NO-2-N含量的关系进行了分析.结果表明:在53d的观测期内,玉米、大豆幼苗本身均可排放N2O,且在土壤(砂)-植物系统的N2O排放中占有很大份额(79.18%～100%);植物N2O的排放与植物叶片的硝酸还原酶活性和NO-3-N、NO-2-N的含量显著正相关(R2≥0.97,n=6).