区域一体化的空间涌现逻辑及其范式探新——兼论长三角一体化的复杂性空间治理

复杂空间的涌现为区域一体化空间研究及国家战略实施提供了重要理论视角。运用文献调研、逻辑推导、归纳总结等方法探究了区域一体化空间演化的涌现逻辑及其研究范式,探讨了长三角一体化的复杂性空间治理。研究表明：（1）区域一体化具有异质性组分、适应性交互、多尺度嵌套、非线性动态、自组织演化等空间复杂性特征及空间涌现本质;（2）基于空间涌现的区域一体化空间研究范式拓展包括强化空间涌现思维,建立水平—垂直—历时的分析框架,以结构—过程耦合路径揭示空间涌现动态,注重多元数据和方法手段的集成;（3）应以复杂性治理及协同性治理、试探性治理为思路,从治理主体、对象、构型、工具、效能等方面探索长三角一体化的复杂性空间治理策略。     

兴凯湖有色可溶性有机物来源与组成特征—中国境内特大型界湖

运用光谱吸收与三维荧光－平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)分析了兴凯湖有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱、荧光光谱特征以及荧光组分与主要水质参数的相关性,以探究兴凯湖CDOM来源组成特征.结果表明:平行因子分析法解析CDOM三维荧光图谱,得到陆源类腐殖质C1、微生物作用类腐殖质C2、类酪氨酸C3和类色氨酸C4.兴凯湖中陆源类腐殖质C1能较好反演DOC、TN浓度变化,且在富营养化更强的小兴凯湖中反演效果更好.吸收系数a₂₅₄、荧光峰积分比值I_C:I_T、光谱斜率S_275-295、DOC与C1-C2、C4在兴凯湖中线性拟合程度均较好,与C1的相关性最好,这意味着陆源类腐殖质是兴凯湖CDOM库的主要贡献者,入湖河流输入是兴凯湖CDOM的重要来源之一.小兴凯湖DOC、a₂₅₄均极显著高于大兴凯湖,说明小兴凯湖的CDOM丰度要高于大兴凯湖.小兴凯湖CDOM的I_C:I_T、C1-C2和C4的值均极显著大于大兴凯湖(P<0.001),小兴凯湖S_275-295与光谱斜率比值S_R均极显著小于大兴凯湖,小兴凯湖PC1得分均值显著高于大兴凯湖品,意味着相较于大兴凯湖而言,小兴凯湖CDOM陆源输入信号更强烈,腐殖质化程度更高,亦即河流输入、农业面源污染导致小兴凯湖CDOM腐殖质化程度升高,且这一部分CDOM分子量较大,应加强兴凯湖流域中生态渔业、生态农业、生态旅游、农田退水等河流污染源排放的控制管理.     

水位波动和氮浓度变化对氮转化功能基因丰度的影响

为探索浅层地下水氮浓度及水位波动对土壤剖面中氮转化功能基因丰度的影响,以洱海近岸农田原状土壤剖面为对象,研究了模拟常规氮浓度的浅层地下水进行水位波动(SND)和持续淹水(SNF),以及无氮浓度的浅层地下水位波动(0ND)后土壤剖面氮浓度和氮转化功能基因丰度的变化,探讨了土壤因子与功能基因丰度的关系。结果表明:SNF、SND和0ND处理较试验前土壤剖面中溶解性总氮(TDN)浓度分别降低了44%、21%和30%,NO₃⁻-N浓度分别降低了55%、28%和38%。同时,0ND和SNF处理较SND处理土壤剖面中反硝化功能基因丰度分别降低20%和1%,厌氧氨氧化功能基因丰度则分别增加68%和7%,硝化功能基因丰度分别降低34%和增加23%,土壤含水率(MC)、NH₄⁺-N、NO₃⁻-N和TDN均为功能基因丰度变化的重要驱动因子。土壤剖面持续淹水会显著降低溶解性氮浓度,浅层地下水波动及水中氮浓度引起的土壤剖面干湿交替和氮浓度变化是氮转化功能基因丰度变化的主要驱动力。     

石化工业园员工PAHs的皮肤暴露及健康风险

本文选取典型石化城市茂名市某石化工业园30名员工(男女各15名)进行裸露(额头、手掌)和遮蔽皮肤部位(前臂、小腿)的擦拭采样,通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了擦拭样品中15种多环芳烃的浓度(∑₁₅PAHs)并计算了经皮肤暴露和手-口接触的人体暴露剂量。结果表明,皮肤样品中∑₁₅PAHs的浓度范围为21~1.9×10⁴ng/m²,不同部位间PAHs浓度存在显著性差异(P<0.01),表现为额头>手掌>前臂>小腿。PAHs以3~4环PAHs组成为主。男女性别间PAHs组成无显著差异,∑₁₅PAHs女性高于男性,但无统计差异性。经皮肤吸收的PAHs日暴露剂量(DAD_derm)女性[41ng/(kg×d)]显著高于男性[28ng/(kg×d)]。手-口接触暴露剂量[0.34ng/(kg×d)]相比于皮肤暴露剂量[34ng/(kg×d)]可忽略不计。皮肤暴露剂量主要来自裸露部位皮肤的贡献(88%)。风险评价结果表明,PAHs的皮肤暴露和手-口接触暴露不存在明显的非致癌风险;但约7%员工的皮肤致癌风险高于可接受的水平(10^-4),表明存在一定的PAH致癌风险。     

燃烧生成棕色碳的三维荧光光谱分析

模拟燃烧11 种常见物质(秸杆、木材、煤和生活垃圾等),并收集烟气中可溶于甲醇的有机产物,利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(EEMs)对收集的甲醇可溶性有机物(MSOM)进行表征.进一步,结合非负矩阵分解法(NMF)提取三维荧光光谱主要组分的特征激发/发射光谱,根据荧光信号轮廓差异对不同种类物质进行区分,旨在建立棕色碳溯源依据.结果显示,秸杆和木材燃烧源棕色碳在紫外-可见吸收光谱上呈现相似的谱形,均在265nm处存在肩峰;瓦楞纸板和塑料燃烧源棕色碳的吸收则随波长增加单一下降.由于基本组分相同,各生物质及纸板对应的棕色碳的EEM有着相似的轮廓,NMF解析结果表明,生物质和纸板的MSOM存在3种主要荧光组分,分别为两种类腐殖质C1、C2和类蛋白质C3;煤的EEM在长波处有较强的分布,可归因于芳香类基团,由其EEM分解出M1、M2和M3荧光团,三者位置均较生物质红移.根据荧光团位置以及光谱信号轮廓特征,可对生物质和煤进行区分;泡沫、塑料袋和塑料瓶属于有机高分子材料,其EEM与生物质有较大的差别,且三者之间也存在差异,泡沫和塑料袋的MSOM含有4种荧光成分,而从塑料瓶的MSOM中只可得到两种荧光团,特征明显.     

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.     

基于OMI的汾渭平原对流层NO2长期变化趋势

利用2007~2020年臭氧检测仪（OMI） OMNO2d对流层NO₂垂直柱浓度（TVCD）数据、欧盟基本气候变量质量保证计划（QA4ECV）基于卫星观测约束下的NO_x日排放估算数据（DECSO）、大气红外探测仪（AIRS）臭氧（O₃）垂直廓线AIRS2SUP数据,研究了汾渭平原NO₂TVCD长期变化趋势及其对NO_x排放变化的响应,以及二者变化对于对流层中下层O₃的影响.结果表明,汾渭平原NO₂TVCD于2012年达峰,峰值为（9.8±4.6） x10¹⁵molec/cm²,2013年后基本呈现逐年下降趋势;NO₂TVCD冬季最高,夏季最低,冬季均值约为夏季3.6倍;NO₂TVCD并非随NO_x人为源减排单调下降,夏季NO₂TVCD低百分位上升;NO₂TVCD变率为（-1.5±0.6）%/a,低于NO_x排放降幅的1/3,可能与人为NO_x大量减排的背景下,对流层NO_x自然源的贡献大且相对贡献不断上升有关;对流层中下层O₃变率仅为（-0.2±0.2）%/a,近地层O₃变率为（0.8±0.1）%/a,汾渭平原对流层O₃生成基本处于VOCs控制区或者VOCs-NO_x过渡区,减排NO_x无法降低对流层O₃;汾渭平原NO_x减排可有效降低城市高排放区NO₂,乡村地区受NO_x自然源影响较大,人为减排收效不明显.     

土壤团聚体制备方法对其稳定性及固碳潜力评价的影响研究

为探讨不同土壤团聚体制备方法对评价城市土壤固碳潜力的影响,本研究采集北京市两种典型的不同利用类型土壤—城市绿地土壤和城郊农田土壤,分别采用干筛法和湿筛法制备土壤团聚体,对其团聚体组成、有机碳含量以及稳定碳同位素特征进行了解析.结果表明:干筛法制备的机械稳定性团聚体均以>0.25mm的大团聚体为主(城市绿地土壤:69.80%;农田土壤:71.36%);而湿筛法制备的水稳性团聚体均以<0.25mm微团聚体为主(城市绿地土壤:57.70%;农田土壤:52.14%).红外光谱解析发现,不同制备方法下,两类土壤中微团聚体中均是稳定有机碳比活性有机碳相对含量高;北京城郊农田土壤中稳定芳香碳的相对含量较多,而脂肪碳相对含量较少;城市绿地土壤则具有相反特征,说明城市绿地土壤中有机碳具有更高活性易在一定条件下被释放.结合稳定碳同位素比值解析发现,湿筛制备方法下¹³C在<0.053mm团聚体颗粒组中富集,更符合土壤团聚体胚胎发育模型,说明在土壤固碳潜力研究中,湿筛法比干筛法制备团聚体更具有实际评价价值,本研究为进一步评价我国城市土壤的固碳潜力具有参考意义.     

磷酸盐对硫化亚铁(FeS)吸附Sb(Ⅲ)的影响机理研究

还原环境(如湖泊、海洋沉积物)中,FeS是重金属的重要载体。在富营养化过程中,磷酸盐可能对重金属在FeS上的吸附行为产生重要影响。本文通过不同pH、磷酸盐浓度的批次试验,结合X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电子电镜-能谱仪(TEM-EDS)固体分析手段,进行磷酸盐对FeS吸附Sb(Ⅲ)的影响研究。结果表明:酸性和中性条件下,磷酸盐会与FeS溶解释放的Fe(Ⅱ)反应生成磷酸亚铁沉淀,促进FeS溶解,同时释放出更多的H₂S(aq)/HS^-与Sb(Ⅲ)结合形成Sb₂S₃沉淀,从而促进溶液中Sb(Ⅲ)的吸附。碱性条件下,FeS对Sb(Ⅲ)只有吸附作用,而磷酸盐会占据FeS表面部分的吸附位点,与Sb(Ⅲ)形成竞争关系,进而抑制溶液中Sb(Ⅲ)的吸附。     

新疆干旱区某矿冶场对周围土壤重金属累积的影响

我国西部干旱半干旱地区为生态脆弱区,近年来西部工矿业发展引起的土壤污染问题越来越受到关注.本文通过空间布点采样,采用多元统计分析、GIS技术以及地积累指数评估等手段,对新疆某矿冶场区周围土壤的9种重金属污染特征进行了调查.结果表明,Cu和As元素为研究区域的主要重金属污染物;重金属Cr、Zn、Ni和Cd累积程度较轻、受人为干扰小;Co和Pb元素在少数样点存在人为干扰累积的现象,但程度也较轻;土壤中Mn没有明显累积和人为干扰.因子分析结果发现9种重金属主要存在2种来源,As、Cu、Ni、Cr、Zn、Cd和Co主要来源于第1种源;元素Mn和Pb主要来源于第2种源.从重金属空间分布特征可知,As、Cu、Ni、Cr、Zn、Pb、Cd和Co的最高含量样点都分布在尾砂库附近区域,因此对尾砂库进行封闭处理是减少重金属污染物向周围环境扩散的重要措施.此外,本研究还发现基于大气污染分析的PCA/APCS受体模型不适用于本案例中定量分析土壤重金属来源.