黄河流域生态系统服务价值时空演化及影响因素

探析生态系统服务价值的外部时空演化及内在影响机制,对理解区域生态系统问题和提升人类生态福祉具有重要意义.基于格网数据,利用当量因子法与归一化植被指数（NDVI）对黄河流域的生态系统服务价值进行测度,分析流域沿线城市生态系统服务价值的时空格局演变,并在利用地理探测器确定主要影响因素的基础上,构建地理加权回归（GWR）模型,探讨各影响因素的空间异质性.结果表明：①2000~2020年黄河流域生态系统服务价值先上升再下降最后上升,呈现“南部高于北部”和“下游低、上中游高”的空间分布格局,且调节服务对流域生态系统服务价值的贡献最大.②地理探测结果表明,各因素的影响程度存在差异,社会因素对黄河流域生态系统服务价值的解释作用最强,经济因素次之,自然因素的解释作用最弱,且上游的高值区主要与河流湖泊有关,中游的高值区主要与山地有关.③GWR模型结果表明,人口密度、土地垦殖率与生态系统服务价值呈负相关,年均降水量呈正相关,作用强度均由东向西递增;单位面积GDP与整体生态系统服务价值呈负相关,但在上游区域呈正相关.     

滹沱河流域生态环境动态遥感评价

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利用生态环境指数（EI）中的生物丰富度指数、植被覆盖指数、土地胁迫指数和污染负荷指数以及遥感生态指数（RSEI）中的湿度指数相结合生成新的评价指标体系,利用变异系数法和熵权法对指标赋权并构建生态环境评价模型,对2000~2020年滹沱河流域进行生态环境质量评价和分级,并运用地理探测器对其驱动因子进行解释.结果表明：①时间尺度上,2000~2015年滹沱河流域的生态环境处于“衰退期”,2015~2020年滹沱河处于“恢复期”.从格网尺度上看,流域内中部地区生态环境质量呈现逐年提高的状态;流域内西部和东部地区,“衰退期”生态环境质量逐年降低,“恢复期”生态环境质量有所提高.②热点分析表明,滹沱河流域的生态环境质量呈现“中间高两侧低”的空间分布状态.冷点区域集中分布于东部和南部的城市乡镇地区,零星分布于西侧河谷地区.③地理探测分析表明,单因子探测驱动因子主要为人口密度、植被净初级生产力（NPP）、植被覆盖度（FVC）和地貌类型.交互探测的主导因子为“地貌类型+FVC”.随着生态文明建设不断深入和《滹沱河保护条例》的颁布实施,结合流域内不同的自然环境和社会特征等因子,滹沱河流域生态环境评价研究可为因地制宜地改善生态环境政策提供数据支持.     

2022年北京市城区PM2.5水溶性离子含量及其变化特征

为探究北京市大气细颗粒物（PM_2.5）水溶性离子含量及其变化特征,有针对性地提出污染防治方案,对2022年全年PM_2.5水溶性离子、气态前体物（SO₂、NO₂）和气象因素（温度、RH）进行分析测定.结果表明,北京市城区PM_2.5中占比最高的水溶性离子为NO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-,占PM_2.5的52.7%,ρ（PM_2.5）（33.2 μg·m^-3）和ρ（SNA）（18.9 μg·m^-3）低于历史研究结果,但SNA占比（52.7%）、SOR（0.45）和NOR（0.15）高于历史研究结果,体现出北京市细颗粒物污染得到明显改善,但仍具有较强的二次污染特征.NO₃^-/SO₄^2-为2.2,高于历史及附近省市研究结果,反映出移动源的影响不断扩大.从季节变化上看,PM_2.5呈现秋高夏低的变化特征,秋、春、冬这3个季节NO₃^-的占比最高,夏季SO₄^2-占比最高,而NH₄⁺在各季节占比变化不大.NOR与SOR的季节变化规律几乎相反,反映出二者的转化形成因素存在差异.北京城区SNA的主要存在形式为NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄,其中冬季阴阳离子中和度最高,夏季阳离子NH₄⁺稍显不足,而春秋两季NH₄⁺处于过量状态,北京城区为富氨环境.从污染级别看,水溶性离子质量浓度均随污染加重有不同程度的增长,增长最快的是SNA,其在PM_2.5中占比出现先上升后稳定的变化特征.从空间分布特征来看,中心城区和东南西北部郊区的SNA质量浓度大小均为：NO₃^->SO₄^2->NH₄⁺,体现了以NO₃^-为主导的污染特征;SNA对PM_2.5的贡献率最高的区域发生在东部、中心城区和传输点,表明在中心城区和东部地区二次反应相对活跃,同时区域传输也是二次离子的重要来源.     

水中微/纳塑料电化学检测及去除的研究进展

微/纳塑料（M/NPs）因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和高效去除.电化学技术因其在M/NPs的检测上表现出简携、灵敏和低成本等优势,对M/NPs的去除具有环保绿色、反应可控和效率高等优点,展现出巨大的应用潜力.以M/NPs的污染现状为出发点,对电化学技术应用于水环境中M/NPs的检测和去除进行了阐述和总结,分析了M/NPs的电化学传感方法以及传感器识别M/NPs的原理和特点,讨论了电絮凝、电吸附、电氧化和电还原技术对水体中M/NPs的去除效果及影响因素.结果表明,基于电化学传感方法检测M/NPs颗粒表现出良好的表征性能,通过电化学技术（电絮凝、电吸附、电氧化和电还原）,M/NPs可被高效去除.电化学技术对M/NPs检测和去除的影响因素主要与传感器装置、电极材料、材料界面调控、参数条件和反应器体系有关.研究者未来应从传感器的设计、电极材料的开发和反应过程的优化这三方面聚焦,有望实现M/NPs从实验室的检测和去除转化到实际水体当中的应用.     

2017~2021年苏皖鲁豫交界区域PM2.5和O3时空变化特征及影响因素

苏皖鲁豫交界区域是长三角和京津冀及周边两大大气污染治理重点区域的连接带,揭示该区域PM_2.5和O₃污染特征对推动区域大气污染联防联控有着重要意义.基于2017~2021年苏皖鲁豫交界区域22个地市的国家空气环境监测网络观测数据,探讨了该区域PM_2.5和O₃浓度的时空变化特征及气象影响.结果表明：①2017~2021年区域PM_2.5浓度呈现逐年下降趋势,PM_2.5浓度月均值呈现“U型”分布,冬季PM_2.5浓度仍维持高位.O₃-8h-90%浓度呈现波动下降趋势,O₃-8h-90%浓度月均值变化呈“M型”分布,夏秋季O₃污染程度未有好转.②与2017年相比,2021年PM_2.5-O₃复合污染天数减少了52 d,但PM_2.5污染仍占主导地位.③PM_2.5和O₃污染区域主要集中在区域中部和北部城市,且中部城市PM_2.5和O₃污染程度均改善显著.④采用Moran''s I指数和LISA指数分析了区域PM_2.5和O₃-8h-90%浓度的全局和局部空间自相关性,PM_2.5和O₃-8h-90%浓度均具有空间相关性,PM_2.5浓度主要表现为高值-高值聚集或低值-低值聚集现象,且高值-高值聚集有从中部向西部转移的现象,2020年和2021年O₃-8h-90%浓度表现为高值-高值聚集或低值-低值聚集现象.⑤结合气象要素数据,利用KZ滤波方法量化排放源与气象条件对区域PM_2.5和O₃-8h浓度的贡献,两者主要受到污染物排放影响,贡献率分别为101.0%和99.3%,表明污染物减排是驱动区域空气质量改善的主要因素.此外,气象条件对PM_2.5浓度的贡献在一、四季度为正值,二、三季度为负值,而对O₃-8h浓度的影响则反之,且气象条件对不同城市PM_2.5和O₃-8h浓度的影响程度存在较大差异.     

银川市黄河滩区土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源解析

为了解银川市黄河滩区土壤重金属污染现状及来源,采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了银川市黄河滩区共92个采样点土壤样品中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、As和Mn这8种重金属的含量,采用富集因子、地累积指数法与潜在生态风险指数法对重金属污染特征进行分析和评价,并结合相关性分析、绝对主成分-多元线性回归受体模型（APCS-MLR）、正定矩阵因子分解（PMF）模型和地统计学对土壤重金属进行来源解析.结果表明,Cu和Pb含量平均值低于银川市土壤背景值,Zn、Cr、Ni、Cd、As和Mn含量平均值分别是背景值的1.28、1.06、1.08、1.79、1.11和1.19倍,所测8种重金属元素含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值;不同用地类型之间重金属含量平均值表现为：荒地>退耕地>林地>耕地;研究区Zn和Cd呈轻微富集,其余6种元素无富集;Cd属于中度潜在生态风险水平,其余重金属处于轻度水平;联合受体模型表明交通和农业等人为活动来源对Zn和Cd的贡献较大,其余重金属受土壤母质等自然源影响较大.研究结果可为银川市黄河生态保护与可持续发展提供科学依据.     

生物炭对黄绵土中NO3--N运移过程影响及模拟

为探究不同施加量生物炭对黄绵土NO₃^--N运移过程及特征的影响,以生物炭与黄绵土质量比分别为0%（T0）、1%（T1）、2%（T2）、3%（T3）、4%（T4）和5%（T5）的6组混合土样为研究对象,以NO₃^--N为示踪物质,通过室内土柱溶质运移模拟试验,研究了不同生物炭施加量对黄绵土中NO₃^--N运移过程影响并进行模型模拟.结果表明,NO₃^--N在黄绵土中的穿透曲线随生物炭施加量增加明显右移,峰值逐渐降低.初始穿透时间、完全穿透时间及穿透总历时均随生物炭施加量增大而增加,T1、T2、T3、T4和T5处理NO₃^-穿透总历时分别是T0的1.26、2.31、2.72、3.22和3.57倍.两区模型（TRM）的R²>0.997,RMSE<2.083,相较于对流-弥散方程（CDE）,TRM模型拟合精度更高,能较好地模拟不同含量生物炭施加后的黄绵土中NO₃^--N运移过程.对TRM模型拟合参数进行分析发现,随生物炭施加量增加,平均孔隙流速、水动力弥散系数和可动区含水比率均逐渐减小,而弥散度和质量交换系数呈现增加的趋势.研究显示,生物炭有效增强了黄绵土对NO₃^--N的固持能力,减少了NO₃^--N向地下水体的渗漏,对保持土壤肥力与防止地下水污染具有重要作用.     

不同有机物料施用对菜地磷累积和转化的影响

当前以土壤有机质提升为核心的耕地质量提升是保证粮食安全的基础,但在有机质提升过程中土壤磷素的累积和转化特征仍不清楚.在等碳施用条件下,研究对比不同有机物料投入对菜地不同土层土壤磷的累积、转化和迁移规律,以期同步实现有机质提高和磷肥高效管理.试验设置对照（不施肥）、农户传统施肥、生物炭、鸡粪、餐厨废弃物和玉米秸秆施用这6个处理,于辣椒收获期测定各处理下不同土层有效磷（Olsen-P）和水溶性磷（CaCl₂-P）含量、土壤磷组分、有机质（SOM）和pH等指标.在0~5 cm和5~10 cm土层中,农户传统施肥处理有效磷含量最高,4种有机物料处理下有效磷顺序依次为：秸秆>生物炭>鸡粪>餐厨废弃物,秸秆和生物炭处理较餐厨废弃物分别增加59.6%~67.3%和29.1%~36.9%.秸秆处理最易于提升土壤活性磷库,0~5 cm土层土壤活性磷较鸡粪和餐厨废弃物处理分别增加47.3%和35.1%.随着土层深度增加鸡粪处理的有效磷降低比例最少,20~30 cm土层有效磷占表土层的55.9%,而在其他3种物料处理下仅占16.0%~34.0%.和农户传统施肥相比,有机物料施用后pH显著升高0.18~0.36个单位,鸡粪和餐厨废弃物处理的pH显著高于生物炭和秸秆（P<0.05）.生物炭处理下SOM含量相比其他3种有机物料显著增加7.7%~17.6%.4种有机物料中,秸秆提高土壤活性磷库的效果最佳,有利于快速提升植物可利用磷;鸡粪处理下磷素最易向下迁移;在基于土壤地力提升的农田管理下,施用生物炭既有利于改善土壤酸碱度和提高SOM,也可避免磷素在耕层过量积累,降低环境风险.     

基于改进麻雀搜索算法优化BP神经网络的土壤有机质空间分布预测

土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标,提高区域有机质空间分布预测精度十分必要.利用黄河流域卫宁平原采集的1 690个土壤表层（0~20 cm）有机质及自然环境、人类活动数据,通过1 348个点采用经典统计学、确定性插值、地统计插值和机器学习的方法分别建立了土壤有机质空间分布预测模型,以342个样点数据为测试集检验分析不同模型预测精度.结果表明,卫宁平原土壤表层ω（SOM）的平均值为14.34 g·kg^-1,1 690个采样点土壤有机质变异系数为34.81%,为中等程度变异,呈现出东北部、西南地区含量低,中间黄河左右岸和地势平缓的黄河阶地相对含量高的空间分布趋势.4类方法的预测精度大小为：机器学习法>地统计插值方法>确定性插值方法>经典统计学方法.通过对比,基于改进麻雀搜索算法优化的BP神经网络预测精度最好,改进后的麻雀搜索算法具有更优的收敛精度,避免了陷入局部最优,防止了数据过拟合,具有较好的预测能力,该优化算法可以提高土壤有机质含量预测精度,在土壤属性预测上有良好的应用前景.     

微塑料对土壤N2O排放及氮素转化的影响研究进展

微塑料（MPs）在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮（N₂O）是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N₂O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N₂O排放产生不同了影响,增大了对土壤N₂O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N₂O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度（如盆栽尺度）、更多元的角度（如反硝化过程、DNRA过程等）和更先进的手段上（如同位素技术）探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N₂O排放规律的影响提供一定的理论基础.