公平与效率协调视角下的中国碳减排潜力与路径

在碳排放公平原则和效率原则协调的基础上计算区域碳减排潜力并设计碳减排路径,对于我国更科学地测算区域碳减排潜力以及更合理地制定区域碳减排路径,从而更好地促进绿色低碳经济发展具有重要意义。选取了1997-2015年29个省级地区数据,通过Super-SBM模型测算了碳排放效率,并以人均碳排放量衡量区域碳排放公平;基于Markov链框架测算了碳排放公平和效率的俱乐部趋同指数,以分析公平和效率原则在考察我国碳减排潜力中的重要性以及在制定碳减排政策时的侧重点,进而在碳排放公平与效率协调的视角下重新测算出各省份的碳减排潜力;在碳排放公平和效率二维矩阵图基础上,基于二者协调的视角设计了碳减排路径。研究发现：（1）我国碳排放公平与碳排放效率的俱乐部趋同程度（固化程度）具有显著差异,碳排放的“长期低效率”比“长期不公平”固化问题更严重。（2）相比于公平与效率相等原则,基于协调原则下的各地区碳减排潜力指数存在变化,这将影响我国碳减排目标地区的划分,进而影响国家碳权分配以及减排责任的分摊。（3）基于各省碳减排的公平性与效率性差异,中国大陆29个省级行政区域可划分为四大类型地区。我国公平效率协调的减排路径是：重点支持“低效低排”型地区,提高其碳排放效率,实施碳排放公平和效率动态协调的碳减排策略。     

兰州生物质燃烧VOCs排放特征及其大气环境影响

采用排放因子法建立了2016年兰州市生物质燃烧源挥发性有机物（VOCs）排放清单,并分析了污染物的时空排放特征,利用排放清单对生物质燃烧源的臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶（SOA）生成潜势进行了估算,研究其排放对大气环境的影响.结果表明：2016年兰州市生物质燃烧源排放VOCs总量为6626.2t,排放高值区在榆中东南及东北部、永登中部和七里河南部,经济水平落后、秸秆产量大的地区污染物排放量更大.污染物排放集中在采暖季（11~3月）及农作物收割期（7~8月）;兰州市生物质燃烧源的OFP总量为13880.3t,煨炕为OFP贡献最大的子源,占比46.1%,含氧挥发性有机物（OVOCs）为OFP贡献最大的关键组分,占比51.4%;OFP贡献排名前10的物种有乙酸、丙烯、2-丁酮、甲苯、甲醛、乙醛、间/对-二甲苯、1-丁烯、丙酸和异戊二烯.煨炕是SOA生成潜势贡献最大的子源,占比46.5%,芳香烃为SOA生成潜势贡献最大的关键组分,占比62.2%,SOA生成潜势贡献排名前10的物种有苯酚、甲苯、α-蒎烯、间/对-二甲苯、苯、邻二甲苯、茚、1,2,4-三甲基苯、乙苯和1,2,3-三甲基苯;以降低区域O₃和SOA浓度为目标时,应优先管控煨炕和秸秆露天燃烧（玉米）两类子源.     

Effects of redox potential on soil cadmium solubility: Insight into microbial community

Understanding the role of microbes in the solubility of cadmium (Cd) is of fundamental importance for remediation of Cd toxicity. The present study aimed to identify the microbes that involved in regulating Cd solubility and to reveal possible mechanisms. Therefore, microbial communities were investigated through high-throughput sequencing approach, the molecular ecological network was constructed and metagenomes were predicted. Our results indicated that redox conditions affected both the solubility of soil Cd and the microbial communities. Anaerobic microbes, such as Anaerolineaceae, did not only play important roles in shaping the microbial community in soils, but might also be involved in regulating the Cd solubility. Two possible mechanisms that how Anaerolineaceae involved in Cd solubility are (1) Anaerolineaceae are important organic matter degraders under anoxic conditions and (2) Anaerolineaceae can co-exist with methane metabolism microbes, while methane metabolism promotes the precipitation of soluble Cd. Thus, application of Anaerolineaceae in bioremediation of soil Cadmium contamination is a potential approach. The study provided a novel insight into the role of microbial community in the regulation of Cd solubility under different redox conditions, and suggested a potential approach for the remediation of soil Cd contamination.     

Recent development of a refined multiple air pollutant emission inventory of vehicles in the Central Plains of China

Central Plains region of China,represented by Henan Province,is facing serious air pollution problems.Vehicular exhaust emissions had adverse impacts on the atmospheric environment.The first comprehensive and novel vehicle emission inventory for Henan Province using vehicle kilometers traveled,localized emission factors,and activity data at city-level was developed.Furthermore,3 km×3 km gridded emission and temporal variations were determined by using localized information.Results show that the total emissions of sulfur dioxide(SO_2),nitrogen oxides(NOx),carbon monoxide(CO),particular matter with aerodynamic diameter10μm(PM_(10)),aerodynamic diameter2.5μm(PM_(2.5)),volatile organic compounds(VOCs),VOCs-evaporation and ammonia in 2015 were 9.1,533.4,1190.7,23.7,21.6,150.8,31.5 and 10.4 Gg,respectively,and the emission intensities of the above pollutants were 0.05,2.7,6.0,0.1,0.1,0.8,0.2 and 0.05 g/km,respectively.Vehicles meeting the Primary China 1,China 3 and China 4 contributed 89.1%,82.7%,75.3%,75.5%,75.5%,68.2%,68.4%and 82.3%for SO_2,NO_x,CO,PM_(10),PM_(2.5),VOCs,VOCs-evaporation and ammonia emissions,respectively.Zhengzhou,Zhoukou,Nanyang,Luoyang,Shangqiu and Xinyang showed relatively higher emissions and contributed more than 50%of each pollutant.The spatial distribution indicated obvious characteristics of the road network,and high-level emission was concentrated in the downtown areas.Additionally,the ozone formation potential(OFP)based on the estimated speciated VOC emissions was 569.6 Gg in Henan Province.Aliphatic and aromatic hydrocarbons were the main species of VOCs,whereas olefins contributed the largest proportion of OFP,with 42.2%.     

西安人为源VOCs排放特征及其对O3和SOA生成潜势的影响

为研究西安市人为源VOCs（挥发性有机物）对OFP（O₃生成潜势）和SOAFP（二次有机气溶胶生成潜势）的影响,基于西安市环境统计数据和相关统计资料,结合排放因子法和已有的源成分谱,建立西安市人为源VOCs排放清单,并利用最大增量反应活性（MIR）和气溶胶生成系数（FAC）估算各类人为源排放VOCs对O₃和SOA（二次有机气溶胶）的生成贡献.结果表明:①2016年西安市人为源VOCs排放总量为119.187×103 t,其中,溶剂使用源、移动源和工艺过程源是主要的排放源,排放量分别为50.676×103、29.414×103、24.430×103 t. ②2016年西安市各区县VOCs排放总量较大的依次为长安区、雁塔区、未央区和碑林区,排放量分别为15.28×103、12.34×103、11.81×103和10.14×103 t,莲湖区、新城区和灞桥区VOCs排放量大于5×103 t,而阎良区排放量最小. ③2016年西安市总OFP为222.087×103 t,间/对-二甲苯、甲苯、邻-二甲苯等对总OFP的贡献率为72.40%;溶剂使用源对总OFP的贡献率最大,其次是生物质燃烧源,并且生物质燃烧源单位质量VOCs的OFP最强. ④2016年西安市总SOAFP为318.347 t,间/对-二甲苯、甲苯、邻-二甲苯、乙苯等对总SOAFP的贡献率为88.65%;溶剂使用源对总SOAFP的贡献率最大,其次是生物质燃烧源,而且溶剂使用源单位质量VOCs的SOAFP强于其他排放源.研究显示,与其他地区VOCs单位面积排放清单相比,西安市VOCs单位面积排放强度处于中等水平.      

典型焦化厂大气挥发性有机物排放表征分析

焦化行业是我国重要工业类别,但因其工艺过程复杂,所以VOCs（挥发性有机物）排放特征尚不明确.以典型机械焦化厂为研究对象,对焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同排放环节进行采样,并利用GC/MS（气相色谱质谱联用仪）进行多物种分析,并对焦化厂排放VOCs的OFP（生成O₃的潜势）进行探索性研究.结果表明:①焦化厂排放的VOCs包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和含氧VOCs等六大类,共90多个物种.②不同环节排放的ρ（VOCs）差异显著,其中,焦炉烟囱ρ（VOCs）排放量（87.1 mg/m3）最大,其次为推焦（4.0 mg/m3）、装煤（3.3 mg/m3）和焦炉顶（1.1 mg/m3）.③不同环节排放的VOCs种类不同,但均以烷烃和烯烃为主,其中,焦炉烟囱排放的烯烃最多（占比达66%）,装煤和推焦排放的则以烷烃为主（占比分别为42%和36%）,焦炉顶排放的烷烃和烯烃相近（占比分别为31%和29%）.④基于排放特征和最大增量反应活性法研究发现,焦炉烟囱是焦化厂VOCs减排的重点环节,烯烃是重点减排的物种,特别是乙烯、丙烯、丁烯和1,3-丁二烯等,但乙醛、苯、甲苯等也不容忽视.研究显示,以乙烷/丙烷/乙烯（三者质量浓度之比）为指标,可明显区分焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同环节的VOCs排放.      

河流底泥潜在硝化速率模型研究

为深入认识河流NH₄+-N的转化降解过程,以生物量、温度和c（NH₄+-N）这3项因子为对象,开展河流底泥潜在硝化速率模型研究.采集典型污染河流底泥样品,设置3个生物量梯度（高、中、低）、5个c（NH₄+-N）梯度（0.13、0.63、1.13、2.13、4.13 mmol/L）、4个温度梯度（15、20、30、40℃）,测定不同条件下河流底泥潜在硝化速率,并进一步构建了潜在硝化速率模型,定量分析了生物量、温度和c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的影响.结果表明:①生物量对底泥的潜在硝化速率有显著影响,高、中、低生物量条件下,河流底泥潜在硝化速率范围分别为0.10~0.26、0.03~0.16和0.02~0.07 μmol/h.②底泥潜在硝化速率随温度呈现指数增长,但高温具有抑制作用,各温度梯度下k（硝化速率常数）分别为5.9、9.3、18.1、10.6 μmol/（g·h）,15~30℃范围内θ（温度校正系数）为1.074.③c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的限制作用符合Monod方程,高、中、低生物量条件下K_s（半饱和浓度）的平均值分别为0.02、0.05、0.13 mmol/L.研究显示,潜在硝化速率模型较好反映了生物量、温度和c（NH₄+-N）对河流底泥潜在硝化速率的影响,为定量认识底泥硝化能力提供了有效手段.      

改革开放以来中国粮食生产空间重构

粮食生产空间重构不仅事关我国粮食安全,而且深刻影响着区域经济发展与生态保护。从数量、生产潜力和空间格局三个维度出发,采用GAEZ模型、景观格局指数与重心迁移模型探讨了1980—2018年中国粮食生产空间重构。研究表明：（1）就数量来看,南减北增,总量基本持衡,但其内部转换频繁。粮食生产空间转出面积约达6458万hm²,其中退耕还林还草与建设用地扩张占到90%左右;粮食生产空间转入面积为6680万hm²,毁林垦草占到75%。（2）从生产潜力上看,其总量整体呈下降趋势,同时表现出由东向西降低的梯度差异。生产潜力总量减少主要是由退耕还林还草与城市扩张所导致,使得中低潜力、中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间减少。而增加的主要原因是毁林垦草,使得中潜力与中高潜力等级的粮食生产空间大量增加。（3）由于人类活动的加剧,空间格局发生了显著变化。粮食生产空间的规模逐渐变小,形状趋于复杂,相隔距离逐渐变远。同时,粮食生产空间的数量重心整体向南运动,但迁移距离不大。而生产潜力重心不断向东北移动,迁移幅度相对较大。研究结果丰富了土地系统研究体系,为保障粮食安全及实现粮食生产空间的可持续集约化发展提供依据。     

基于生态约束的城市开发边界模拟研究——以南京为例

城市开发边界划定是国土空间规划的重要内容,也是实施国土空间管治、城乡建设管理和生态安全管控的关键抓手,对于推动城市空间高质量发展具有基础性和约束性作用。综合利用回归分析模型、InVEST模型和CA模型,探索构建基于生态约束的城市开发边界划定方法,并以南京市中心城区为例,在评价城市生态用地重要性和建设用地空间扩展潜力基础上,开展不同目标年份的城市用地扩张模拟,据此划定城市开发边界。研究表明：城市建设用地扩张具有动态性、复杂性、系统性特征,受到多因子相互作用,基于生态约束的城市开发边界模拟能够兼顾城市空间发展需求和居民高品质生态环境诉求,促进城市发展与生态保护相统一、人口经济和资源环境相协调,有助于丰富城市开发边界划定方法研究,为国土空间规划编制提供科学参考。     

黑河重金属空间分布及与大型底栖动物的关系

为探究河流水体和表层沉积物重金属分布特征及其与大型底栖动物的响应关系,于2019年8月在黑河上、中游不同区域采集底栖动物、水体及表层沉积物样品,测定了8种重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg、As）的含量,利用多元统计法分析了底栖动物、水体及表层沉积物重金属空间分布特征,并运用综合污染指数、潜在生态风险指数法对河流水体及表层沉积物重金属的污染风险进行评价,最后运用相关性分析了大型底栖动物与河流水体及表层沉积物的关系.结果表明,水体重金属含量整体较低,空间变化不显著.表层沉积物中w（Mn）,w（Zn）,w（Cr）,w（Ni）,w（Cu）,w（Pb）,w（As）,w（Cd）均高于水体和土壤背景值,其均值分别为背景值的1.36,2.26,2.66,2.10,1.98,1.85,1.89和3.33倍,且空间差异显著.表层沉积物中Cu、Cr、Ni可能来源于农药化肥的施用和工业废水排放;Cd、Pb、Mn可能来源于矿渣及其渗滤液和自然背景的叠加影响;As和Zn可能与生活及工业污水排放有关.水体重金属污染水平极低;表层沉积物重金属污染主要由Cd、Cr、Zn、Ni引起;空间变化趋势为上游支流>上游干流﹥中游.表层沉积物中Mn、Cd的RI值分别为17.20和12.30,属高风险水平,其他元素均为低度风险水平.大型底栖动物现存量及多样性呈空间差异性分布,基眼目密度与水体中As呈正相关;鞘翅目、半翅目和基眼目密度及3种生物多样性指数均与表层沉积物重金属含量呈显著性相关,其可作为黑河上、中游水体及表层沉积物重金属污染的潜在指示生物.