北方农牧交错区碳排放时空演变及减排路径

农牧交错区在我国能源供给和生态格局中具有重要的战略地位,探究其碳排放时空变化特征有助于深入了解我国能源生产基地的历史碳排放信息,为推动区域节能降碳和制定差异化的减排政策提供数据参考,对实现低碳经济发展具有重要意义.基于土地利用、夜间灯光及省级能源消费碳排放数据构建碳排放空间化模型,运用全局莫兰指数（Moran's I）和热点分析探究北方农牧交错区1995～2020年碳排放时空变化及聚集特征,并结合2010～2020年各城市的碳排放效率和减排潜力指数对城市分类后提出差异化的减排路径.结果表明：(1)多源数据构建的碳排放空间化模型在市级尺度的估算结果线性拟合R2可达0.92.(2)农牧交错区的碳排放总量从1995年的17 629.13万t增加到了2020年的101 450.8万t;但碳排放强度和增长速度均有所降低,与能源结构调整和能源效率提升有关.在空间分布上,高碳排放城市随时间变化依次为大同、包头和榆林.(3)研究区碳排放在县域尺度上呈现显著的全局空间正相关,热点区主要分布在晋陕蒙交界处,冷点区在2010年后由延安扩展到了庆阳和固原.(4)各城市基于碳排放效率和减排潜力指数的差异,可划分为：“高效率高潜力型”、“低效率高潜力型”、“高效率低潜力型”和“低效率低潜力型”这4类来实施有针对性的减排策略.     

济源市平原区农田重金属污染特征及综合风险评估

铅锌冶炼区农田重金属污染问题受到广泛关注.本研究通过区域调查和空间分析明确济源市东部平原区农田土壤-小麦重金属污染特征,应用富集因子、潜在生态风险指数法和Monte Carlo模拟方法评估区域土壤重金属生态风险以及小麦Cd和Pb健康风险.结果表明：土壤Cd、Pb、Cu和Zn平均含量分别为1.51、97.1、29.0和79.5 mg·kg^-1,均高于河南省土壤元素背景值.其中74.2%和10.8%的样点Cd、Pb含量分别超过农田土壤风险筛选值,61.3%和40.9%的样点小麦Cd、Pb含量分别超过国家食品安全限量标准.富集因子研究结果表明土壤Cd污染程度最高.高风险区主要分布在西南部、西北部和中东部以铅锌冶炼为主的工业区.健康风险评估结果显示研究区小麦Cd非致癌风险和致癌风险高于国际推荐安全值的概率分别高达27.5%和100%.济源市小麦田Cd、Pb累积显著,需引起当地有关部门足够关注.空间分析与风险评价结果相结合,可以有效辨识高风险区域,进而为研究区污染防治和管控提供理论依据.     

The interrelationships between resource-holding potential,resource-value and reproductive success in territorial males: How much variation can we explain?

A long-standing hypothesis in behavioural ecology posits that males with greater resource-holding potential (RHP) control resource sites deemed more valuable by sexually-receptive females and, thereby, males controlling such sites accrue greater reproductive success (RS). This hypothesis has historically been investigated using three separate but non-mutually exclusive relationships (male RHP vs. resource value, resource value vs. male RS and male RHP vs. RS). The relationships between these three variables are predicted to be strongly positive, however, due to measurement error and biological noise, perfect correlations (r = 1.0) are rare in biology even for well-established relationships. Moreover, the inaccurate identification of either the male trait(s) important to RHP or the resource characteristic sought by females will weaken the observed strength of the relationships. Here, I use meta-analysis to quantitatively describe the general pattern of these relationships in animals. I predict that the relationships between male RHP, resource-value and RS should be significantly positive (male RHP and resource-value should explain a large amount of the variation in male RS). My meta-analysis supports this hypothesis; however, in the best case scenario only ca. 20% of the variation in the response variable was explained. I conclude by identifying areas in which we need to improve our investigations of resource-defence animals and recommending approaches to meet these needs. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.     

臭氧活性炭工艺中卤乙酸生成潜能与相对分子质量分布关系的研究

通过臭氧生物活性炭和微曝气生物活性炭(O₃/BAC和micro-aeration/BAC)2套工艺研究其对不同相对分子质量有机物去除特点和不同相对分子量有机物生成的卤乙酸及其去除特性.结果表明,O₃/BAC工艺对相对分子质量区间>30×10³的有机物去除率超过90%.O₃/BAC与micro-aeration/BAC出水中,UV₂₅₄值表示相对分子质量<103的有机物超过50%,相对分子量区间在10×10³～30×10³的有机物占20%～30%;在O₃/BAC和微曝气/BAC工艺出水中,以相对分子质量<10³的有机物生成的卤乙酸最多,生成DCAA、TCAA、DBAA分别为97.00、38.55、2.10μg/L和104.00、42.75和2.92μg/L;采用各处理单元不同分子量有机物与氯反应生成的DCAA、TCAA、DBAA和THAAs与相对应的UV₂₅₄值进行线性拟合,相关系数分别为0.827、0.851 3、0.815 7和0.878.UV₂₅₄与臭氧生物活性炭处理工艺出水中的卤乙酸生成潜能具有较好的线性关系.     

典型涉污企业周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

分析和评价典型涉污企业周边土壤环境质量,对于加强企业用地环境风险管控,实施土壤重金属污染精准防控,进一步保障农产品质量安全具有重要意义。以18类典型涉污企业周边土壤为研究对象,对475家企业周边的2 017个监测样点进行土壤重金属Cd、As、Pb、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量测定,并采用主成分分析法、Hakanson 潜在生态风险指数法进行分析及评价。结果表明:典型涉污企业周边土壤重金属污染以Cd、Pb和As元素为主,各元素含量超过土壤污染风险筛选值的样品比例为9.82%~31.0%,超过土壤污染风险管控值的样品比例为4.46%~13.1%,其次是Zn、Cu、Hg和Ni,Cr无明显污染;主要污染元素Cd、Pb、As、Zn和Cu来自相同污染源且主要分布在有色金属矿采选业(B9)、黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)、生态保护和环境治理业(N77)等行业企业周边;黑色金属冶炼和压延加工业(C31)、有色金属矿采选业(B9)、有色金属冶炼和压延加工业(C32)等行业企业周边土壤重金属潜在生态风险等级较高,中等风险及以上比例分别为76.0%、53.0%和54.1%。可见,典型涉污企业周边土壤重金属存在一定程度的污染,尤其是有色金属矿采选业(B9)等采矿业以及黑色金属冶炼和压延加工(C31)等制造业等,污染程度高,潜在生态风险大,需要加强监测和管控。     

滁州市冬夏季VOCs污染特征、生成潜势及来源分析

为了解滁州市冬夏季VOCs污染特征,采用最大增量反应活性系数法、二次气溶胶生成系数法和正交矩阵因子模型分别对滁州市2023年1—2月和7—8月环境空气中VOCs进行分析,结果表明:滁州市冬夏季VOCs平均质量浓度分别为105.91 μg/m³和97.59 μg/m³,总OFP分别为221.11 μg/m³和201.00 μg/m³,总SOAFP分别为84.67 μg/m³和62.66 μg/m³。其中冬季烷烃占优势,夏季OVOCs占优势,夏季OFP前10物种贡献量占总OFP的58.02%;冬夏季VOCs的来源排放比例接近,可统一管控,主要管控机动车尾气、燃烧源和工业活动的过程排放。     

北京怀柔O3污染过程初始VOCs浓度特征及来源分析

为了解北京怀柔区夏季典型O₃污染过程中初始VOCs（挥发性有机物）浓度（以φ计）的特征,识别其关键物种及主要来源,于2016年8月3-11日在中国科学院大学雁栖湖校区教学楼顶开展强化观测,利用光化学物种比值法和连续反应模型法测算观测期间大气初始φ（VOCs）,采用MIR（最大增量反应活性）法估算初始VOCs的OFP（O₃生成潜势）,识别关键物种,并应用PMF（正交矩阵因子）模型对初始VOCs的来源进行解析.结果表明:北京怀柔区O₃污染过程中初始φ（VOCs）平均值为25.27×10-9,如忽略化学损失,φ（VOCs）将被低估约18.6%.初始VOCs的总OFP值为144.6×10-9,VOCs物种对总OFP贡献率的顺序依次为醛酮类>烯烃>芳香烃>烷烃,异戊二烯、乙醛、己醛、间/对-二甲苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,2,4-三甲苯、丁酮、1,3,5-三甲苯是怀柔区O₃形成的关键活性物种.PMF解析结果显示,机动车尾气源对初始φ（VOCs）的贡献率（23.5%）最高,其次是溶剂使用源（18.3%）、植物排放源（18.1%）、工业过程源（17.6%）、生物质燃烧源（12.1%）和煤炭燃烧源（10.5%）.研究显示,在北京怀柔区典型O₃污染过程中,减少机动车尾气源、溶剂使用源、上风向工业过程源的排放是控制怀柔区VOCs的有效措施,而控制异戊二烯、乙醛、己醛、间/对-二甲苯、甲苯等关键活性物种则是有效抑制VOCs排放对O₃生成贡献的重要手段.      

基于实时控制技术的CANON工艺稳定性运行

为保证出水水质稳定并提高氨氮去除率,实现CANON工艺的优化,利用SBR反应器进行了基于实时控制技术的CANON工艺稳定性研究.试验过程中,温度控制在30℃±1℃,pH 7~8,通过反应过程中氨氮、硝态氮、亚硝态氮和pH、DO、ORP的变化规律,制定了可行的实时控制策略.结果表明,进水氨氮浓度为917~1 540 mg·L~(-1)时,以6 mg·L~(-1)的剩余氨氮浓度作为控制参数可以满足工艺稳定性的要求,但氨氮传感器存在费用昂贵和误差较大等问题.采用pH、DO和ORP曲线的平台和特征点作为自控参数,可以维持CANON工艺的长期稳定运行,保证氨氮去除率平均维持在99%以上且出水水质稳定.     

蔬菜类废弃物甲烷发酵的产气潜能及过程特征

蔬菜废弃物具有适合厌氧发酵的特性。采用Batch实验方法,对5种常见的蔬菜废弃物的产气潜能进行研究,并在此基础上进一步对厌氧发酵过程限制性步骤及物质转化特征进行分析。研究结果表明:5种蔬菜废弃物累积产甲烷量在发酵0～10 d内增加较快,土豆和白菜废弃物产甲烷潜能最大,分别达到102 mL·g-1(VS),和83 mL·g-1(VS),而黄瓜废弃物的甲烷化潜能较低,只有35 mL·g-1(VS)左右。动力学参数拟合表明:土豆和白菜废弃物厌氧发酵水解、酸化、乙酸化和甲烷化各过程转化速率都明显高于其他废弃物,并且各过程最大转化潜能也较其他类蔬菜高出2倍之多。厌氧发酵限制性步骤分析表明,快速水解生成的SCOD不能有效地转化为VFAs,限制了白菜废弃物厌氧消化的后续转化,而VFAs的累积则是胡萝卜、黄瓜和土豆废弃物厌氧发酵的限制性步骤, SCOD以及VFAs同时累积是茄子废弃物发酵过程的显著特征。对各物质发酵过程物质转化特征分析表明,各废弃物由于4 d以后甲烷菌对乙酸的利用减慢,导致丙酸向乙酸的转化减慢而发生累积现象,10 d以后由于产酸过程的减弱,累积的丙酸盐逐渐转化。