经济集聚对中国三大城市群土地利用生态效率的影响

基于非期望产出的超效率EBM模型,测算2005—2016年京津冀、长三角和珠三角等中国三大城市群土地利用生态效率,采用核密度函数对其演变特征进行分析,并运用面板门槛回归模型和面板向量自回归模型,从产业和人口两个角度分析经济集聚对城市群土地利用生态效率的非线性影响和直接冲击。结果表明：（1）2005—2016年间中国三大城市群土地利用生态效率总体呈现先收敛后分化的演化特征,不同城市群之间的土地利用生态效率时空演变具有显著差异;（2）第三产业集聚水平和人口集聚水平对城市群土地利用生态效率表现出单门槛效应,表明适度产业集聚和人口集聚对城市群土地利用生态效率具有正向促进作用,反之则会导致促进作用下降甚至出现负向影响;（3）第三产业集聚水平和土地利用生态效率自身对土地利用生态效率的直接冲击都是从开始就达到顶峰而后收敛为0,而第二产业集聚水平和人口集聚水平则是先负向冲击后持续正向冲击。城市群在制定经济发展政策和土地利用政策时,既要充分发挥经济集聚的正面环境效应,也要重视不同经济集聚的适度性和动态性。     

A2/O-BCO系统中碳源类型对反硝化除磷及菌群结构的影响

采用厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化(A²/O - BCO)工艺处理低碳氮(C/N)比污水, 考察单因素碳源(阶段Ⅰ: 乙酸钠; 阶段Ⅱ: 乙酸钠+丙酸钠; 阶段Ⅲ: 丙酸钠)对有机物去除以及同步脱氮除磷的影响, 并重点探究乙酸钠、丙酸钠混合碳源条件下内碳源(PHA、Gly)的转化利用以及反硝化除磷(DPR)机理, 同时通过高通量测序对比了不同阶段微生物菌群结构的演变规律.结果表明: 混合碳源提高了有机物、氮、磷的同步去除效率, 厌氧段内碳源转化量为226mg/h, 释磷量高达30.58mg/L, DPR效率稳定在90%以上; 批次试验表明反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的比例为72.42%, 基本实现了DPAOs的富集; 高通量测序结果表明混合碳源更有利于形成独特的OTUs菌群, PAOs(包括Accumulibacter和Acinetobacter)和DPAOs (包括Dechloromonas和Pseudomonas)总量高达29.13%(> 16.18%(阶段Ⅲ) > 14.34%(阶段Ⅰ)), 有效促进了碳源的高效利用以及反硝化除磷效率; BCO反应器中氨氧化菌(AOB, 包括Nitrosomonas和Nitrosomonadaceae)和亚硝酸盐氧化菌(NOB, 以Nitrospira为主)总量从3.89%(N1)增加到23.09%(N2)、37.23%(N3), 为反硝化除磷提供充足的电子受体; 此外, 建立了基于碳源高效利用的运行调控策略, 以期为A²/O - BCO工艺的推广应用提供理论参考.     

采煤驱动下神东矿区地下水化学特征及成因

为查明神东矿区地下水化学特征,使用Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法、改进内梅罗指数法等对23个地下水水样进行分析.结果表明,研究区地下水呈弱碱性,化学类型从上游HCO₃^--Na⁺为主导型,逐渐过渡为下游HCO₃^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺主导、Cl^--K⁺·Na⁺、F^--K⁺·Na⁺等多种类型共同存在.地下水化学类型主要受蒸发浓缩和岩石风化控制,HCO₃^-主要来源于碳酸盐的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硫酸盐岩的溶解,Cl^-来源于岩盐的溶解和生活用水的污染,SO₄²来源于岩盐溶解,NO₃^-主要来源于生活用水和人畜排便.整体水质良好,个别地区存在一定程度的离子富集现象.研究成果可为当地水资源的高效利用,生态环境的保护与恢复提供理论支撑与参考.     

水源地周边土壤重金属分布特征及潜在风险-以深圳市为例

以深圳市水源地周边三种不同类型土壤(赤红壤､红壤､水稻田土)为研究对象,选择具有较高环境含量且毒性较强的Zn､Pb､As为目标,探究其在三种土壤剖面淋溶层､淀积层和母质层(A、B和C层)中的分布特征及赋存形态,同时分析重金属含量､赋存形态与土壤理化性质的相关性,并利用潜在生态危害指数法和潜在迁移指数法从重金属全量和赋存形态两个角度对土壤重金属的生态风险水平进行评估.结果表明:土壤重金属Zn､Pb､As在三类土壤各层中含量较高,但均低于当地土壤环境质量背景值,重金属含量受当地土壤成岩母质影响较大.形态分析表明三种重金属在三类土壤中均以残渣态为主,但红壤中可还原态Pb含量较高,在低pH时易转化为弱酸可溶态,而后释放并迁移.相关性分析表明Zn､Pb的全量与有机质含量呈极显著正相关,可还原态Zn与pH呈显著正相关,Pb和As的弱酸可溶态与可还原态显著正相关,黏粒和粉粒含量对Pb和As的形态分布造成不同程度的影响.三种重金属潜在生态危害级别均为轻微,对水源地安全潜在生态风险影响较小;重金属迁移能力大小在不同土类中依次为红壤土>赤红壤>水稻田土,元素本身迁移能力强弱依次为Zn>As>Pb;赤红壤和水稻田土A层Zn迁移能力最强,B层As最强,C层Zn､Pb､As均较弱;红壤中A层迁移能力Zn最强,B层Zn､Pb､As均较强,C层Zn､Pb､As均较弱.     

基于LUCC的喀斯特山区生态系统服务价值评价

喀斯特山区具有特殊的生态环境,对其进行生态系统服务价值评价是保证喀斯特山区生态安全和生态系统恢复的重要基础。该文基于典型喀斯特山区罗甸县土地利用/覆被变化(LUCC)数据,运用土地利用动态度分析研究区土地利用变化情况。结合研究区经济水平,采用"当量因子法"计算研究区生态系统服务价值(ESV),并对罗甸县2009-2016年间ESV的时空变化和驱动力展开研究。研究结果表明:在2009-2016年期间,研究区耕地、建设用地使用面积呈增加趋势,其他的土地利用类型面积均有所减少;研究区生态系统服务价值总体呈下降趋势,除食物生产的ESV增加外,其余的生态系统单项服务价值均下降,其原因主要受控于人文因素的影响;2009和2016年研究区敏感性指数(CS)均1,说明ESV对价值系数(VC)不敏感,缺乏弹性,因此结合罗甸县县域特征修正后的生态服务价值系数是合理的,研究结果是可信的;受地质背景的影响,罗甸县北部喀斯特地区的生态系统服务价值相比于中、南部非喀斯特地区偏低。因此,在罗甸县土地利用规划中,需要合理调整土地资源结构,提高研究区生态服务价值。     

酸性土壤中的碳氮耦合作用与N2O流失研究

以贵阳不同植被类型酸性土壤(果园、草地、茶园、阔叶林、针叶林)0～30 cm表层土壤为研究对象,比较了5种植被类型土壤养分含量、微生物量碳、微生物量氮、微生物量C/N、土壤呼吸作用、反硝化作用差异。结果表明:(1)研究区域土壤有机碳含量在7.11～37.00 g/kg之间,全氮含量在0.95～3.64 g/kg之间,低于贵州石灰土上的次生林;土壤有机碳/全氮均值介于5.98∶1～16.93∶1之间,表现为针叶林茶园草地阔叶林果园;(2)土壤NH_4~+-N含量在0.79～49.49 mg/kg之间,阔叶林最高,针叶林和茶园最低;NO_3~--N含量均值在0.04～1.18 mg/kg之间,针叶林最高,茶园和阔叶林最低,可能与针叶林、茶树等植物优先利用NH_4~+-N作为养分来源有关;(3)SMBC、SMBN分别介于818.01～3 192.86 mg/kg和141.36～531.42 mg/kg之间,SMBC/SMBN与pH值、铵态氮含量分别呈显著、极显著负相关,表现为针叶林草地茶园果园阔叶林;(4)土壤反硝化速率介于122.21～1 229.09 mg/(kg·h)之间,高于贵州石灰土上的次生林,果园和针叶林N_2O流失率较高,反硝化作用产生的CO_2不断被消耗。总的来说,区域土壤趋于有机碳积累,酸性环境、低NH_4~+-N含量下微生物倾向于生物体碳的积累;土壤氮矿化速率较快,N_2O流失率较高,初始NO_3~--N水平是决定酸性土壤N_2O释放率的主要因素。     

城市地面对大气污染贡献的计算与分析——以保定市主城区为例

固体地球对大气的净化能力主要受地面透气和透水性能的影响。以气体和水循环理论为基础,改进大气污染箱式模型,通过不同地面类型的透气、透水性试验,计算和分析了保定市主城区地面对大气污染的贡献。结果表明:城市房屋建设和地面硬化阻隔了大气与固体地球之间的气和水循环,降低了固体地球对大气的净化能力。保定市主城区混凝土地面和房屋覆盖区地面共占84. 6%,与裸地、水域、草地、林地相比,城市地面气体通量分别降低了82. 1%、81. 9%、83. 0%、84. 2%;水的入渗通量分别降低了84. 6%、0. 0%、84. 6%、84. 6%;水的蒸发通量分别降低了82. 9%、81. 5%、82. 4%、81. 8%。因此,地面类型变化使保定市主城区固体地球对大气的净化能力也相应降低了81. 5%～84. 6%。由此可见,改善城市地面透气和透水性是大气污染防治新途径。     

淮河流域(河南段)水质时空变化特征及其与土地利用类型的关系

水质的定量评估有利于地方政府制定和实施水污染防治政策.为研究近期淮河流域行政区划尺度上水质的时空变化特征及其受土地利用类型的影响,以淮河流域（河南段）为研究区,根据2009-2017年31个水质站点的水质周测浓度,结合土地利用遥感监测数据,利用季节性Mann-Kendall趋势检验法及Spearman相关分析法,对ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TP）的时空变化特征及其与土地利用类型的相关性进行分析.结果表明:①在时间上,ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TP）在大部分地区呈下降趋势,但各水质指标依然较高,ρ（COD_Cr）和ρ（TP）在丰水期略高于枯水期,ρ（NH₄+-N）在枯水期高于丰水期.②在空间上,水污染比较严重的有沱河、浍河、惠济河、涡河、贾鲁河、清潩河、颍河中游、黑茨河、汾泉河和洪汝河,大部分站点为GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类或Ⅴ类水质,部分站点甚至属于GB 3838-2002劣Ⅴ类水质;而颍河上游、北汝河、沙河、淮河干流及史灌河的水质较好,基本属于GB 3838-2002Ⅰ类或Ⅱ类水质.③土地利用类型与水质之间的相关性表现为ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）、ρ（TP）与旱地和城镇面积占比均呈正相关,与林地、草地和荒地面积占比均呈负相关,与水域面积占比也呈负相关但不显著.研究显示,淮河流域（河南段）水质有所改善,但部分地区水污染问题仍然比较严重,旱地与城镇用地是造成研究区水污染的主要原因,林地、草地、荒地和水域能够缓解水污染.