乡村人居环境系统韧性的演变规律及其提升路径——以国家城乡融合发展试验区重庆西部片区为例

以国家城乡融合发展试验区——重庆西部片区为研究区,以2009年、2014年、2019年为研究时点,以2009—2019年为研究时段,按照思想缘起、理论基础、实证演绎、提升路径的研究思路,建立乡村人居环境系统韧性测度的指标体系,分析其演变规律。研究结果表明：2009—2019年,重庆西部片区的乡村人居环境系统韧性水平不断上升,呈现出“南高北低”的空间格局。各子系统韧性在时间上呈现出不同程度的增长趋势,在空间上差异明显：自然系统韧性与人类系统韧性分别呈现出“由南向北递减”和“东西部向中部递减”的空间格局;居住系统韧性与支撑系统韧性则分别呈现出由“低值点缀分布”逐渐过渡到较为均衡和“普遍均衡、高低值点缀”的空间格局;社会系统韧性表现为“西部增强、东部减弱”的空间格局特征。借助障碍度模型对重庆西部片区乡村人居环境系统韧性提升的障碍因子及不同区县面临的主导障碍进行诊断,根据结果将重庆西部片区划分为单一主导障碍型、双重障碍型与三层障碍型三种类型,据此设计乡村人居环境系统韧性提升的差异化路径,以期打破重庆西部片区乡村人居环境系统韧性提升的多重制约。     

聚落“双修”视角下乡村振兴路径——以祁东县沙井村为例

在快速城镇化进程中,乡村凋敝对城乡协调和区域可持续发展构成严峻挑战。寻求乡村发展路径是落实乡村振兴战略的重要举措,也是迫在眉睫的核心任务。在厘清乡村聚落物质要素修补与非物质要素修复的聚落“双修”内涵基础上,针对乡村发展面临的系列难题,通过“生态”和“历史文化”资源整合、“人口”“土地”“产业”和“配套设施”的转移及建设,来探究根治“乡村病”的科学模式与振兴路径：对标双修、绿色发展以振兴乡村生态;六位一体、文化繁荣以振兴乡村文化;高效输出、对口回流以振兴乡村人才;横向联合、纵向推进以振兴乡村产业;三治融合、多元共建以振兴乡村组织。以祁东县沙井村规划实践为例,从人、生、文、地、产、设等六方面提出修复修补策略与措施,以达到修复乡村生态、培育乡村文化、恢复乡村社会朝气、振兴乡村产业经济、提升乡村人居环境的目的。     

干旱区水—能源—粮食纽带系统协同演化——以中国西北地区为例

水、能源、粮食是人类社会发展的基本保障,三者之间的紧密联系成为近年来国内外学者关注的重点。通过对水—能源—粮食纽带系统协同演化机制的探究,能更好地厘清三者之间的相互关系,对实现社会高质量发展具有重要意义。基于自组织理论,从水、能源、粮食三个角度构建理论模型,运用哈肯模型分阶段地对中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同发展的演化机制进行探究,并在此基础上分析水—能源—粮食纽带系统协同得分的时空分异规律。结果表明：（1）2000—2010年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统,其主导着整个系统的演化方向,而能源子系统、粮食子系统处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分整体呈上升趋势,但各地区得分差距较大。（2）2011—2018年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统和能源子系统,两者共同主导着水—能源—粮食纽带系统的协同演化,粮食子系统则处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分仍保持平稳上升趋势,省际间得分差距明显缩小。     

A/O-MBBR工艺处理生活污水性能及菌群结构

采用设计规模为100m³/d的一体化缺/好氧-移动床生物膜反应器(A/O-MBBR)处理实际生活污水,通过265d的中试研究考察了该工艺在多因素扰动下的除碳和脱氮性能,并对不同运行阶段微生物群落结构的动态变化进行了研究.结果表明,一体化A/O-MBBR系统具有良好的COD去除效果和脱氮性能.当好氧池溶解氧(DO)浓度和进水碳氮比(COD/N)分别为2.5~3.5mg/L和(7.9±2.0)时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到(93.3±5.4)%、(99.1±0.6)%和(67.9±10.5)%.Proteobacteria、Bacteroidetes和Chloroflexi在不同运行时期均有较高的相对丰度,保证了有机物的高效去除.A/O-MBBR系统脱氮功能菌在运行初期主要分布于活性污泥中,且相对丰度较低.长期运行后,生物膜与活性污泥中均同时检出大量硝化菌和反硝化菌.其中,相对丰度最高的硝化菌为Nitrospira,主要分布于生物膜上(19.48%~28.05%).反硝化菌则以Thauera、Terrimonas和Dokdonella等为主.     

我国取消电价补贴的经济影响——基于电价管制及完全竞争市场的分析

通过构建电力部门细分的CGE模型,分别在电价管制和完全竞争市场背景下,评估了取消电价交叉补贴和可再生能源电价补贴,以及引入碳税政策并将碳税收入转移支付给风电及光伏行业的经济影响.研究发现:取消电价交叉补贴对GDP有负面影响,而取消可再生能源电价补贴后GDP有所提升;相比完全竞争市场,电价管制市场背景下取消电价交叉补贴对GDP的负面冲击强度增加了0.003%,而取消可再生能源电价补贴对GDP的促进作用幅度则相对减小0.056%;同时取消两种补贴时,在电价管制市场背景下GDP相比基准情景下降了0.022%,而在完全竞争市场背景下GDP则增加了0.038%.电价管制市场背景下取消电价补贴对电力结构及能源结构影响较小;而在完全竞争市场背景下取消电价补贴将刺激传统电力消费并导致碳排放有所增加.引入碳税政策并将碳税收入转移支付给风电及光伏行业可以有效控制碳排放并促进电力结构和能源结构改善,但会对行业总产出和GDP产生更大的负面冲击.我国未来应适度放开电价管制,并采取诸如适时征收碳税并将其收入转移支付给风电和光伏行业的支持性政策,推动我国能源结构优化和节能减排目标的实现.     

微生物光电还原CO2合成乙酸对外电压的响应机制

以TiO₂光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成（MPES）系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO₂合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为（1.18 ±0.11） mmol/（L·d）,法拉第效率为45.75%±3.97%.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4V升高至0.6V时,MPES的电流,乙酸产量和法拉第效率都显著提高,系统的性能主要受限于阳极.当外电压高于0.6V,系统电流,乙酸产量的增速减缓,法拉第效率在外加电压0.8V时达到最大值,随后下降,表明生物阴极的得电子能力已经达到饱和,此时MPES的性能主要受限于阴极.作为电子传递中间体,H₂的不完全利用是法拉第效率没有随着外电压的增加进一步提升的原因.     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

外源硫诱导下的Desulfovibrio desulfuricans sub sp.EPS特性及对Zn(Ⅱ)的吸附

研究了3种外源硫(Na₂SO₄、Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D.desulfuricans sp.)的胞外聚合物(EPS)的胁迫/诱导作用。结果表明,在还原性硫源0.50g/L Na₂SO₃的条件下,EPS产量最高,为2104.39mg/g VSS,蛋白质含量为1888.52mg/g VSS,较胁迫/诱导前均提高了300%以上;其对Zn(Ⅱ)的吸附性能最好,为954.4mg/g EPS,提高了98.17%。三维荧光(3D-EEM)结果表明,胁迫/诱导后EPS中类酪氨酸均大量增加;傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明,胁迫后-OH、C=O、C-O-C等官能团均大量增加,在Zn(Ⅱ)的吸附中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,在还原性硫源(Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)胁迫/诱导后,EPS中C-O/C-N、C=N和某种含氧基团(X)大量增加,可能是吸附Zn(Ⅱ)的主要基团。     

Biological methane production coupled with sulfur oxidation in a microbial electrosynthesis system without organic substrates

Methane is produced in a microbial electrosynthesis system (MES) without organic substrates. However, a relatively high applied voltage is required for the bioelectrical reactions. In this study, we demonstrated that electrotrophic methane production at the biocathode was achieved even at a very low voltage of 0.1 V in an MES, in which abiotic HS⁻ oxidized to SO₄²⁻ at the anodic carbon-cloth surface coated with platinum powder. In addition, microbial community analysis revealed the most probable pathway for methane production from electrons. First, electrotrophic H₂ was produced by syntrophic bacteria, such as Syntrophorhabdus, Syntrophobacter, Syntrophus, Leptolinea, and Aminicenantales, with the direct acceptance of electrons at the biocathode. Subsequently, most of the produced H₂ was converted to acetate by homoacetogens, such as Clostridium and Spirochaeta 2. In conclusion, the majority of the methane was indirectly produced by a large population of acetoclastic methanogens, namely Methanosaeta, via acetate. Further, hydrogenotrophic methanogens, including Methanobacterium and Methanolinea, produced methane via H₂.     

Identification and characterization of Fe3O4/peroxodisulfate advanced oxidation products from sulfameter

Sulfonamides (SAs) are one of the most widely used antibiotics and their residuals in the environment could cause some negative environmental issues. Advanced oxidation such as Fenton-like reaction has been widely applied in the treatment of SAs polluted water. Degradation rates of 95%-99.7% were achieved in this work for the tested 8 SAs, including sulfisomidine, sulfameter (SME), phthalylsulfathiazole, sulfamethoxypyridazine, sulfamonomethoxine, sulfisoxazole, sulfachloropyridazine, and sulfadimethoxine, in the Fe₃O₄/peroxodisulfate (PDS) oxidation system after the optimization of PDS concentration and pH. Meanwhile, it was found that a lot of unknown oxidation products were formed, which brought up the uncertainty of health risks to the environment, and the identification of these unknown products was critical. Therefore, SME was selected as the model compound, from which the oxidation products were never elucidated, to identify these intermediates/products. With liquid chromatography-high resolution tandem mass spectrometry (LC-HRMS/MS), 10 new products were identified, in which 2-amino-5-methoxypyrimidine (AMP) was confirmed by its standard. The investigation of the oxidation process of SME indicated that most of the products were not stable and the degradation pathways were very complicated as multiple reactions, such as oxidation of the amino group, SO₂ extrusion, and potential cross-reaction occurred simultaneously. Though most of the products were not verified due to the lack of standards, our results could be helpful in the evaluation of the treatment performance of SAs containing wastewater.