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自然资源学报 2020年第1期35卷 3-13页

作者：彭建吕丹娜董建权刘焱序刘前媛李冰北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

新时期国土空间生态修复的核心是整体保护与系统治理,强调生态保护修复与社会经济发展耦合关联的系统性、协同性。景观生态学以景观为研究对象,基于整体综合视角聚焦景观结构与功能演变及其与人类社会相互作用机理,重点关注过程耦合与... 详细信息

新时期国土空间生态修复的核心是整体保护与系统治理,强调生态保护修复与社会经济发展耦合关联的系统性、协同性。景观生态学以景观为研究对象,基于整体综合视角聚焦景观结构与功能演变及其与人类社会相互作用机理,重点关注过程耦合与空间集成。面向国土空间生态修复的战略需求,景观生态学"格局与过程耦合—时空尺度—生态系统服务—景观可持续性"的研究路径能够为国土空间生态修复提供重要学科支撑;依据格局—过程互馈机理识别退化、受损的山水林田湖草生命共同体,基于景观多功能性权衡协调社会—生态需求并确定修复目标,应用生态安全格局优化多层级修复网络体系,建立面向景观可持续性的多尺度级联福祉保障。

关键词：国土空间生态修复景观生态学过程耦合空间集成

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去灰分对生物炭理化性质及芳香族污染物吸附的影响

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环境化学 2020年第11期39卷 3161-3170页

作者：张萌吕耀斌朱一滔施羲渊李威李萍萍王喜龙南京林业大学南方现代林业协同创新中心生物与环境学院南京210037 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

本研究考察极性和非极性芳香族化合物1-萘酚和萘在以小麦秸秆为原料、不同炭化温度(300、400、500℃)下制得的原始生物炭以及去灰分处理后生物炭上的吸附,以探究生物炭的矿物组分对其吸附芳香族污染物的影响机制.结果表明,去灰分后,萘... 详细信息

本研究考察极性和非极性芳香族化合物1-萘酚和萘在以小麦秸秆为原料、不同炭化温度(300、400、500℃)下制得的原始生物炭以及去灰分处理后生物炭上的吸附,以探究生物炭的矿物组分对其吸附芳香族污染物的影响机制.结果表明,去灰分后,萘和1-萘酚在生物炭上的有机碳标化吸附分配系数Koc普遍增大(除了1-萘酚在300℃生物炭上的Koc值减小),吸附等温线的非线性程度增强,主要是由于去灰分改变生物炭的组成结构和表面性质.去灰分后,生物炭的整体极性略有提高,而表面极性明显降低,表明矿物组分影响生物炭中极性官能团的空间分布,有助于极性官能团在生物炭表面的向外暴露.与脂肪碳相比,原始和去灰分生物炭中的芳香碳组分对于萘和1-萘酚是更为有效的吸附位点,其与这些芳香族化合物间的疏水作用是主导吸附机制.去灰分潜在增加了生物炭的芳香碳含量,增强其芳香性;同时减少生物炭表面极性官能团的暴露,使得原来被屏蔽的疏水吸附域外露,促进与目标化合物的疏水作用,导致吸附强度(Koc)增大.除了疏水作用,1-萘酚结构中的极性官能团—OH能与矿物含氧表面或极性官能团形成氢键作用,对其在低温生物炭(300℃)上的吸附有重要贡献,去灰分后氢键作用减弱,导致吸附强度(Koc)下降.这说明生物炭中的无机矿物一方面可以通过特定作用机制有效结合芳香族有机污染物,该作用对总吸附的贡献与污染物性质、生物炭的制备温度和理化属性以及二者之间的主导作用机制有关;另一方面屏蔽有机组分上和孔内的有效吸附位点,抑制芳香族污染物在生物炭上的吸附,酸洗去灰分对生物炭吸附芳香族污染物的影响取决于这两个方面的平衡.

关键词：生物炭芳香族污染物吸附去灰分

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腐殖酸负载对萘和1-萘酚在生物炭上吸附动力学的影响

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环境化学 2020年第1期39卷 101-109页

作者：张萌吕耀斌朱一滔施羲渊杨庆王喜龙李威李萍萍南京林业大学南方现代林业协同创新中心生物与环境学院南京210037 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

进入环境的生物炭对有机污染物的吸附过程受到普遍共存的溶解性有机质的影响.本研究将两种腐殖酸组分负载在以玉米秸秆为原料、不同炭化温度下(200、400、600℃)制得的生物炭上,考察极性和非极性有机污染物萘和1-萘酚在原始和腐殖酸负... 详细信息

进入环境的生物炭对有机污染物的吸附过程受到普遍共存的溶解性有机质的影响.本研究将两种腐殖酸组分负载在以玉米秸秆为原料、不同炭化温度下(200、400、600℃)制得的生物炭上,考察极性和非极性有机污染物萘和1-萘酚在原始和腐殖酸负载生物炭上的吸附动力学,分别应用拟一级、拟二级和双室一级3种动力学模型对实验数据进行拟合.结果表明,拟二级和双室一级动力学模型均能较好地描述动力学吸附过程.腐殖酸负载对生物炭上萘和1-萘酚的吸附动力学有显著影响,使得平衡吸附量(Qe)下降,而表观吸附速率提高.致密的芳香碳组分和纳米级孔隙主要对萘和1-萘酚在生物炭上的慢吸附单元起作用,腐殖酸负载降低了生物炭的芳香化程度和孔隙度,慢吸附对总吸附的贡献(fslow)降低.生物炭内部有机碳的致密性降低,使得萘和1-萘酚分子容易扩散进入生物炭颗粒内部,加之表面积和孔隙度减少,缩短吸附平衡时间,两种化合物的慢吸附速率常数(kslow)均提高.负载腐殖酸后,两种化合物的快吸附速率常数(kfast)的变化却不同.腐殖酸负载向生物炭表面引入含氧极性官能团,阻碍萘分子向表面疏水吸附位点扩散,使得萘的kfast下降;而由于1-萘酚是极性有机物,除了疏水作用,其结构中的—OH能通过氢键与生物炭表面相互作用,其kfast反而升高.

关键词：生物炭有机污染物腐殖酸吸附动力学

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博斯腾湖流域大气多环芳烃污染特征、干沉降通量及来源

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环境科学 2019年第2期40卷 558-566页

作者：宋世杰黄韬赵留元毛潇萱穆熙高宏马建民兰州大学资源环境学院甘肃省环境污染预警与控制重点实验室兰州730000 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

本研究使用大气被动采样器(PAS-PUF)和干沉降被动采样器(PAS-DD),分别于2016年采暖期和2017年非采暖期对新疆博斯腾湖流域及周边地区15种USEPA优控多环芳烃(PAHs)大气浓度和干沉降进行了观测,并对其污染特征和来源进行了研究.结果表明,... 详细信息

本研究使用大气被动采样器(PAS-PUF)和干沉降被动采样器(PAS-DD),分别于2016年采暖期和2017年非采暖期对新疆博斯腾湖流域及周边地区15种USEPA优控多环芳烃(PAHs)大气浓度和干沉降进行了观测,并对其污染特征和来源进行了研究.结果表明,采暖期和非采暖期博斯腾湖流域PAHs大气浓度范围分别为6. 38～245. 43 ng·m^(-3)和2. 33～74. 76ng·m^(-3);采暖期与非采暖期均呈现出居民区>湖泊周边>塔中的空间分布.采暖期和非采暖期PAHs大气干沉降通量范围分别为0. 45～18. 10μg·(m^2·d)-1和0. 25～8. 15μg·(m^2·d)-1;采暖期居民区PAHs干沉降通量比湖泊周边和塔中采样点高,但在非采暖期塔中采样点高于其它采样点.整体而言,博斯腾湖流域大气及干沉降中PAHs在采暖期显著高于非采暖期,在采暖期与非采暖期均以菲(Phe)、芴(Flu)、荧蒽(Flua)和芘(Pyr)等3～4环PAHs为主.比值法源解析结果显示,博斯腾湖流域大气和干沉降中PAHs主要来源于煤炭和生物质燃烧; HYSPLIT前向和后向轨迹模拟结果表明,非采暖期居民区较高PAHs排放通过大气传输到达博斯腾湖区,经大气干沉降进入水体,可能会对博斯腾湖水生环境造成影响.

关键词：博斯腾湖流域大气多环芳烃(PAHs) 干沉降来源

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西北某电子垃圾拆解厂室内外重金属污染特征及暴露风险

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环境科学 2019年第3期40卷 1101-1110页

作者：曹红梅赵留元穆熙李尧捷毛潇萱黄韬马建民高宏兰州大学资源环境学院甘肃省环境污染预警与控制重点实验室兰州730000 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

本研究利用ICP-OES对西北干旱区某规模化电子垃圾拆解厂拆解车间内外空气不同粒径的颗粒物(PM_1. 0、PM_(2.5)、PM_(10))及上风向对照点PM_(2.5)中的6种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的浓度进行了分析测定,基于该数据对拆解车间内外... 详细信息

本研究利用ICP-OES对西北干旱区某规模化电子垃圾拆解厂拆解车间内外空气不同粒径的颗粒物(PM_1. 0、PM_(2.5)、PM_(10))及上风向对照点PM_(2.5)中的6种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的浓度进行了分析测定,基于该数据对拆解车间内外颗粒物中重金属污染浓度水平、粒径分布特征、职业暴露风险以及呼吸系统沉积特征进行了研究.结果表明,拆解车间内外颗粒物中重金属Zn(室内4 890 ng·m^(-3),室外1 245 ng·m^(-3))、Pb(室内1 201 ng·m^(-3),室外240 ng·m^(-3))、Cu(室内1 200ng·m^(-3),室外110 ng·m^(-3))均表现出较高的污染水平,且室内浓度远高于室外数倍,表明拆解活动是造成室内空气较高浓度重金属的主要原因,室内外空气环境污染特征与电子垃圾拆解种类密切相关.粒径分布特征为:车间内空气环境中重金属主要吸附于PM_(2.5)中,车间外主要是赋存于PM_(10)中.职业暴露风险评估显示:Cr的非致癌与致癌风险最高;拆解厂车间室内外6种重金属总非致癌危害指数为1. 62×10^(-3)和3. 60×10^(-4),远低于U. S. EPA规定的限定值(1. 0);车间室内外致癌总风险值为2. 69×10^(-7)和2. 59×10^(-9),小于可接受范围(1×10^(-6)),表明由重金属所导致的职业健康风险相对较小;评估结果表明按国家环保要求规模化建厂的电子垃圾拆解厂空气环境颗粒物中重金属对公共健康造成的风险处于相对安全的水平.颗粒态重金属在人体呼吸系统的不同器官的沉积特征表现为粒径越小,在呼吸系统的深处的沉积百分占比越大,建议企业应针对细颗粒物给职业工人造成的呼吸健康风险采取相应的减排对策.

关键词：规模化电子垃圾拆解空气颗粒物重金属污染特征职业暴露风险沉积通量

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二十一世纪的理论生态学

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生物多样性 2020年第11期28卷 1301-1303页

作者：张大勇王少鹏北京师范大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室北京100871 北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

生态学是关于自然模式的科学,主要研究自然界中各种类型的生物在分布、多度和动态等方面所表现出来的规律或模式(Mac Arthur,1972)。从大量的观察描述中识别模式,如遗传/物种多样性的纬度梯度等,毫无疑问是非常重要的。但更重要的是,我... 详细信息

生态学是关于自然模式的科学,主要研究自然界中各种类型的生物在分布、多度和动态等方面所表现出来的规律或模式(Mac Arthur,1972)。从大量的观察描述中识别模式,如遗传/物种多样性的纬度梯度等,毫无疑问是非常重要的。但更重要的是,我们需要理解这些自然模式是怎样产生的,或者说是哪些生态学过程导致了人们所观察到的模式?这是摆在理论生态学工作者面前的首要任务(张大勇, 2000)。

关键词：理论生态学生态学过程识别模式二十一世纪纬度梯度张大勇物种多样性

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基于SPAMS的兰州市2018年冬季沙尘天气过程细颗粒物污染特征及来源研究

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环境科学学报 2020年第2期40卷 388-400页

作者：赵留元李子璇吕沛诚宋世杰张英俊张静高宏马建民黄韬毛潇萱兰州大学资源环境学院甘肃省环境污染预警与控制重点实验室兰州730000 杭州师范大学理学院杭州311121 甘肃省兰州生态环境监测中心兰州730000 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

2018年11月22日-12月1日,兰州市经历了一次远距离传输的沙尘天气过程,为了解此次沙尘天气过程时段细颗粒物污染特征及其污染来源变化特征,本研究基于单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)细颗粒物自动采集数据,并结合常规污染物自动监测数据和气... 详细信息

2018年11月22日-12月1日,兰州市经历了一次远距离传输的沙尘天气过程,为了解此次沙尘天气过程时段细颗粒物污染特征及其污染来源变化特征,本研究基于单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)细颗粒物自动采集数据,并结合常规污染物自动监测数据和气象因子数据对沙尘天气前后及其过境期间细颗粒物化学组分及污染来源变化情况进行了分析,同时利用后向轨迹模型(HYSPLIT)研究了沙尘气溶胶的输送路径.研究结果表明:受沙尘天气过境影响,兰州市PM10浓度大幅升高,PM2.5/PM10最小值仅为0.13,SO2、NO2、CO质量浓度出现明显降低,而O3质量浓度在沙尘过境时有所升高;细颗粒物质量浓度与MASS数浓度变化趋势基本一致,细颗粒物的变化趋势可一定程度上反映大气细颗粒物的污染状况;利用自适应共振神经网络法分类后经人工合并将所采集到的细颗粒分为9类:OC、EC、HOC、OCEC、MD、HM、K、Na、LEV;所选时间段内SPAMS采集到的OC(24.8%)类颗粒物数量最多,沙尘过境时MD、LEV、Na类颗粒物占比不同程度增大,其余颗粒物占比减小;沙尘过境时扬尘源、生物质燃烧源、工业工艺源、餐饮及其它源贡献率增加,其中扬尘源增幅最大,而其余源贡献占比减小;后向轨迹HYSPLIT模型输送路径结果显示沙尘天气过程的起源地为塔克拉玛干沙漠,传输方向为经新疆的塔里木盆地塔克拉玛干沙漠进入青海中部,最后影响兰州地区.

关键词：兰州单颗粒气溶胶质谱沙尘暴细颗粒物后向轨迹模型

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耦合SOFM与SVM的生态功能分区方法——以鄂尔多斯市为例

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地理学报 2019年第3期74卷 460-474页

作者：毛祺彭建刘焱序武文欢赵明月王仰麟北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055

辨析区域主要生态环境问题及其空间异质性,划定生态功能区,对保障区域生态安全和国土开发优化具有重要指导意义。以往自下而上的分区研究多基于行政区或流域开展,难以体现行政区或流域内部的生态功能分异。以鄂尔多斯市为例,基于生态系... 详细信息

辨析区域主要生态环境问题及其空间异质性,划定生态功能区,对保障区域生态安全和国土开发优化具有重要指导意义。以往自下而上的分区研究多基于行政区或流域开展,难以体现行政区或流域内部的生态功能分异。以鄂尔多斯市为例,基于生态系统服务与生态敏感性构建区域生态功能分区指标体系,耦合自组织特征映射(SOFM)网络与支持向量机(SVM)划定鄂尔多斯市生态功能分区。结果表明,区域内各生态功能分区指标呈现明显的空间分异特征,通过SOFM网络基于栅格进行指标聚类,构建分类效果指数筛选最佳聚类方案,将区域分为7种不同的生态功能类型。最终,利用SVM识别最优分区界线,将鄂尔多斯市分为11个生态功能区。本文构建分类效果指数实现多分类方案优选,使用机器学习算法解决自下而上的自然分区容易弱化要素空间位置属性的问题,完成了从分类到分区的定量转换,有助于提升分区的空间精度与客观性,为生态功能分区与分区边界划定提供了新的方法途径。

关键词： SVM 分类效果指数边界识别生态功能分区鄂尔多斯市

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基于基尼系数的生态系统服务供需均衡研究--以广东省为例

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生态学报 2020年第19期40卷 6812-6820页

作者：吴健生门·新纳梁景天赵宇豪北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055 北京大学城市与环境学院地表过程与模拟教育部重点实验室北京100871

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,... 详细信息

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,提出了一种基于基尼系数识别区域内各类生态系统服务供需状态,并据此评估各城市生态系统服务供需均衡状态的方法。研究结果表明:①广东省生态系统的水源涵养服务基尼系数为0.135,大部分地级市的供需系数位于0.75—1.25之间,整体空间供需高度均衡;食物生产、原材料生产和保持土壤服务基尼系数在0.293—0.423之间,供需系数东高西低,有一定程度的空间不均衡但在合理范围内;而气体调节和废物处理服务供需基尼系数大于0.6,在空间上出现两极分化;②广东省综合生态系统服务基尼系数为0.332,处于合理范围内,基于此,将城市按供需均衡状态分为低供给高需求、供需相对均衡和高供给低需求三类,处于不同状态的城市需要根据不同的策略对生态系统服务供需关系进行调整,维护区域生态安全。本研究可以为促进广东省及其他区域城市可持续发展,加快建设生态文明提供决策指引。

关键词：生态系统服务基尼系数洛伦兹曲线广东省

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基于“一街一站”的深圳市PM2.5时空特征及排名通报作用研究

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地理研究 2020年第11期39卷 2642-2652页

作者：梁景天吴健生赵宇豪陈弼锴王怡北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055 广州市规划和自然资源局白云区分局广州510405 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

深圳市于2018年6月建成了全国首个街道空气监测网络"一街一站",并对全市74个街道进行月均PM2.5浓度排名,向公众通报空气质量排名倒数十位的街道,以落实基层治理大气污染的责任。本研究基于深圳市街道空气监测网络的数据,分析... 详细信息

深圳市于2018年6月建成了全国首个街道空气监测网络"一街一站",并对全市74个街道进行月均PM2.5浓度排名,向公众通报空气质量排名倒数十位的街道,以落实基层治理大气污染的责任。本研究基于深圳市街道空气监测网络的数据,分析了深圳市PM2.5浓度的时空特征,使用双重差分模型检验空气质量排名通报是否能发挥环保部门所期待的效果,进一步促使PM2.5浓度排名靠后的街道改善其空气质量。结果表明:①基于街道空气监测的深圳市年均PM2.5浓度为22.4μg/m3,月均浓度最低值出现在7月,最高值出现在1月,与国家站监测结果之间无显著性差异。②深圳市街道的PM2.5浓度具有较高的空间集聚性,高值主要聚集在西北部,低值主要聚集在中南部,而国家监测站难以准确表征深圳市PM2.5浓度空间分布特征。③考虑了个体和时间固定效应的双重差分模型分析结果表明,对深圳市月均PM2.5浓度较高、空气质量排名靠后的街道进行通报,其随后1~2个月的PM2.5浓度仍受该月污染的持续性影响,而通报行为无显著性影响;到随后第3个月,该月污染的持续性影响下降到较小的程度,此时通报行为对PM2.5浓度呈显著降低作用,且影响程度大于污染的持续性影响。

关键词：污染排名 PM2.5 双重差分模型时空特征深圳市

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