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生态学报 2025年第1期45卷 280-295页

作者：陈银花姜丰王赛鸽陈彬湖南工商大学资源环境学院长沙410205 北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

为应对再生水利用的潜在风险,有必要对再生水利用与再生水系统网络稳定性之间的不确定性关系展开研究。以北京市为研究区域,基于2015—2020年再生水需求、供给、利用及其影响因素,采用系统动力学方法构建了再生水供需模型,揭示了2020—2... 详细信息

为应对再生水利用的潜在风险,有必要对再生水利用与再生水系统网络稳定性之间的不确定性关系展开研究。以北京市为研究区域,基于2015—2020年再生水需求、供给、利用及其影响因素,采用系统动力学方法构建了再生水供需模型,揭示了2020—2050年再生水供需变化特征,并确定了7种工业再生水使用情景下的生态环境、生活、工业、污水处理和再生水利用部门间用水变化。此外,基于生态网络分析方法,分析了再生水系统网络系统代谢效率、冗余和部门关系特征,揭示了再生水系统鲁棒性水平和互惠程度。研究结果表明:(1)再生水系统模拟值与现实值的误差小于10%,所构建再生水系统动力学模型能准确反馈再生水各变量间因果关系。经模拟发现,北京市2015—2050年再生水供给量增幅(2.55%)远低于再生水需求量增幅(2.82%)。(2)2020—2050年各情景下再生水系统平均鲁棒性指数呈现“先上升后下降”趋势。(3)在工业再生水比例为0.45时,再生水系统平均鲁棒性指数达到最大值0.28。此时再生水大量流入工业部门,形成工业对再生水的依赖,从而大大减少工业用水压力。通过结合系统动力学与生态网络方法,明晰了工业再生水潜力,为北京市工业部门节约用水提供参考。

关键词：再生水利用再生水利用潜力再生水网络工业再生水

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基于生态系统服务的生态安全格局构建与生态韧性评估——以长株潭城市群为例

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生态学报 2024年第11期44卷 4650-4661页

作者：孙梓渊王赛鸽陈彬湖南工商大学资源环境学院长沙4102052 北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取”的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧... 详细信息

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取”的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧、土壤保持和水源涵养三项生态系统服务功能以识别源地,结合自然和人为因素构建阻力面,使用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道,提出了一套基于生态安全格局构建过程的生态韧性评估框架,并结合Fragstats和Conefor Sensinode软件对其进行综合评价。研究结果显示:(1)长株潭城市群共55块生态源地,面积为7747.75km^(2),占城市群总面积的27.58%,东部和南部源地较为集中,西部较分散,林地是生态源地的主要组成部分;生态廊道共113条,廊道总长度为1458.97km,平均长度为12.91km,主要分布于研究区西部和北部。(2)结合生态源地和生态廊道构建了长株潭城市群“一心一环”生态安全格局,可有效缓解长株潭城市群中部生态用地“空心化”的格局。(3)研究区55块生态源地的韧性指数介于0.1265—0.4682之间,空间上呈现出东高西低,南高北低的特征;113条生态廊道的韧性指数介于0.0027—0.8002之间,韧性指数较高的廊道主要分布在研究区东部和南部,韧性指数较低的廊道分布在西部、中部和北部。西部和中部或将成为影响长株潭城市群生态安全的关键区域,在城市规划过程中应重点关注。研究结果对优化城市空间布局、维护区域生态安全和促进区域一体化发展具有重要意义,并为区域生态韧性的评估提供了新的思路。

关键词：生态安全格局生态系统服务生态韧性

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温度、氨氮和亚硝氮对西伯利亚鲟胚胎孵化的联合影响效应

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水生态学杂志 2023年第6期44卷 72-78页

作者：贾文飞易雨君北京师范大学环境学院水环境模拟与污染控制国家重点实验室北京 100875 北京师范大学环境学院水沙科学教育部重点实验室北京 100875

鲟作为具有重要生态和经济价值的水生生物,在气候变暖和人类活动的影响下其自然繁育面临巨大威胁.为了探究环境因子对鲟早期胚胎发育的影响,采用3因子3水平的Box-Behnken设计和响应曲面分析法,开展了温度(14～22℃)、氨氮(0.05～0.15 mg... 详细信息

鲟作为具有重要生态和经济价值的水生生物,在气候变暖和人类活动的影响下其自然繁育面临巨大威胁.为了探究环境因子对鲟早期胚胎发育的影响,采用3因子3水平的Box-Behnken设计和响应曲面分析法,开展了温度(14～22℃)、氨氮(0.05～0.15 mg/L)和亚硝氮(0.05～0.25 mg/L)对西伯利亚鲟(Acipenser baerii)早期胚胎发育的联合影响效应研究,旨在建立温度、氨氮和亚硝氮与西伯利亚鲟胚胎孵化率的定量关系,并通过多元回归得出温度、氨氮和亚硝氮的最佳组合.结果表明,随着温度的升高,西伯利亚鲟胚胎孵化率呈现先升高后降低的趋势,随着氨氮和亚硝氮浓度的降低,西伯利亚鲟胚胎孵化率逐渐升高.水温与氨氮的联合效应对鲟胚胎孵化率的影响呈显著水平(P＜0.05),而水温与亚硝氮的联合效应以及氨氮与亚硝氮的联合效应对鲟胚胎孵化率的影响不显著(P＞0.05).建立的西伯利亚鲟胚胎孵化率模型方程的相关系数为0.9832,校正相关系数为0.9616.通过模型优化得出西伯利亚鲟胚胎在温度18℃,氨氮浓度低于0.08 mg/L和亚硝氮浓度低于0.13 mg/L条件下西伯利亚鲟胚胎的孵化率最高,达到90%以上.研究结果为西伯利亚鲟的人工繁殖和自然资源保护提供了理论依据.

关键词：西伯利亚鲟胚胎温度氨氮亚硝氮孵化率

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三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

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生态学报 2022年第16期42卷 6595-6606页

作者：万慧琳王赛鸽陈彬夏楚瑜苏锐北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京 100875

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义.以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务... 详细信息

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义.以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征.进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征.结果显示:从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域.综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延.此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大.研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据.

关键词：人类活动景观生态风险生态系统服务价值距离阈值空间自相关

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基于代谢理论的城市群水资源承载力综合评价

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水利水电技术（中英文） 2024年第6期55卷 58-71页

作者：吴嘉伟刘泓汐李春晖易雨君烟台大学土木工程学院山东烟台264005 北京师范大学环境学院水环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

【目的】随着中国城市群的可持续发展,水资源短缺和时空分布不均等问题日益突出,水资源承载力对城市群的可持续发展具有重要的理论和现实意义【方法】基于区域水资源代谢理论,构建综合考虑区域水资源特征、社会经济系统特征和可持续发... 详细信息

【目的】随着中国城市群的可持续发展,水资源短缺和时空分布不均等问题日益突出,水资源承载力对城市群的可持续发展具有重要的理论和现实意义【方法】基于区域水资源代谢理论,构建综合考虑区域水资源特征、社会经济系统特征和可持续发展原则的评价指标体系,采用TOPSIS计算了2019年京津冀城市群(BTHUA)的水资源承载力(WRCC)指数。在综合分析区域水资源现状的基础上,提出了提高区域水资源承载力的建议。【结果】结果显示:2019年BTHUA的整体承载能力指数并不高,北京市(0.5612)、天津市(0.5306)和唐山市(0.4075)评分较高,WRCC处于中等水平,仍有进一步发展的潜力。石家庄市(0.3843)、秦皇岛市(0.3165)、衡水市(0.2952)、承德市(0.2935)和邢台市(0.2674)评分中等,WRCC达到了临界值,并且发展潜力有限。而廊坊市(0.2214)、邯郸市(0.2188)、张家口市(0.2115)、保定市(0.2086)、沧州市(0.2026)评分偏低,WRCC达到上限,进一步发展的潜力非常有限。【结论】根据物质流分析,(1)水资源系统上,京津冀地区整体水资源生产能力不容乐观,水资源开发潜力不足;(2)社会经济上,BTHUA社会规模已经超过了水资源的承载能力,未来还将继续扩大;(3)生态系统上,除北京、天津、秦皇岛市,其余城市生态用水占比皆达不到标准。该研究考虑整个用水系统,可以得到比其他方法更全面、更准确的水资源承载力状况,可以为制定科学、可持续的水资源发展战略提供参考,并提供水资源利用政策和未来社会经济发展的建议。

关键词：水资源承载力京津冀城市群综合评价代谢理论 TOPSIS方法水资源时空分布可持续发展

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三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

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生态学报 2022年第15期42卷 6368-6380页

作者：范星陈彬山东师范大学环境与生态研究院济南 250358 北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京 100875

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导.以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭... 详细信息

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导.以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素.结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28％、8％和64％;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47％,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感.因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中.

关键词：绿水足迹蓝水足迹灰水足迹水资源压力三江平原

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城市生态韧性时空变化及情景模拟研究——以杭州市为例

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生态学报 2022年第1期42卷 116-126页

作者：夏楚瑜董照樱子陈彬北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875 浙江大学公共管理学院杭州310058

从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。从抵抗力、适应力和恢复力3个方面构建了城市生态韧性评估模型... 详细信息

从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。从抵抗力、适应力和恢复力3个方面构建了城市生态韧性评估模型,并以杭州为例,评估了其1995—2015年城市生态韧性时空变化格局,再者利用空间自相关模型对2015年杭州生态韧性分区管理模式进行了探究。最后,基于FLUS模型模拟了2035年基准和创新创业导向的两种情景下的城市土地利用空间格局,并评估了不同城市发展情景下的生态韧性水平空间分布情况。基于以上研究得到以下结论:(1)1995—2005年,生态韧性低值区域向东北和东南方向扩张,而生态韧性高值水平区域明显减少。2005—2015年,杭州西北部和西部原本存在的中等韧性水平区域也转为低等水平。(2)2015年,城市东北区域呈现低韧性水平-高排污企业密度的集聚分布,说明该区域环境生态风险防范化解能力比较低,需要加大环境监测和生态治理的资金投入,严防重大环境污染事件的发生。(3)创新创业导向的“创新天堂”城市发展情景比基准情景下2035年杭州整体生态韧性水平更高,主要影响因素在于前者的抵抗力水平和适应力水平明显高于基准情景。研究结果为韧性城市生态环境发展提供了理论依据。

关键词：分区生态治理韧性城市生态韧性空间分布

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海洋环境中微/纳塑料定量研究进展与热点分析

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环境工程 2025年

作者：常鹏飞张乐翟羽佳谢湉陈文文刘刚桂林理工大学环境科学与工程学院北京师范大学环境学院北京师范大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室中国科学院大学

为探究海洋环境中微/纳塑料定量的研究现状、热点和未来发展趋势，研究基于 WebofScience 核心数据库，利用 CiteSpace 对 2012～2023 年海洋环境中微/纳塑料定量研究领域的422篇相关文献进行可视化分析。研究从年发文量、研究机构、国... 详细信息

为探究海洋环境中微/纳塑料定量的研究现状、热点和未来发展趋势，研究基于 WebofScience 核心数据库，利用 CiteSpace 对 2012～2023 年海洋环境中微/纳塑料定量研究领域的422篇相关文献进行可视化分析。研究从年发文量、研究机构、国家及作者合作网络、关键词聚类及突现、共被引分析等多个角度展开。研究结果显示：海洋环境中微/纳塑料表征领域发文量总体呈上升趋势，目前处于研究波动发展阶段。在该领域中，我国的发文数量居首，但与其他国家的合作仍需加强；意大利则以较高的发文量和紧密的国际合作展现出良好的发展态势。需要指出的是，国外机构间的合作更加密切，且核心作者群和高被引文献大多来自国外。关键词聚类分析表明，研究主要集中在微/纳塑料的赋存特征、表征与定量、生态风险三方面。关键词突现分析表明，微/纳塑料源-汇过程的数值模拟与预测、纳米尺寸塑料的表征与定量、以及从样品采集到检测方法的统一与标准化，将成为该研究领域未来的重要发展方向和热点。

关键词：海洋环境微/纳塑料 Citespace 定量方法研究进展

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钛掺杂氧化铋紫外光催化降解水中全氟辛酸(PFOA)

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环境化学 2020年第5期39卷 1202-1209页

作者：李惠惠张圆正嵇阳远王凯旋殷立峰北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

通过水热法制备了Ti(Ⅳ)掺杂Bi2O3(BTO),采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对其形貌和结构进行表征,并考察了钛掺杂氧化铋光催化降解水中PFOA的降解效果,发现PFOA的降解符合一级反应动力学,其降解速... 详细信息

通过水热法制备了Ti(Ⅳ)掺杂Bi2O3(BTO),采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对其形貌和结构进行表征,并考察了钛掺杂氧化铋光催化降解水中PFOA的降解效果,发现PFOA的降解符合一级反应动力学,其降解速率常数为-0.2 h-1,比商业用纳米二氧化钛P25提高了6.8倍.表征结果证明,BTO存在多孔结构,能够增加反应活性位点,提高光催化活性面积.同时,自由基捕获实验和中间产物分析表明,光生空穴对PFOA的断链分解起决定性作用;同时Bi—O—Ti表面基团吸附PFOA并弱化了C—F键,导致光生电子可自由移至C—F键上并实现还原脱氟;光生电子和空穴在功能上相互配合,实现了对PFOA的协同降解;PFOA的降解过程受还原性物质主导,通过C—C键的断裂生成短链全氟羧酸类物质.

关键词：光催化降解全氟辛基羧酸钛掺杂氧化铋

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中国钢铁行业CO_(2)减排技术及成本研究

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环境工程 2021年第10期39卷 23-31,40页

作者：董金池汪旭颖蔡博峰王金南刘惠杨璐夏楚瑜雷宇南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心北京100012 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

钢铁行业是我国主要的能源消费及CO_(2)排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景... 详细信息

钢铁行业是我国主要的能源消费及CO_(2)排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景和强化减排情景3类情景,利用边际减排成本曲线对我国钢铁行业34项减排技术的减排成本和减排潜力进行分析。结果表明:在稳定发展情景下,我国钢铁行业平均减排成本为433元/tCO_(2),所有技术的总减排成本为2100亿元,总减排潜力为4.9亿t。在各项减排技术中,废铁-电弧炉炼钢具有较高的减排经济效益,其以较低的单位减排成本贡献了钢铁行业近50%的碳减排量。未来,我国应加快推进长流程炼钢向短流程炼钢的发展,推动钢铁行业生产工艺的结构性调整。

关键词：钢铁行业边际减排成本曲线氢能碳达峰

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