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降雨对河流水质影响及污染源解析：以鉴江茂名段为例

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环境科学 2024年

作者：王登超李发东李曹乐吴坤王凡刘山宝李兆魏潇淑王一喆姜菁秋张秋英中国环境科学研究院中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院大学资源与环境学院茂名市生态环境局

为探究降雨对工业农业混合型城市地区河流水质的影响并解析其污染源，以珠江水系粤西诸河的最大支流鉴江为例，选取鉴江茂名段的6个河流监测断面和3个气象站为研究对象，采用箱线图、相关性分析和绝对主成分-多元线性回归模型分析鉴江... 详细信息

为探究降雨对工业农业混合型城市地区河流水质的影响并解析其污染源，以珠江水系粤西诸河的最大支流鉴江为例，选取鉴江茂名段的6个河流监测断面和3个气象站为研究对象，采用箱线图、相关性分析和绝对主成分-多元线性回归模型分析鉴江茂名段的降雨与水质关系，解析污染源对水质的贡献。结果表明：①流水质春冬季节优于夏秋季节。河流水质总体表现为，镇盛、江口门和罗江桥断面水质优于地表水Ⅲ类，而石碧、米急渡和塘口断面水质在夏秋季节面临较高超标风险。夏秋季节的DO、COD、WT和TP等随降雨强度增强而增加，而EC、AN和TN呈相反的趋势。其中石碧、米急渡和塘口断面水质pH、DO、EC和TN随降雨强度增加而降低，而COD、AN和TP呈相反趋势。②河流水质受季节、气象因子和降雨强度影响，降雨对WT、AN和TP的影响较大。在夏秋季河流水质在夏季和秋季随降雨量的增加而恶化，此外，随着降雨强度增加，季节和空间位置与水质指标和气象要素的关系减弱，气象要素和水质间的耦合关系加强。③无雨时，城镇污染源和气象因子对河流水质的贡献率最高，其中，城镇污染源对EC和COD贡献率为66.25%和51.94%，其他源贡献相对较低，而随着降雨强度增加，其他源贡献呈增加趋势，农业面源贡献总体呈现先增加后减少趋势。大暴雨时，其他源对水质贡献率介于35.17% ～ 93.46%。综上表明夏季和秋季的强降雨是鉴江茂名段水质超标的重要原因，未来亟需加强对城市污染物、农业面源和其他源（工业、养殖和内源释放等）的管理。

关键词：降雨水质污染源绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR) 鉴江

传统平原农区县域村镇聚落多维形态演变特征及定量归因——鲁西南单县实证

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中国农业资源与区划 2024年第4期45卷 103-115页

作者：王林田健曾坚艾合麦提·那麦提孙东琪天津大学建筑学院天津300072 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

[目的]对传统平原农区县域村镇聚落多维形态演变特征及驱动因素的测度,可为其有序合理重构提供科学依据。[方法]文章以鲁西南单县为例,运用典型指数统计、探索性空间分析、引力模型等方法,从点位、规模和结构3个维度识别1996—2021年单... 详细信息

[目的]对传统平原农区县域村镇聚落多维形态演变特征及驱动因素的测度,可为其有序合理重构提供科学依据。[方法]文章以鲁西南单县为例,运用典型指数统计、探索性空间分析、引力模型等方法,从点位、规模和结构3个维度识别1996—2021年单县村镇聚落空间格局演变特征及规律,并基于空间计量模型解析其影响因素。[结果](1)单县村镇聚落空间格局显现传统平原农区分散均质的典型特征且具有历史继承性,发展惰性普遍存在,始终未摆脱基层数量众多、县城超级极化、镇区较弱的不协调不稳定的等级结构状态。(2)单县村镇聚落多维形态特征演变存在显著的阶段特征。村镇聚落密度分区梯级递减,环城渐显核密度低值带;邻城热点区不断扩大,其他热点逐渐收缩于镇区周边;用地动态演变模式由“扩展面广、邻城消减”转向“广泛收缩、扩张集中”;由单核—放射状不均衡结构演变为单核多中心—强放射弱网络化结构,各乡镇趋向单中心空间结构模式。[结论]村镇聚落空间演变的主要驱动力及其作用方式、方向、强度和路径有所差异。应当建构协调有序的县域聚落等级体系,推进城镇村联动融合发展;加强政策规划导控作用,激发村镇聚落发展内生动力,实现以人为本的高品质发展。

关键词：村镇聚落多维形态特征空间演变定量归因传统平原农区鲁西南单县

金属离子对二甲亚砜依赖的RNA切割型脱氧核酶催化活性的影响

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 35-42页

作者：崔力李素慧郑星常天俊邴涛河南理工大学资源环境学院焦作454003 中国科学院杭州医学研究所杭州310022

在高浓度有机溶剂中工作的RNA切割型脱氧核酶(RNA-cleaving DNAzyme,RCD)及其构筑的分子器件不仅拓展了DNA作为酶的能力,还可将功能核酸推进新的应用领域.本文研究了一个需要二甲亚砜才能工作的RCD(命名为E3)对金属离子的需求,发现二价... 详细信息

在高浓度有机溶剂中工作的RNA切割型脱氧核酶(RNA-cleaving DNAzyme,RCD)及其构筑的分子器件不仅拓展了DNA作为酶的能力,还可将功能核酸推进新的应用领域.本文研究了一个需要二甲亚砜才能工作的RCD(命名为E3)对金属离子的需求,发现二价金属离子对其催化活性至关重要,活性顺序为Zn^(2+),Mg^(2+)>Fe^(2+)>Pb^(2+)>Mn^(2+)>Co^(2+).以Mg^(2+)或Zn^(2+)为辅因子,表征了E3的速率-pH值关系及其与二者的结合比例.E3的催化速率-pH曲线在Mg^(2+)存在下为“钟形”,高速率的pH值范围为7.0~9.0;Zn^(2+)存在下为“尖峰”,速率最高时pH=7.0;E3与Mg^(2+)和Zn^(2+)的数量结合比例均为1∶1.另外,E3以Fe^(2+)为辅因子时易失活,Fe^(2+)被氧化成Fe^(3+)是失活的关键,加入还原剂可使其复活.进一步研究发现,Cu^(2+),Fe^(3+)和Ni^(2+)等金属离子可抑制Mg^(2+)或Zn^(2+)的作用,使E3的催化活性急剧降低.本文研究结果为理解E3的性质及催化机制提供了有用信息.

关键词： RNA切割型脱氧核酶功能核酸有机溶剂金属离子

基于多源遥感数据的鄱阳湖流域综合干旱时空变化特征研究

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 214-227页

作者：袁燕萍叶许春刘婷婷李相虎西南大学地理科学学院重庆400715 中国科学院南京地理与湖泊研究所江苏南京210008

基于2000~2020年鄱阳湖流域气象站点资料和多源遥感数据,综合考虑大气-植被-土壤作用及其内部互馈机制,采用多元线性回归法构建了适用于鄱阳湖流域的综合遥感干旱监测模型;通过Sen趋势法、重心迁移模型等方法研究揭示了鄱阳湖流域干旱... 详细信息

基于2000~2020年鄱阳湖流域气象站点资料和多源遥感数据,综合考虑大气-植被-土壤作用及其内部互馈机制,采用多元线性回归法构建了适用于鄱阳湖流域的综合遥感干旱监测模型;通过Sen趋势法、重心迁移模型等方法研究揭示了鄱阳湖流域干旱时空变化特征;在此基础上,基于土地利用数据和夜间灯光数据构建人为活动压力指数,量化分析了鄱阳湖流域人类活动强度及其对干旱格局的影响。研究得出:(1)利用传统干旱指数和统计年鉴中的旱灾成灾面积、受灾面积对模型的适用性进行评价,结果表明模型能够综合反映出农业干旱情况和气象干旱程度的复合信息,准确量化监测区域实际旱情。(2)鄱阳湖流域具有干旱频率南高北低、西部旱情较东部严重、干旱影响范围波及广、全流域性干旱发生频率高等特征;流域整体表现出冬春干旱化、夏秋湿润化的态势。(3)鄱阳湖流域人类活动对干旱的影响呈现出明显的南北分异特点。研究时段内流域人为活动压力指数普遍上升,北部人为活动压力显著高于南部;流域北部稳步推进生态保护和绿色发展战略,人类活动效应对干旱程度起到一定的抑制作用;南部区域社会经济发展粗放并对环境造成破坏,间接加剧了区域干旱。研究结果对于深入认识鄱阳湖流域干旱时空演变特征和增强区域防旱抗旱能力具有很好的理论和实用价值。

关键词：多源遥感数据农业干旱综合干旱监测模型人为活动压力鄱阳湖流域

东北黑土地区稻田甲烷排放时空演变及排放潜力分析

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生态学报 2024年第9期44卷 3814-3829页

作者：李志慧王艺霏邓祥征中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源。东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一。运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了2009—2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特... 详细信息

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源。东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一。运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了2009—2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特征,结合GOSAT卫星遥感数据探究了水稻生产与区域甲烷排放的时空动态联系,进一步量化了稻田甲烷对区域甲烷排放的贡献程度及不同情景下的排放潜力。结果表明,受水稻生产面积扩张和排放强度提高的影响,东北黑土地区稻田甲烷排放总量从2009年的39.05万t增加到2018年的79.53万t。东北黑土地区区域甲烷排放在季节变化和栅格单元上表现出与稻田甲烷排放较为一致的时空动态,大规模的稻田耕作可能会增加水稻生产与区域甲烷排放直接相关的可能性。随着水稻持续扩种稳产,2018年东北黑土地区水稻生产贡献了区域甲烷排放总量的15.04%,其中黑龙江省的贡献率高达31.06%。在基准发展情景下,预计2035年东北黑土地区稻田CH_4排放量较2018年增加19.5%;在粮食供给保障情景下,维持当前稻田耕作面积,水稻生产集约化程度提高,预计其稻田CH_4排放量较2018年减少0.88%;在此基础上,采取促进秸秆还田、增施有机肥、实施节水间歇灌溉等稻田管理措施将使稻田CH_4排放量增加17.8%—63.6%。以满足膳食需求和供给保障为导向,优化水稻种植结构、控制稻田耕作面积,推动技术进步、品种改良以提升单产水平,采取化肥和有机肥搭配施用、节水间歇灌溉等途径能够缓解稻田甲烷排放。研究综合运用自上而下的遥感数据和自下而上的模型运算,刻画了水稻生产与区域甲烷排放的时空联系,进一步评估了稻田甲烷的排放潜力及减排措施的减排效果,为促进东北黑土地区农业甲烷减排和生产布局优化提供了理论依据和决策参考。

关键词：甲烷排放水稻生产温室气体减排时空动态 CH4MOD模型东北黑土地区

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泥炭地土壤氮排放对气候暖干化响应研究进展

应用生态学报 2024年第6期35卷 1725-1734页

作者：周易程淑兰方华军杨艳郭一帆李玉娜史方颖王慧陈龙中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统观测与模拟重点实验室北京100101

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚。本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO_(3)^(-)异化还原过程的相互作用,土壤N_(2)O... 详细信息

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚。本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO_(3)^(-)异化还原过程的相互作用,土壤N_(2)O产生路径及其贡献。当前研究的不足体现在:1)只关注土壤N_(2)O排放,忽视了N_(2)的释放,导致高寒地区泥炭地氮的损失量被严重低估;2)Anammox过程对泥炭地N2排放的贡献未被量化;3)Anammox、细菌反硝化和真菌协同反硝化过程对N_(2)损失的相对贡献缺乏定量评估;4)气候暖干化情景下Anammox和NO_(3)^(-)还原过程的解耦机制尚不清楚。未来研究重点应着力于:构建野外增温、水位控制暖干化模拟试验平台,结合稳定性同位素、分子生物学和宏基因组学技术,围绕格局-过程-机理这条主线,系统评估高寒地区泥炭湿地氮排放(N_(2)O、N_(O)、N_(2))的量级、组成比例与主控因素,探讨土壤主要脱氮过程的相互作用规律,量化硝化、厌氧氨氧化和反硝化对N_(2)O、N_(2)产生的相对贡献,甄别对暖干化响应敏感的微生物类群,明晰土壤脱氮转变与微生物群落演替之间的耦联关系,揭示土壤脱氮过程对气候暖干化响应的微生物学机理。

关键词：土壤氮排放硝化厌氧氮转化功能微生物群落北方泥炭地

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微塑料对湖泊生态系统初级生产者的影响

生态学报 2024年第11期44卷 4465-4477页

作者：吴凡哈咸瑞黎佳佳高扬中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险。浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础。同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群... 详细信息

塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险。浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础。同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群。了解湖泊浮游植物等初级生产者对微塑料的响应是探究微塑料对湖泊生态系统功能影响的重要基础。总结了全球湖泊生态系统微塑料的丰度、类型、尺寸、来源等分布特征,系统分析了微塑料暴露对浮游植物等初级生产者细胞结构、基因表达和生长,以及对浮游植物叶绿素a含量、光合活性的影响,并总结了其中的影响机制。总体而言,微塑料会降低初级生产者的叶绿素a含量,剂量越高、尺寸越小,这种抑制作用越强烈;同时,微塑料也会作用于初级生产者,造成细胞膜损伤、DNA损伤,调控其相关功能基因表达,抑制其生长和光合活性等。然而,湖泊生态系统微塑料的实际检出浓度远低于室内暴露实验中的添加剂量,微塑料结构和组分也更为复杂,野外观测结果与室内培养实验之间还不能建立直接的对应关系。因此,未来的相关研究应集中在如何有效联系野外观测结果与室内培养实验结果,进一步聚焦建立可靠的、可应用推广的微塑料浓度与初级生产者之间的剂量-效应关系模型,探究微塑料对湖泊初级生产者的作用机制,为刻画微塑料对湖泊生态系统初级生产者及其功能的作用机制提供科学支撑。

关键词：微塑料浓度初级生产者细胞结构光合作用叶绿素a 剂量-效应关系

基于手机画像数据的南京内城日夜间社会空间分异

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地理学报 2024年第2期79卷 421-438页

作者：宋伟轩徐旳王捷凯曹辉黄琴诗中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 南京师范大学地理科学学院南京210023 中国科学院大学北京100049 浙江科技大学土木与建筑工程学院杭州310023

城市内部人口高度流动性意味着城市社会空间结构在不同时间和不同场景下可能存在巨大差异,然而,国内外融合多时空尺度和多领域维度的城市社会空间贯通与比较研究尚处开端。基于大数据环境与AI模拟技术支持下的移动终端用户画像数据,探... 详细信息

城市内部人口高度流动性意味着城市社会空间结构在不同时间和不同场景下可能存在巨大差异,然而,国内外融合多时空尺度和多领域维度的城市社会空间贯通与比较研究尚处开端。基于大数据环境与AI模拟技术支持下的移动终端用户画像数据,探究南京内城社会群体日间活动和夜间居住的空间分异格局及其差异,并开展多维尺度的空间分异指数比较研究。研究发现:(1)南京内城日夜间社会群体空间分布的相似性为北京西路和北京东路沿线聚集着较大比例的中年富裕群体,城南城北分布有较高密度的本地老年群体,而差异性则主要体现在城市中心,日间聚集有大量白领中产阶层而夜间则混杂居住着不同社会群体;(2)城市人口的日常流动性并未降低居住空间分异,性别、职业和消费能力等多数社会经济属性指标在街道、社区和网格尺度上的空间分异程度表现为日间活动高于夜间居住;(3)社会空间分异的尺度效应显著,不止表现于分异指数随尺度下沉而增加,更在于较小尺度单元有可能揭示出更细微甚至差异性的社会空间分异现象,并可通过跨尺度比较直观呈现。最后提出融合多时空、多维度和跨领域的城市社会空间研究框架,以期深化拓展新时代背景下中国城市社会空间分异相关理论与实践探索。

关键词：社会空间居住分异多尺度日间活动夜间居住南京内城

中国锂动力电池产业链污染调查评估及风险管控

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环境污染与防治 2024年第3期46卷 387-391,399页

作者：李媛时进钢陈楠张明博 Paul P.J.Gaffney 生态环境部环境发展中心北京100029 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

在碳达峰、碳中和目标指引下,新能源汽车产业带动锂动力电池迅猛发展,锂动力电池全产业链包括上游锂资源开发利用与锂盐生产、中游锂动力电池原材料生产与锂动力电池制造、下游锂动力电池的回收与利用,其生产过程均对生态环境产生不同... 详细信息

在碳达峰、碳中和目标指引下,新能源汽车产业带动锂动力电池迅猛发展,锂动力电池全产业链包括上游锂资源开发利用与锂盐生产、中游锂动力电池原材料生产与锂动力电池制造、下游锂动力电池的回收与利用,其生产过程均对生态环境产生不同程度的影响。基于全国环境影响评价管理信息平台相关数据及产业链产排污特征分析,研究指出中国锂动力电池产业发展面临的环境风险,并提出针对性的建议。结果表明,上游锂资源扩产面临较大的生态环境风险,锂盐生产或影响区域环境空气质量;中游锂动力电池生产过程涉及多种重金属与有机物,存在环境风险;下游回收利用现状不容乐观;建议从环境准入、排污许可、企业环境主体责任等方面入手,加强全产业链的环境风险管控。

关键词：锂动力电池全产业链产污特征生态环境风险环境管理