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基于机器学习和情景分析的我国焦化行业企业用地污染预测

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环境科学 2023年第10期44卷 5622-5629页

作者：李凯郭广慧雷梅中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

针对焦化行业企业用地缺乏时序连续监测数据而无法预测其污染趋势的问题,从企业特征、企业管理水平、污染物特征和自然地理要素等4个方面选取13个影响企业用地污染的指标,识别焦化行业企业用地污染主控因子,在此基础上构建基于机器学习... 详细信息

针对焦化行业企业用地缺乏时序连续监测数据而无法预测其污染趋势的问题,从企业特征、企业管理水平、污染物特征和自然地理要素等4个方面选取13个影响企业用地污染的指标,识别焦化行业企业用地污染主控因子,在此基础上构建基于机器学习的焦化行业企业用地污染预测模型,并在不同情境下,对2025年和2030年焦化行业企业用地污染状况进行预测.结果表明,生产经营活动时间、建厂时间、企业环境监管记录、土壤黏粒和年均风速是焦化行业企业用地污染的主控因子;相对于支持向量机模型、BP神经网络模型和决策树模型,逻辑斯蒂模型预测价值高、性能指标稳健,其预测精度受试者工作曲线面积为0.91,模型准确率和召回率分别为84%和88%.在乐观情境下,2025年和2030年焦化行业高概率污染地块数量分别为1599块和1695块;在悲观情境下,2025年和2030年焦化行业高概率污染地块数量分别为1671块和1715块.研究结果可为焦化行业企业用地的修复治理和生态环境的宏观决策提供科学依据.

关键词：焦化行业模型性能污染预测机器学习情景分析

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不同国家农用地土壤环境标准比较与启示

环境科学 2022年第2期43卷 577-585页

作者：李勖之姜瑢王国庆陈玉东龙涛林玉锁生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室南京210042 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

农用地土壤环境质量影响农产品质量、人体健康和生态安全.经过十几年的修订,我国于2018年发布了《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准(试行)》(GB15618-2018).与国外发达国家相比,我国土壤污染防治依然处于起步阶段,当前有关农用地土... 详细信息

农用地土壤环境质量影响农产品质量、人体健康和生态安全.经过十几年的修订,我国于2018年发布了《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准(试行)》(GB15618-2018).与国外发达国家相比,我国土壤污染防治依然处于起步阶段,当前有关农用地土壤环境标准相关的综述研究相对较少.本文系统梳理了国内外17个国家或地区的农用地土壤环境标准,从标准体系、保护目标、制定方法、覆盖指标、分析方法、标准数值和影响因素等方面进行对比分析.结果表明,我国农用地风险管控标准污染指标较少、均为总量指标,且制定过程缺乏标准化的推导方法.因此,我国农用地土壤风险管控标准仍需要持续地补充、修订和完善,建议后续加强农用地土壤环境基准和背景值等基础研究,建立科学、规范基准和标准制定方法,逐渐完善风险管控标准指标数量、形态和有效性指标,同时鼓励建立区域和地方配套农用地标准,为我国农用地土壤风险管控标准的优化和完善提供参考.

关键词：农用地土壤风险管控标准农产品质量安全生态安全生物有效性

海绵城市源头设施运行阶段减污降碳及协同路径

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环境科学 2024年

作者：彭思源赵洪涛柴桦中国科学院大学中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室

我国正处于系统化全域推进海绵城市建设和全面实施“减污降碳协同增效”的关键时期，亟需科学认识海绵城市源头设施运行阶段的减污降碳效益及协同路径。以江苏省无锡市30个海绵城市建设项目为例，分析了海绵源头设施运行阶段的减污降碳... 详细信息

我国正处于系统化全域推进海绵城市建设和全面实施“减污降碳协同增效”的关键时期，亟需科学认识海绵城市源头设施运行阶段的减污降碳效益及协同路径。以江苏省无锡市30个海绵城市建设项目为例，分析了海绵源头设施运行阶段的减污降碳及与建设成本三者的协同关系，并运用带约束的NSGA-Ⅱ多目标优化算法提出了三者协同路径。结果表明，海绵源头设施(入渗型雨水花园、排水型雨水花园、下凹绿地、植草沟、透水铺装)的减污降碳能力和降碳能力组成(植被固碳、径流调蓄降碳、污染削减降碳)存在差异，且海绵源头设施的下垫面面积占比对项目减污降碳效益和成本产生影响但存在边际效应，主要表现为透水铺装的下垫面面积占比对项目减污效益的影响存在边际效应(R2=0.4239)。海绵项目的减污效益与降碳效益协同性较弱，其中减污效益存在边际成本递增趋势(R2=0.7844)，降碳效益则与建设成本线性相关(R2=0.5447)，进一步通过多目标优化算法提出了不同优化目标下的海绵源头设施组合方案。以上结果明晰了海绵源头设施运行阶段的减污降碳效益及协同路径，可为海绵城市建设实现“减污、降碳、扩绿、增长”目标和生态价值最大化提供科学依据。

关键词：海绵城市源头控制设施减污降碳 NSGA-Ⅱ 多目标优化

典型矿冶区周边土壤微生物功能特征及影响因素

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应用生态学报 2022年第12期33卷 3403-3409页

作者：霍彦慧王美娥姜瑢陈卫平中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

土壤微生物对重金属污染胁迫敏感,但在实际野外环境中,土壤微生物群落生态效应通常是污染胁迫和环境因素综合作用的结果。为探究重金属污染土壤中微生物群落生态效应发生变化的主控因素,本研究以湖南省某典型矿冶区周边不同土地利用类... 详细信息

土壤微生物对重金属污染胁迫敏感,但在实际野外环境中,土壤微生物群落生态效应通常是污染胁迫和环境因素综合作用的结果。为探究重金属污染土壤中微生物群落生态效应发生变化的主控因素,本研究以湖南省某典型矿冶区周边不同土地利用类型土壤为研究对象,以土壤碳氮循环过程主要的微生物功能指标土壤微生物生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、诱导呼吸(SIR)和硝化潜势(PNR)为生态效应终点,进行采样调查分析。结果表明:土地利用类型对MBC、BR和SIR影响均不显著;研究区土壤微生物功能的主要影响因子包括CaCl_(2)提取态Pb(CaCl_(2)-Pb)含量与土壤有机质(SOM)含量。多元回归分析结果表明,在CaCl_(2)-Pb含量为0.004~13.14 mg·kg^(-1)及SOM含量为0.24%~4.34%的条件下,土壤CaCl_(2)-Pb和SOM含量可以共同解释土壤中BR、SIR和PNR总变异的39.8%~58.3%;中等含量下(SOM在1.70%~2.36%,CaCl_(2)-Pb在0.004~12.98 mg·kg^(-1)),土壤CaCl_(2)-Pb和SOM含量与BR、SIR和PNR的变化能够建立显著的暴露-效应关系,可以作为测定终点定量评价重金属污染对微生物群落功能的生态效应。

关键词：矿冶区微生物功能重金属土壤有机质

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固相萃取法测定水中短链氯化石蜡

分析化学 2018年第7期46卷 1102-1108页

作者：王迎军王亚韡江桂斌中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理国家重点实验室中国科学院大学

建立了固相萃取法结合气相色谱-低分辨率电子捕获负化学源质谱（GC/ECNI-MS）测定水样中短链氯化石蜡（SCCPs）的方法。选取了4种不同填料的商品化固相萃取柱,对淋洗溶剂、洗脱溶剂、洗脱溶剂体积等实验参数进行了优化。经过优化的实验... 详细信息

建立了固相萃取法结合气相色谱-低分辨率电子捕获负化学源质谱（GC/ECNI-MS）测定水样中短链氯化石蜡（SCCPs）的方法。选取了4种不同填料的商品化固相萃取柱,对淋洗溶剂、洗脱溶剂、洗脱溶剂体积等实验参数进行了优化。经过优化的实验条件为:Agilent Bond Elut-C;固相萃取柱分别用3 mL正己烷、3 mL甲醇、3 mL Milli-Q纯水预淋洗并活化,上样后,用3 mL 10%（V/V）甲醇淋洗,3 mL正己烷-二氯甲烷（1∶1,V/V）洗脱。本方法的检出限和定量限分别为18 ng/L和60 ng/L。1μg/L加标水平下回收率为90%;30%,相对标准偏差低于±10%。采用本方法对北京20个水体样品中的短链氯化石蜡水平进行了测定,浓度范围为

关键词：短链氯化石蜡固相萃取水样分析

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我国未来能源消费及其对环境的影响分析

环境科学 2005年第3期26卷 1-6页

作者：郑博福邓红兵严岩赵景柱中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室

随着我国经济的发展和城市化水平的提高,未来的能源消费状况及由此带来的环境污染问题日益受到人们的关注.本文简要回顾了1 980年以来我国能源消费状况并分析了相应的环境问题,对我国未来能源消费状况及可能带来的环境影响设置了3种情... 详细信息

随着我国经济的发展和城市化水平的提高,未来的能源消费状况及由此带来的环境污染问题日益受到人们的关注.本文简要回顾了1 980年以来我国能源消费状况并分析了相应的环境问题,对我国未来能源消费状况及可能带来的环境影响设置了3种情景进行预测和分析,得出我国今后因能源消费的SO2 、NOx、CO2 和烟尘等排放量依然很高,但不同情景的预测结果有较大区别,并提出通过提高能源效率以及加强清洁、可再生能源的开发利用来解决能源消费带来的环境污染问题.

关键词：能源消费环境影响预测可持续发展

红壤丘陵区小流域典型土地利用的面源氮磷输出特征

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环境科学 2021年第11期42卷 5394-5404页

作者：房志达苏静君赵洪涛胡炼李叙勇中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

科学识别不同土地利用方式下的径流污染输出特征是治理流域面源污染的前提.以南方红壤丘陵地区小流域为例,野外实地观测对比了不同降雨特征下林地、种植用地和建设用地的水文过程和面源污染物输出过程.结果表明,土地利用方式影响着地表... 详细信息

科学识别不同土地利用方式下的径流污染输出特征是治理流域面源污染的前提.以南方红壤丘陵地区小流域为例,野外实地观测对比了不同降雨特征下林地、种植用地和建设用地的水文过程和面源污染物输出过程.结果表明,土地利用方式影响着地表径流的水文水质过程,典型降雨下3类用地类型产流时间及产流累积雨量的特征为:建设用地(9 min,2.0 mm)、种植用地(35 min,11.4 mm)和林地(108 min,24.0 mm);而3种用地类型的总悬浮物(TSS)、总氮(TN)和总磷(TP)的污染物浓度、形态、氮磷比变化及输出强度等污染输出过程特征也呈现明显差异.典型降雨下不同用地类型具有相似的污染输出阶段,径流初期的TSS、TN和TP质量浓度均偏高,之后逐步趋于稳定;产流过程的前30 min贡献TSS、TN及TP负荷的范围均在23%~43%之间.年尺度下,各用地类型对TN和TP负荷的贡献率及单位面积负荷比存在明显差异,表现为种植用地污染负荷贡献最高(57%和45%),而建设用地单位面积负荷比最高(9.50~12.50).结果亦表明小流域面源污染关键源区的分布具有时空动态变化特征,由汇水单元内的用地类型组成和年降雨特征等综合决定;随着次降雨量的增加,主要贡献源由建设用地向种植用地动态转变,治理时需要根据关键源区的分布特征及下垫面产流过程规律进行针对性生态拦截.

关键词：小流域面源污染土地利用径流过程氮磷输出

TiO_(2)纳米管阳极光电催化氧化次磷酸盐同时阴极回收金属铜

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1145-1153页

作者：张娟娟刘蕴晗乔梦赵旭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北京100085

采用电化学阳极氧化法制备了高度有序阵列的二氧化钛(TiO_(2))纳米管电极,采用此电极作为光阳极在模拟太阳光(AM 1.5)照射下进行了光电催化氧化次磷酸盐且同时回收金属铜(Cu)的研究,比较了光电催化、电催化和光催化体系对次磷氧化和Cu... 详细信息

采用电化学阳极氧化法制备了高度有序阵列的二氧化钛(TiO_(2))纳米管电极,采用此电极作为光阳极在模拟太阳光(AM 1.5)照射下进行了光电催化氧化次磷酸盐且同时回收金属铜(Cu)的研究,比较了光电催化、电催化和光催化体系对次磷氧化和Cu回收效率的差异,详细探究了电压、初始pH、电解质种类对光电催化体系下次磷氧化和Cu回收效率的影响。结果表明,当电压为2.0 V,初始pH为4.9,电解质为10 mmol·L^(-1) NaCl,在180 min内,1 mmol·L^(-1)次磷全部被氧化为正磷,同时0.5 mmol·L^(-1)的Cu 100%以金属形式在阴极沉积回收。在该光电催化体系中,在一定范围内,外加偏压的增加、溶液初始pH的升高和NaCl浓度的提高有利于次磷氧化和Cu回收。自由基淬灭实验和电子自旋共振实验结果证明,该体系中羟基自由基为氧化次磷的主要活性物种。以上研究结果可为含次磷和重金属铜废水的资源化处理提供参考。

关键词： TiO_(2)纳米管电极光电催化次磷氧化铜回收羟基自由基

国土空间生态修复与保护空间识别——以北京市为例

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生态学报 2022年第6期42卷 2074-2085页

作者：王文静逯非欧阳志云中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调... 详细信息

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明:(1) 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km^(2);生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km^(2);水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km^(2);基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km^(2)。(2)建议北京生态保护区6391 km^(2),主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。

关键词：生态系统服务生态系统质量生态问题生态修复与保护