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北方农牧交错区碳排放时空演变及减排路径

环境科学 2025年第1期46卷 41-52页

作者：孙景妍罗佳琪杜国红郭晋伟汤媛媛齐雁冰西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

农牧交错区在我国能源供给和生态格局中具有重要的战略地位,探究其碳排放时空变化特征有助于深入了解我国能源生产基地的历史碳排放信息,为推动区域节能降碳和制定差异化的减排政策提供数据参考,对实现低碳经济发展具有重要意义.基于土... 详细信息

农牧交错区在我国能源供给和生态格局中具有重要的战略地位,探究其碳排放时空变化特征有助于深入了解我国能源生产基地的历史碳排放信息,为推动区域节能降碳和制定差异化的减排政策提供数据参考,对实现低碳经济发展具有重要意义.基于土地利用、夜间灯光及省级能源消费碳排放数据构建碳排放空间化模型,运用全局莫兰指数(Moran􀆳s I)和热点分析探究北方农牧交错区1995~2020年碳排放时空变化及聚集特征,并结合2010~2020年各城市的碳排放效率和减排潜力指数对城市分类后提出差异化的减排路径.结果表明:①多源数据构建的碳排放空间化模型在市级尺度的估算结果线性拟合R2可达0.92.②农牧交错区的碳排放总量从1995年的17629.13万t增加到了2020年的101450.8万t;但碳排放强度和增长速度均有所降低,与能源结构调整和能源效率提升有关.在空间分布上,高碳排放城市随时间变化依次为大同、包头和榆林.③研究区碳排放在县域尺度上呈现显著的全局空间正相关,热点区主要分布在晋陕蒙交界处,冷点区在2010年后由延安扩展到了庆阳和固原.④各城市基于碳排放效率和减排潜力指数的差异,可划分为:“高效率高潜力型”、“低效率高潜力型”、“高效率低潜力型”和“低效率低潜力型”这4类来实施有针对性的减排策略.

关键词：碳排放时空分布变化农牧交错区夜间灯光遥感减排潜力

模拟降雨下茎秆直径对紫色土坡面植物篱-草沟系统氮磷流失的影响

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生态与农村环境学报 2025年

作者：刘茜宋兰胡文婷赵新梅李永灏何丙辉李天阳西南大学资源环境学院

植物篱-草沟系统是结合植物篱和生态草沟的复合措施，在紫色土坡面已广泛应用。茎秆直径是影响植物阻控坡面氮磷流失的重要指标，但茎秆直径对植物篱-草沟系统坡面氮磷流失的影响还不清楚。本研究设置5种植物篱茎秆直径，分别为0 mm（... 详细信息

植物篱-草沟系统是结合植物篱和生态草沟的复合措施，在紫色土坡面已广泛应用。茎秆直径是影响植物阻控坡面氮磷流失的重要指标，但茎秆直径对植物篱-草沟系统坡面氮磷流失的影响还不清楚。本研究设置5种植物篱茎秆直径，分别为0 mm（对照，CK），1 mm（T1）、2 mm（T2）、4 mm（T3）、8 mm（T4），通过室内模拟降雨试验探究植物篱-草沟系统地表径流总氮（TN）、总磷（TP）的流失特征，评估不同茎秆直径对紫色土坡面植物篱-草沟系统的氮磷流失削减效益。结果表明：（1）T1、T2、T3、T4的泥沙削减率比CK处理显著高39.95%、59.86%、83.60%、94.42%（p<0.05）；T3、T4的泥沙拦截效益显著高于T1（p<0.05）。（2）各处理下，径流TN、TP流失浓度随降雨历时变化在2.89～10.08 mg·L-1、0.31～0.62 mg·L-1；与CK相比，T2、T3、T4 的TN平均流失浓度显著削减（p<0.05）；同时T2、T3、T4的TN流失浓度削减效果显著高于T1（p<0.05）。（3）与CK相比，T2、T4的TN流失量和流失率分别显著减小了51.92%、60.66%和49.37%、58.75%（p<0.05）。（4）TN、TP流失浓度及TP流失量与茎秆直径呈指数负相关（p<0.05）。研究结果为紫色土坡耕地农业面源污染防控措施优化提供理论依据。

关键词：紫色土径流氮磷流失植物篱-草沟系统模拟降雨

轨道非对称杂化效应对高岭石表面碱金属离子吸附的影响

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土壤通报 2025年第01期56卷 136-145页

作者：皮小平李睿陈梓歆西南大学资源环境学院

[目的]本文基于轨道非对称杂化理论,研究碱金属离子Li+、Na+、Cs+在高岭石颗粒表面的吸附动力学特征。[方法]利用离子交换吸附动力学模型,计算离子在土壤/水界面的扩散距离以及不同条件下高岭石颗粒的表面电位,用以表征离子在高岭石颗... 详细信息

[目的]本文基于轨道非对称杂化理论,研究碱金属离子Li+、Na+、Cs+在高岭石颗粒表面的吸附动力学特征。[方法]利用离子交换吸附动力学模型,计算离子在土壤/水界面的扩散距离以及不同条件下高岭石颗粒的表面电位,用以表征离子在高岭石颗粒表面的不同吸附类型以及定量不同类型吸附力的强弱。[结果]（1）Li+、Na+、Cs+在高岭石颗粒表面吸附仅存在一级吸附动力学,但平衡吸附能量存在明显差异,表现为Cs+>Li+>Na+,这种差异源于离子在高岭石颗粒表面的吸附作用力不同;（2）在高岭石颗粒表面,Li+仅受到静电吸附作用,Na+不仅存在静电吸附的作用,还存在非经典极化作用,而Cs+受到静电吸附作用、非经典极化作用和极化诱导共价作用三种不同作用力,其中,非经典极化作用随着电解质浓度升高而减弱,极化诱导共价作用随着电解质浓度升高而增强;（3）离子受到颗粒表面不同的极化作用,静电吸附作用、非经典极化作用贡献的有效电荷数分别表现为βeLi=βpNa=βpCs=1,βpNa《βpCs,极化诱导共价作用贡献的有效电荷数βc只存在于Cs+中。[结论]碱金属离子Li+、Na+、Cs+在高岭石表面的吸附动力学特征有明显差异。产生差异的原因为:受矿物表面电位影响,碱金属离子在矿物表面产生不同的离子极化效应,使得碱金属离子在高岭石颗粒表面受到不同类型的吸附作用力。本研究将对可变电荷矿物表面的固/液界面反应理论的完善提供新思路。

关键词：可变电荷颗粒离子交换吸附轨道非对称杂化离子极化

磁性MZF@PDA-PAC活化过一硫酸盐降解水中双氯芬酸钠的机制

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中国环境科学 2025年第1期45卷 185-197页

作者：李世尧余静徐冬莹成都信息工程大学资源环境学院四川成都610225

为制备易固液分离和稳定性好的高效非均相碳基磁性催化剂活化过一硫酸钾(PMS),本文以Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_(2)O_(4)(MZF)磁性纳米颗粒(MNPs)为磁核,利用多巴胺(DA)和活性炭(PAC),通过分步沉积法制备得到磁性纳米复合物MZF@PDA-PAC,采用... 详细信息

为制备易固液分离和稳定性好的高效非均相碳基磁性催化剂活化过一硫酸钾(PMS),本文以Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_(2)O_(4)(MZF)磁性纳米颗粒(MNPs)为磁核,利用多巴胺(DA)和活性炭(PAC),通过分步沉积法制备得到磁性纳米复合物MZF@PDA-PAC,采用扫描电镜、透射电镜和振动样品磁强计等对MZF@PDA-PAC进行了表征,研究了MZF@PDA-PAC活化PMS降解双氯芬酸钠(DS)的效能,探究了DS的去除机理及MZF@PDA-PAC活化PMS的机制.结果表明,MZF@PDA-PAC具有“核-壳”结构,在水中具有优异的分散性能和固液分离性能;MZF@PDA-PAC+PMS体系能通过自由基途径(SO_(4)^(·−)、HO·和O_(2)^(·−))和非自由基途径(电子转移)去除DS,DS去除率和TOC去除率分别为99.50%和66.32%,MZF@PDA-PAC具有较好的稳定性与循环使用性能,在难降解有机污染物去除方面具有广阔的应用前景.

关键词：磁性催化剂非均相硫酸根自由基双氯芬酸钠降解

长江经济带生态旅游效率时空演化及组态提升路径

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生态学报 2025年第3期45卷 1154-1171页

作者：刘亦文王堉茜湖南工商大学资源环境学院长沙410205

长江流域是我国重要的经济带之一,探究生态旅游效率的时空分布规律、探讨其优化路径是高质量打造长江国际黄金旅游带过程中有待回答的重要问题。通过构建生态来旅游效率“投入-产出”指标体系,基于非期望产出的Super-DEA模型对2011-202... 详细信息

长江流域是我国重要的经济带之一,探究生态旅游效率的时空分布规律、探讨其优化路径是高质量打造长江国际黄金旅游带过程中有待回答的重要问题。通过构建生态来旅游效率“投入-产出”指标体系,基于非期望产出的Super-DEA模型对2011-2021年长江经济带11个省市的生态旅游效率进行测度,通过HP滤波分析与Hurst指数未来趋势预测、Kernel密度估计、收敛性分析等方法研究生态旅游效率时空演化规律,并借助模糊定型集比较分析法探究长江经济带生态旅游效率组态提升路径。研究结果表明:(1)长江经济带全流域生态旅游效率维持在较高发展水平;生态旅游效率大致分为三个发展阶段,分别表现为保持平稳、逐年降低和加速上升;下游地区的生态效率整体高于中游、上游地区;上海市和浙江省基本实现生态旅游高效发展,云南省生态旅游发展最为落后。(2)在周期性分析及趋势预测方面,长江经济带生态旅游效率具有一定的周期性,平均周期为4.3年,11个省份均表现出未来持续性发展趋势,安徽、湖北和湖南三省表现为显著持续上升,江苏、浙江、安徽、江西、重庆、云南表现为不显著持续上升,上海和贵州则为不显著持续下降。(3)从演化规律及空间分布情况来看,长江经济带生态旅游效率表现稳中向好;研究初期下游地区“高-高”集聚逐渐发展为全流域的“高-高”集聚;经检验,长江经济带生态旅游效率收敛,且下游地区的收敛速度显著高于中游和上游地区。(4)在模糊定型集比较分析方面,提出开放模式下的人口聚集型、开放模式下现代宜居的人口聚集型、经济助力下的生态宜居型和旅游业主导下的人口聚集型四条高生态旅游效率组态提升路径。

关键词：生态旅游效率空间格局空间收敛性趋势预测模糊定型集比较分析

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制约钝化剂对紫色土砷和镉污染修复效果的土壤性质因素分析

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环境科学 2025年第2期46卷 1130-1144页

作者：姜德才蒋珍茂魏世强西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市农业资源与环境研究重点实验室重庆400715

钝化剂对Cd和As的钝化效果与土壤性质关系密切,优选适配土壤性质的钝化剂是钝化技术应用的关键基础.以8种性质差异较大的紫色土为供试土壤,采用室内培养实验,设置不同的污染条件,同步比较了7种常见钝化剂对镉(Cd)和砷(As)的钝化率,结合... 详细信息

钝化剂对Cd和As的钝化效果与土壤性质关系密切,优选适配土壤性质的钝化剂是钝化技术应用的关键基础.以8种性质差异较大的紫色土为供试土壤,采用室内培养实验,设置不同的污染条件,同步比较了7种常见钝化剂对镉(Cd)和砷(As)的钝化率,结合土壤理化性质测定,探讨了钝化效率与土壤性质之间的关系.结果表明,供试7种常见钝化剂中,氧化钙、有机肥、硅钙镁肥、腐植酸以及羟基磷灰石对于紫色土Cd具有显著钝化效果;三氧化二铁、硅钙镁肥、羟基磷灰石和腐植酸对于As具有钝化效果,仅有硅钙镁肥、羟基磷灰石和腐植酸这3种钝化剂对于Cd和As同时具有钝化效果.决定特定钝化剂钝化效率的关键土壤性质因子存在很大差异:土壤有机质、黏粒含量和全钾与供试钝化剂对土壤Cd的钝化率呈显著正相关;土壤pH、游离氧化铁、游离氧化锰和全磷与之呈显著负相关;土壤CEC,游离氧化锰和土壤全As与供试钝化剂对As的钝化率呈显著正相关;土壤黏粒含量与之呈显著负相关.研究建立了钝化剂Cd和As钝化效率与紫色土土壤性质和污染特征的最优多元线性回归模型,模型定量反映了重金属钝化效率与土壤性质的关系,可据此预测和优选适配不同土壤性质的高效钝化剂,为区域受污染耕地安全利用提供科学依据.

关键词：土壤钝化剂砷(As) 镉(Cd) 土壤理化性质钝化效率

酸化对重金属铅和镉在土壤团聚体中分配与有效性的影响

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环境科学 2025年第2期46卷 1107-1117页

作者：唐舒庭肖盛柏崔浩魏世强西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市农业资源与环境研究重点实验室重庆400715

土壤团聚体是土壤的基本结构功能单元,对土壤理化性质起着重要调控作用.酸化影响土壤的团聚过程,从而对土壤团聚体中重金属的分配与形态和有效性产生重要影响.研究探讨了不同酸化程度黄壤和紫色土的团聚体组成特征、重金属镉(Cd)和铅(Pb... 详细信息

土壤团聚体是土壤的基本结构功能单元,对土壤理化性质起着重要调控作用.酸化影响土壤的团聚过程,从而对土壤团聚体中重金属的分配与形态和有效性产生重要影响.研究探讨了不同酸化程度黄壤和紫色土的团聚体组成特征、重金属镉(Cd)和铅(Pb)在不同粒径团聚体中的分布和活性变化规律.结果表明,酸化降低了土壤大团聚体(>2 mm)的质量分数,未酸化土壤比酸化土壤高出约5%~15%.黄壤和紫色土中大团聚体对重金属总量的贡献最大,贡献因子在0.31~0.47之间;黄壤中均以小团聚体(0.25~1 mm)和微团聚体(<0.25 mm)的Cd、Pb含量最高,而酸化后的紫色土则以大团聚体含量最高.外源Pb、Cd进入土壤后,在团聚体中的分配主要受团聚体质量分数的制约.在土壤酸化程度较高时,土壤团聚体粒径越小其重金属释放的风险越高;而土壤未酸化时,大团聚体重金属释放风险更高.酸化驱动土壤原生矿物风化、铁氧化物和有机质淋失,从而导致的土壤团聚体组成和性质变化是制约Pb、Cd形态分配与有效性变化的重要原因.研究结果为土壤酸化和重金属污染协同治理提供了基础依据.

关键词：土壤酸化团聚体重金属制约因子有效性

土壤中生物降解塑料的降解过程及其对土壤动物的影响

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环境科学 2025年第2期46卷 1145-1154页

作者：张莉娟陈洁敖瑞雪赵秀兰西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市农业资源与环境研究重点实验室重庆400715

生物降解塑料被认为是替代传统塑料,解决塑料残留污染的有效途径之一,但其降解性能及其对生态系统的影响受到广泛关注.生物降解塑料主要由生物降解聚合物构成,同时添加了少量添加剂以满足所需的物理、化学性能或使用功能.土壤中生物降... 详细信息

生物降解塑料被认为是替代传统塑料,解决塑料残留污染的有效途径之一,但其降解性能及其对生态系统的影响受到广泛关注.生物降解塑料主要由生物降解聚合物构成,同时添加了少量添加剂以满足所需的物理、化学性能或使用功能.土壤中生物降解塑料的生物降解过程经历了生物退化、聚合物解聚及生物同化和矿化这3个阶段,并受多种因素的影响.其中,生物降解塑料的性质是影响降解的决定性因素,土壤中的生物或非生物因素也会干扰降解过程.生物降解塑料在降解过程中会释放出大量的微塑料、添加剂、低聚物和单体等到土壤环境中,以上残留物易被土壤动物摄入,从而对土壤动物的生长、繁殖和行为等产生一系列毒理学影响.此外,生物降解微塑料还可以与其他污染物相互作用,对土壤动物产生联合毒性.最后对未来重点研究的方向进行了展望.

关键词：生物降解塑料生物降解微塑料(MPs) 土壤动物毒性

高、低Cd积累小麦对Cd胁迫的转录组学响应差异

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作物学报 2025年

作者：王青王伊秀李越男吕永辉张海波刘娜程红艳山西农业大学资源环境学院

镉（Cd）极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁，且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法，利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦（济... 详细信息

镉（Cd）极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁，且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法，利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦（济麦22和周麦32）在0、0.05和0.10 mmol L-1Cd胁迫下基因调控网络变化。京都基因与基因组百科全书（KEGG）、基因本体（GO）和蛋白-蛋白相互作用网络分析（PPI）表明，Cd胁迫诱导防御相关基因表达，内质网蛋白质加工途径是0.05 mmol L-1Cd胁迫下济麦22最显著富集的上调途径之一，苯并噁嗪生物合成途径是0.1 mmol L-1Cd胁迫下周麦32富集程度较高的上调途径之一。此外，Cd胁迫下核糖体蛋白uL13家族为PPI中主要节点，这表明核糖体蛋白uL13家族在Cd胁迫下维持核糖体正常功能起重要作用。转运体TaNRAMP1、TaNRAMP2、TaNRAMP5、TaZIP6和TaABCG36在小麦Cd吸收和积累中起关键作用。Cd胁迫下WRKY、MYB、bHLH、bZIP转录因子表达量上调，有助于缓解Cd胁迫造成的损伤。加权基因共表达网络和可视化分析表明gene-LOC123168319和gene-LOC123145825可能是与Cd积累相关的潜在候选基因。本研究筛选出的差异基因和代谢通路，可利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，对小麦进行遗传改良，降低其对Cd的吸收和积累能力，为小麦抗Cd机制深入研究及后续培育低Cd小麦品种提供参考。

关键词： Cd胁迫小麦差异表达基因蛋白-蛋白相互作用加权基因共表达网络