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基于碳中和新技术的美丽中国建设

中国环境科学 2024年第4期44卷 1777-1787页

作者：周启星王辉欧阳少虎南开大学环境科学与工程学院/南开大学碳中和交叉科学中心环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300350

碳中和技术是以减少碳排放和增加碳固定为目的,以节能、减排、增效为核心的新技术体系,主要分为三类,包括温室气体的捕集技术、温室气体的埋存技术和低碳或零碳新能源技术.将碳中和技术应用于美丽中国建设不仅可以有效推动我国能源结构... 详细信息

碳中和技术是以减少碳排放和增加碳固定为目的,以节能、减排、增效为核心的新技术体系,主要分为三类,包括温室气体的捕集技术、温室气体的埋存技术和低碳或零碳新能源技术.将碳中和技术应用于美丽中国建设不仅可以有效推动我国能源结构的转型和科学技术的进步,还能够促进生态环境的改善和绿色经济的发展.本研究通过阐述碳中和技术相关理念和发展现状,分析了实现碳中和的有效途径,并进一步讨论了碳中和技术如何助力美丽中国建设.结果表明,目前关于碳中和技术的研究领域主要有氢能领域、电化学领域、绿色化学领域、节能技术、储能技术、废物的资源回收以及合成生物学领域.这些新能源和新技术的出现不仅能够极大地提高能源的利用效率,还能够促进绿色清洁技术的发展.此外,碳中和技术也能够减少污染物的排放,增强资源的高效利用,助力低碳能源体系的建立和促进生态文明体制的健全,从而助力美丽中国建设.

关键词：碳中和技术美丽中国建设能源结构低碳能源体系

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碳中和植物降污固碳及其机制研究进展

环境科学 2024年第6期45卷 3446-3458页

作者：陈芸周启星陶宗鑫郑彤吴康迎张嘉乐欧阳少虎南开大学环境科学与工程学院碳中和交叉科学中心天津300350

在经济发展和生态承载的双重制约下,我国实现碳中和碳达峰需要探索更多的技术手段.植物是构建陆地和海洋碳汇体系的重要载体,同时植物修复技术也是治理环境污染的一种科学手段.然而,目前的研究大多集中在植物降污(包括降低环境介质中的... 详细信息

在经济发展和生态承载的双重制约下,我国实现碳中和碳达峰需要探索更多的技术手段.植物是构建陆地和海洋碳汇体系的重要载体,同时植物修复技术也是治理环境污染的一种科学手段.然而,目前的研究大多集中在植物降污(包括降低环境介质中的污染物浓度和降解污染物两个方面)或植物固碳单一方面,而没有考虑植物降污固碳的双重效益.为挖掘植物的碳中和效应,从碳中和植物入手,深入阐述碳中和植物的降污固碳效应及其进展,评估碳中和植物与其他生物(比如动物、土壤微生物)以及环境功能材料的降污固碳潜力,并对碳中和植物与动物、微生物以及环境功能材料与生态系统协同耦合降污固碳效应的机制进行探究.最后,对碳中和植物降污固碳效应的未来研究方向提出了建设性的展望.

关键词：碳中和植物协同耦合降污修复光合固碳机制

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海-陆交互作用与海岸带碳中和农业驱动

农业环境科学学报 2024年第1期43卷 1-10页

作者：周启星王辉欧阳少虎南开大学环境科学与工程学院/南开大学碳中和交叉科学中心环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300350

海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农... 详细信息

海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农业发展理念;然后,分析了海岸带碳中和农业驱动中的碳中和农业生物、人工光合作用与农业驱动以及该理念的工程化应用问题;最后,深入剖析了如何识别海岸带农业核心碳汇,包括原位监测、同位素标记与统计学分析方法,并在此基础上提出了农业碳汇增强技术,为后续海岸带碳中和农业的构建、发展和实践提供参考,同时对促进脆弱的海岸带生态系统的保护和绿色低碳农业的发展具有重要意义。

关键词：碳中和农业海岸带海陆交互作用可持续发展人工光合作用

天津市应急响应期间VOCs污染特征及来源解析

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环境科学 2024年第8期45卷 4448-4458页

作者：姚璐罗忠伟华琨李亚菲顾瑶宋立来毕申雨尹思涵寇鸣琦毕晓辉张裕芬冯银厂南开大学环境科学与工程学院中国气象局南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 天津市津南区生态环境监测中心天津300350

为探究重污染天气污染过程VOCs化学组分特征及主要来源,利用2019~2020年天津市11次重污染天气预警及应急响应前后逐小时VOCs在线数据,分析环境受体中VOCs化学组分变化特征,并利用正定矩阵因子分解(PMF)模型及二元条件概率函数(CBPF)解... 详细信息

为探究重污染天气污染过程VOCs化学组分特征及主要来源,利用2019~2020年天津市11次重污染天气预警及应急响应前后逐小时VOCs在线数据,分析环境受体中VOCs化学组分变化特征,并利用正定矩阵因子分解(PMF)模型及二元条件概率函数(CBPF)解析其来源.结果表明,在重污染天气预警及应急响应期间,观测点φ(VOCs)均值为35.7×10^(-9).冬季应急响应期间VOCs体积分数较秋季有所增加,其中烯烃增加48%,烷烃增加4%.重污染天气预警及应急响应期间污染累积阶段,不同VOCs组分其变化幅度有明显差异,橙色预警期间,烷烃占比增加36%,乙炔占比下降32%;黄色预警期间,烷烃占比增长14%,乙炔占比下降5%.重污染天气预警及应急响应期间,机动车排放源、天然气挥发源及溶剂使用源是环境受体中VOCs主要贡献源,贡献率分别为17.5%、15.4%和15.2%.相比应急响应前,黄色预警期间机动车排放源和柴油挥发源对环境受体中VOCs的贡献率分别减少2.0%~5.5%和2.1%~6.6%,溶剂使用源贡献率减少0.2%~2.4%;橙色预警期间,机动车排放源贡献率减少0.1%~8.3%,溶剂使用源贡献率减少0.5%~6.2%.

关键词：应急响应挥发性有机化合物(VOCs) 正定矩阵因子分解(PMF) 二元条件概率函数(CBPF) 来源解析

贸易摩擦、不确定性感知与企业研发行为:来自中国上市公司的微观证据

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世界经济研究 2024年第3期 107-119,M0004页

作者：严兵齐凡南开大学跨国公司研究中心南开大学经济学院

文章基于2007~2020年上市公司年报数据,通过文本分析构建企业层面的贸易政策不确定性感知指数,从微观层面揭示了不同企业在感知到贸易政策不确定性后作出的异质化研发决策。论文发现,感知到贸易环境中不确定性的上升会促使企业提升研发... 详细信息

文章基于2007~2020年上市公司年报数据,通过文本分析构建企业层面的贸易政策不确定性感知指数,从微观层面揭示了不同企业在感知到贸易政策不确定性后作出的异质化研发决策。论文发现,感知到贸易环境中不确定性的上升会促使企业提升研发强度,这一效果主要体现在高科技行业。其中,企业去金融化与争取政府补贴是最主要的影响机制,为了获取税收优惠而人为调整会计科目造成的研发强度提升并不能形成真正的研发成果,因而不利于企业抵抗风险能力的提升。在此基础上,进一步研究发现,受美国对华关税加征的影响,中国高新技术上市企业研发强度显著提升,受影响企业正在努力开拓自主创新之路。

关键词：贸易摩擦贸易政策不确定性研发创新

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石油污染从微观修复到生态调控的生态学转变

环境科学 2024年第8期45卷 4967-4979页

作者：李瑞祥杨雪纯王艳芳李田张晓林高藕叶周启星南开大学环境科学与工程学院南开大学碳中和交叉科学中心环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300350 天津博成瑞达环境科技发展有限公司天津300202

石油污染已成为全球较为突出的环境问题,制约了经济与生态环境的协调发展.生物修复虽具备绿色低碳和高效安全等优点,但随着污染的复杂化和严重化,单一的生物修复已难以满足修复目的.而以生物修复为基础的生态修复能够统筹碳中和与生态... 详细信息

石油污染已成为全球较为突出的环境问题,制约了经济与生态环境的协调发展.生物修复虽具备绿色低碳和高效安全等优点,但随着污染的复杂化和严重化,单一的生物修复已难以满足修复目的.而以生物修复为基础的生态修复能够统筹碳中和与生态环境保护,协同推进减污降碳,保证土壤和沉积物履行生态系统服务功能的持续能力,最终实现土壤健康和沉积物健康.因此,从生物修复到生态修复的转变是现阶段环境治理和生态系统维护的最优选择.在此,首先剖析了不同生物修复技术中石油烃微观去除机制,并且从生态学角度探讨了不同生物修复技术的种类及特点.基于此,深入分析了生物修复向生态修复转变的必要性.最后对生态修复发展进行了合理展望,以期为石油污染生态修复的优化提供理论支撑.

关键词：石油污染土壤及沉积物生物修复生态学转变生态修复土壤健康和沉积物健康

Co掺杂Mn_(2)O_(3)复合材料的构筑及活化过氧单硫酸盐降解医药废水

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应用化学 2024年第2期41卷 268-278页

作者：张涛张贺杜雅欣展思辉南开大学环境科学与工程学院天津300350

废水中的抗生素对人类健康与生态安全构成了重大威胁,通过活化过氧单硫酸盐(PMS)产生活性氧物种是处理抗生素废水的有效手段。然而,由于电子迁移效率不足,实现高效的PMS活化仍然具有挑战性。在此,Co掺杂的Mn_(2)O_(3)催化剂(Co5-Mn_(2)O... 详细信息

废水中的抗生素对人类健康与生态安全构成了重大威胁,通过活化过氧单硫酸盐(PMS)产生活性氧物种是处理抗生素废水的有效手段。然而,由于电子迁移效率不足,实现高效的PMS活化仍然具有挑战性。在此,Co掺杂的Mn_(2)O_(3)催化剂(Co5-Mn_(2)O_(3))通过简单的一步煅烧法得到,以氧氟沙星(OFX)为目标污染物,考察了Co5-Mn_(2)O_(3)/PMS体系的降解性能,在15 min内OFX去除率达到了95%,相比于原始Mn_(2)O_(3)提升了12.3倍,同时Co5-Mn_(2)O_(3)/PMS体系对多种污染物(环丙沙星、磺胺甲恶唑、四环素、罗丹明B和甲基橙)均表现出良好的降解性能,体现了实际应用的潜力。X射线光电子能谱证实,Co掺杂引起了催化剂表面重构与电子迁移实现了Mn^(4+)-O-Co^(2+)活性位点的形成。猝灭实验分析,富电子Co位点与缺电子的Mn位点可以有效地活化PMS生成硫酸根自由基与单线态氧从而实现OFX的高效去除。这项工作为控制催化功能提供了一种活性位点的结构调控方法,为自由基与非自由基耦合降解提供新视角。

关键词： Mn_(2)O_(3) 过氧单硫酸盐活化医药废水活性位点电子转移氧氟沙星

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生态地球化学：理论、实践和展望

矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：周启星王辉王琦南开大学环境科学与工程学院南开大学碳中和交叉科学中心环境污染过程与基准教育部重点实验室

生态地球化学是采用地球化学和生态学的原理与方法，研究元素及化合物（包括污染物）在地球生态系统中的分布与分配，在生态圈与地球其他各圈层之间迁移转化与循环规律，以及生态因子在全球、区域和局部尺度上的影响及其生态效应、健康... 详细信息

生态地球化学是采用地球化学和生态学的原理与方法，研究元素及化合物（包括污染物）在地球生态系统中的分布与分配，在生态圈与地球其他各圈层之间迁移转化与循环规律，以及生态因子在全球、区域和局部尺度上的影响及其生态效应、健康影响与调控的一门新兴的边缘交叉学科。生态地球化学特别强调生态学原理框架下致力于解决地球生态系统中的各种地球化学问题，尤其关注在地球各圈层水平上生物与其生存环境之间的交互效应，其本质是研究微观水平上宏观物质循环的规律以及对人和其他生物产生的生态或毒理效应问题，为生命共同体构建和生态文明建设提供科技支撑。本文首先简要回顾了地球化学的形成与发展历史及相关理论知识，扼要总结了生态地球化学国内外研究现状和未来发展趋势，进而提出并探讨生态地球化学当前和今后一个时期的主要任务和相关科学实践。最后，在已有的研究基础上对未来生态地球化学的研究重点和方向进行了简要展望。

关键词：生态地球化学理论与方法创新地球生态系统人类生命共同体生态文明建设

阴离子交换树脂对典型及新型全氟/多氟烷基酸的吸附去除

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科学通报 2024年第14期69卷 1934-1944页

作者：李霞曹溢方博张连营陈浩孙红文天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384 南开大学环境科学与工程学院教育部环境污染过程与基准重点实验室天津300350

全氟/多氟烷基酸类物质(PFAAs)作为一类优良的表面活性剂被广泛应用于纺织、半导体和航天等多种商业和工业领域,造成了水体中PFAAs的严重污染.常规饮用水处理工艺如絮凝、高级氧化等不能有效去除PFAAs,而离子交换树脂仅能去除传统的长链... 详细信息

全氟/多氟烷基酸类物质(PFAAs)作为一类优良的表面活性剂被广泛应用于纺织、半导体和航天等多种商业和工业领域,造成了水体中PFAAs的严重污染.常规饮用水处理工艺如絮凝、高级氧化等不能有效去除PFAAs,而离子交换树脂仅能去除传统的长链PFAAs,对于短链替代物C4 PFAAs和全/多氟醚羧酸的去除效果仍然未知.因此,本研究选取不同链长和官能团的PFAAs,探究不同结构PFAAs的吸附动力学特征,以及树脂性质和水化学条件(溶液pH、共存污染物、无机盐离子)对阴离子交换树脂(AERs)吸附去除不同结构PFAAs的影响特征及关键控制因素.结果表明, PFAAs在大孔AERs(A860)上的吸附速率更快,而凝胶型高憎水性的聚苯乙烯基树脂(A600)对PFAAs的吸附容量和去除率更高. PFAAs链长及官能团的电负性对其吸附速率和去除率均有较大影响:相同碳链长度下,全氟磺酸(PFSAs)>全氟羧酸(PFCAs).对于含有相同官能团的PFAAs,短链PFAAs的吸附速率高于长链PFAAs.溶液pH对PFAAs在树脂上的吸附影响较小.短链PFAAs在AERs上的吸附主要受离子交换作用控制,易受无机盐离子干扰.憎水性较强的PFAAs在树脂上的吸附除静电作用外,主要受憎水性分配的控制.常规的AERs难以有效去除水体中亲水性较强的短链PFCAs(C<4)和全氟醚羧酸(如GenX),因此这些新型PFAAs替代物给未来的水处理工作带来了极大挑战.

关键词：全氟/多氟烷基酸短链全氟烷基酸离子交换树脂竞争吸附

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