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基于代谢理论的城市群水资源承载力综合评价

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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发酵技术在海藻功能性食品加工中的应用

食品与发酵工业 2024年第12期50卷 379-387页

作者：王冬晴马长伟王共明刘芳井月欣赵云苹张健矫春娜徐英江中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 山东省海洋资源与环境研究院烟台市海珍品质量安全控制与精深加工重点实验室山东烟台264006

发酵是一种清洁、低能耗的传统食品加工技术,具有提高食品营养价值、延长食品货架期、产生特殊风味物质等优点。海藻作为海洋植物,生长过程不占用淡水和土地资源,是一种可持续的食物来源,众多研究者利用发酵技术处理海藻提高了其功能活... 详细信息

发酵是一种清洁、低能耗的传统食品加工技术,具有提高食品营养价值、延长食品货架期、产生特殊风味物质等优点。海藻作为海洋植物,生长过程不占用淡水和土地资源,是一种可持续的食物来源,众多研究者利用发酵技术处理海藻提高了其功能活性,产生了对人体健康有益的生物活性物质。该文综述了国内外海藻及海藻发酵技术的研究现状,系统总结了海藻发酵前后γ-氨基丁酸、多糖、酚类等化学成分的变化,归纳了海藻发酵后在抗氧化、降血糖、抗血栓等方面潜在的功能,梳理了目前已有的海藻发酵功能性食品,并对未来海藻发酵的发展方向提出构想,为开发具有特定功能活性的海藻发酵食品、扩大海藻产品的品类提供参考。

关键词：发酵技术海藻化学成分功能活性功能性食品

MoS_(2)/Fh复合材料的制备及高盐条件下EDTA-Pb(Ⅱ)的去除研究

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水处理技术 2024年第5期50卷 30-34,40页

作者：陆静宇孙晓蕾胡雅孙秀云南京理工大学环境与生物工程学院化工污染控制与资源化江苏省高校重点实验室江苏南京210094

水铁矿(Fh)因其比表面积大、吸附能力强等优点,对络合态重金属表现出良好的吸附能力,但是盐离子的存在会阻碍Fh对络合态重金属的去除。本研究引入了二硫化钼(MoS_(2)),利用其优异的阻盐能力弥补Fh去除性能被抑制的情况。考察了溶液pH、... 详细信息

水铁矿(Fh)因其比表面积大、吸附能力强等优点,对络合态重金属表现出良好的吸附能力,但是盐离子的存在会阻碍Fh对络合态重金属的去除。本研究引入了二硫化钼(MoS_(2)),利用其优异的阻盐能力弥补Fh去除性能被抑制的情况。考察了溶液pH、盐度等不同因素对MoS_(2)/Fh复合材料吸附性能的影响,在15 g/L NaCl的背景盐度、pH=4条件下,1 g/L MoS_(2)/Fh复合材料对20 mg/L EDTA-Pb(Ⅱ)的去除率仍能达到96.72%,较相同条件下Fh的去除率显著提高。通过对吸附机理的探究发现EDTA-Pb(Ⅱ)主要以静电吸附方式被去除。

关键词： MoS_(2)/Fh复合材料 EDTA-Pb(Ⅱ) 高盐度

聚苯乙烯微塑料对污水中胞外耐药基因的影响及其机制

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环境科学 2024年第6期45卷 3671-3678页

作者：周帅黄啊潮黄泽枫李伦福杨锋娟陈安琪修斐晨高媛媛南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室衡阳421001 南华大学土木工程学院衡阳421001 南华大学稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室衡阳421001 南华大学衡阳医学院病原生物学研究所衡阳421001

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水... 详细信息

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水中fe ARGs(包括tet C、tet O、sul1和sul2)的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类fe ARGs绝对丰度在nm级和mm级PS暴露下分别降低了28.4%~76.0%和35.2%~96.2%,在μm级PS暴露下变化了-55.4%~122.4%.PS对磺胺类sul1的促进效果呈nm级>μm级>mm级趋势,且ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul1丰度扰动幅度更大.磺胺类sul2的相对丰度在μm级和mm级PS暴露后分别削减了25.4%~42.6%和46.1%~90.3%,在nm级PS暴露后增加了1.9~3.9倍;ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul2的削减作用高于ρ(PS)为0.5 mg·L^(-1).Pearson相关性分析显示,PS暴露下fe ARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件(int I1)丰度成正相关,与活性氧水平成负相关.研究结果阐明了PS对污水中fe ARGs的影响及其机制,可为污水中MPs与ARGs复合污染的防治提供科学依据.

关键词：微塑料(MPs) 聚苯乙烯(PS) 胞外耐药基因(feARGs) 污水影响机制

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巢湖不同入湖口微生物群落结构差异性分析

环境科学与技术 2024年第3期47卷 19-26页

作者：黄健周俊杰张华李虎罗涛王金花何春华刘俊安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽省生态文明研究院安徽合肥230601 工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室安徽合肥230041

微生物是湖泊生态环境的重要组成部分,驱动水生态系统的养分循环与能量转换。微生物因对环境因子变化高度敏感而常作为湖泊生态系统演化的指示生物,因此,研究巢湖不同入湖口微生物群落结构差异及其与环境因子的关系具有重要意义。该文... 详细信息

微生物是湖泊生态环境的重要组成部分,驱动水生态系统的养分循环与能量转换。微生物因对环境因子变化高度敏感而常作为湖泊生态系统演化的指示生物,因此,研究巢湖不同入湖口微生物群落结构差异及其与环境因子的关系具有重要意义。该文采用基于16S rRNA基因的高通量测序技术分析巢湖不同入湖口微生物群落结构,利用随机矩阵原理构建优势微生物的共线网络探究不同入湖口微生物种间关系差异;利用多元线性回归(MRM)与曼特尔检验(Mantel Test)分析揭示不同入湖口微生物群落的驱动因子及其对环境变化的响应。结果表明:南淝河入湖口与派河入湖口微生物群落相似程度较高,与杭埠河入湖口微生物群落结构差异明显;3个入湖口共有优势微生物均与硝化反硝化作用相关,南淝河入湖口特有优势微生物为Flavobacteriaceae、Steroidobacteraceae、Sphingomonadaceae与Sutterellaceae,派河入湖口独有优势微生物为Rhodanobacteraceae与Hydrogenophilaceae,杭埠河入湖口独有优势微生物为Vicinamibacteraceae与Methylomonadaceae;微生物共线网络结果表明南淝河入湖口拥有共生关系最高的微生物网络,不同入湖口微生物网络中关键物种均与氮转化功能相关;MRM分析表明不同入湖口微生物群落结构的驱动因子存在差异,南淝河入湖口关键驱动因子为温度与NO_(3)^(-)-N含量,派河入湖口关键驱动因子为水体NH_(4)^(+)-N含量,杭埠河入湖口关键驱动因子为温度、TP和COD含量;Mantel Test分析表明不同入湖口受驱动因子影响的微生物均为相对丰度差异较大的优势微生物。入湖口环境差异导致微生物群落组成与结构产生一定差异,营养程度较高的入湖口微生物共生关系更加明显,环境对微生物存在选择作用来维持生态环境的稳定。

关键词：巢湖入湖口微生物环境因子空间差异

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轻量级异构安全函数计算加速框架

计算机科学 2024年

作者：赵川何章钊王豪孔繁星赵圣楠荆山泉城省实验室济南大学信息科学与工程学院山东省网络环境智能计算技术重点实验室(济南大学)

当前，数据已成为关键战略资源，数据挖掘和分析技术在各行业发挥着重要作用，但也存在着数据泄露的风险。安全函数计算（securefunctionevaluation，SFE）可以在保证数据安全的前提下完成任意函数的计算。Yao协议是一种用于实现安全函... 详细信息

当前，数据已成为关键战略资源，数据挖掘和分析技术在各行业发挥着重要作用，但也存在着数据泄露的风险。安全函数计算（securefunctionevaluation，SFE）可以在保证数据安全的前提下完成任意函数的计算。Yao协议是一种用于实现安全函数计算的协议，该协议在混淆电路（garbledcircuit，GC）生成和计算阶段中含有大量加解密计算操作，且在不经意传输（oblivioustransfer，OT）阶段具有较高的计算开销，难以满足复杂的现实应用需求。针对Yao协议的效率问题，基于现场可编程门阵列（fieldprogrammablegatearray，FPGA）的异构计算对Yao协议进行加速，并结合提出的轻量级代理不经意传输协议，最终设计出轻量级异构安全计算加速框架。该方案中，混淆电路生成方和代理计算方都实现了CPU-FPGA异构计算架构。该架构借助CPU 擅长处理控制流的优势和FPGA的并行处理优势对混淆电路生成阶段和计算阶段进行加速，提高了生成混淆电路和计算混淆电路的效率，减轻了计算压力。另外，相比于通过非对称密码算法实现的不经意传输协议，在轻量级代理不经意传输协议中，混淆电路生成方和代理计算方只需执行对称操作，代理计算方即可获取用户输入对应的生成方持有的随机数。该轻量级代理不经意传输协议减轻了用户和服务器在不经意传输阶段的计算压力。实验证明，在局域网环境下，与Yao协议的软件实现（TinyGarble框架）相比，该方案的计算效率至少提高了128倍。

关键词：安全函数计算现场可编程门阵列混淆电路不经意传输异构计算

基于权衡/协同效应的安徽省生态功能区识别及情景模拟研究

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中国环境科学 2024年

作者：黄木易汤玉茹郭芹吴雪安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽省生态文明研究院安徽省环境污染控制与资源化重点实验室安徽建筑大学建筑与规划学院

基于生态系统服务及其权衡/协同效应的时空分布特征进行生态功能区划，能有效满足特定区域在协调多种生态系统服务方面存在的现实需求，根据不同生态系统服务的特定生态属性，制订相应的管理策略，有助于研究区的可持续发展.基于生态系... 详细信息

基于生态系统服务及其权衡/协同效应的时空分布特征进行生态功能区划，能有效满足特定区域在协调多种生态系统服务方面存在的现实需求，根据不同生态系统服务的特定生态属性，制订相应的管理策略，有助于研究区的可持续发展.基于生态系统服务权衡/协同效应识别生态功能区可为生态功能修复与治理提供精准和差异化调控依据.以安徽省为例，应用InVEST模型评估和分析2000-2020年间安徽省典型生态系统服务时空演变及权衡/协同效应，基于SOM(自组织映射)模型提取的生态系统服务簇，划分生态功能区，最后运用PLUS模型模拟2050年综合生态系统服务演变趋势并提出调控思路.结果表明:①安徽省2000-2020年期间，产水服务、土壤保持不断增加，而固碳服务、生境质量及粮食供给则呈降低趋势.安徽省综合生态系统服务指数空间格局为“南高北低”.研究区能提供两类生态系统服务的区域约占50%，能提供全部生态服务的区域仅约占11%，不能提供生态系统服务的区域分别由2000年的0.07%上升到2020年的4.85%.②产水服务、固碳服务、生境质量和土壤保持这4种生态系统服务间存在密切的协同效应，而产水服务和粮食生产存在明显的权衡效应.③据此为研究区提取了4种生态系统服务簇，分别为粮食供给簇、生态保育簇、人居环境簇和森林防护簇.最终将安徽省域划分为农业生态区、生态涵养区、城镇发展区和森林生态防护区，并提出差异化调控对策.④多情景模拟分析显示，生态保护情景下的生境质量和固碳服务最优，粮食生产在耕地保护情景下最高，在生态保护情景下，综合生态系统服务呈现出显著提升的态势.研究结果可为安徽省可持续发展和生态环境优化提供科学依据.

关键词：生态系统服务权衡协同效应生态功能分区多情景模拟安徽省

磁改性污泥基生物炭对猪粪堆肥及土霉素降解的影响

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环境科学学报 2024年第4期44卷 187-197页

作者：李钰辉卓桂华沈凯茜李海霞景乐陈琬甄广印郑育毅福建师范大学环境与资源学院、碳中和现代产业学院福建省污染控制与资源循环利用重点实验室福州350007 城市废物资源化技术与管理福建省高校工程研究中心福州350007 福建省环境科学研究院福州350013 福建省环境工程重点实验室福州350025 漳州台商投资区招商服务中心漳州363107 华东师范大学生态与环境科学学院上海200241

为探究磁改性污泥基生物炭(MMSB)对猪粪堆肥过程和土霉素(OTC)降解的影响,以猪粪和木屑为原料,将0.1 mol·L^(-1)和0.25 mol·L^(-1)浓度Fe^(2+)/Fe^(3+)混合溶液改性的MMSB-0.1和MMSB-0.25以10%的质量比(猪粪干基)分别添加到猪粪中进... 详细信息

为探究磁改性污泥基生物炭(MMSB)对猪粪堆肥过程和土霉素(OTC)降解的影响,以猪粪和木屑为原料,将0.1 mol·L^(-1)和0.25 mol·L^(-1)浓度Fe^(2+)/Fe^(3+)混合溶液改性的MMSB-0.1和MMSB-0.25以10%的质量比(猪粪干基)分别添加到猪粪中进行批式堆肥试验.结果表明,与CK相比,MMSB处理均延长堆肥高温期(1~3 d),提高峰值温度(1.0~3.3℃),加速含水率(MC)下降(5.14%~7.00%).由于堆体的改善促进了腐殖质的进程,MMSB-0.1组和MMSB-0.25组的胡敏酸(HA)分别提高18.16%、10.76%,胡富比分别提高57.17%、37.75%,低剂量磁改性促进效果更佳.另一方面,MMSB的添加降低了OTC的半衰期,但由于MMSB负载了Fe_(3)O_(4),对OTC吸附性增强,导致MMSB实验组的OTC最终降解率均低于CK,且磁改性浓度高低对此影响差别不大.Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,堆肥腐熟度和OTC降解主要受MC、温度和可溶性有机碳(DOC)的影响.MMSB有利于在猪粪堆肥过程中调节理化性质、提高腐熟度以及加速OTC降解,低剂量磁改性的MMSB-0.1尤甚.本研究可为磁改性生物炭应用于改善猪粪堆肥提供基础依据.

关键词：猪粪堆肥磁改性污泥基生物炭腐殖质土霉素降解

场地有机污染物吸附行为多参数线性自由能模型研究

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南京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 130-140页

作者：刘昆南晨曦孔令冉刘慧婷付翯云瞿晓磊污染控制与资源化研究国家重点实验室南京大学环境学院南京210023 江苏省环境工程技术有限公司南京210023 辽宁省废水治理技术重点实验室沈阳理工大学环境与化学工程学院沈阳110159

准确评估污染物在污染场地土壤中的吸附分配过程是污染场地安全管理和再利用开发的重要环节.以我国典型电子垃圾拆解场地为研究对象,解析了场地土壤中有机质的吸附特征,建立了适用于场地有机污染物分配评估的有机碳标化分配系数(K_(OC)... 详细信息

准确评估污染物在污染场地土壤中的吸附分配过程是污染场地安全管理和再利用开发的重要环节.以我国典型电子垃圾拆解场地为研究对象,解析了场地土壤中有机质的吸附特征,建立了适用于场地有机污染物分配评估的有机碳标化分配系数(K_(OC))预测模型,揭示了有机污染物在场地土壤中有机质上的吸附机制.该场地土壤有机质对有机污染物具有较强的吸附能力.构建了预测场地土壤中有机质吸附有机污染物的K_(OC)的多参数线性自由能模型(pp-LFER).ppLFER模型相较于常用的单参数线性自由能模型(sp-LFER)展现出更好的场地吸附数据的预测能力(R^(2)=0.919).同时,采用其他文献报道的pp-LFER模型对该场地污染物K_(OC)进行预测,发现预测偏差较高(RMSE>1.12),这表明pp-LFER模型的预测效果受场地土壤中有机质的性质影响较大,其跨区域应用性仍待提升.进一步结合pp-LFER模型中的分子结构描述符和各项系数解析了土壤中有机质的吸附机制,发现疏水作用和极化作用是吸附过程的重要作用力,氢键作用显著影响极性化合物的吸附过程.本研究基于实际污染场地土壤构建了高精度吸附预测模型,为场地污染风险评估和修复利用提供了更准确的技术手段.

关键词：场地污染土壤有机质有机污染物有机碳标化分配系数预测模型