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生物炭固定化菌复合材料在环境修复中的应用研究进展

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环境科学 2024年第4期45卷 2185-2194页

作者：孙漱玉黄梦鑫孔强张焕新刘继伟山东师范大学地理与环境学院济南250358 山东师范大学东营研究院东营250300

随着工业和农业的快速发展,环境污染日益严重,对生态安全和人体健康形成严重威胁.微生物修复是一种低价、绿色和易操作的技术,但微生物对高浓度污染物耐性低,造成修复效果差和周期长.由于生物炭的孔隙率高、官能团丰富和比表面积大,被... 详细信息

随着工业和农业的快速发展,环境污染日益严重,对生态安全和人体健康形成严重威胁.微生物修复是一种低价、绿色和易操作的技术,但微生物对高浓度污染物耐性低,造成修复效果差和周期长.由于生物炭的孔隙率高、官能团丰富和比表面积大,被认为是一种良好的吸附剂和固定化载体.通过微生物固定化技术将菌群定殖于生物炭上而制备生物炭固定化菌复合材料,结合了二者优势又克服菌群的缺点,展现了巨大的应用前景.通过系统论述生物炭固定化菌复合材料的制备方法和特征,评价生物炭固定化菌复合材料在环境修复中的效能,讨论环境因素对生物炭固定化菌复合材料去除水中污染物和修复污染土壤的效果影响,阐明生物炭固定化菌复合材料对废水处理与土壤修复的作用机制.

关键词：菌群生物炭微生物固定化技术去除效果修复机制

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土地利用变化背景下沂河流域生态系统服务价值时空格局演化

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环境科学 2024年第8期45卷 4722-4732页

作者：杨舒媛李子君山东师范大学地理与环境学院济南250358

在土地利用变化背景下,运用修正后的当量因子法核算沂河流域1975~2020年长时间序列生态系统服务价值(ESV),引入冷热点分析和地形位分析方法探讨其水平空间和垂直空间格局特征.结果表明:①1975~2020年,沂河流域土地利用类型以耕地为主,... 详细信息

在土地利用变化背景下,运用修正后的当量因子法核算沂河流域1975~2020年长时间序列生态系统服务价值(ESV),引入冷热点分析和地形位分析方法探讨其水平空间和垂直空间格局特征.结果表明:①1975~2020年,沂河流域土地利用类型以耕地为主,土地利用变化突出表现为耕地的迅速减少与建设用地持续扩张,林地和草地面积略有上升,水域面积呈收缩状态,未利用地面积变化不大;②修正后的当量因子法更适用于核算沂河流域的ESV;1975~2020年,流域ESV整体呈螺旋上升趋势(333.69~338.16亿元),以调节服务为主;耕地ESV最高且呈降低趋势,未利用地ESV最低;③在水平空间格局上,山地与水库附近为ESV热区,城区附近为ESV冷区;在垂直空间格局上,随着地形位梯度的上升,各土地利用类型ESV的垂直变化均呈先上升后下降趋势.研究结果揭示了土地利用变化背景下沂河流域生态系统服务价值的时空格局,可为优化土地利用结构和空间格局、提升生态系统服务提供科学依据.

关键词：土地利用变化生态系统服务价值(ESV) 冷热点分析地形梯度沂河流域

黄河流域创新要素集聚对碳排放效率的影响研究

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地理研究 2024年第3期43卷 577-595页

作者：郑瑞婧程钰山东师范大学地理与环境学院济南250358

创新要素集聚作为“双碳”战略实施的关键支撑,对助力黄河流域低碳可持续发展具有重要作用。本文探究2006—2019年黄河流域78个地级市创新要素集聚与碳排放效率的时空分布特征及空间关联,基于STIRPAT理论构建的面板回归模型和空间杜宾... 详细信息

创新要素集聚作为“双碳”战略实施的关键支撑,对助力黄河流域低碳可持续发展具有重要作用。本文探究2006—2019年黄河流域78个地级市创新要素集聚与碳排放效率的时空分布特征及空间关联,基于STIRPAT理论构建的面板回归模型和空间杜宾模型探究创新要素集聚对碳排放效率的影响机理。研究表明:(1)黄河流域创新要素集聚呈“大分散,小集中”空间演变格局,以省会为主导的多极化集聚特征显著,碳排放效率呈现“下游高,中上游低”的空间分布格局,创新要素集聚与碳排放效率存在高高、低低、高低、低高4种关联模式,并由“点状分散”向“片状集中”分布转变。(2)技术成果集聚与碳排放效率存在“U”型关系,创新人才集聚与创新资金集聚对碳排放效率的影响均呈正相关,而创新资金集聚的影响系数不显著,不同资源富集和空间区位地市的创新要素集聚对碳排放效率具有异质性效应。(3)技术成果集聚的空间溢出效应未形成“U”型影响曲线,而创新人才集聚和创新资金集聚均具有显著的正向溢出效应。本文从加强创新要素空间互动、加快创新人才积累、促进创新资金流动等方面提出对策建议,为黄河流域激发创新活力、推进绿色低碳转型和高质量发展等提供借鉴。

关键词：创新要素集聚碳排放效率 Super-SBM模型空间杜宾模型黄河流域

黄河流域绿色创新的时空演化特征及影响因素分析

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干旱区地理 2024年第1期47卷 158-169页

作者：任贵秀刘凯山东师范大学地理与环境学院山东济南250358

以2005—2020年黄河流域89个地级及以上城市为研究对象,运用绿色专利数据表征绿色创新水平,利用标准差椭圆和空间自相关揭示绿色创新的时空演化格局,并利用空间杜宾模型分析绿色创新的影响因素并分解各因素的空间效应。结果表明:(1)黄... 详细信息

以2005—2020年黄河流域89个地级及以上城市为研究对象,运用绿色专利数据表征绿色创新水平,利用标准差椭圆和空间自相关揭示绿色创新的时空演化格局,并利用空间杜宾模型分析绿色创新的影响因素并分解各因素的空间效应。结果表明:(1)黄河流域以及上游、中游和下游的绿色创新均呈现出快速发展趋势。(2)绿色创新的标准差椭圆呈现“东北—西南”向分布格局,各参数基本稳定,重心呈现“先东后西”的移动特征。(3)绿色创新全局空间自相关关系明显,局部空间自相关以高-高型和低-低型为主。(4)科技投入对绿色创新具有显著的正向促进作用,城市研究与试验发展人员全时当量和第三产业占GDP比重具有显著的负向空间溢出效应,公共图书馆藏书量与建成区绿化覆盖率产生显著的正向空间溢出效应。(5)科技投入对黄河上游绿色创新的正向促进作用最强,产业结构高级化可以显著促进黄河中游绿色创新的发展,社会文化对黄河下游绿色创新存在较强的正向促进作用。

关键词：绿色创新标准差椭圆空间自相关空间杜宾模型黄河流域

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微生物群体感应在废水生物处理中的应用

中国生物工程杂志 2024年第1期44卷 118-127页

作者：王倩覃溢璇孔强李慧宇宗可金王颖慧荣明慧山东师范大学地理与环境学院济南250358 山东师范大学东营研究院东营257343

群体感应(quorum sensing,QS)作为依赖菌群密度调控基因表达的基因调控系统,被称为细胞间的交流语言。QS在许多自然及废水处理工程系统中被发现,对环境修复及废水生物处理资源化起到重要的促进作用。总结细菌三种类型的典型信号分子(酰... 详细信息

群体感应(quorum sensing,QS)作为依赖菌群密度调控基因表达的基因调控系统,被称为细胞间的交流语言。QS在许多自然及废水处理工程系统中被发现,对环境修复及废水生物处理资源化起到重要的促进作用。总结细菌三种类型的典型信号分子(酰基高丝氨酸内酯类、寡肽类和呋喃酰硼酸二酯类)介导的QS机理,综述信号分子的添加或猝灭、基因的遗传操作、组学技术这三种研究QS系统功能的技术及并对比分析各种方法的优缺点,探讨QS在工业废水生物处理领域中活性污泥、生物膜及生物脱氮方面的应用。结合目前对QS的跨界通讯在废水处理方面的应用潜力和已知研究内容的局限性,对QS系统介导的细菌-植物、细菌-噬菌体、细菌-真菌跨界通讯机制等方面的研究进行展望,以期为利用QS调控策略强化废水处理效率提供新的思路。

关键词：废水生物处理细菌群体感应信号分子

中国三大城市群绿色技术合作空间演化及其碳减排效应

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自然资源学报 2024年第6期39卷 1341-1357页

作者：赵鸿潇程钰王丹郑瑞婧山东师范大学地理与环境学院济南250358

科技全球化及全球气候变暖背景下,绿色技术合作共享成为绿色低碳转型的重要途径。综合运用Dagum基尼系数等空间分析方法及面板回归模型,探讨了中国三大城市群2006—2021年绿色技术合作的时空动态格局、区域差异演化、空间集聚特征以及... 详细信息

科技全球化及全球气候变暖背景下,绿色技术合作共享成为绿色低碳转型的重要途径。综合运用Dagum基尼系数等空间分析方法及面板回归模型,探讨了中国三大城市群2006—2021年绿色技术合作的时空动态格局、区域差异演化、空间集聚特征以及碳减排效应。研究发现:(1)城市群绿色技术专利联合申请量不断增长,绿色技术合作稳步发展。从城市群绿色技术合作类型来看,本地合作专利数量占比较大,城际合作遵循“中心城市引力效应”,以省会城市及直辖市间联系为主。(2)三大城市群绿色技术合作差距缩小,绿色技术合作空间均衡性提高,主要核心城市多极化发展,绿色技术合作轴线凸显,但区域绿色技术创新协同发展仍待进一步提高。(3)三大城市群绿色技术合作能力碳减排效应显著,绿色技术合作有效实现创新资源高效流通及风险共担,满足低碳转型的需要,推动产业提质增效,促进碳减排。

关键词：绿色技术合作碳排放强度空间演化中国三大城市群

退耕还林(草)工程前后黄河流域生态系统碳储量时空演变与模拟预测

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环境科学 2024年

作者：段绪萌韩美孔祥伦孙金欣张慧欣山东师范大学地理与环境学院

“双碳”背景下，探讨退耕还林(草)工程实施对黄河流域生态系统碳储量的影响，对于完善新一轮退耕还林(草)工程政策实施，提高黄河流域生态系统碳汇能力具有重要参考意义。选取退耕还林(草)工程实施前的1990年作为研究时段的起始年，选... 详细信息

“双碳”背景下，探讨退耕还林(草)工程实施对黄河流域生态系统碳储量的影响，对于完善新一轮退耕还林(草)工程政策实施，提高黄河流域生态系统碳汇能力具有重要参考意义。选取退耕还林(草)工程实施前的1990年作为研究时段的起始年，选择两轮工程实施结束后的2020年作为研究时段的终了年，基于1990～2020年的30a生态系统类型数据，运用InVEST模型对1990～2020年间黄河流域工程实施区域生态系统的土壤碳库、地上碳库、地下碳库、死亡有机质碳库及总碳储量进行逐年核算。基于2020年生态类型数据，运用PLUS模型对2035年自然发展、深度退耕、中度退耕和耕地保护这4种情景的生态系统栅格数据进行预测，进而测算生态系统的总碳储量。结果表明：①1990～2020年，黄河流域森林生态系统的面积在两轮工程实施后扩张26610.06 km2，农田面积减少46849.06 km2；空间上，黄河上游以草地、其他生态系统为主，黄河中游主要以农田、森林和草地生态系统分布为主，黄河下游以农田生态系统为主；②1990～2020年工程实施区碳储量呈波动增加趋势，2009年时总碳储量达到峰值(219.47×108t)，2010～2020年由于草地生态系统的减少导致总碳储量波动下降至2020年的218.59×108t；空间上，碳储量高值区分布在林草聚集的上游四川阿坝藏族自治州、甘肃南部等和中游山西全域、陕西中南部等，陕西商洛和内蒙古的阿拉善盟为平均碳密度最高和最低的地级市；③2035年的自然发展情景碳储量损失0.83×108t，其余3种情景均增加。中度退耕情景下，黄河流域生态系统固碳能力最强，预测碳储量比2020年增加2.72×108t，深度退耕情景为综合性最优情景。因此，未来黄河流域可以参考深度退耕情景来优化调整退耕还林(草)工程实施方案，同时碳储量预测值可为实现双碳目标提供一定数据支持。

关键词：黄河流域碳储量时空演变特征未来趋势 PLUS模型 InVEST模型

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昆仑山北坡区域积雪时空变化特征

干旱区地理 2024年

作者：康立民滕心如车佳航怀保娟山东师范大学地理与环境学院

积雪是水循环的重要组成部分，积雪的积累消融对下游社会经济发展具有重要影响。采用趋势分析、相关性分析等方法分析2000—2020年昆仑山北坡积雪面积、积雪日数（SCD）在空间和时间上的分布特征和变化趋势，并分析积雪的海拔效应及气... 详细信息

积雪是水循环的重要组成部分，积雪的积累消融对下游社会经济发展具有重要影响。采用趋势分析、相关性分析等方法分析2000—2020年昆仑山北坡积雪面积、积雪日数（SCD）在空间和时间上的分布特征和变化趋势，并分析积雪的海拔效应及气候对积雪的影响。结果表明：（1）2000—2020年昆仑山北坡积雪面积呈减小趋势(-152.4 km2a-1)，2010年以前积雪面积距平偏正，2010年后偏负。（2）月尺度上，积雪覆盖率（SCF）从8月到翌年7月呈先增后减的趋势，冬、春季高于夏、秋季。（3）SCD分布具有明显的空间异质性，中部地区SCD的变化影响该地的年总SCD。（4）2000—2020年的年均SCD随海拔升高而增加，海拔>6.0 km为331.6 d，说明高海拔地区存在常年性积雪。（5）气温与积雪面积呈显著负相关（相关系数为-0.68，P系数为0.14，P>0.05），气温对积雪的影响高于降水。

关键词： MODIS 积雪面积积雪日数海拔效应气候变化昆仑山北坡

2000—2020年黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储分析

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水资源与水工程学报 2024年第1期35卷 90-100页

作者：刘畅谭梓柔张晓彤孙小雅郄雨欣陈硕刘琳山东师范大学地理与环境学院山东济南250358

为了促进黄河下游生态脆弱河岸带土地资源的合理配置,助力河岸带生态可持续发展,采用野外调查、ArcGIS、InVEST模型、当量因子法等方法,通过分析2000—2020年黄河下游河岸带土地利用动态变化,揭示其生态系统服务总价值(ESV)和碳储量(C_(... 详细信息

为了促进黄河下游生态脆弱河岸带土地资源的合理配置,助力河岸带生态可持续发展,采用野外调查、ArcGIS、InVEST模型、当量因子法等方法,通过分析2000—2020年黄河下游河岸带土地利用动态变化,揭示其生态系统服务总价值(ESV)和碳储量(C_(t))的变化。结果表明:2000—2020年黄河下游河岸带湿地和建设用地面积持续增加,湿地主要来源于耕地和水域,建设用地主要来源于耕地;耕地和建设用地面积占比随着距河道距离的增大而增大,而草地面积占比随着距河道距离的增大而减小,林地面积占比随河道距离变化不明显,2000—2010年湿地面积占比随河道距离减少,而2010—2020年远岸湿地增加,且主要位于距河道200~500 m区间。2000—2020年,黄河下游河岸带ESV呈先增加后减少的变化趋势。其中,水域对ESV的贡献率最大,湿地次之,耕地、林地和草地的贡献率低,且不稳定。2000—2020年,黄河下游河岸带碳储量逐渐提高,湿地碳储量逐渐上升,然而林地、草地和水域碳汇能力则先增加后降低。水沙状况、人类活动以及国家政策是影响黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储量的重要因素。为减缓黄河下游人为调水调沙引发的河岸带生态功能减退,亟待提升湿地质量,适当退耕还林、还草和还水,以提高河岸带生态系统的服务价值和碳储量。

关键词：生态系统服务价值碳储量河岸带生态功能黄河下游