检索结果-南通市图书馆

作者：安聪中国环境科学研究院

学位级别：硕士

当前,我国城市地区环境空气臭氧（O3）污染问题凸显,O3已经成为影响我国城市地区空气质量进一步改善的主要因子,夜间O3浓度增加（NOE）现象也已引起广泛关注。关于NOE的特征、形成机制、对空气质量的影响及管控策略等方面的研究已经成... 详细信息

当前,我国城市地区环境空气臭氧（O3）污染问题凸显,O3已经成为影响我国城市地区空气质量进一步改善的主要因子,夜间O3浓度增加（NOE）现象也已引起广泛关注。关于NOE的特征、形成机制、对空气质量的影响及管控策略等方面的研究已经成为大气环境领域的研究热点。近年来,我国环渤海地区沿海城市O3污染状况日益突出,NOE现象也时有发生。本研究综合利用K-均值聚类、多元线性回归、天气分型、基于观测的多相化学盒子模型等方法,结合统计分析与案例分析的方式,在研究2019～2023年环渤海地区沿海城市NOE现象时空分布特征的基础上,定量分析了多种影响因素在不同季节对环渤海地区代表性沿海城市东营市夜间O3浓度影响程度的差异,揭示了东营市NOE事件的形成机制,并进一步探讨了东营市NOE现象对大气二次污染的影响。主要研究结论如下:2019～2023年环渤海地区沿海城市NOE事件发生频率在空间上呈辽东湾和渤海湾周边城市较高的特征,其年际变化呈先减少后增加的趋势,季节变化呈春季、夏季和秋季较高的特点;夜间O3高值的年际变化呈先减少后增加的趋势,且夏季夜间O3高值最高。代表性城市东营市夜间O3峰值及夜间O3高值均处于环渤海地区沿海城市中等及以上水平。东营市NOE现象发生时,其夜间O3浓度呈缓慢上升或快速上升随后下降的趋势。总之,环渤海地区沿海城市NOE事件发生频率较高,代表性城市东营市具有较高的夜间O3峰值及夜间O3高值。东营市O3日评价值升高能够促进夜间O3峰值增加;夜间的二氧化氮浓度、相对湿度、紫外辐射、边界层高度和10 m风速的降低有利于夜间O3浓度增加,而夜间PM2.5中硝酸盐（NO3-）与硫酸盐(SO42-)浓度、环境温度、大气压、摩擦速度的升高有利于夜间O3浓度增加。2022～2023年东营市NOE事件中高压顶部型的天气形势出现频率最高,高压前部型和副高西北型次之;海陆风日中NOE事件发生的天数占比为48.6%,海陆风对东营市NOE事件的发生具有重要影响。东营市夜间O3浓度受到夜间海上O3回流、南部气团O3水平传输和高空O3垂直传输的影响;水平传输和垂直传输对NOE事件的贡献占比分别为65%和35%。NOE事件在秋季主要由水平传输主导;在春季由水平传输和垂直传输共同主导。2022～2023年东营市NOE事件能够促进夜间O3浓度、奇氧（Ox）浓度（大气氧化能力表征指标之一）和当日O3日评价值增加,且在夏秋季较为明显;NOE事件对次日O3浓度、Ox浓度与O3日评价值也有较为明显的提升作用,且在夏季较为明显。NOE事件能够促使夜间PM2.5浓度和PM2.5中NO3-浓度增加,且在冬季的影响最明显;NOE事件能够通过提高大气氧化能力（如O3浓度、Ox浓度和OH自由基等）促进PM2.5及其中NO3-的生成,进而对夜间及次日的PM2.5浓度及组分产生一定影响。总体而言,近年我国环渤海地区沿海城市NOE事件发生频率较高,代表性城市东营市具有较高的夜间O3峰值和夜间O3高值。本研究定量分析了多种影响因素在不同季节对东营市夜间O3浓度影响程度的差异,揭示了东营市NOE的形成机制,并证实了NOE能够促进夜间及次日Ox浓度的增加,其可以通过提高大气氧化能力促进PM2.5及其中NO3-的生成,从而对空气质量产生不利影响。本研究成果有利于提高对夜间O3大气化学的认识,并可为我国环渤海地区沿海城市减少O3污染,应对PM2.5与O3复合污染提供一定的科学依据。

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基于可解释机器学习的中国表层土壤有机碳时空异质性研究

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作者：孙怡中国环境科学研究院

学位级别：硕士

土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）在全球碳循环中发挥着重要作用,其细微变化可能会导致大气CO2浓度的临界扰动,准确评估其储量和时空分布具有重要意义。我国土壤有机碳预测具有高度的不确定性,国家和区域尺度上的变化过程与驱动... 详细信息

土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）在全球碳循环中发挥着重要作用,其细微变化可能会导致大气CO2浓度的临界扰动,准确评估其储量和时空分布具有重要意义。我国土壤有机碳预测具有高度的不确定性,国家和区域尺度上的变化过程与驱动机制也尚不明确。因此,开发能够准确预测我国土壤有机碳时空变化的方法,探索不同尺度土壤有机碳的变化过程及其驱动机制迫在眉睫。为解决现有研究存在的数据有限和传统预测方法准确性低的问题,本研究利用极致梯度提升（e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost）模型,结合卫星遥感数据,预测并分析了我国近40年表层土壤有机碳的时空分布。在此基础上,采用分段结构方程模型（piecewise Structural Equation Modeling,piecewise SEM）和沙普利叠加解释（SHapley Additive ex Planations,SHAP）在不同尺度上探讨了其关键驱动因素。主要研究结果如下:1、通过比较土壤有机碳回归预测的四种典型的机器学习方法（随机森林、极致梯度提升树、支持向量机和人工神经网络）,根据模型评估效果,确定选用XGBoost模型,基于实测数据集和土壤、地形、气候、人类活动和陆表变化五类变量建模。使用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）提取计算我国1986至2021年间的遥感波段和植被指数,将其作为动态变量纳入建模过程。模型效果达到R2=0.64,RMSE=1.29 kg C m-2,MAE=3.73 kg C m-2,Evar=0.65,空间分辨率达到1km×1km,时间分辨率达到1年,实现了近40年年际尺度我国表层土壤有机碳的精细化预测。2、根据我国1986至2021年土壤有机碳密度的时空分布,将我国土壤有机碳分为差异显著的四个区域:富碳区,高碳区,中碳区和贫碳区,分别对应我国西南、东北、东南和西北。西南地区有机碳储量高于东北地区,二者总储量占比为51.56%,是我国土壤有机碳保护的关键地带,我们将其定义为“熊猫区”。通过拟合全国和不同区域土壤有机碳随时间的变化趋势发现,近40年来,我国土壤有机碳储量以23.05 Tg C/年的速率持续下降,气候变暖、CO2浓度增加、森林和耕地开垦可能导致土壤有机碳的减少,保护现有的富碳区比保护贫碳区更有利于减缓全球变暖。我国应关注土壤有机碳持续下降的趋势,并基于区域差异制定针对性土壤有机碳保护政策。3、土壤有机碳的形成与分布受多维环境因子的直接或间接驱动,土壤性质和气候变化是有机碳形成与分布的主要驱动力,其中土壤性质的控制作用更为关键,气候变化则发挥主要的影响作用。不同尺度下影响表层土壤有机碳的关键因素不同。在国家尺度上,土壤有机质、年均温和纬度是最重要的影响因子。在区域尺度上,不同的环境变量在不同的区域发挥着不同的作用。各区域应根据当地的土壤属性、气候特征以及人类活动的影响程度,因地制宜地规划土壤碳减排目标和策略。综上,本研究通过可解释机器学习模型,辅以遥感大数据,建立了我国土壤有机碳高精度时空预测模型,绘制了我国近40年土壤有机碳时空分布图,分析了我国全国尺度和区域尺度土壤有机碳的变化趋势及其驱动机制。研究增强了对我国土壤有机碳时空分布的认识,对实现我国的双碳目标具有重要意义。

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污染地块土壤砷修复目标值确定方法研究

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作者：刘虎鹏中国环境科学研究院

学位级别：硕士

污染地块作为工业化和城市化进程的遗留产物,威胁人居环境健康,限制土地开发利用。污染地块修复目标值的确定是环境监管的关键环节,在国际通用方法中一般采用风险评估方法、通过计算风险控制值来确定。然而,对于砷污染地块,采用《建设... 详细信息

污染地块作为工业化和城市化进程的遗留产物,威胁人居环境健康,限制土地开发利用。污染地块修复目标值的确定是环境监管的关键环节,在国际通用方法中一般采用风险评估方法、通过计算风险控制值来确定。然而,对于砷污染地块,采用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》（HJ 25.3-2019）所推荐的模型和参数推算得出的风险控制值往往低于土壤砷环境背景值,难以满足监管需求,欧美国家在砷污染地块风险管理中也面临同样的问题。因此,对于污染地块土壤砷修复目标值的确定方法进行深入的研究尤为迫切和必要。本文系统梳理了国内外污染地块土壤砷修复目标值确定方法,分析了现有方法的优缺点和适用性,探讨了基于土壤环境标准值、传统风险评估、层次化风险评估、等效风险评估及土壤砷环境背景值修正方法确定修复目标值的实现路径与实践应用。基于我国污染地块监管策略以及开发再利用实际情形,本研究提出融合层次化风险评估和等效风险评估理念,结合以土壤环境背景值和生物可给性相关参数进行修正的土壤砷修复目标值确定方法体系,并选取典型砷污染地块进行案例验证和分析,论证了方法的有效性和适用性。本研究的主要结论如下:（1）修复目标值确定关键参数确定及本土化、区域化。通过引入蒙特卡罗模拟开展风险评估参数敏感性分析,借鉴国际先进经验,对风险评估模型参数进行修正,并选取相关标准导则及研究报告中的区域特征参数,对儿童暴露周期（EDc）、成人暴露周期（EDa）、成人每日摄入土壤量（OSIRa）、经口摄入吸收因子（ABSo）等致癌风险控制值敏感参数及儿童暴露周期（EDc）、空气中可吸入颗粒物含量(PM10)、非致癌效应平均时间（ATnc）等非致癌风险控制值敏感参数进行赋值。将本土化、区域化概率风险评估参数应用于我国风险评估模型,能够有效提高风险评估所得风险控制值在地块风险管理中的参考价值。（2）区域化等效可接受风险水平和控制值推导对比。基于我国地下水砷含量标准（10μg/L）及我国人群体重及饮水量参数,通过等效风险评估方法,推导我国地下水砷等效风险可接受水平（ACR）及可接受危害商（AHQ）,推导结果分别为1.15E-4及2.3。结合不同地区成人、儿童饮水量及体重参数进行精细化推导得出,我国各地区基于地下水等效的致癌风险可接受水平为1.07E-4至2.58E-4,可接受危害商为1.65至3.41。基于等效风险水平,结合HJ 25.3-2019默认参数,推导我国土壤砷等效风险控制值,结果表明,等效致癌风险控制值为43.7 mg/kg至104.96 mg/kg,等效非致癌风险控制值为26.36 mg/kg至54.36mg/kg。等效推导值相较传统方法结果具有其科学依据,且更具适用性。（3）我国污染地块砷生物可给性参数推导。传统修复目标值确定方法未考虑到人体砷生物可给性影响,风险评估结果不确定性较强。本研究通过对我国污染地块土壤砷生物可给性相关文献数据的调研。运用蒙特卡罗模拟方法,进行模拟取值,推算出0.65作为土壤砷生物可给性推荐参数,并与欧美国家砷生物可给性参数进行比对研究,确定其科学性、可靠性。该值可在全国范围内应用于砷污染地块风险评估计算,使得推算得出的砷风险值更加准确可靠。该推算结果填补了风险评估程序未考虑砷生物可给性的缺失,为科学计算砷修复目标值提供了重要参考。（4）对典型污染地块进行修复目标值确定案例研究。以大型复杂污染地块以及砷高背景值区域污染地块作为典型案例进行分析,结果表明,在大型复杂污染地块情景下,根据本研究构建的砷修复目标值计算方法推算所得结果具有较强的科学性和适用性。如,研究对象地块土壤砷筛选值即水稻土背景值为20mg/kg,土壤砷管控值为60 mg/kg,计算所得砷修复目标值为28.8 mg/kg,较为合理,且满足监管要求。在高背景区域,修复目标值仍需以土壤砷环境背景值为主要参考,因此本研究方法体系仍在区域背景值确定方面有进一步优化空间。

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生态产品价值实现成效评估指标体系构建与应用研究

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作者：张恩祥中国环境科学研究院

学位级别：硕士

随着生态文明建设的深入推进,生态产品价值实现的研究在全国范围内呈现蓬勃发展态势,生态产品价值实现的成效评估也成为学者和管理者关注的重点。通过分析当前关于生态产品价值实现成效评估的研究,大多数仍局限于理论定性分析层面,对定... 详细信息

随着生态文明建设的深入推进,生态产品价值实现的研究在全国范围内呈现蓬勃发展态势,生态产品价值实现的成效评估也成为学者和管理者关注的重点。通过分析当前关于生态产品价值实现成效评估的研究,大多数仍局限于理论定性分析层面,对定量化的成效评估鲜有涉足。为了完善生态产品价值实现研究的理论体系,本文探索开发一套生态产品价值实现成效度量方法。本文开展“生态产品价值实现”成效评估综合研究,选取天津市蓟州区(生态环境部“绿水青山就是金山银山”实践创新基地)为案例区,采用德尔菲法确定“生态产品价值实现”成效评估指标体系,使用层次分析法计算指标权重,使用Invest模型计算蓟州区生态系统服务功能,并使用综合指标评价法来测算“生态产品价值实现”的综合成效,以此检验该指标体系的科学性、有效性和实用性,最终提出针对性的发展策略。本文的主要研究结果和结论如下:(1)研究构建了一套区域“生态产品价值实现”成效评估指标体系。通过深入挖掘生态产品价值实现的理论基础与核心要素,系统性地提炼出涵盖从产品分类到产业发展,再到实现路径和价值成效的完整逻辑框架。在此基础上,根据生态产品价值实现过程中的各个阶段间的逻辑关系,构建了一套由33个指标组成的,涵盖生态物质产品、生态文化产品以及生态调节产品三个维度的综合评估指标体系。(2)天津市蓟州区2015-2022年的生态产品价值实现成效整体呈上升趋势。量化分析表明,作为国家重点生态功能区的蓟州区在生态产品价值实现上仍处于起步阶段,但总体向好。具体来看,2019年和2022年蓟州区生态产品价值实现综合成效指数分别为0.8166(A)和0.7309(A),达到优秀等级;2018年和2021年综合成效指数分别为0.655(B)和0.5709(B),等级为良好,2017年和2020年综合成效指数分别为0.4357(C)和0.5238(C),等级为中等,2015年和2016年的综合成效指数分别为0.1922(D)和0.3717(D),等级为差。(3)蓟州区生态产品价值实现探索整体处于初期阶段。通过综合成效指数分析得出,2015-2021年蓟州区生态产品价值实现成效指数只有2019和2022两年得分等级达到优秀,且仅有2018和2021年2个年份得分达到良好水平,其余4个年份成效得分均属于中等及以下,表明蓟州区生态产品价值实现仍存在生态产品供给不足、生态产业发展不充分等短板。(4)本文构建的指标体系能够支持蓟州区“生态产品价值实现”成效评估工作,同时对于国内其他类似地区在生态产品价值实现成效评估具有一定的借鉴和参考价值。基于研究结果,本文指出蓟州区在推动生态产品价值化过程中面临诸多问题,包括生态产品供给不足、生态产业未充分发展、政策制度不完善、市场参与者作用不明显以及开发活动中角色界定不清等。为此提出蓟州区可通过健全生态环境治理体系、探索多元化的生态产品价值实现路径与模式、完善市场交易体制、加强公众宣传引导以及优化生态产品的供给路径的策略,不断提升生态产品价值实现成效。

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土壤污染物生物可给性预测模型构建及区域异质性影响研究 ——以砷和苯并[a]芘为例

土壤污染物生物可给性预测模型构建及区域异质性影响研究 ——以...

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作者：包海宁中国环境科学研究院

学位级别：硕士

土壤污染物的生物可给性作为影响污染风险评估的关键因素一直是研究领域的热点和难点。2022年生态环境部发布指南建议针对重金属及半挥发有机物等以经口摄入为主的污染物开展生物可给性测试,并以此推导土壤污染物的修复目标值。生物可... 详细信息

土壤污染物的生物可给性作为影响污染风险评估的关键因素一直是研究领域的热点和难点。2022年生态环境部发布指南建议针对重金属及半挥发有机物等以经口摄入为主的污染物开展生物可给性测试,并以此推导土壤污染物的修复目标值。生物可给性的测试成本较高,而通过构建可靠的预测模型,并在实际场地中快速预测污染物的生物可给性可节约时间和成本,该模型可作为生物可给性测定的辅助工具。本文探究了土壤性质对砷（arsenic,As）和苯并[a]芘（benzo[a]pyrene,BaP）生物可给性的影响,利用逐步回归和机器学习等方法构建了生物可给性预测模型。以典型As和BaP污染场地为例,比较生物可给性实测值和模型预测值,开展预测模型实际案例地块验证。识别影响生物可给性的关键因素,探究生物可给性的区域差异,预测全国砷及苯并[a]芘生物可给性。研究内容与结果如下:（1）构建土壤As和BaP生物可给性预测模型。建立土壤As和BaP生物可给性及相关影响因素数据集,开展生物可给性与土壤性质、污染物总量的相关性分析,采用逐步线性回归方法、随机森林、支持向量回归和多层感知四种方法,利用土壤性质和污染物总量构建生物可给性预测模型构建,通过比较模型性能选出最优预测模型。结果表明建立的数据集可靠性较强,相关性分析结果显示土壤中生物可给量均与总量呈极显著正相关性,土壤性质如p H、CEC、粘粒含量与污染物生物可给量呈极显著负相关性。随机森林方法构建的As和BaP生物可给性预测模型为最优模型,利用随机森林内置重要性和SHAP值对构建模型的特征进行重要性排序,特征重要性结果与相关性分析结果一致。（2）BaP和As实际污染场地生物可给性预测模型验证。在昆明某钢铁厂开展BaP生物可给性体外实验,并采用预测模型预测场地BaP生物可给性,最后基于生物可给性开展健康风险评估。结果表明土壤中BaP的生物可给性范围分别为3.85-34.85%。选用生物可给性测试结果的平均值8.82%作为本地块土壤BaP的生物可给性,预测模型预测BaP的生物可给性为9.31%,实测值与预测值相对误差在可接受范围。基于生物可给性进行风险评估,引入生物可给性后的致癌风险和非致癌风险均低于导则推荐计算值,基于生物可给性的风险控制值为1.51mg/kg。在大连某化工厂开展As生物可给性测试,土壤中As的生物可给性范围为4.5%-39.7%,试验测得生物可给性均值与模型预测结果相对误差在可接受范围内。基于生物可给性计算的经口摄入途径的暴露量、暴露途径贡献率及健康风险均低于导则推荐值计算结果。对砷计算基于生物可给性的风险控制值为1.6mg/kg约为导则推荐值计算的三倍。对涉及As和BaP污染的六个污染地块进行案例地块验证,实测值和预测值结果的R2为0.97,说明在实际场地中可以利用随机森林构建的模型进行预测。（3）不同区域As和BaP的生物可给性预测。利用全国土壤性质数据预测全国土壤As和BaP的生物可给性,并通过Spearman相关系数识别影响As和BaP生物可给性的关键因素。结果表明我国土壤性质分布差异显著,随机森林模型预测出我国土壤As生物可给性范围为11.26%-21.88%,其空间分布特征呈现出北高南低,说明As对我国南部和东南地区人群经口摄入途径健康风险的影响较小。对As生物可给性进行关键因素识别,发现土壤粘粒含量是影响As生物可给性的关键因素,二者之间呈显著负相关。随机森林预测模型预测全国土壤BaP生物可给性结果范围为19.93%-30.02%。对BaP生物可给性进行关键因素识别,发现土壤CEC是影响BaP生物可给性的关键因素,两者之间呈负相关。因此,开展污染场地健康风险评估时,可以利用土壤性质和污染物总量进行生物可给性预测,构建可靠的预测模型可以降低开展试验所需的成本。同时,引入生物可给性进行风险评估能避免修复目标值过于严格,可为场地修复节约成本。本研究为实际场地开展健康风险评估工作提供技术支持。

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中国锑的人体健康水质基准及典型流域应用研究

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作者：鲁红玥中国环境科学研究院

学位级别：硕士

锑(Antimony,Sb)是一种有毒金属元素,已被世界卫生组织列为2B类疑致癌物,被美国和欧盟列为优控污染物。中国作为全球锑储量和生产量最多的国家,近年来在锑矿开采时常因尾矿泄露、雨水淋溶和人为活动导致环境中锑污染事件频发。作为水质... 详细信息

锑(Antimony,Sb)是一种有毒金属元素,已被世界卫生组织列为2B类疑致癌物,被美国和欧盟列为优控污染物。中国作为全球锑储量和生产量最多的国家,近年来在锑矿开采时常因尾矿泄露、雨水淋溶和人为活动导致环境中锑污染事件频发。作为水质标准制定的理论依据和科学基础,水质基准(Ambient water quality criteria,AWQC)是污染物质对于人体健康或生态环境不产生有害效应的剂量或水平。国际上仅有美国进行过锑有关水质基准的细致研究,目前我国还没有发布锑的人体健康水质基准,现行的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)均规定锑限值为5μg/L。其中部分标准限值主要参照发达国家相关标准制定,部分标准多年未修订且可能存在“过保护”问题,亟需开展以保护我国人群健康为目的健康水质锑基准研究,支撑相关水质标准的制修订工作。在参考国际上锑人体健康水质基准制定流程方法,综合世界卫生组织(WHO)、美国环保署(USEPA)以及我国《人体健康水质基准制定技术指南(HJ837-2017)》基础上,本文确立了我国锑的人体健康水质基准方法体系,同时根据我国不同地区暴露情况差异进行分区域研究。目前国际没有相关人体实验数据,世界各国在制定锑基准时对于锑在人体内主要致毒靶器官和毒性效应认定不同,亟需针对锑的组织内暴露、组织病理学、及人体流行病学特征开展系统梳理及深入研究,阐明锑的慢性毒性效应,确定符合我国的毒性终点和毒性效应剂量值。因此本文以“锑、毒性”等关键词通过国内外文献数据库进行相关检索,结合本研究毒理文献筛选四步法以及相关信息进行进一步筛选,最终筛选出1970年Schroder和1998年Poon的两篇大鼠毒理实验文献研究结果作为毒性终点确定依据,该文献同时也是目前世界其他国家毒性终点确定的主要依据。本文通过梳理实验过程,分析毒性终点以及剂量效应关系,综合讨论两篇毒理文献利弊和排除指标适应性变化,最终确定以1998年Poon大鼠实验中临床指标变化(体重、饮水量)作为本研究毒性终点。在探讨不确定性系数时,综合分析了物种内差异性、物种间差异性以及从亚慢性至慢性毒性效应变化,特别是在估算从动物实验数据外推至人类群体时,针对性地采用了我国人群平均体重与实验所用动物体重比例这一关键因素,旨在精准地提高对人体健康的保护阈值。经过计算确定以623作为不确定性系数数值,不同于以往采取默认值方法。最终得出锑的非致癌性参考剂量Rf D值为0.01 mg/kg/d。人群暴露不同国家和不同地区具体存在差异。本文梳理了包括全国总体水平、两大代表性流域区域(长江流域与黄河流域所属省份)以及若干重要锑矿资源集中区域在内的多尺度人群暴露参数,详细分析并确定了各类暴露源贡献的相对暴露比例。其中人均体重(BW)取值分别为60.6 kg、58.77 kg、62.31kg、57.5 kg;平均日饮水量(DI)取值分别为1.85 L/d、1.40 L/d、1.55 L/d、1.84 L/d;水产品平均日摄入量(FI)取值分别为23.7 g/d、48.10 g/d、11.62 g/d、11.6 g/d。三个区域尺度人群经口途径各类食品暴露中,饮水途径贡献量最大,均在40%以上,水产品贡献量最小。利用不同暴露计算模型进行相关源贡献率RSC(Relative Source Contribution)计算:暴露决策树模型结果仅求得全国范围尺度RSC为20%,无法具体计算分区域内RSC数值;多途径多介质暴露模型计算结果分别为25%、20.4%、24.4%和31.8%;实际暴露评估计算结果分别为7.9%、6.8%、8.4%和11.3%。通过比较三种方法结果以及计算过程的科学性,确定以实际暴露评估RSC计算结果作为推导依据,最终各区域基准值分别为25.13μg/L、26.42μg/L、33.19μg/L和34.54μg/L,经口暴露各途径均为低风险。本研究针对长江流域饮用水源地进行实际采样,结合黄河流域及典型矿区省份污染数据收集,研究本研究推导的基准值的可行性和应用的社会经济效益分析。实验结果显示:长江流域水源地内锑浓度范围为0.19-1.87μg/L,利用本研究确定的基准值进行风险评估显示水体健康风险较小。从社会经济效益角度分析,通过调查目前我国正常饮用水体内锑浓度现状,认为正常饮用水体内仍可维持现行标准,超标率较低。但全国范围内常出现水体锑污染事故,可利用基准值25.13μg/L,超标率可从100%下降至60%。这对像河南三门峡等地区因矿洞涌水轻微超标,但为了达标应急常态化,可以减轻一些不必要的治理成本,意义重大。结合锑污染矿区和纺织印染企业/园区排放水体污染情况的具体分析,应用本研究基准值后,超标率显著下降,在保护

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嘉陵江尾矿库泄漏场地重金属的环境风险时空特征研究

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作者：柴永臻中国环境科学研究院

学位级别：硕士

我国尾矿库数量庞大,近年来尾矿泄漏事故频发,对农田土壤、居民健康造成显著的损害,事故后应急措施的采取能迅速降低水体中重金属含量,但土壤中重金属会对居民健康的产生长期风险,经长期管控修复后,突发事故对泄漏区域重金属输入以及环... 详细信息

我国尾矿库数量庞大,近年来尾矿泄漏事故频发,对农田土壤、居民健康造成显著的损害,事故后应急措施的采取能迅速降低水体中重金属含量,但土壤中重金属会对居民健康的产生长期风险,经长期管控修复后,突发事故对泄漏区域重金属输入以及环境风险贡献规律需要进一步分析。本研究选择嘉陵江某锑矿尾矿库泄漏场地作为研究区域,为了研究泄漏事故影响变化,采集了事故刚发生后27个土壤样品和事故八年后432个土壤样品,并按污染特征将事故八年后研究区域划分为事故影响区域、矿区影响区域、普通农用地区域三个分区,分区应用正矩阵分解(Positive matrix factorization,PMF)模型定量分析了事故八年后各区域重金属来源及贡献。利用健康风险评估(Health risk assessment,HRA)模型分析了不同时期人体所受非致癌和致癌风险,阐明了健康风险时空特征。并结合PMF模型和HRA模型获得了事故八年后不同重金属来源对健康风险的具体贡献。研究结果表明:(1)事故发生后研究区域Sb、Hg、Cu、As和Zn浓度超过甘肃省背景值,变异系数超过0.3相对较高。事故八年后重金属含量水平最高的分区是矿区影响区域,最低的分区是普通农用地区域,各区域Sb、Hg、As的含量与八年前相比表现出大幅度的降低,除As之外其他重金属都在环境标准的范围内。(2)事故发生后研究区域土壤重金属来自尾矿泄漏(39.67%)、土壤母体材料和成土过程(25.86%)、农业活动(13.87%)。事故八年后总研究区域及其三个分区重金属来源包括工业排放、农业活动、自然来源、尾矿泄漏或交通排放。经过八年时间演化更多种类金属通过工业排放进入环境,尾矿泄漏的影响已大幅下降,自然来源对重金属的贡献大幅上升达到30%以上,已经成为各区域主要的重金属来源。(3)事故发生后成人所受的非致癌风险在大部分点位低于1,主要由As和Sb造成,致癌风险在大部分点位超过0.0001,对居民健康存在危害,风险主要由As导致。事故八年后各区域的非致癌风险和致癌风险都降低至可接受的范围内。摄入始终是风险主要的暴露途径。农业活动是总区域和各分区中健康风险的主要贡献来源。泄漏事故在经过八年时间演化后在重金属含量及健康风险方面贡献均明显降低。对锑尾矿泄漏区域进行不同时期来源分析和健康风险综合研究,突出了经时间演化重金属风险变化规律及事故影响变化,并为决策者进一步制定土地治理政策与风险管控措施提供相应的科学依据。

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长江典型流域连通性变化及其对水生生物群落的影响

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作者：李奥璞中国环境科学研究院

学位级别：硕士

河流连通性降低是全球淡水生物多样性面临的主要威胁之一。长江流域是世界第三大流域和全球生物多样性热点地区。自上世纪以来,流域内的河流连通性因水电开发和岸线建设等人类活动的干扰而持续退化,并在纵向、横向、垂向和时间四个结构... 详细信息

河流连通性降低是全球淡水生物多样性面临的主要威胁之一。长江流域是世界第三大流域和全球生物多样性热点地区。自上世纪以来,流域内的河流连通性因水电开发和岸线建设等人类活动的干扰而持续退化,并在纵向、横向、垂向和时间四个结构维度上影响水生生物。然而,目前的研究未基于四个维度量化河流连通性的时空状况。同时,长时间序列的生物数据缺失阻碍了河流连通性变化对水生生物长期影响的研究。因此,本研究构建了四维综合指标评价体系,量化了长江干流及八大支流1980年、2000年和2020年三个时期的河流连通性。在此基础上,选择连通性退化显著的典型区域——乌江,基于2022年7月丰水期和2023年4月枯水期的浮游植物形态学以及鱼类环境DNA(e DNA)数据,探究水电站对生物群落组成和多样性的时空效应,并利用沉积物e DNA数据,反演了乌江渡水电站建设前后浮游植物和鱼类群落状况,探究水电站对水生生物群落演变的影响。取得结果如下:(1)相比于1980年,2000年和2020年长江流域四维河流连通性出现一定退化,其中纵向连通性因水电开发退化最为明显。2020年,67%的评估河段综合连通性恶化,其中乌江等支流的综合连通性恶化最突出。(2)对时空效应而言,连通性降低显著影响了乌江浮游植物和鱼类群落组成和多样性。丰枯水期相邻区域的浮游植物和鱼类的群落组成均因为水电站的分隔存在差异。丰水期的纵向连通程度和浮游植物物种丰富度以及适应混合水体的浮游植物功能群的相对丰度呈正相关关系,枯水期纵向连通程度和浮游植物物种均匀度以及适应富营养水体的浮游植物功能群的相对丰度具有负相关关系。丰水期水电站影响下的生境评分与鱼类功能多样性具有负相关关系,枯水期水电站影响下的生境评分与鱼类功能多样性具有正相关关系。(3)对群落演变而言,乌江渡水电站建成后,坝前区域的浮游植物和鱼类组成呈阶段性变化。原核浮游植物物种多样性和物种丰富度受到水电站的影响分别下降了68%和39%。真核浮游植物物种多样性、物种丰富度和物种均匀度分别下降了23%、26%和16%。适应富营养水体的原核浮游植物功能群的相对丰度不断增加。水电站的运行使坝前区域广适应性鱼类及小型鱼类占比增加,鱼类功能丰富度和物种丰富度分别下降了80%和60%。本研究表明,1980年以来,长江流域的河流连通性显著降低。降低的河流连通性影响了典型区域浮游植物和鱼类群落组成和多样性的时空格局,推动了浮游植物和鱼类群落的组成演变,显著降低了分类和功能多样性。

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中国菊科飞蓬属外来植物入侵种和非入侵种分布格局对比研究

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作者：王欣帅中国环境科学研究院

学位级别：硕士

外来入侵物种分布格局研究是入侵生态学的热点问题,但外来入侵物种在归化和入侵过程中的生态位动态变化研究不足。我国外来入侵植物菊科Asteraceae种类数量最多,通常表现出生态适应性强、繁殖能力强和扩散范围广等入侵特征,本研究以菊... 详细信息

外来入侵物种分布格局研究是入侵生态学的热点问题,但外来入侵物种在归化和入侵过程中的生态位动态变化研究不足。我国外来入侵植物菊科Asteraceae种类数量最多,通常表现出生态适应性强、繁殖能力强和扩散范围广等入侵特征,本研究以菊科飞蓬属Erigeron7种外来植物（5种入侵植物,2种非入侵植物）为研究对象,在系统整理原产地分布及中国扩张数据基础上对其生态位保守性进行了分析,并据此进行适生分布格局分析,以期为中国飞蓬属外来植物防控管理提供依据。本论文研究发现:1)7种飞蓬属外来植物均出现一定程度的生态位偏移,外来非入侵植物生态位偏移程度较大。外来入侵植物春飞蓬***、苏门白酒草***、香丝草***、小蓬草***生态位未填充指数集中在0.5～0.75之间,生态位稳定指数主要集中在0.25～0.5之间,生态位扩张指数主要集中指数在0.5～0.7之间。一年蓬***的生态位未填充指数为0.03,生态位稳定指数为0.32,生态位扩张指数为0.67;外来非入侵植物糙伏毛飞蓬***和美丽飞蓬***的生态位未填充指数分别为0.80、0.99,生态位稳定指数为0.28、0,生态位扩张指数为0.71、0.99。外来非入侵植物生态位未填充指数平均值（0.89）和生态位扩张指数（0.85）均高于外来入侵植物（0.49）和（0.62）;与之相反,外来非入侵植物生态位稳定指数平均值（0.14）低于外来入侵植物（0.36）。2)根据Max Ent模型预测结果显示,针对七种飞蓬属外来植物的分布格局,当前气候下,春飞蓬适生区主要分布在中国中东部地区,总面积约为105.34×10～4km2,约占中国总面积的10.97%,海拔和最冷月最低温对春飞蓬适生分布贡献率较高,全球气候变暖导致春飞蓬适生区面积整体缩小,适生区向中国北部高纬度地区扩展、并向南部低纬度地区收缩。当前气候下,苏门白酒草适生区主要分布于我国东南部地区,总面积约为295.95×10～4km2,约占我国总面积的30.82%,最湿月降水量、最冷月最低温、最干月降水量和海拔因子是对苏门白酒草适生分布贡献率较高的变量,全球气候变暖导致苏门白酒草适生区向北部高纬度地区扩展明显。当前气候下香丝草适生区主要位于我国中东部地区和南部局部地区,总面积大小为183.21×10～4km2,约占我国总面积的19.08%,海拔、最冷月最低温和最湿月降水量对香丝草适生分布贡献率较高,全球气候变暖致使香丝草适生区向我国北部高纬度地区扩展显著。当前气候下,一年蓬适生区主要位于我国东南部地区,总面积大小为271.13×10～4km2,约占我国总面积的28.24%,全球气候变暖致使一年蓬适生区向北部高纬度地区扩展显著,最干月降水量、年均降水量、最冷月最低温对一年蓬适生分布贡献率较高。当前气候下,小蓬草适生区主要分布在我国的东部地区,面积大小为354.73×10～4km2,约占我国总面积的36.95%,海拔、最湿月降水量、最冷月最低温、年平均降水量对小蓬草分布扩散的贡献率比较高,全球气候变暖导致小蓬草适生区向北部高纬度地区扩展明显。当前气候下,糙伏毛飞蓬适生区主要是分布于我国长江中下游地区,面积大小为113.01×10～4km2,约占我国总面积的11.77%,最冷月最低温、海拔、等温性对糙伏毛飞蓬适生分布贡献率较高,全球气候变暖导致糙伏毛飞蓬适生区面积急剧增加,向原适生区北部、西部和南部扩散。当前气候下,美丽飞蓬适生区主要是分布于我国中东部地区,面积大小为166.69×10～4km2,约占我国总面积的17.36%,海拔、年平均降水量、最冷月最低温对美丽飞蓬适生分布贡献率较高,全球气候变暖导致美丽飞蓬适生区面积先增后降,美丽飞蓬原适生区向东北高纬度地区先扩再缩。总之,原产地与入侵地之间的生态位量化研究表明,外来入侵植物与非入侵植物的生态位均发生了不同程度的生态位偏移现象,且外来非入侵植物生态位偏移程度大于外来入侵植物;基于生态位不保守性,采用入侵地环境变量结合入侵地物种分布点位,基于Max Ent模型预测结果表明,外来入侵植物的潜在分布范围大于非入侵植物,在气候变化情景下,糙伏毛飞蓬比其他物种扩散更明显。

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基于系统发育多样性优化青藏高原保护网络研究 ——以青藏高原植物多样性保护为例

基于系统发育多样性优化青藏高原保护网络研究 ——以青藏高原植...

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作者：章华中国环境科学研究院

学位级别：硕士

近年来,随着气候变化、外来物种入侵、栖息地破碎和人类干扰等因素的叠加影响,全球生物多样性正急速下降,生物多样性保护迫在眉睫。青藏高原是全球公认的生物多样性热点地区,识别青藏高原地区生物多样性保护热点和空缺,进而优化自然保... 详细信息

近年来,随着气候变化、外来物种入侵、栖息地破碎和人类干扰等因素的叠加影响,全球生物多样性正急速下降,生物多样性保护迫在眉睫。青藏高原是全球公认的生物多样性热点地区,识别青藏高原地区生物多样性保护热点和空缺,进而优化自然保护地空间网络,有效保护该区域生物多样性,对于中国乃至全球都具有重要意义。系统发育多样性衡量了物种进化历史和保护价值差异,结合物种分类和系统发育多样性多维度,从物种和空间保护优先次序角度识别保护优先区,对优化完善青藏高原自然保护地空间规划提供科学依据。本研究以青藏高原为研究区域,青藏高原维管植物为研究对象,基于进化特异性评估确定青藏高原维管植物保护优先次序,利用物种进化特异性（Evolutionary distinctiveness,ED）及进化特异和全球濒危度（Evolutionary distinct and globally endangered 2,EDGE2）识别青藏高原物种保护热点;分析分类和系统发育多样性指数（物种丰富度,Species richness,SR;系统发育多样性,Phylogenetic diversity,PD;系统发育地方性,Phylogenetic endemic,PE;标准化系统发育多样性,Standardized PD,PDses;净亲缘指数,Net relatedness index,NRI;最近分类单元指数,Nearest taxon index,NTI）,采用TOP算法和互补性算法识别青藏高原空间保护热点。综合物种和空间保护价值评估结果确定青藏高原生物多样性保护优先区,并提出对现行自然保护地空间优化建议。主要结论如下:（1）基于物种ED和EDGE2识别青藏高原物种保护优先次序,研究发现ED前25的物种,受威胁物种仅有4种,未受威胁物种21种;将数据不足（Data Deficient,DD）和未评估物种（Unassessed,NA）纳入排序时,EDGE2前25的物种中这两类物种均有较高比例排到了靠前的保护次序。结果表明物种进化价值并不受到濒危程度的影响,有必要将进化价值纳入物种保护优先次序评估体系,兼顾物种进化历史及灭绝风险上的保护价值。（2）综合物种保护价值和空间保护价值识别的生物多样性分布格局来看,青藏高原生物多样性分布均呈现东南部至西北部的梯度逐渐降低的趋势。平均ED、平均EDGE2及控制SR后的PDses、NRI和NTI均将青藏高原中部及西北部部分地区识别为热点地区,与SR空间格局存在显著差异。（3）基于物种保护价值识别的热点单元来看,共识别出81个单元网格,面积共176190.3 km2,约占青藏高原面积的6.7%。现行自然保护网络地仅保护了22.7%的热点单元,保护空缺分布于冈底斯山脉-雅鲁藏布江流域、昆仑山西部、“三江并流”区、柴达木盆地及黄河源头地区。基于从空间保护价值识别的热点单元来看,共识别出218个单元,总面积为472066.3 km2,占青藏高原总面积18.0%。现行自然保护网络仅保护了34.9%的热点单元,保护空缺主要处于雅鲁藏布江东部、羌塘高原南部边缘、昆仑山脉西部地区及柴达木盆地。（4）叠加物种和空间保护价值热点地区,共识别出266个热点单元网格,总面积为579683.2 km2,占青藏高原面积22.1%。青藏高原维管植物保护优先区主要集中在青藏高原东部,东南部及南部边缘地区,零散分布于青藏高原中部和西北部。现行自然保护网络仅覆盖了保护优先区的30.4%,保护空缺主要集中雅鲁藏布江东部及其北部,柴达木盆地、冈底斯山脉-雅鲁藏布江流域、“三江并流”区、黄河源头地区、横断山脉、松潘高原-岷山、念青唐古拉山、羌塘高原东部、阿尔金山及昆仑山脉西部。

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