环境保护部南京环境科学研究所所长高吉喜:矿山生态修复,复的是什么?

恢复生态系统功能，不是简单的植被恢复，而要强调已经破坏或者退化生态系统功能的整体提升。矿山生态修复决不仅仅是自然生态系统的修复，还要考虑与自然生态系统相匹配的经济、社会系统的修复。

合成微生物的环境风险防控与检测技术研究进展

合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此,本文总结了合成微生物环境释放后潜在的生物安全风险,围绕合成生物学建立的环境防御与检测技术展开讨论,并对未来如何更好地避免工程微生物的环境风险问题提出展望。经梳理发现:①合成微生物释放引发的环境风险主要包括危害环境生物安全、水平基因转移及生态位占据和破坏等,这主要与合成微生物改造后的特性及携带的外源片段有关。②通过营养缺陷型或环境敏感型微生物、基因线路、使用非天然元件、限制质粒异源复制等技术可避免合成微生物在环境中的存活或核酸扩散,针对不同微生物的特性可采取相应策略。③分子标记、生物传感、快速核酸检测等针对合成微生物的特异性检测方法,以及微生物条形码与高通量测序等通用性检测技术可用于合成微生物的环境追踪。鉴于此,提出今后重点研究方向:一是升级高效、稳定型生物封存策略以应对微生物的快速进化;二是分析合成微生物的环境生存能力及分级预估其潜在风险;三是研究合成微生物与环境生物的互作机制及其对环境生物的影响;四是开发环境消减技术建立以确保合成微生物失控释放后的高效清除。

滁河南京段环境介质中环状挥发性甲基硅氧烷的污染水平与生态风险评价

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风险进行了评价。结果表明:地表水中D4、D5、D6的检出率分别为38.1%、95.2%、100%,总含量范围为13.66~77.90 ng·L^(-1),平均值为47.82 ng·L^(-1);沉积物中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、86.7%、100%,总含量范围为0.56~49.74μg·kg^(-1),平均值为13.95μg·kg^(-1);土壤中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、20%、100%,总含量范围为1.90~7.05μg·kg^(-1),平均值为3.57μg·kg^(-1)。地表水和土壤中D6的检出浓度最高,沉积物中则为D5,对比国内外其他地区的相关结果,cVMSs处于中低水平。生态风险评价结果显示,滁河南京段水体中cVMSs存在中高风险。

我国土壤环境基准受试无脊椎动物筛选研究

为筛选土壤环境基准受试土壤无脊椎动物,依据其生态学意义、地理分布范围等选出具有代表性的本土土壤无脊椎动物,从公开发表的文献、ECOTOX等权威数据库中搜集其毒性数据,采用物种敏感度分布法对土壤无脊椎动物的物种毒性数据进行敏感性分析。结果表明:环节动物门正蚓科的爱胜蚓属(赤子爱胜蚓、安德爱胜蚓)、正蚓属(陆正蚓、粉正蚓)、异唇蚓属(背暗异唇蚓)、带丝蚓科的带丝蚓属(夹杂带丝蚓)、钜蚓科的环毛蚓属(威廉环毛蚓)、线蚓科的白线蚓属(球肾白线蚓、白线蚓)可作为土壤环节动物类基准受试生物;节肢动物门长角科的长角属(白符■、跳虫、曲毛裸长■)、等节科的等节属(小原等节■)、洼甲螨科的平懒甲螨属(盾平懒甲螨)可作为土壤节肢动物类基准受试生物;软体动物门玛瑙螺科的玛瑙螺属(非洲大蜗牛)可作为土壤软体动物类基准受试生物;线虫动物门小杆线虫科的广杆线虫属(秀丽隐杆线虫)、异皮线虫科的根结线虫属(南方根结线虫)可作为土壤线虫动物类基准受试生物。根据毒性数据筛选获得17种土壤无脊椎动物分属4门、15科,可以作为土壤环境基准受试生物。

污水处理厂化学品环境归趋模型研究现状及展望

污水处理厂化学品环境归趋模型是化学品末端管控的重要工具.当前针对污水处理厂中化学品迁移、转化和分布预测的模型开发及应用逐渐增加,但相关模型种类较多、适用性各具特点,尚缺乏污水处理厂化学品环境归趋模型的综合比较和应用清单报道.本文汇总了目前已用于污水处理厂内化学品环境归趋模拟的模型与化学品适用清单,根据模型建模机理,将其分为三类:基于逸度原理(STP)、基于质量浓度(SimpleTreat、WW-TREAT、WATER9、TOXCHEM和WEST等)以及基于活度原理(Activity SimpleTreat)的污水处理厂化学品环境归趋模型.本文系统性介绍了相关模型的基本结构、原理和不同场景下化学品归趋研究的应用情况,概述其在表达形式、输入参数、输出结果以及适用案例等方面的局限性和优点,结合数百个模拟/监测数据集进一步验证各类模型的准确性,并探讨其不确定性重要来源.文章为目前污水处理厂化学品环境归趋模拟研究提供了更清晰的现状分析,为新污染物末端治理工具的选择提供了参考依据,并总结了该领域的发展趋势和前景.

长三角中心城市群生态环境与社会经济耦合协调发展及其影响因素研究

环境与经济耦合协调发展是实现区域可持续发展的必由之路。通过构建评价指标体系,采用多种权重评价法,结合博弈论组合赋权法和耦合协调度模型对2015和2020年长三角27个中心城市群生态环境与社会经济耦合协调度及其影响因素进行研究。结果表明,森林覆盖率和高等教育分别在生态环境和社会经济指标体系中权重最高。对比2015年,2020年区域生态环境质量和社会经济发展指数提升显著,分别有77.78%和88.90%的城市在生态环境和社会经济发展中呈现上升趋势。在空间分布上,区域生态环境发展空间自相关性增强,空间集聚效应显著,但社会经济发展空间集聚度呈现略微下降趋势。环境经济耦合协调发展较好的城市由区域中部扩展至区域中部和南部,其中,浙江省环境经济耦合协调发展提升显著。中心城市群没有耦合失调的城市,但高度耦合协调发展的城市数量仍相对较少。结构方程模型分析表明,森林覆盖率、大气环境和经济结构对区域环境经济耦合协调发展的影响尤为显著,因此在提升区域森林覆盖率、控制大气污染和增加单位土地面积收入等具体措施上加大实施力度,有助于协同推进区域经济高质量发展与生态环境的高水平保护。

长三角区域地方生态环境标准发展的时空格局演变及其影响机制研究

地方生态环境标准在地方环境管理、产业升级与绿色发展中起着重要作用,推动长三角地方生态环境标准的发展有助于推动区域生态环境一体化保护和高质量发展。通过采用主成分分析、空间自相关检验等分析法,探索长三角区域地方生态环境标准发展时空格局演变特征及其影响因素。研究表明:自“十二五”时期以来,长三角省级层面年均发布的生态环境标准数量由6.4上升至33,市级层面由0.2上升至13.5,增长趋势显著。现阶段约60%的水、气、土及生态领域的地方标准在省级层面制定发布,40%的地方标准由市级部门制定发布,研究领域不同,地方标准的发展速度与发展水平差异显著。Moran's I指数分析显示地方市级生态环境标准在空间上呈现自相关较弱、相邻市域发展不平衡的特征,长三角南部地区地方标准发展增幅相对较快;区域绿色发展全局空间集聚效应显著,发展低值区主要聚集在长三角北部,高值区域同样聚集在南部地区,但城市绿色发展与地方生态环境标准之间的空间相关性显著性较弱。地方标准与经济发展显著相关,地方标准总量增加1%,上海、江苏、浙江与安徽的经济分别增长0.952%、0.766%、0.883%与0.915%,长三角区域经济增长为0.876%。人均GDP、开放式经济与商业经济是地方标准制定发布的主要经济影响因子,因此全面提升综合实力,进一步强化开放式、共享式的经济,增强商业经济发展将有利于推进区域生态环境标准体系构建,可加速区域标准一体化建设的发展进程。

氢氧化钠改性生物炭/凹凸棒石复合材料对铅、镉的吸附机理研究

利用水稻秸秆与凹凸棒石在缺氧条件下热解制备稻秆生物炭/凹凸棒石复合材料(BA),并通过氢氧化钠改性提升其吸附性能。通过吸附动力学、等温吸附及改变初始pH等吸附试验研究复合材料在Cd、Pb一元及二元污染体系中的吸附行为,并结合扫描电镜能谱(SEM-EDS)、比表面积及孔径分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段深入分析改性后复合材料对溶液中重金属Cd、Pb的吸附机理。试验结果表明氢氧化钠改性复合材料(NBA)对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附容量分别为117.05和274.65 mg·g^(-1),其去除效率比BA分别增加31.2%和51.7%。在二元金属体系中NBA吸附能力也明显优于BA,准二级动力学模型和Langmuir等温模型能更好地用于模拟吸附结果,表明该吸附主要为单分子化学吸附过程。此外,竞争吸附分析表明在Cd、Pb共存溶液中,与Cd^(2+)相比,Pb^(2+)更易被复合材料吸附。通过SEM-EDS、FTIR、XRD和XPS等表征方法确定了NBA对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附机制,主要包括其与表面含氧官能团的络合作用、与矿物质的沉淀作用及π-电子作用。综上,改性复合材料NBA在实际废水处理中是一种极具潜力的吸附剂。

基于秸秆堆肥发酵的花卉栽培基质研究

为探究基于秸秆堆肥发酵的不同栽培基质对花卉种植的影响,开发基于秸秆堆肥产物的花卉栽培基质。以玉米秸秆为主要原料,结合牛粪、蘑菇渣、醋糟及发酵菌进行5种不同的堆肥处理,并将腐熟产物与珍珠岩和蛭石按3∶3∶4的比例进一步复配以制得花卉栽培基质。试验选用瓜叶菊、金盏菊作为栽培植物,观测2种菊科植物在不同栽培基质中的生物量、叶面积和总叶片数。结果表明,除电导率较高外,不同处理堆肥产物的含水率、pH值、粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率等指标基本能达到花卉栽培基质要求,同一菊科植物在不同栽培基质中表现出不同的生长特征,相比于农博园基质,5种不同栽培基质处理的瓜叶菊、金盏菊的生物量积累在多数月份显著增加(P<0.05),金盏菊在S3号基质中生长较好,瓜叶菊在S4号基质中生长较好;5种不同栽培基质处理的瓜叶菊、金盏菊的叶面积和总叶片数均有所增加。花卉地上部分的生长情况主要受栽培基质的pH值、速效磷含量、全氮含量、速效钾含量、电导率和容重影响。秸秆堆肥与珍珠岩、蛭石等基质配比后可替代泥炭进行瓜叶菊和金盏菊无土栽培,能够降低泥炭在我国花卉无土栽培产业中的不可替代性,为使用新型玉米秸秆做主要配比材料的基质栽培提供理论依据。

环境DNA在两栖动物监测中的应用研究进展

两栖动物是我国受威胁程度最高的动物类群,加强两栖动物资源调查和多样性监测,是开展两栖动物保护和濒危物种拯救行动的关键性基础工作。传统的两栖动物监测主要以形态学和声学为基础,耗时费力,且难以发现一些隐蔽性较强的稀有物种。基于环境DNA(environmental DNA,eDNA)的调查方法以其快速、灵敏、高效、无创等独特优势,为两栖动物多样性监测及保护提供了新的工具。综述了eDNA在两栖动物多样性监测、外来入侵和珍稀濒危物种调查、物种丰度或生物量估测等研究领域的应用进展,分析了两栖动物eDNA产生、扩散、迁移和降解的动态变化特征及其关键影响因子,探讨了eDNA应用于两栖动物监测研究的局限性并提出了优化建议,同时对未来的研究方向进行了展望,以充分挖掘eDNA在两栖动物监测中的应用潜力,为两栖动物多样性保护和管理提供新的思路。

不同处理对大别山杜鹃无性繁殖及可育性研究

本研究选取一年生半木质化的大别山杜鹃枝条作为实验材料,开展了以腐殖园土、珍珠岩、河沙为扦插基质的最适配比和以吲哚乙酸(IBA)、萘乙酸(NAA)为生根诱导剂的最佳浓度筛选实验,并对栽培5年的扦插苗坐果率及其种子千粒重、萌发率和绿苗率进行了测量。结果表明:大别山杜鹃在V1(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=1∶2∶2)基质中的愈伤率和生根率最高,分别为38.3%和25.0%,其他配比生根效果排序依次为:V2(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=1∶2∶1)>V3(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=2∶2∶1)>V4(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=1∶1∶1)>V5(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=2∶1∶1)>V6(腐殖园土∶珍珠岩∶河沙=2∶1∶2);在最适基质配比下,经各浓度激素处理后的外植体愈伤率及生根率较对照组显著提高,最高可达到65.00%和68.33%,其数值排序为:C1=(200 mg/L IBA+200 mg/L NAA)>C2=(200 mg/L IBA+300 mg/L NAA)>C3=(100 mg/L IBA+200 mg/L NAA)>C4=(200 mg/L IBA+100 mg/L NAA)>C5=(100 mg/L IBA+100 mg/L NAA)>C6=(100 mg/L IBA+300 mg/L NAA);扦插成活苗在栽培5年后的最高坐果率、种子千粒重、种子播种的萌发和绿苗率分别为26.33%、192.67mg、45.00%和69.00%,在对其进行可育性评价时发现C1、C4处理组的可育性表现良好,C2、C5次之,C3、C6最差。该研究探明了不同基质及不同浓度激素配比对大别山杜鹃生根的敏感程度,测量了激素处理对扦插苗可育性及繁殖力的影响,为实际生产应用提供了理论基础。

科学发展观与城市人居环境保护——南京城市化学污染状况不容忽视

城市化学污染是城市人居环境保护中一个不容忽视的重要问题 ,该文在分析国内外和南京城市化学污染对人类的影响基础上 ,对治理南京城市化学污染的对策提出了建设性意见。

基于红外相机技术的白鹇日活动节律分化研究 ——以都庞岭和大围山种群为例

种群行为分化是物种适应环境的基础,而同一物种不同地理种群活动节律的分化是体现其生态适应的重要内容。不同地理种群活动节律的分化是由生态条件和种间竞争等因素引起的,研究不同地理种群物种活动节律的分化,有助于对种群的动态管理和保护。为研究同一物种在不同分布区域的年周期行为节律,通过提取2017年10月至2018年9月在湖南都庞岭国家级自然保护区和湖南浏阳大围山省级自然保护区分别布设的60台红外相机中监测到的白鹇(Lophura nycthemera)种群数据,利用核密度估计方法(kernel Density Estimation)和雅各布斯选择指数(Jacobs Selection Index,JSI)对白鹇的日活动节律和日活动时间选择进行了构建与比对,同时采用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)及T检验(T-Test)分析了两个异域分布的白鹇种群活动节律的分化趋势。结果表明:都庞岭分布的白鹇在全年和冷季的日活动节律为单峰模式,暖季为双峰模式;大围山分布的白鹇在全年的日活动节律为连续多峰模式,冷季和暖季为单峰模式。在活动时段的选择上,都庞岭分布的白鹇在全年和暖季更偏好在上午(JSI=0.479,JSI=0.461)活动,冷季更喜欢在中午(JSI=0.593)活动,全年和不同季节对日落(-0.41<JSI<0)为消极选择;而大围山分布的白鹇在全年和冷季偏好在下午(JSI=0.454,JSI=0.673)活动最多,暖季在上午(JSI=0.423)活动最多,同时对日落为正向选择(JSI=0.082)。依据活动时间重叠系数,都庞岭和大围山分布的白鹇在暖季的活动时间重叠系数最高(Dhat=0.92);依据活动频次相关性分析,2个地理种群在暖季的活动频次分化程度最高(Cor=-0.92,P<0.01)。综合分析表明,气候适应,回避人为干扰,同域竞争者和捕食者压力等因素可能是引起白鹇不同地理种群的日活动节律分化的原因。本研究结果可为雉类日活动行为分化研究提供经验线索,并为白鹇种群有效管理与栖息地保护提供理论支撑。

基于遥感生态指数和综合夜间灯光指数的生态文明示范区生态环境与城市化耦合协调度研究:以长江三角洲为例

生态文明示范区是推进区域环境保护和社会发展协同共赢的重要平台和有效载体,包括国家生态文明建设示范区和“绿水青山就是金山银山”实践创新基地(简称“两山”实践创新基地),分别着力于构建以产业生态化和生态产业化为主体的生态经济体系、探索生态产品价值实现路径和模式,特别是在快速城市化地区。以长江三角洲(简称长三角)区域77个生态文明建设示范区和22个“两山”实践创新基地为对象,综合利用土地利用、夜间灯光和MODIS数据,分别构建遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)和综合夜间灯光指数(compoun-ded night light index,CNLI)代表生态环境质量和城市化水平,并采用空间叠加分析方法和耦合协调度模型探析长三角生态文明示范区建设水平和时空差异性。结果表明:(1)生态文明示范区在长三角区域分布具有不均衡性,生态文明建设示范区分布较为集中且以平原地形为主,“两山”实践创新基地分布较分散,以山地地形为主。(2)生态文明示范区生态用地面积占比超70%,具有较好的生态环境基础,“两山”实践创新基地RSEI指数高于生态文明建设示范区,生态环境质量优越,但更具脆弱性。(3)生态文明建设示范区CNLI指数及其增速均大于“两山”实践创新基地,具有更高的城市化水平和发展速度。(4)2017—2021年,生态文明建设示范区和“两山”实践创新基地RSEI和CNLI指数的耦合协调度呈现不断增加趋势,平均增幅分别为1055%和890%,生态文明建设取得一定成效,其中江浙两省交界处耦合协调度最高。

我国土壤环境基准研究的历程与展望

开展土壤环境基准研究是我国生态环境相关法律法规的明确要求,对科学制定土壤生态环境标准具有重要意义。自20世纪70年代以来,随着我国土壤环境容量研究、土壤环境质量标准制定等工作的推进,土壤环境基准领域开展了大量的科学研究工作,取得了较丰富的成果。但是由于土壤环境介质及其相关环境风险的复杂性,目前我国科研与管理人员对土壤环境基准的概念、内涵、研究内容和研究方法等方面尚存在不同见解。当前,在土壤环境管理进入风险管理时代的背景下,土壤环境基准研究既需要基于我国已有的研究方法,又需要密切结合风险评估方法开展。该研究对土壤环境基准的概念和内涵进行了探讨,并建议将建立标准化方法体系、夯实本土数据基础作为近期土壤环境基准研究工作的重点。

生态保护红线人为活动生态环境影响评价研究

生态保护红线人为活动生态环境影响评价是强化生态保护红线的刚性约束,是完善生态保护红线监管制度的重要内容之一。然而,由于相关管理工作尚处于起步阶段,生态保护红线内人为活动生态环境影响评价的指标体系和技术方法还未建立,无法满足生态保护红线的监管需求,亟需开展相关研究。本文基于生态保护红线人为活动管控要求,通过对生态保护红线内人为活动特征进行分析,衔接各相关领域评价技术与标准规范,提出了一套以生态保护红线监管需求为目标的评价技术流程,初步建立了人为活动生态环境影响评价指标体系和评价方法,为从源头加强生态保护红线生态环境监督、筑牢严格的管控体系提供支撑。

生物炭负载纳米零价铁催化降解亚甲基蓝性能研究及机理分析

为提升纳米零价铁在类芬顿反应体系中的催化能力,减少团聚现象,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI@BC)。通过表征、亚甲基蓝降解实验,探究材料性能、降解最佳条件及作用机理。结果表明,纳米零价铁(nZVI)均匀分布于生物炭表面,且材料纯度较高、稳定性较好。在降解实验中,降解100 mg·L^(-1)亚甲基蓝溶液的最佳反应条件为25℃、初始pH=3、nZVI@BC投加量30 mg·L^(-1)、H2O2投加浓度4 mmol·L^(-1),10 min内几乎完全降解。在降解过程中,·OH起主要作用,发色官能团首先断裂,随后芳环结构被破坏,最终彻底降解。且nZVI@BC循环使用性能较好,3次循环后亚甲基蓝去除率仍达85%以上。在印染废水处理实验中,nZVI@BC处理效果良好,当H2O2投加浓度为0.9 mmol·L^(-1)、nZVI@BC投加量为60 mg·L^(-1)、pH≤4.5时,出水化学需氧量(CODcr)可降至50 mg·L^(-1)以下,达到回用水标准。

废旧光伏组件回收路径及技术研究

太阳能光伏发电发展迅速,2022年全球光伏发电累计装机量已突破1000 GW。随着光伏装机量不断攀升,光伏组件大规模退役潮将来临。针对废旧晶硅光伏组件,分析了光伏组件的回收路径,对比了光伏板层压件解离和组分提取技术。(1)层压件解离:加热处理能耗较高且产生有害气体;有机溶剂浸泡产生大量废液,反应周期较长;绿色溶剂耦合加热可以提高电池片完整回收率,具有节能降耗的特点。(2)组分提取:机械破碎-分选产生大量粉尘和噪声污染,整体回收率偏低;酸碱溶剂蚀刻废液难以处理,易造成二次污染。针对常规废旧晶硅光伏组件回收方法中存在的各种问题,提出了DES低共熔溶剂和焦耳加热等新型废旧晶硅光伏板资源化回收技术及未来发展方向,并与常规晶硅光伏组件回收方法进行对比。

南京城市热环境与土地利用关系研究

通过Landsat/TM遥感影像反演获取了南京市1988、1998、2002和2010年的地表温度和热岛强度,并进行了城市热环境变化分析。利用NDISI建筑指数获取城市建设用地信息,然后讨论城市地表温度与建筑指数的定量关系。结果表明:归一化之后的南京次高温、高温与特高温呈现明显上升趋势。随着热岛强度的分级越来越高,建设用地面积也越来越大,从定量分析来看,建设用地与地表温度呈线性正相关关系。随着建设用地面积的增加,地表温度上升速率加快。

法庭物证不同附着物上土壤的取样方法及源指示研究

土壤由于其广泛性和易于附着性等特点,在法庭物证溯源比对方面发挥着一定作用。为明确不同附着物取样方法对土壤性质的影响以及附着物上土壤的源指示作用,本研究选择在城市–城郊进行路线模拟,采集不同路段、不同环境条件下的原土,并对每个采样点进行纤维类(手套)、金属类(铁锹)和橡胶类(鞋底)附着土壤模拟。对不同附着物分别采用了干刷和水洗/滴洗两种方法进行取样,使用便携式X射线荧光光谱仪(XRF)测定土壤样品。结果表明,取样方法对纤维类和橡胶类附着土壤样品的元素含量无显著影响,但干刷法操作更方便快捷;金属类附着土壤的滴洗法优于干刷法。依据土壤元素含量和主成分分析,纤维类和金属类附着的土壤可以与其来源具有较好匹配效果;由于鞋子(橡胶类)经过较长的路线后,鞋底附着的土壤反映经过路线的综合信息,其更多情况下鞋底样品与最后经过的土壤源更相近,主成分分析结合欧氏距离对鞋底土壤源指示起到一定作用。因此,纤维类、金属类和橡胶类附着物可为未知土壤样品来源推断提供依据,对于土壤源指示有一定帮助,但实际应用中需要采用多种分析方法结合环境信息进行综合判断。本次模拟试验可为不同附着物取样方法得到的土壤样品的比对和源指示提供依据。