Real-time fluorescent quantitative immuno-PCR method for determination of fluoranthene in water samples with a molecular beacon

A reliable and sensitive competitive real-time fluorescent quantitative immuno-PCR （RTFQ-IPCR） assay using a molecular beacon was developed for the determination of trace fluoranthene （FL） in the environment.Under optimized assay conditions,FL can be determined in the concentration range from 1 fg/mL to 100 ng/mL,with y=0.194x ＋ 7.859,and a correlation coefficient of 0.967 was identified,with a detection limit of 0.6 fg/mL.Environmental water samples were successfully analyzed,recovery was between 90% and 116%,with intra-day relative standard deviation （RSD） of 6.7%-12.8% and inter-day RSD of 8.4%-15.2%.The results obtained from RTFQ-IPCR were confirmed by ELISA,showing good accuracy and suitability to analyze FL in field samples.As a highly sensitive method,the molecular beacon-based RTFQ-IPCR is acceptable and promising for providing reliable test results to make environmental decisions.

Theoretical Studies on the Molecular Structures and Thermodynamic Properties of Polychlorinated Fluoranthenes

DFT-B3LYP/6-311G＊＊ method has been used to optimize molecular geometric structures of 527 polychlorinated fluoranthene（PCFRT） congeners and calculate their thermo-dynamic properties in the ideal gas state,such as heat capacity at constant volume（Cv）,entropy（S）,standard enthalpy of formation（ΔfH） and standard Gibbs free energy of formation（ΔfG）.The relations of Cv,S,ΔfH and ΔfG with the number and position of chlorine atoms have also been explored,from which the relative stability of PCFRT congeners was theoretically proposed according to the magnitude of the relative standard Gibbs free energy of formation（Δr,fG）.It was found that some of the PCFRT isomers are in a nonplanar configuration and there are intramolecular Cl…Cl weak interactions in some of the isomers.With increasing the number of chlorine atoms,the values of ΔfH and ΔfG of the most stable PCFRT isomers decrease initially and then increase.The values of ΔfH and ΔfG of PCFRT congeners with the same number of chlorine atoms show a strong dependence on the positions of chlorine atoms.The relative thermodynamic stability of PCFRT isomers is determined mainly by intramolecular adjacent Cl…Cl nuclear repulsive interaction between Cl atoms at two different six-membered rings.Most PCFRT congeners are easier to form thermodynamically than their parent compound.

应用GeoSOS-FLUS模型估测长江上游地区生态系统服务价值

为探究长江上游地区生态系统服务价值时空变化特征及未来的变化趋势,以长江上游地区2000—2020年3期土地利用和驱动力数据为基础,利用GeoSOS-FLUS模型模拟2030年4种情景的土地利用变化及长江上游地区生态系统服务价值时空演变趋势,并分析长江上游地区不同情景生态系统服务价值和土地利用的特征。结果表明:(1)采用GeoSOS-FLUS模型对长江上游地区未来土地利用模拟,模型精度较好,Kappa系数为0.83,适应度系数(FoM)为0.068。(2)长江上游地区主要以草地和林地为主,草地和林地面积占总面积的比例为70%;2000—2020年,林地、水域、建设用地呈增加趋势,其中建设用地面积增幅达148.66%,耕地和草地面积呈减小趋势,未利用地面积表现为先稳定后增加的趋势。(3)2000—2020年长江上游地区总生态服务价值呈倒“V”型变化;2030年各情景的总生态系统服务价值较2020年均有增加,其中生态保护情景下总生态系统服务价值最大(89 078.94亿元);各地类生态系统服务价值与其面积变化趋势一致。生态服务功能一级类型的生态系统服务价值由大到小顺序为:调节服务、支持服务、供给服务、文化服务;二级类型的水资源供给生态系统服务价值变化幅度最大,在各情景生态系统服务价值均增加350亿元以上。(4)研究区各年份单位面积生态系统服务价值均以中等级和较高等级为主,空间分异特征明显,其中长江上游中部山地及青藏高原部分区域单位面积生态系统服务价值较高,而四川和重庆主城区生态系统服务价值呈较低等级和低等级集中分布区域。因此,在促进经济快速发展的同时,需要加强对局部城镇建成区和扩展新区生态服务功能的补偿与维护。

基于FLUS和InVEST模型的云贵高原土地利用与生态系统服务时空变化多情景模拟研究

[目的]探讨云贵高原不同情景下的土地利用与生态系统服务时空变化,为云贵高原土地利用空间格局优化、生态系统服务功能提升和可持续发展策略制定提供科学依据。[方法]以云贵高原为研究对象,以2001年、2010年和2020年3期MCD12Q1土地覆被数据为基础数据,辅以自然和社会经济数据,基于ArcGIS,FLUS模型和InVEST模型,模拟2030年、2040年和2050年自然发展情景、生态保护情景和耕地保护情景下的土地利用以及碳储量、产水量和土壤保持量3项生态系统服务功能时空分布格局。[结果](1)不同情景下云贵高原的土地利用变化以林地持续增加和草地持续减少为主要趋势;耕地保护情景下,耕地面积最高可占总面积的10.38%;生态保护情景下,林草面积在2050年可达总面积的90%。(2) 3种情景下,云贵高原2020—2050年碳储量和土壤保持量均呈上升趋势,而产水量呈下降趋势。生态保护情景下,2050年碳储量预测值最高,为8.13×10^(9) t;产水量减少速率显著低于另外两种情景,降幅为0.46%。(3)宜昌市、普洱市和常德市等市州的生态系统服务供给能力较高;而贵阳市、毕节市和安顺市等市州的生态系统服务供给能力较低。[结论]云贵高原2020—2050年整体生态系统服务供给能力较好,各项服务功能在不同情景下表现出较强的空间聚集性和异质性。云贵高原今后的生态系统服务管理和可持续发展中,应考虑不同生态系统服务功能的空间异质性以及林地面积持续增加可能带来的水资源失衡问题。

基于FLUS-UGB模型的城镇扩展模拟研究

优化城镇空间布局结构、提高城镇化质量是新型城镇化发展的必然要求。以南京市为研究区,结合地形地貌、交通、人口等多源数据提取影响因子,依据2015、2019年的土地利用数据利用FLUS-UGB模型模拟南京市2035年城镇空间布局。根据模拟结果,南京市城镇空间扩展呈现一核多点的特征,并依附现有城镇建设地块或向外扩延或向内集聚增长,城镇空间的拓展主要沿长江两岸展开。此项研究可为因地制宜优化区域城镇空间布局、合理划定城镇开发边界,提供参考依据。

基于Invest模型和Flus模型的江苏省碳储量变化模拟与预测

为明确土地利用变化对碳储量的具体影响,实现耕地、林地等生态环境的更好保护,以江苏省为例,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,采用Invest模型的碳储存和固定模块以及Flus模型ANN模块、CA模块、Markov Chain模块,分析了江苏省不同土地利用类型碳储量变化特征,并预测了自然发展情景和生态保护情景下2030年和2050年江苏省碳储存与固定情况。结果表明,2000年、2010年与2020年,江苏省碳储量整体呈下降趋势,从1803.948×10^(6)t下降至1641.008×10^(6)t,其中耕地碳储量下降最多,为239.494×10^(6)t。这种现象的发生与江苏省工业化和城市化导致的耕地和林地等面积的减少并转为建筑用地有关。此外,各市碳储量差异较显著,其中盐城市碳储量最大,占全省总碳储量的16.12%,无锡市在全省碳储量中占比最小(4.12%)。基于ArcGIS 10.2软件和GeoDa 1.20软件分析发现,2000—2010年,南京、无锡、常州的碳储量分布呈低-低聚集,连云港市呈低-高聚集;2020年无锡、常州、镇江呈现低-低聚集,连云港市呈现高-高聚集。本研究预测结果表明2030年和2050年的生态保护情景下碳存储能力较自然发展情景有一定提升,分别提升6.069×10^(6)t和5.861×10^(6)t。本研究结果可为江苏省更好地建设生态环境提供数据支撑。

基于FLUS模型多情景土地利用变化对陆地生态系统碳储量影响——以江西萍乡为例

[目的]揭示萍乡碳储量时空分布特征,阐明土地地类变化与碳储量之间的关系,为探明区域生态系统碳储量状况提供数据支撑。[方法]利用FLUS(future land use simulation)模型与InVEST(integrated valuation of ecosystem services and trade-offs)模型,预测了2030年萍乡市3种不同情景下(自然发展、耕地保护和生态优先)碳储量值。[结果](1)2010—2020年萍乡市碳储量整体呈下降趋势,共减少1.47×10^(6)t;(2)耕地、建设用地、草地、水体和建设用地面积增加和林地与灌木面积减少,是导致碳储量变化的主要原因;(3)2030年自然发展、耕地保护和生态优先情景下陆地生态系统碳储量分别约为4.906×10^(7),4.919×10^(7),5.038×10^(7)t,其中生态优先情景下碳储量损失最少。[结论]萍乡生态系统碳储量呈下降趋势,主要受耕地与建设用地增大的影响,未来应加强对安源区与经济开发区重点变化区域的监测研究。

耦合NSGA-Ⅲ和FLUS模型的生态脆弱农区土地利用多目标协同优化配置

依托数学模型和情景模拟,形成弹性的土地利用优化配置方案,对促进生态脆弱农区生态、农业和经济用地协调发展具有重要意义。以河套灌区乌兰布和灌域为例,采用MSPA(morphological spatial pattern analysis)和斑块重要性指数识别和提取生态源地,耦合NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ)和FLUS(future land use simulation)模型,基于4种情景模拟形成具有弹性的生态脆弱农区土地利用优化配置方案。结果表明:基于NSGA-Ⅲ可以快速形成研究区多目标下的Pareto解集,且解集内的各目标效益均优于2020年土地利用效益值。生态安全优先发展、粮食生产优先发展和经济优先发展情景存在其他两项目标效益提升不明显的情况。相对来说,最小土地利用变化条件下的均衡效益发展情景可在土地利用变化幅度最小的情况下,达到更高、更均衡的综合效益。制订土地利用优化配置方案时,在参考各情景土地利用优化配置布局的基础上识别土地利用协调冲突区,有助于形成弹性的土地利用优化配置方案,以适应区域可能发生的内外部经济政策环境变化。

基于FLUS-ACO模型的农村居民点布局模拟与优化:以张家界市为例

对农村居民点用地进行合理规划对于平衡城乡用地矛盾具有重要意义。以张家界市为例,首先运用地理信息系统(geographic information system,GIS)分析方法分析农村居民点空间分异特征;其次从区位交通、自然环境、社会经济三个方面选取了与公路、河流、学校、医院的距离、高程、温度和降水等14个指标,运用未来土地利用模拟(future land-use simulation,FLUS)模型在自然发展情景下预测2025年、2030年和2035年土地利用状况;最后提取2030年农村居民点用地数据,基于地理模拟与优化系统(geographical simulation and optimization systems,GeoSOS)平台运用蚁群优化算法(ant colony optimization,ACO)进行空间布局优化,采用景观格局指数量化分析优化前后变化并给出建议。研究发现:①张家界市农村居民点近几年用地增加但聚集度减小,布局总体表现出“中东部密,西北部疏”的分异特征,破碎化明显,需要进行科学合理规划;②农村居民点的分布密度分别为永定区>慈利县>武陵源区>桑植县,布局模式按基本形态可划分为团状、带状、零散和组团模式;③FLUS模型预测2025年、2030年和2035年农村居民点规模通过精度验证,在2025—2035年间由扩张趋于平稳,局部密度增长但整体密度变化不大,形状与其他类型用地相比较为简单;④优化后农村居民点用地整体布局往地势平坦区域聚集,形态表现为“整体聚集、局部分散”,该研究可为区域农村用地布局规划提供技术支撑。

基于FLUS的成渝城市群三生空间演变及模拟预测

研究三生空间格局演变与驱动机制,设定不同模拟情景,有利于实现城市群国土空间区域协调可持续发展。以成渝城市群2000年、2010年及2020年的土地利用数据为基础,划分三生空间。应用FLUS模型,以2010年土地利用数据为基础,结合自然环境、社会经济和交通区位等驱动因子,仿真模拟2020年三生空间格局,Kappa系数为0.824,以此模型因子预测2030年三生空间分布格局,并设定三种单一情景与之对比。结果表明:(1)2000—2020年间,生产空间相对减少1375.95 km^(2),生活空间相对增长2087.48 km^(2),生态空间减少736.8 km^(2)。生产空间与生活空间的重心总体向东南方向移动,而生态空间与之相反,重心总体向西北方向移动。(2)与2020年实际情况相比,预测2030年生产空间相对增加了1749.57 km^(2),生活空间和生态空间分别减少了58.9 km^(2)、1685.37 km^(2),基于历史情景,符合未来成渝地区三生空间格局变化。(3)与单一空间优化情景相比,2030年三生空间综合预测更符合未来发展趋势,且与2020年三生空间实际利用变化对比,城镇与农村生活用地持续增长,城市化进程保持高质量发展。研究成果可为未来成渝城市群国土空间规划及未来的三生空间共生协调提供多方位、多角度的借鉴参考。

FLUS模型和PLUS模型在年楚河流域土地利用模拟中的应用与对比

为准确进行西藏年楚河流域未来土地利用模拟,对比分析了FLUS模型(Future Land Use Simulation Model)和PLUS模型(Patch-generating Land Use Simulation Model)在该流域LUCC(土地利用(Land use)/土地覆盖变化(Land cover change))模拟的结果,并在此基础上开展了研究区2030年的土地利用模拟应用。结果表明:(1)采用本地化参数的FLUS模型获得的模拟结果与真实数据的Kappa系数(0.6350)、FOM系数(0.0800)以及模拟图像的总体精度(0.8240)均优于PLUS模型模拟的结果,表明FLUS模型在研究区具有更好的适用性;(2)依据过去的土地利用变化数据对模型的领域权重和转移矩阵参数进行本地化处理,可提高模拟结果与真实数据的Kappa系数,有助于增强模型在区域的适用性;(3)基于FLUS模型的2030年年楚河流域土地利用模拟结果显示,该区域草地、湿地与水体面积将继续减少,耕地、城市、未利用土地、积雪与冰川将增加,林地变化不大,其中,最主要的土地利用变化由草地变为未利用土地。

基于FLUS-Markov模型的玉溪市生态系统服务价值时空演变与预测

基于玉溪市2010年、2020年2期生态景观类型数据和粮食产量经济价值修正生态系统服务价值系数,分析玉溪市生态景观类型及生态系统服务价值分布特征,采用FLUS-Markov模型预测玉溪市2030年生态系统服务价值及其分布。结果表明,该模型预测结果的Kappa系数提高至0.8969,整体精度为0.9393,精度较高;2010—2020年玉溪市林地、草地的面积呈减少趋势,以林地、草地、水域为主的生态系统仍然面临威胁;2030年玉溪市生态系统服务价值为535.0471亿元,变化率为-0.1297%,玉溪市应加强对林地、草地的保护,加强退耕还林、退耕还草政策的实施,合理控制草地、林地向耕地的转化;2030年玉溪市生态系统服务价值依然表现为西部>中部>东部;2030年玉溪市各县市区生态系统服务价值贡献率由高到低依次为新平县、元江县、峨山县、易门县、华宁县、红塔区、江川区、澄江市、通海县。

Delineation of urban growth boundary based on FLUS model under the perspective of land use evaluation in hilly mountainous areas

With rapid economic development,the size of urban land in China is expanding dramatically.The Urban Growth Boundary(UGB)is an expandable spatial boundary for urban construction in a certain period in order to control the urban sprawl.Reasonable delineation of UGB can inhibit the disorderly spread of urban space and guide the normal development of the city.It is of practical significance for the construction of green urban space.The study utilizes GIS technology to establish a land construction suitability evaluation system for Nankang city,which is experiencing rapid urban expansion,and outlines the preliminary UGB under the future land use simulation(FLUS)model.At the same time,considering the coupled coordination of"Production-Living-Ecological Space",and based on the suitability evaluation,we revised the preliminary UGB by combining the advantages of the patch-generating land use simulation(PLUS)model and the convex hull model to delineate the final UGB.The results show that:1)the comprehensive score of the evaluation of the suitability of the construction of land from high to low shows the distribution of the center of the city to the surrounding circle type spread,the center of the city has the highest suitability score.The results of convex hull model show that the urban expansion type of Nankang is epitaxial.In the future,the urban expansion will mainly occur in the northern part of the city.The PLUS model predicts an increase of 3359.97 hm^(2)of construction land in Nankang by 2035,of which 2022.97 hm^(2)is urban construction land.2)The FLUS model has a prediction accuracy of 86.3%and delineates a preliminary UGB area of 9215.07 hm^(2).3)We used the results of the construction suitability evaluation,PLUS model simulation results,and convex hull model predictions to revise the originally delineated UGB.The final delineated UGB area is 8895.67 hm^(2)and it is capable of meeting the future development of the study area.The results of the delineation can promote sustainable urban development,and the delineation methodology can provide a reference basis for the preparation of territorial spatial planning.

基于GeoSOS-FLUS模型的荆州市生态安全评估

为探索荆州市的生态安全底线,模拟未来的土地利用变化和生态系统服务价值变化,为荆州市的生态保护制定合理的政策建议,从供给和需求的角度,结合粮食安全标准,测算了荆州市的生态安全底线;利用GeoSOS-FLUS模型在自然发展、生态保护、耕地保护和双重保护4种情景下,模拟了未来的土地利用变化和生态系统服务价值的变化。结果表明:荆州市的供给生态安全底线为1 227.56亿,需求生态安全底线为7 690.12亿,存在较大的生态安全缺口;双重保护情景下的生态系统服务价值最接近需求生态安全底线,也能提供相对更多的粮食,最有利于平衡生态安全和粮食安全。本文探索性地从供给和需求的角度结合粮食安全标准,计算了荆州市的生态安全底线,利用了一种先进的土地利用变化模拟方法,为其他地区的生态安全评估和保护提供了借鉴,为荆州市的生态环境优化模式和方向提供了参考。

基于GeoSOS-FLUS模型的乌鲁木齐生态空间模拟

基于GeoSOS-FLUS模型,利用2005和2020年的土地利用数据,对乌鲁木齐市土地利用变化及其农业生态效应进行分析,并建立农田保护、生态保护和城市发展3种情景模拟。结果表明,GeoSOS-FLUS模型具有较高的模拟精度和适用性,能够反映乌鲁木齐市土地利用变化特征。在不同情景模拟下,乌鲁木齐市土地利用空间布局呈现出不同的变化趋势和农业生态效应。

Effect of β-Glucan (Angel Yeast) Compared to a Placebo on Cold and Flu Incidence and Symptoms in an Adult Population—A Double Blind, Randomised Controlled Trial

Background: 1-3, 1-6 β-glucan derived from Baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) has been widely studied for its immune stimulatory capabilities and safety. Previous studies found β-glucan to have efficacy at reducing incidence of URTIs as well as being a low risk for negative side effects. The current study aimed to examine the effects of yeast β-glucan (Angel Yeast) on cold and flu incidences and symptoms in healthy adults. Methods: Two hundred and thirty-one males and females aged 18 to 65 years old supplemented with either β-glucan or a placebo for 3-months. Participants completed a general health questionnaire every 4 weeks and in addition, if participants experienced any cold or flu symptoms, these were recorded daily (along with severity) until resolved or up to 2 weeks. Results: Supplementation with β-glucan reduced the self-reported severity of sore throats and improved sleep quality compared to the placebo group. Conclusions: Yeast β-glucan supplementation appears to be able to help reduce certain symptoms experienced during a cold or flu episode and is safe and well tolerated.

基于FLUS模型的常州市土地利用多情景模拟与生态系统服务价值变化

以江苏省常州市作为研究区域,基于2000—2020年的遥感影像,综合运用FLUS模型及生态系统服务价值(ESV)评估方法,系统模拟研究在自然发展、耕地保护和生态保护3种不同情景下2035年常州市土地利用变化对ESV的影响。结果表明,2000—2020年常州市土地利用动态度呈下降趋势,其中转出量最高的是耕地,转入量最高的是建设用地;受土地利用变化的影响,2000—2020年常州市ESV整体呈先增加后减少的趋势,水域是影响生态系统服务价值变化的主要土地利用类型,调节服务和支持服务是常州市主要的两大生态系统服务功能。常州市ESV在不同情景模拟下差异较大,其中,自然发展情景下ESV最低,生态保护情景下ESV最高。最后提出生态保护情景是优化区域土地利用结构、维持生态系统服务价值的最佳发展模式,应作为常州市未来土地利用的长期发展战略。

基于FLUS-InVEST模型的川西山地区土地利用变化和碳储量时空演变及预测——以雅安市为例

【目的】通过模型定量核算研究区各类用地的碳排放和碳储量,掌握土地生态系统的碳储量情况及其动态变化特征,为优化土地利用方式,提升区域碳储量提供参考。【方法】以雅安市2000年、2010年、2020年的土地利用数据,采用FLUS-InVEST模型对雅安市近20年来的碳储量进行量化,对其时空变化特征进行分析,利用多情景模拟预测雅安市2030年的碳储量及其变化情况。【结果】(1)2000—2020年雅安市土地利用类型变化趋势中,除草地和未利用地外,其他土地利用类型呈正增长趋势,变化幅度由低到高分别为草地、未利用地、耕地、林地、建设用地、水域,变化幅度分别为-7.41%、-3.87%、0.45%、3.42%、71.71%、104.57%。(2)雅安市2000—2020年碳储量呈先高速上升再缓慢下降趋势,碳储量整体水平是小幅增加,增加4.88×10^(10)t,增幅为1.03%;从空间上看,雅安市碳储量最高的区域为邛崃山—大雪山一线,蒙顶山、周公山等区域呈点状分布。(3)基于FLUS-InVEST模型测算,相较于2020年,在自然发展情景下,2030年雅安市碳储量呈下降趋势,其下降总量为5.23×10^(8) t;在生态协调发展情景下,2030年雅安市碳储量呈上升趋势,其增加总量为1.77×10~9 t。【结论】据预测,在生态协调发展情景下,雅安市2030年土地利用变化碳储量比自然发展情景下更多,因此可通过科学的土地利用规划,加强生态修复和保护,促进区域碳储量的增长。

基于FLUS乌鲁木齐城镇-农业-生态空间特征分析及发展对策

做好城镇-农业-生态3类空间规划,是未来城市规划以及可持续发展的重要保障,为此做好空间特征分析对城市建设具有重要的指导意义。本研究结合2005、2008、2012、2016和2018年5期遥感影像数据提取土地利用数据,运用GIS技术研究乌鲁木齐市3类空间变化的规律,通过数据发现2005—2018年乌鲁木齐农业空间和生态空间面积减少,城镇空间面积增加;结合自然因子、社会经济因子和可达性因子,运用GeoSOS-FLUS模型,设定城镇空间发展、农业空间发展和生态空间发展情景进行分析,结果发现3类空间面积变化较为显著,同时城镇空间的发展与生态空间面积存在一定负向关系,因此在未来城镇建设时,要重视农业-生态空间保护工作,坚守城镇开发边界控制线,协调好发展与环境的关系。

基于FLUS的长春市土地利用动态变化与预测分析

研究城乡土地利用变化规律与驱动机制,有利于实现区域土地资源可持续发展。本文以长春市为例,以监督分类与人工解译相结合的方式对1997、2007和2017年Landsat卫星影像进行分类,总体精度分别为93.06%,90.70%和94.12%。1997-2017年,草地、耕地和其他土地面积分别减少354.74、922.11和55.35km^2,建设用地、水域和林地面积分别增加1 154.14、70.38和107.54km^2,整体表现为建设用地向周边扩张,侵占其他用地类型面积。利用未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型,以2007年分类数据为基础,结合地形、交通区位和社会经济等土地利用变化驱动因子,仿真2017年土地利用格局,仿真结果与真实情况吻合较好,仿真精度达85.10%,Kappa系数为0.821 2,验证了模型和驱动因子精度可靠,符合土地利用变化趋势。以此模型因子预测2027年土地利用格局,结果表明:在城镇周围,建设用地将持续侵占耕地、林地、草地和其他土地的面积,但趋势减缓,同时林地面积和水域面积增加。