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2020年 第56卷 第4期 刊出日期：2020-07-20

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2020年第4期目次

2020, 56(4):  0. 

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外挂组合体对无人直升机气动特性影响分析

龙海斌, 吴裕平

2020, 56(4):  579-586.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.048

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为研究某型无人直升机机身两侧的外挂组合体对其气动特性的影响, 采用求解Navier-Stokes方程的方法, 对直升机机身的气动特性进行数值计算, 并与风洞试验结果进行对比, 验证CFD (computational fluid dynamics)计算方法的准确性和可靠性。计算加装外挂组合体前后的无人直升机气动特性, 包括不同侧滑角和不同挂载状态, 并进行对比分析。结果表明, 外挂组合体对无人直升机的阻力影响较大, 对升力和俯仰力矩等影响较小。加装外挂组合体后, 无人直升机气动特性受侧滑角变化的影响更大, 外挂组合体中的导弹数量变化对无人直升机的阻力影响较大。研究结果可为加装外挂组合体的气动布局和减阻设计提供参考。

四川老河沟自然保护区蝴蝶多样性研究

樊程, 曹紫娟, 李家练, 张丹, 雷莹, 杨佳宁, 高远, 胡平, 王迪, 靳彤, 王戎疆

2020, 56(4):  587-599.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.050

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2013年4—10月在四川老河沟自然保护区进行系统调查(共13次调查, 每次间隔约15天), 并于2014年和2015年进行补充调查。在3年的调查中共发现12科117属252种蝴蝶。在各科蝴蝶中, 蛱蝶科的物种数占比最高, 为33.3%。在2013年的系统调查中发现蝶类235种, 在2014年和 2015年的补充调查中, 新发现蝶类仅17种, 表明调查方案可获取较全面的本底数据。有5个物种收录在《国家保护的有益的, 或者有重要经济、科学研究价值的野生动物名录》中; 仅有3个物种被IUCN红色名录针对全球范围评级, 均为“无危”等级。古北种、东洋种和古北–东洋共有种的占比分别为3.3%, 32.9%和63.8%。结合周边区域的蝶类区系成分, 发现秦岭–岷山一线对古北界和东洋界物种的扩散存在地理屏障作用。蝶类物种在6—9月发生最多。随海拔上升, 蝶类物种丰度总体上呈先增后减趋势, 在海拔1500~1600 m最高; 在海拔1000~1100 m区域出现小的峰值, 该区域位于保护区边缘的扩展区, 景观异质度高, 说明人类的适度扰动有利于蝴蝶多样性的存续。研究结果可为蝴蝶多样性监测提供优化的参考方案。

AETA数据采集系统的设计与实现

杨兴文, 雍珊珊, 王新安, 周康生, 金秀如

2020, 56(4):  600-606.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.052

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设计并实现一种适用于多分量监测系统 AETA的数据采集系统。该采集系统包括探头数据采集软件、数据处理终端软件和服务器端的应用程序, 其中数据处理终端软件为系统的核心, 负责接收探头采集的数据, 并将其稳定、可靠地传输至服务器端。该采集系统具有自动升级和在线执行命令的功能, 可以实现设备的远程运维和维护。测试结果表明, AETA数据采集系统能够在网速低至10 KB的情况下稳定地运行, 并能在一分钟内及时地响应远程命令, 具有很好的稳定性和实时交互性, 适用于地震监测系统设备的跨区域和高密度布设。

基于多特征融合的同名专家消歧方法研究

曾健荣, 张仰森, 王思远, 黄改娟, 崔佳, 马欢

2020, 56(4):  607-613.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.049

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针对专家库构建过程中出现的同名歧义现象, 提出一种基于多特征融合的同名专家消歧方法。从中国知网(CNKI)数据源中获取专家的论文信息, 抽取论文的标题、摘要、关键词、作者单位和合作者等关键信息, 并将其作为属性特征, 构建特征表示模型, 进而定义同名专家之间的相似度计算函数。根据计算得到的相似度, 将同名消歧问题转化为聚类问题。利用近邻传播聚类算法进行聚类, 解决同名消歧问题。在采集的专家论文数据上的实验表明, 基于多特征融合的同名专家消歧方法的准确率可达92%, 取得良好的消歧效果。

基于快速标量传递算法的瑞雷波频散曲线反演研究

董智开, 段文胜, 肖承文, 胡天跃, 张献兵

2020, 56(4):  614-628.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.020

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为了提高近地表瑞雷波频散曲线反演的效率和精度, 引入快速标量传递算法来计算瑞雷波频散曲线正演理论值。通过对比加入线性约束条件前后遗传算法(GA)与模拟退火法(SA)在反演瑞雷波频散曲线中的表现, 提出将计算速度快的蒙特卡洛法(MC)作为辅助手段来快速识别地层类型, 然后在GA和SA中加入线性约束条件来提高收敛速度, 并将GA得到的反演结果作为SA的初始状态, 同时适当地缩小搜索范围, 通过联合反演来克服GA的早熟问题。用上述方法计算和验证三层地层模型、含噪声数据以及工区实际模型, 结果表明该方法高效、准确、稳定性强, 有很强的全局寻优能力, 并具有一定的抗噪能力。

全火星模型中震波传播特征的数值模拟研究

邓迪, 肖万博, 王彦宾

2020, 56(4):  629-637.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.029

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采用基于交错网格的傅里叶伪谱与有限差分混合方法, 求解弹性波动方程, 根据地球化学分析得到的两个火星理论结构模型, 模拟二维全火星模型中P-SV波和SH波的传播过程。根据理论地震图和波场快照, 讨论全火星模型中震波的传播过程以及各种震相的产生和演变, 分析模型内部火星壳厚度以及火星核幔边界深度对震波传播的影响。结果表明, 在低速火星壳内部多重反射波及转换波的相干叠加会形成很强的波列, 其特征受火星壳厚度的影响较大, 在切向分量上可以更清晰地观测到核幔边界的反射震相。

基于背景噪声互相关函数的地震观测密集台阵时钟偏差分析方法

田原, 王伟涛, 李丽, 于常青, 张海明

2020, 56(4):  638-648.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.043

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利用地震观测台阵中相邻台站间背景噪声互相关函数随时间的偏移的特性, 考虑参考互相关函数、噪声源变化、反演方法和数据误差的影响, 给出基于背景噪声互相关函数的密集台阵时钟偏差分析及其误差评价方法。对盐源短周期地震观测密集台阵的单台时钟偏差分析结果表明, 基于背景噪声互相关函数的时钟偏差分析方法可以给出连续的单台时钟偏差, 并能够筛选出有明显时钟偏差的台站及偏差出现的时段。该台阵的 209个台站中, 有17个台站在观测期内出现大于1 s的时钟偏差, 可能与仪器数据采集装置的硬件或软件故障有关。

山东地区地壳及上地幔结构研究

曲平, 吕杰, 郭震, 于勇, 陈永顺

2020, 56(4):  649-658.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.039

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利用布设在山东省境内的宽频带流动地震观测台阵和国家地震局固定地震观测台站记录的地震数据, 应用接收函数和SKS波分裂方法, 研究山东地区的地壳与上地幔结构, 得到该区域的地壳厚度、地壳平均P波与S波的波速比以及SKS波分裂延迟的分布情况。结果表明, 山东地区地壳厚度范围为28~39 km; 胶南隆起的北段和南段以及鲁西隆起北侧济阳凹陷的地壳厚度小于32 km, 鲁西隆起下方的地壳比较厚。研究区 P波与S波的波速比主要分布在1.67~1.94之间, 鲁西隆起西南部和胶南隆起北段该比值小于1.75, 可能是由中上地壳增厚以及下地壳减薄和拆沉造成。鲁西隆起南北P波与S波的波速比差异反映地壳活动的差异。地幔物质的各向异性显示, 山东地区西部的地壳减薄和拆沉可能仍在进行。

致密砂岩储层黏土矿物晶间孔隙特征及其对物性影响的研究——以鄂尔多斯盆地延长组长6油层组为例

汪贺, 师永民, 张志强, 孙彤, 史世元, 关平, 徐大卫

2020, 56(4):  659-666.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.037

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针对致密砂岩储层黏土矿物晶间孔隙定量表征不足的问题, 以扫描电子显微镜图像和EDS能谱分析资料为基础, 研究鄂尔多斯盆地延长组长6油层组黏土矿物及晶间孔隙的发育特征, 将晶间孔参数定量化, 对不同类型黏土矿物晶间孔进行定性与定量结合表征。在此基础上, 根据矿物含量计算不同类型黏土矿物对储层孔隙度的贡献, 探究其对致密砂岩储层物性参数的影响机制。结果表明, 不同黏土矿物的发育特征及晶间孔特征有较大的差异; 黏土矿物的孔喉和面孔率大小趋势为伊蒙混层>绿泥石>伊利石, 类圆状孔隙和孔隙缩小型喉道发育较广泛; 黏土矿物发育特征和孔隙结构是储层物性及剩余油分布的主要影响因素。

塔里木盆地西缘下寒武统玉尔吐斯组沉积地球化学及有机质富集机制研究

王志宏, 丁伟铭, 李剑, 郝翠果, 刘晖, 李彤, 董琳

2020, 56(4):  667-678.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.045

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对塔里木盆地西缘下寒武统玉尔吐斯组3个典型的剖面开展岩石学及地球化学研究, 探讨玉尔吐斯组沉积时期水体氧化?还原环境及初级生产力, 为玉尔吐斯组烃源岩分布及资源潜力评价提供理论依据。玉尔吐斯组下部较高含量的Ba (>1000 μg/g)说明其沉积时期表层水体初级生产力较高, 产出的大量有机质埋藏于沉积物中, 与玉尔吐斯组产出的大量浮游植物化石及较高的TOC值相一致。与之对应层位中, 较高的δ¹⁵N (>8‰)说明水体中发生反硝化作用和/或厌氧氨氧化作用, 表明有机物在从表层向深层水体沉降过程中发生降解作用, 不断地消耗水体中的氧气, 使得海洋内部形成偏还原的水体环境。同时, 玉尔吐斯组下部硅质岩具有极低的Ge/Si值, 表明正常海水是硅质的主要来源。硅质过饱和的水体促进沉积物快速胶结, 可能对有机物的保存具有重要作用。

准苏吉花斑岩型钼铜矿床岩体特征及成矿机制研究

刘聪, 郭虎, 赖勇

2020, 56(4):  679-691.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.031

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通过对辉钼矿的Re-Os及锆石U-Pb同位素年代学研究, 得到辉钼矿的Re-Os等时线年龄为297.2±4.3 Ma, 赋矿花岗斑岩的锆石U-Pb年龄为 301.1±4.0 Ma, 确定准苏吉花斑岩型钼铜(Mo-Cu)矿床的成岩成矿时代为晚石炭世至早二叠世。准苏吉花矿区不含矿花岗闪长岩的锆石U-Pb 年龄为301.2±2.2 Ma, 与花岗斑岩成岩时代一致。发育角闪石和黑云母的矿物学特征以及高Rb, Th和Ba, 低P和Ti的岩石地球化学特征表明, 花岗斑岩和花岗闪长岩同属于I型花岗岩。较低的Re含量、Mg#值、Nb/Ta值和Zr/Hf值以及低ISr值和正ε_Nd(t)值的全岩Sr-Nd同位素特征表明, 准苏吉花花岗岩的源区为新生下地壳的部分熔融, 岩浆演化过程中, 花岗斑岩和花岗闪长岩均经历较强烈的分离结晶作用, 有利于Mo进一步在残余熔体中富集。通过锆石的Ce⁴⁺/Ce³⁺值计算获得岩浆结晶分异时的氧逸度, 发现花岗斑岩岩浆的氧逸度相对较高(ΔFMQ平均值为+4.8), 花岗闪长岩岩浆氧逸度相对较低(ΔFMQ平均值为+2.2), 表明高氧逸度的岩浆更有利于Mo和Cu富集成矿。

基于POI要素空间聚集特征的城市多中心结构识别——以郑州市为例

李欣

2020, 56(4):  692-702.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.044

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为了有效地提高城市多中心结构的识别效率和准确性, 为城市规划提供科学依据, 利用核密度分析、热点分析和加权叠加分析方法, 探索城市要素的空间聚集形态和特征。设计基于公众依赖性、空间聚集度和属性特征值的空间加权叠加分析方法, 利用精度高、更新快、覆盖全、可以从多个角度体现城市要素的空间聚集特征的兴趣点(POI)数据, 实现对郑州市主城区的聚集特征衡量和多中心识别。结果表明: 郑州市主城区的各类城市要素呈现中心集中、沿线蔓延的圈层状空间分布结构, 具有结构不均衡的特点, 规划中的多中心与识别出的多中心之间存在一定程度的差异, 尤其是外围功能性中心, 由于位置偏远且配套设施不足, 未实现副中心应有的分散疏解作用, 因此需加强产业统筹规划, 以交通为纽带, 提升副中心的向外辐射和向内吸引能力。

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

王爱德, 冯振东, 覃大禹, 张丽娟, 朱丽丽, 张善发, 陶虎春

2020, 56(4):  703-709.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.033

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以铜基MOF (HKUST-1, [Cu₃(BTC)₂], BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板, 利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此 NPC@Cu为催化剂, 活化过一硫酸氢钾(PMS), 在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征, 并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明, 在催化剂用量为0.1 g/L, PMS浓度为2.00 mmol/L, pH值为7的条件下, 反应进行45分钟后, 浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到 100%。通过自由基捕捉实验, 证明体系中存在SO₄^–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。

呼伦贝尔沙地樟子松根内真菌群落结构与功能群特征

魏晓帅, 郭米山, 高广磊, 任悦, 丁国栋, 张英

2020, 56(4):  710-720.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.040

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为揭示呼伦贝尔沙地樟子松根内真菌群落结构和功能群特征, 以呼伦贝尔沙地樟子松天然林和不同林龄人工林为研究对象, 采用野外调查和分子生物学相结合的方法, 鉴定并分析沙地樟子松根内真菌群落结构和功能群特征。在呼伦贝尔沙地樟子松根尖样品中共获得520个真菌 OTUs, 隶属于5门87科197属, 其中担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度较高, 分别为54.98%和39.27%。天然林优势菌属 为 双 子 担 子 菌 属 (Geminibasidium) 、 红 菇 属 (Russula) 和 Phialocephala, 人 工 林 优 势 菌 属 为 乳 牛 肝 菌 属(Suillus)、Phialocephala 和口蘑属(Tricholoma), 其余菌属的相对丰度随林龄的变化波动较大。沙地樟子松人工林根内真菌α多样性指数随林龄增长均呈降低趋势, 成熟林根内真菌α多样性指数显著低于沙地樟子松近熟林、中龄林和天然林(P<0.05)。沙地樟子松天然林与人工林根内真菌群落结构变异性较小。其中, 天然林与成熟林根内真菌群落结构差异较大, 与近熟林根内真菌群落结构最接近。共生营养型真菌比例随林龄增长而逐渐增大, 腐生营养型和病理营养型真菌比例随林龄增长逐渐减小; 天然林与近熟林共生营养型真菌的占比较为接近, 腐生营养型真菌在天然林中占比较大。沙地樟子松根内真菌群落结构复杂, 物种丰富多样, 外生菌根真菌和未定义腐生菌为主要功能类群, 部分真菌在不同林分的生态策略存在差异。

基于“12345”市民服务热线的城市公共管理问题挖掘与治理优化途径

彭晓 梁艳 许立言 李迪华

2020, 56(4):  721-731.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.041

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以海南省三亚市的“12345”市民服务热线数据为研究对象, 通过提取热线数据记录中的空间信息进行地理编码, 结合热线记录的原始信息, 刻画市民来电的时间、空间和类别特征。利用高频词分布及其相关性网络来归纳城市公共管理中的主要问题, 分析各类问题的时间变化特征和空间分布模式。用不同类型兴趣点(POI)反映城市功能, 用道路网反映城市结构, 探讨影响城市问题发生的因素。结果表明: 1) 热线记录以周为单位波动, 周中数量大于周末; 2) 城市问题发生数量前5类依次为噪音、建设施工、通信与网络、城市用水和停车, 且噪音与建设施工问题联系紧密; 3) 不同城市问题在时间上有不同的发生模式, 空间上集中分布在城市活动密集的区域; 4) 城市问题的发生与道路网密度关系不大, 与城市功能中的公共设施、交通设施和科教文化POI密度显著正相关, 与风景名胜、体育休闲和政府职能POI密度显著负相关。研究结果验证了“12345”市民服务热线在挖掘和刻画城市问题方面的有效性, 并提出利用大数据优化城市治理的途径(包括城市数据积累与分析、融合多源数据以及提高数据共享程度等), 对推动城市精细化治理和智慧城市建设具有迫切意义。

九寨沟针阔混交林的夜间液流及其分配特征研究

鄢春华, 王蓓, 邹振东, 余雷雨, 黄婉彬, 邱国玉

2020, 56(4):  732-738.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.042

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利用Granier热扩散探针测定九寨沟针阔混交林3个主要树种2013年的树干液流密度, 分析各树种夜间液流的季节变化特征及夜间茎干补水与夜间蒸腾的分配特征。结果表明, 红桦(Betula albosinensis Burk.)和茶条槭(Acer ginnala Maxim.)的夜间液流占全天液流比例多为0~30%, 油松(Pinus tabulaeformis Carr.)多为0~25%, 但在某些特定条件下, 夜间液流占比会超过40%; 生长季各树种夜间液流占比均呈“U”型变化, 生长季初期和末期较高, 生长季中期较低; 典型晴天内, 各树种夜间液流密度均与饱和水汽压差呈极显著的线性关系(R²>0.95), 表明夜间茎干补水和夜间蒸腾同时发生; 红桦、茶条槭和油松的夜间茎干补水和蒸腾分别占夜间液流活动的80.7%和19.3%, 81.4%和18.6%, 63.9%和 36.1%。

不同光质对嗜热蓝细菌Synechococcus sp. PCC6715生长的影响

李凯, 宫一玮, 李兴康, 张艳婷, Maurycy Daroch, 金鹏

2020, 56(4):  739-744.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.036

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使用光合有效光量子数密度(PAR)均为100 μmol/(m²·s)的白光(对照)、红光和蓝光, 对对数生长期的嗜热蓝细菌PCC6715进行培养, 以期探明不同光质对不表达藻红素的蓝细菌光适应生长的影响。结果表明, 在不同光质培养对数生长期PCC6715的过程中, 与白光相比, 干重在蓝光下明显增加, 红光下明显减少; 红、蓝光质对光合色素合成产生影响的开始时间和持续时间有所不同; 最大光能转化效率(F_v/F_m)在蓝光下明显提高, 红光下明显降低, 培养6天后, 红、蓝光条件下的F_v/F_m均趋于稳定。蓝光有利于PCC6715的生长, 红光不利于PCC6715的生长; 同时, PCC6715在红、蓝光质中均产生适应性生长, 藻蓝素的减少使PCC6715在红光中发生适应性生长, 蓝光中PCC6715发生适应性生长是由于藻蓝素的增加。

基于要素视角的建设用地集约利用内生动力及评价研究

祖健, 郝晋珉, 艾东, 王楠, 李牧, 张益宾

2020, 56(4):  745-754.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.006

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基于要素视角, 通过文献资料法和综合分析法, 深入剖析建设用地集约利用的内生动力要素及其作用机理, 探讨并构建建设用地集约度评价体系框架, 对贵州省 9 个市(自治州)进行实证研究, 得到如下结果。1) 建设用地集约利用具有客观规律, 其内生动力要素包括人口动力、自然动力和经济动力, 而政策制度、规划管制和技术进步等外生动力要素通过供需机制、聚集效应机制和要素替代机制, 引起内生动力要素的数量和结构变化, 形成不同的集约利用类型和集约利用水平。2) 建设用地集约度评价是一个综合的评价, 表达方式不局限于单一土地要素的集约, 而是一种全要素的集约, 涵盖人口要素集约度、能源要素集约度和经济要素集约度。评价的指标体系应包括人口要素准则层、能源要素准则层和经济要素准则层。3) 贵州省建设用地全要素集约利用进程比较缓慢, 大部分市(自治州)建设用地集约度呈现波动态势; 2010—2016年, 贵州省建设用地集约利用空间格局得到一定程度的优化, 空间变异呈现先减小后增大的态势。4) 贵州省9个市(自治州)的建设用地集约利用水平以低度集约利用型和低度粗放利用型为主, 人口要素和经济要素起主要的内在推动作用。

河北省植被覆盖变化及对生态建设工程的响应

朱丽君, 蒙吉军, 李江风

2020, 56(4):  755-764.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.047

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在分析河北省2000—2015年植被覆盖变化特征的基础上, 结合地形、气候和社会经济数据, 通过构建空间计量模型识别研究区植被变化的影响因素, 进而利用人工神经网络量化生态建设工程对植被变化的影响程度。结果表明, 河北省南部及东北部的植被指数比西北部高, 研究时段内大部分地区植被得到改善, NDVI基本上不变、增加和降低区域的比例分别为15.14%, 61.75%和23.11%。2000年植被NDVI分布的影响因素主要有海拔高度、人均GDP和人口密度, 起消极作用; 2015年影响因素增加降水量和生态建设工程造林量, 起积极作用。生态建设工程对植被NDVI的影响绝大部分为正值, 且多为轻度改善, 显著改善地区分布在承德市和张家口市, 这些地区也是NDVI变化值和生态建设工程造林量(EPA)变化值的热点区域。生态建设工程对NDVI的影响为负值的情况主要出现在张家口市的西北部地区、秦皇岛和唐山市的东部地区以及南部的城市建成区。研究结果可为科学评价河北省生态建设工程绩效提供依据, 为区域生态环境保护和植被恢复提供支持。

全国污染物排放总量减排与水环境质量改善的响应关系及其分区研究

白辉, 陈岩, 王东, 吴舜泽, 高伟, 郭怀成

2020, 56(4):  765-771.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.051

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以2011—2015年全国污染物排放总量和水环境质量数据为基础, 通过数据包络分析模型, 分析全国污染物排放总量减排与水环境质量改善的响应关系, 发现这种响应关系在时空上呈现差异化特点。进一步对二者的响应关系进行分区, 提出不同分区模式下的污染物总量控制与水污染防治对策建议, 使污染物总量控制更好地服务于水环境质量改善, 为流域水环境质量目标要求下的精准治污提供科学依据。

城镇污水处理系统中4种抗生素抗性基因的沿程变化

包樱钰, 谢辉, 陈吕军, 温东辉

2020, 56(4):  772-776.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2020.046

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为探究抗生素抗性基因(ARGs)在城镇污水处理系统中的沿程变化, 针对4种关注度较高的ARGs (sulII, ermB, tetC 和 blaPSE-1)和I型整合子的整合酶基因(intI1), 选取京津冀地区一座中小城镇的污水处理厂, 使用普通PCR和实时荧光定量PCR技术, 对各工艺单元的水样进行细胞内ARGs和 intI1的定性及定量检测分析。结果表明, 4种ARGs和intI1普遍存在于城镇污水处理系统中, 出水中ARGs和intI1的绝对丰度降低, 去除量在 1.26~2.30 logs之间。相关性分析表明, intI1和水质因子(pH, COD和NH₃-N)可能与4种ARGs的传播扩散有关。