2020年度《中国环境科学》“领跑者5000”论文

来源：中国环境科学

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 48个
关键词; 65位
专家; 11篇
论文; 3082IP
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2000~2014 年黄土高原植被覆盖时空变化特征及其归因

作者(Author)：赵安周 , 刘宪锋, 朱秀芳 , 潘耀忠 , 陈抒晨

摘要：基于 MODIS-NDVI 数据,辅以一元线性回归分析、Mann-Kendall 检验、Hurst 指数等方法,分析了 2000~2014 年黄土高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因素.研究表明:近 15 年黄土高原 NDVI 呈显著增加趋势,增速6.93%/10a(P<0.01);空间上,植被归一化指数,或归一化值被指数 Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)呈由东南向西北递减的分布格局,高值区主要分布在东南部的土石山区、河谷平原区;同时,500m 以下和 3500 米左右的 NDVI 值最高;在趋势上,NDVI 呈现增加和减小趋势的面积比重分别为 88.24%和 11.76%;Hurst 指数表明研究区未来 NDVI 变化趋势呈持续性和反持续的比重分别为 50.07%和 49.93%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占 43.98%和 44.28%;降水是影响 NDVI 变化的主要驱动因子,表现为 NDVI 随降水的增加而增加;人类活动也是影响 NDVI 的重要因素,且对 NDVI 有双重影响.

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中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

作者(Author)：李俊龙 , 郑丙辉 , 张铃松 , 金小伟 , 胡序朋 , 刘方 , 邵君波

摘要：针对我国 65 个沿海河口海湾,基于自然地理数据及 2007~2012 年水质监测数据,采用箱须图法、聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,探讨河口海湾间富营养化特征、差异性及主要原因.结果表明,大型河口海湾的富营养化状态指标值相对较高,但河口海湾间富营养化响应指标值存在一定差异.DIN、PO43--P 和 COD 是河口海湾富营养化特征的第 1 主成分,DO 和 Chl-a 是第 2 主成分,盐度、水深、潮差和面积等是第 3 主成分,河口海湾水体 Chl-a 浓度与 TN 入海量(P<0.01)、DIN(P<0.01)、PO43--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关,同时与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和 DO(P<0.01)呈显著性负相关.表明营养盐入海量增多是引起河口海湾一系列富营养化症状的主要因素,但河口海湾自然属性会调节其富营养化状态,造成系统间响应特征的差异.潮差小于 2.5m 的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于 2.5m 的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.此外,与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾水体 Chl-a 的水平.人类活动带来的营养盐输入,以及河口海湾特有的自然属性,共同决定了其富营养化特征的差异和程度.

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玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中无机氮的吸附性能

作者(Author)：武丽君 , 王朝旭 , 张峰 , 崔建国

摘要：农田土壤大量施用氮肥造成了一系列环境问题,氮素淋失不但导致其利用率降低,而且使地下水污染,地表水体富营养化.因此,寻求减少土壤氮素流失的方法,治理氮污染问题迫在眉睫.近年来,生物炭因其良好的环境效应已成为农业和环境科学领域的研究热点.生物炭是以废弃生物质为原料,在限氧或无氧、高温条件下形成的富碳物质.以玉米秸秆和玉米芯为原料制备生物炭,不但可以变废为宝,而且有利于环境保护.玉米秸秆和玉米芯生物炭的农田施用有望缓解土壤氮素流失提高土壤营养元素水平和生产能力.

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内蒙古河套灌区不同盐碱程度的土壤细菌群落多样性

作者(Author)：李新 , 焦燕 , 代钢 , 杨铭德 , 温慧洋

摘要：采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对内蒙古河套灌区三种不同盐碱程度土壤(盐土,强度盐化土,轻度盐化土)不同深度(0~20cm 和20~30cm)土壤细菌 16S r DNA V3～V6 可变区扩增片段进行分析,并对土壤理化性质进行了测定.结果表明:细菌群落多样性随土壤盐碱化程度的加深而减少(轻度盐化土>强度盐化土>盐土),随土壤深度的增加而降低(细菌群落多样性 0~20cm 土层大于 20~30cm 土层).细菌Shannon-Wiener 指数在轻度盐化土中最大为 3.36,在强度盐化土和盐土分别为 3.05 和 2.49.不同盐碱程度土壤以细菌相似系数聚类,分为0~20cm 层与 20~30cm 层两大族群,土壤细菌群落 Shannon-Wiener 指数在 0~20cm 层中(盐土为 3.04,强度盐化土为 3.29,轻度盐化土为 3.36)均大于在 20~30cm 层(盐土为 2.49,强度盐化土为 3.05,轻度盐化土为 3.14).相关性分析和典范对应分析表明,土壤 w(EC)、pH 值、w(SOC)、w(TP)是土壤细菌群落结构多样性的显著影响因素,不同盐碱程度土壤中细菌群落的 Shannon-Wiener 指数与土壤 w(EC)(r=-0.542,P<0.05)、pH(r=-0.526,P<0.05)呈显著负相关,与土壤 w(SOC)(r=0.700,P<0.01)和 w(TP)(r=0.805,P<0.01)呈极显著正相关.w(EC)和 p H 对盐碱土壤细菌群落结构的影响力最大. 回收 DGGE 图谱中 20 个优势条带进行测序分析,结果显示,变形菌纲(α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲和 δ-变形菌纲)是盐碱土壤的主要类群.

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京津冀地区火电企业的大气污染影响

作者(Author)：伯鑫 , 王刚 , 温柔 , 何友江 , 丁峰 , 吴成志 , 孟凡

摘要：以在线监测、环评、验收等火电企业排放数据为基础,自下而上编制京津冀火电企业排放清单,利用气象模式 WRF 生成中尺度气象数据,采用 CALPUFF 空气质量模式模拟了不同情境下京津冀地区火电企业排放 SO2、NOx、一次 PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐等污染情况.结果显示,2011 年京津冀地区火电行业排放污染物对京津冀西南部地区影响较大,各污染物年均最大浓度均出现在石家庄市;采取减排措施后,京津冀地区火电排放量 SO2、NOx、烟粉尘总量与 2011 年火电排放现状相比 ,分别下降了 33%、71%、68%;减排后火电行业对各城市 SO2、NOx、一次 PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐年均贡献浓度均大幅度减少,年均贡献最大值分别降低 46.34%、78.43%、76.34%、39.49%、73.87%.

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基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田土壤重金属源解析

作者(Author)：董騄睿 , 胡文友 , 黄标, 刘刚 , 瞿明凯 , 邝荣禧

摘要：选取南京城郊农田为研究对象,通过正定矩阵因子分析法(PMF)探究表层土壤重金属主要来源,将预测值和实测值进行线性拟合,讨论该方法的准确性,并利用 Pb 稳定同位素比值结果进行对比分析,进一步验证该方法的可行性.结果表明,农田表层土壤 Cd、As、Hg、Pb、Cu、Zn 和 Cr 的平均含量远远超过背景值,部分土壤样点 Cd 和 Cu 超过国家土壤环境质量标准的二级标准.常年大量施用肥料等农业投入品进行高强度农业活动、周边工业生产、交通污染和自然母质均对研究区土壤重金属的累积产生一定的贡献.PMF 模型模拟的 Cd、Hg和 Cr 预测值与实测值线性拟合 r2均大于 90%,其余元素 r2均大于 70%,呈现很好的相关性,满足研究需要.PMF 模型和 Pb 稳定同位素比值法计算大气降尘对土壤 Pb 累积的贡献率分别为 32.1%和 36.8%,结果比较接近,表明 PMF 模型可以很好地应用于土壤重金属源解析研究.

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基于三维荧光光谱—平行因子分析技术的蠡湖CDOM分布特征

作者(Author)：王书航, 王雯雯, 姜霞 , 赵丽, 张博

摘要：利用三维荧光光谱(EMMs),并结合平行因子分析法,研究了蠡湖水体中有色可溶性有机物(CDOM)的分布特征及其来源,并探讨了不同组分荧光强度与其他水质因子间的相关性.结果表明,蠡湖水体中 CDOM 主要由 2 个荧光组分组成,分别为类色氨酸荧光组分C1(225,280/335)和类腐殖质荧光组分 C2(250,300/435),并且 C1 和 C2 对总荧光强度的贡献率分别75.70%和 24.30%.空间上 C1 和 C2 荧光强度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖、沿岸区高于湖心区的趋势.荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)都显示蠡湖水体 CDOM 来源于自生微生物、藻类等新近自生源,整体呈现弱腐殖质特征.相关性分析表明,CDOM 与 N、P 元素的迁移转化密切相关,并且对透明度有重要影响.

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改良剂对土壤铜镉有效性和微生物群落结构的影响

作者(Author)：崔红标 , 范玉超 , 周静 , 时玉 , 徐磊 , 郭学涛 , 胡友彪 , 高良敏

摘要：以一次性添加木炭、石灰和磷灰石稳定化修复 4 年后的土壤为研究对象,探讨了土壤中铜镉有效性和土壤微生物群落结构的变化.结果表明,3 种改良剂的添加提高了土壤 p H 值,降低了土壤交换性酸和交换性铝的含量,使铜镉由活性态向非活性态和潜在活性态转化,其中磷灰石和石灰的处理效果优于木炭处理; Biolog 测试发现,培养 192h,木炭、石灰和磷灰石处理土壤 AWCD 值(0.61、0.76 和 0.70)分别是对照的 1.33、1.65 和 1.52 倍;且 Shannon 和 Mc Intosh 指数均较对照有所提高,表现为:石灰>磷灰石>木炭,表明改良剂处理后增加了土壤微生物对碳源的利用能力,提高了其功能多样性.PCRDGGE 分析结果显示,改良剂处理后土壤细菌优势群的数量显著增加,木炭、石灰和磷灰石处理 Shannon 指数分别比对照提高了 0.22、0.39 和 0.24.相关性分析表明,土壤酸度和重金属有效性是影响稳定化修复重金属污染土壤细菌结构多样性差异的主要因素.

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