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2020年  第52卷  第5期

特约综述
国内人文地理学的空间认知研究进展
陶伟, 任建造
2020, 52(5): 1-10. doi: 10.6054/j.jscnun.2020071
摘要:
空间认知是一种主观性体验,不仅反映了物质空间的主观映射,还表征地理空间与认知主体之间的相互作用.随着20世纪地理学的人本主义转向,人文地理学者开始思考主观认知与环境空间的关系.文章在梳理国内人文经济地理领域与空间认知相关的核心文献的基础上,概括了有关空间认知的基本概念与内涵,并对空间认知的主体与客体、空间认知结构、空间认知过程和空间认知外化手段4个议题进行了梳理与归纳.在此基础上,厘清并总结了国内人文地理学对空间认知进行研究的实际状况:(1)空间认知内涵在不断深化,由静态转向动静态的相互结合. (2)研究结构在不断完善. (3)研究范式趋向本土化,体现了4个重要转变:研究主体从单一社会属性主体向多利益关系主体转变;研究尺度从传统的城市空间向功能性城市空间转变;空间单元从城市空间向城乡空间转变;研究方法从定性方法为主向定性方法和定量方法相结合转变.
基于大位阻烯烃的光驱动分子马达——从分子机器到智能材料
陈家文, 黄文婷, 孟家慧, 龙桂英, 李晓君
2020, 52(5): 11-18. doi: 10.6054/j.jscnun.2020072
摘要:
分子机器是指在分子级别上能根据外界刺激作出类似机械运动响应的分子.基于大位阻烯烃的光驱动分子马达,在特定波长照射下,碳碳双键可以发生异构,可通过热力学过程控制单向旋转的方向.单向旋转的特殊性是区别于其他光响应分子开关的最重要特征.文章主要介绍分子马达的功能性合成,并简述其在可控分子运动、动态自组装和智能材料方面的研究进展.
物理学与光学工程
定量相衬成像中自适应阈值翻转的相位解包裹算法
林盼明, 罗都, 李军, 黄佐华
2020, 52(5): 19-25. doi: 10.6054/j.jscnun.2020073
摘要:
当原始相位超过周期π时,定量相衬成像中多峰相位分布与包裹相位会出现增减交替,存在多极值点.针对该问题,提出一种基于自适应阈值翻转的相位解包裹算法(SATR), 实现了定量相衬成像中的真实相位重构, 分析了相衬成像原理和自适应阈值翻转相位解包裹算法的实现过程.通过模拟验证计算,并与最小二乘法(LS)、横向剪切最小二乘法(LSBLS)以及四向横向剪切最小二乘法(FLSBLS)的结果进行对比,证明该算法的可行性与准确性.该算法在一定程度上提高了相位解包裹的精确度,为强干扰、高精度及大计算量的解包裹提供了新的思路.
Rashba自旋轨道耦合对电子自旋磁化率的影响
张成, 李铭
2020, 52(5): 26-30. doi: 10.6054/j.jscnun.2020074
摘要:
研究了哈伯德强关联系统中,Rashba自旋轨道耦合(R-SOC)对二维正方晶格的自旋磁化率的影响.在线性响应理论中,自旋磁化率可以表示为推迟格林函数.对它所遵守的运动方程做哈特利-福克近似(HFA)和无规位相近似(RPA), 再通过数值求解可得自旋磁化率.结果表明:没有R-SOC的静态磁化率Reχ( q , ω=0)随着库伦排斥势U的增大而增大,随温度T的增大而减小,库伦排斥势和温度对动态磁化率Reχ( q , ω=0)也有相似的影响.在加入R-SOC后,自旋轨道耦合的自旋磁化率实部在 q =0附近形成了平底,而且平底宽度随VSO的增加而增大.同时自旋磁化率的虚部在平底边沿上呈现剧烈起伏.该效应可作为材料的自旋轨道耦合的显著标志.
化学与环境——环境污染及风险评价研究
市政污泥与生活垃圾协同焚烧的二噁英排放特征及毒性当量平衡
吕家扬, 林颖, 蔡凤珊, 许榕发, 庄僖, 罗伟铿
2020, 52(5): 31-40. doi: 10.6054/j.jscnun.2020075
摘要:
于2016年5月和2017年1月,分别对南方某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾与市政污泥(分别为0%、5%、10%和15%)协同焚烧试验,探讨市政污泥掺烧对生活垃圾焚烧过程中PCDD/Fs排放的影响.在不同季节中,PCDD/Fs均主要分布于飞灰与炉渣中.受焚烧过程中PCDD/Fs的结构破合与重组的影响,废渣中以2, 3, 4, 7, 8-PeCDF (13.0%~72.1%)单体为主. 2016年5月,每吨焚烧原料(指生活垃圾跟污泥的混合物)混合焚烧排放的PCDD/Fs毒性当量比原料本身含有的增加了14.1~29.2 μg TEQ/t,而2017年1月则降低了9.2~9.9 μg TEQ /t.生活垃圾焚烧过程中加入市政污泥能够提高焚烧材料中的硫元素与氯元素的质量比,从而抑制PCDD/Fs的再合成.综上所述,在保证生活垃圾焚烧发电厂的电力生产条件下,适当的市政污泥与生活垃圾协同焚烧能够降低焚烧过程中的PCDD/Fs排放,从而实现市政垃圾污泥的安全处理处置.
珠江三角洲垃圾焚烧发电厂烟气污染物的呼吸暴露风险研究
黄道建, 陈晓雯, 蔡凤珊, 许榕发, 庄僖, 于晓巍, 钱益斌
2020, 52(5): 41-48. doi: 10.6054/j.jscnun.2020076
摘要:
以珠江三角洲中心地带的3座生活垃圾焚烧发电厂(MSWIPPs)为研究对象,利用大气扩散模型(AERMOD)模拟烟气特征污染物的扩散特性,研究了3座生活垃圾焚烧发电厂周边的大气污染现状,并应用美国环境保护署健康风险评价方法评估其对人体健康的影响.结果表明:3座生活垃圾焚烧发电厂的烟气中颗粒物(PM10、PM2.5)、HCl、NOx、SO2、Pb、Cd、Cr和PCDD/Fs(二噁英)等的年平均排放质量浓度范围为1.98×10-9~93.87 mg/m3,预测周边环境大气中各污染物的全时段平均质量浓度范围为5.00×10-14~1.49×10-3 mg/m3,均远低于评价标准限值.呼吸暴露健康风险评价结果显示:HCl、NOx、SO2和Pb对人群产生的非致癌风险范围为2.71×10-7~1.38×10-2,Cd、Cr和PCDD/Fs的致癌风险范围为7.12×10-10~2.04×10-5,均处于可接受范围.在成人群体中,所有烟气特征污染物对男性造成的健康风险普遍高于女性,在儿童群体中则相反;儿童的非致癌和致癌风险均明显高于成人.在3座生活垃圾焚烧发电厂的下风向均分布有小学、幼儿园等,建议根据人群分布、风向变化、春夏季节更替等特点做出相应的防护措施,最大程度地保障项目周边环境的空气质量和敏感人群的身体健康.
垃圾焚烧厂的环境空气、飞灰和土壤二噁英水平研究及风险评价
王宇珊, 钟昌琴, 刘成坚, 陈晓燕, 吴仕森, 陈继鑫, 杨文超, 黄道建
2020, 52(5): 49-56. doi: 10.6054/j.jscnun.2020077
摘要:
为评价珠三角某垃圾焚烧厂内工人和周边村民的二噁英健康风险,采集并分析了该垃圾焚烧厂的厂内环境(空气和飞灰)邻近敏感点(邻近村落)环境(空气和土壤)的二噁英(PCDD/Fs)质量水平,运用美国环保署(USEPA)风险评价体系和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation)对厂内工人、邻近敏感点村民(成人、青少年和儿童)在呼吸吸入、皮肤接触和经口摄入等暴露途径的健康风险进行评估.结果表明:(1)该垃圾焚烧厂固化飞灰中的PCDD/Fs毒性当量(以I-TEQ计)范围为8.99~240.00 ng TEQ/kg,环境空气中的为0.03~0.20 pg TEQ/m3,邻近敏感点土壤中的为0.81~2.04 ng TEQ/kg. (2)飞灰、厂内环境空气和邻近敏感点环境空气的PCDD/Fs单体分布特征更加接近,土壤中PCDD/Fs单体分布稍有差别. (3)厂内工人和村民(成人、青少年和儿童)的致癌风险(CR)合计第95%值范围为4.55×10-7~6.04×10-6,为可接受风险范围(<10-5);非致癌风险(HI)合计第95%值范围为4.61×10-3~4.28×10-2,远低于1,非致癌风险极低;(4)厂内工人和成人村民的CR较高, 第95%值分别占风险安全值的60%和39%.厂内工人的CR从环境空气吸入(包括在厂内和敏感点)和飞灰意外经口摄入方式占比最高,分别达55.12%和38.43%;成人村民的CR中从环境空气吸入占主导(占97.79%).建议加强对环境空气二噁英监控和飞灰经口摄入的风险管控.
垃圾焚烧厂周边土壤的重金属污染风险评价
王宇珊, 刘成坚, 陈晓燕, 陈继鑫, 吴仕森, 杨文超, 黄道建
2020, 52(5): 57-64. doi: 10.6054/j.jscnun.2020078
摘要:
为全面评价珠三角某垃圾焚烧厂周边土壤重金属污染的风险,于2016—2019年在其周边采集表层土壤样品, 并分析As、Hg、Pb、Cu、Zn和Cd的质量分数,采用单因子污染指数(Pi)、潜在生态风险指数(RI)和美国环保署风险评价方法(USEPA模型)评价了该区域潜在生态风险和健康风险.各重金属质量分数的平均值均低于GB15618-2018中农用地土壤污染的风险筛选值,但Hg、Pb、Cd和Cu的质量分数平均值分别超过该区域背景值的7.00、0.91、0.15和1.40倍. As、Hg和Zn的Pi值为0.012~0.838,属于低污染(Pi < 1);而Pb、Cd和Cu的Pi范围0.083~1.608,部分属于中度污染(1≤Pi < 3),其中Pb中度污染的样品比例最高,约占50%;潜在生态风险指数RI结果显示为轻微污染,RI范围为8.687~49.983,其中Hg和Pb对RI平均值贡献最大(平均值分别占35.9%和26.2%).非致癌总风险(HI范围0.092~0.731)和致癌总风险(CR范围3.72×10-7~1.56×10-5)结果均在可接受范围,说明健康风险较低.但儿童非致癌风险计算结果的第95百分位值(0.717)与风险安全值(1)较接近,同时Pb是HI中的主要占比重金属(在男性、女性和儿童的HI均值分别占92.2%、69.0%和73.4%).综上,建议对该研究区域的Hg和Pb质量分数进行重点监控和风险管控.
大亚湾海域2009—2018年重金属时空分布及污染评价
杨文超, 黄道建, 陈继鑫, 陈晓燕, 王宇珊, 孙丽梅
2020, 52(5): 65-75. doi: 10.6054/j.jscnun.2020079
摘要:
为了解大亚湾海域海水中重金属的污染状况,对近10年来大亚湾海域不同水质功能区海水中Cu、Pb、Zn的质量浓度的变化情况及空间分布进行了研究,并采用综合污染指数法对海水中重金属污染程度进行评价.结果表明:(1)大亚湾海域一类功能区海水中存在Cu、Pb、Zn的质量浓度超标现象,二类功能区海水中存在Pb的质量浓度超标现象,沿岸排放的工业废水可能是重金属的主要来源; (2)大亚湾海域3个功能区按海水中重金属的综合污染指数均值由高到低依次排序为:一类功能区、二类功能区、三类功能区,一类功能区海水受到重金属污染物的影响,二类、三类功能区尚未受到影响; (3)大亚湾海域海水中Cu、Pb、Zn的质量浓度呈现一定的波动,没有伴随着石化区污水排放量的增长而显著上升.
生物学与生物工程
嗜水气单胞菌感染暗纹东方鲀脾脏的蛋白质组学分析
付胜利, 刘海粟, 廖绍安, 郭政
2020, 52(5): 76-84. doi: 10.6054/j.jscnun.2020080
摘要:
为了解暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)受到病原菌感染后参与应答的主要蛋白的功能与调控作用,采用TMT标记、高效液相色谱(HPLC)分级技术以及基于质谱的定量蛋白质组学技术,分析了暗纹东方鲀感染嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)12 h后脾脏组织的蛋白表达水平,鉴定差异表达蛋白,并通过亚细胞定位、GO(Gene Oncology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)对差异表达蛋白进行进一步分析.本次实验共鉴定到306个差异表达蛋白,其中120个上调表达蛋白,186个下调表达蛋白;利用平行反应检测实验(PRM)对4个(1个上调,3个下调)与免疫相关的差异蛋白进行验证,其结果与蛋白质测序结果一致;亚细胞定位结果显示:差异表达蛋白主要定位在细胞质、细胞核和胞外;GO分析发现:差异表达蛋白参与的主要生物进程有代谢过程、细胞进程和单一生物进程,主要的分子功能有结合、催化活性和机构分析活性;KEGG通路分析结果显示:差异表达蛋白主要参与了核糖体、视黄醇代谢、卟啉和叶绿素代谢、ECM受体相互作用、吞噬体、叶酸生物合成、药物代谢、酪氨酸代谢等通路.研究结果为进一步探究病原菌感染暗纹东方鲀的致病机理提供了一定的理论基础.
盐胁迫下棉花根系的转录组分析及耐盐基因筛选
热依麦阿依·阿布都艾尼, 陈静, 陈芸, 马刘峰
2020, 52(5): 85-92. doi: 10.6054/j.jscnun.2020081
摘要:
为揭示棉花耐盐分子机制,筛选出棉花盐胁迫应答相关基因.文章从4个新疆主栽棉花品种中筛选得到一个对盐胁迫具有强耐受性的‘新陆中69号’,并在盐胁迫下对棉花根系进行了转录组分析.结果表明:有891个基因表达量上调,666个基因表达量下调;GO富集分析结果表明:差异表达基因数量较多的主要集中在分子功能、细胞组分、生物学过程中;KEGG分析结果表明:差异表达基因主要参与木质素生物合成和植物MAPK信号通路.
地理科学与技术
1996—2015年粤港澳大湾区生态系统服务对景观格局变化的响应
曹君, 张正栋, 陈宋佳, 杨阳, 匡腾飞, 陈裕婵, 李青圃, 毛源远, 董剑彬
2020, 52(5): 93-105. doi: 10.6054/j.jscnun.2020082
摘要:
以粤港澳大湾区(简称“湾区”)为研究区,利用1996—2015年土地覆被数据和数字高程数据,采用生态系统服务价值当量估算法、景观指数分析、空间自相关分析等方法,分析1996—2015年湾区景观格局的时空演变规律,定量评估湾区的生态系统服务价值,探讨湾区的生态系统服务价值对土地利用景观格局变化的响应.结果表明:(1)湾区景观以耕地、林地为主,20年间湿地、建设用地面积大幅度增加,增长幅度分别为29.88%、150.06%;(2)湾区的生态系统服务价值(Ecological Service Values, ESV)在1996—2015年间呈持续增长趋势,在2005—2010年间增长速率较高,20年间共增长123.13亿元; (3)湾区的ESV变化冷热点分布区的土地利用转移规律性较强,冷点分布区的土地利用变化多为草地转建设用地或湿地增加,而热点分布区的土地利用变化多为草地转为湿地或水域,且二者空间分布相关性高; (4)湾区的ESV与AREA_MN、DIVISION的敏感性程度较高,说明景观类型越丰富、分割程度越低,越有利于提升景观整体的生态系统服务价值; (5)湾区的ESV强度与土地利用程度综合指数不存在显著的空间相关关系,自2005年开始,湾区的生态环境逐步改善,城市绿色发展进程加快.
快速移民城市的就业空间特征及影响因素——以深圳市为例
罗仁泽, 杨高, 周春山
2020, 52(5): 106-117. doi: 10.6054/j.jscnun.2020083
摘要:
利用就业人口统计、手机信令以及地铁站点人流等相关数据,以深圳市为例,研究快速移民城市的就业空间特征及影响因素.研究结果表明:(1)深圳市的就业人口重心呈现由东向西再向北的移动趋势,多中心的就业空间格局正在形成;(2)就业人口密度总体呈现从中心区向中间地区、外围地区依次下降的圈层格局;(3)金融就业向心集聚性强,制造就业趋向外围分布,消费服务就业呈现向心集聚和外围新增的双重特征;(4)中心区的职住失衡程度较高,导致大量跨行政区的通勤交通;(5)深圳市的就业空间特征及变化与其移民城市的发展密切关联,其中,产业布局、交通条件、城市规划和住房价格是影响深圳市就业空间形成的主要原因;(6)与合肥市和沈阳市2个非移民城市相比,深圳市的就业空间演变速度较快,新的就业中心正在形成,城市呈现多中心的就业空间格局,深圳市的职住分离程度更加明显,职住通勤的平均距离也较大.
数学与应用数学
具有Beddington-DeAngelis功能反应和分布时滞的病毒动力学模型的稳定性
周欣然, 郑涛, 张龙
2020, 52(5): 118-123. doi: 10.6054/j.jscnun.2020084
摘要:
为了更真实地描述细胞被病毒感染的现象, 在常见的病毒时滞模型基础上建立了一类具有Beddington-DeAngelis功能反应和分布时滞的病毒动力学模型.首先,讨论了该模型解的正性和有界性,得到了该模型的基本再生数R0;然后,证明了该模型的无病平衡点的局部渐近稳定性和全局渐近稳定性;最后,通过数值模拟验证了结论的有效性.
构建一类非齐次核的Hilbert型积分不等式的等价参数条件
洪勇, 陈强
2020, 52(5): 124-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2020085
摘要:
利用权函数方法,讨论了非齐次核K(x, y)=φλ(xλ1yλ2)φ′(xλ1yλ2)的Hilbert型积分不等式成立的等价参数条件及最佳常数因子,得到了构建此类Hilbert型不等式的充分必要条件及最佳常数因子的表达公式;对一些具体的非齐次核,得到了若干具有最佳常数因子的新的Hilbert型不等式; 最后,讨论了相应奇异积分算子的有界性及其范数.