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北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳彬教授課題組與美國馬里蘭大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、清華大學(xué)等課題組的合作研究成果在國際知名刊物《Nature Communications》以研究論文（Research Article）形式在線發(fā)表。該研究首次在代謝視角下揭示全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇。 城市作為當(dāng)下應(yīng)對氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟(jì)社會活動顯著影響著全球碳平衡。為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標(biāo)和聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如何進(jìn)行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個(gè)急需探討的問題。本研究首次融合人類活動占用的物理碳和生產(chǎn)消費(fèi)的隱含碳排放，系統(tǒng)性追蹤了全球城市的碳流量和存量變化及其對未來氣候變化的潛在影響，為全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇提供依據(jù)。 研究結(jié)果顯示（圖1），城市所占用的碳有13-33%隨化石能源燃燒以二氧化碳形式即時(shí)排放。此外，8-24%的碳被暫存于城市內(nèi)部而尚未被釋放（如家庭耐用品等），而這轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪康奈锢硖寂c每年的直接碳排放量級相當(dāng)，其排放的潛力大小將持續(xù)影響未來的全球氣候變化。因此，城市的資產(chǎn)性存量（如住房、生產(chǎn)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施）如果在余下生命周期內(nèi)得不到妥善管理與處置，將可能顯著削弱目前國際社會緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費(fèi)等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強(qiáng)度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國際社會已建立了城市間減排聯(lián)盟，目前仍難以制定出一種可被簡單復(fù)制和推廣的低碳策略。但值得注意的是，城市的發(fā)展和收入的提升不一定意味著高碳的生活。實(shí)際上，基于完整核算，全球城市可分為低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四種差異化路徑。快速發(fā)展中的城市（如北京）仍有很大潛力在未來達(dá)成低碳高收入的路徑，即在實(shí)現(xiàn)生活水平提升的同時(shí)，走向低碳甚至零碳社會。一個(gè)重要的前提是，不僅要對當(dāng)前城市碳排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，還需對未來可通過存量釋放的碳進(jìn)行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進(jìn)一步推進(jìn)我國新時(shí)代綠色低碳城鎮(zhèn)建設(shè)、全球城市及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

中國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市群，特別是珠三角等地區(qū)，工業(yè)和人口密集。我國城市空氣污染呈現(xiàn)復(fù)合型特點(diǎn)， 除了人們熟知的大氣細(xì)顆粒物和臭氧污染等二次污染，還包括甲醛、甲苯等有毒揮發(fā)性有機(jī)物以及惡臭氣 體和細(xì)菌病毒等，而這些污染物往往毒性更大、危害更嚴(yán)重，嚴(yán)重破壞空氣環(huán)境和人體健康，極大制約了 經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展。復(fù)合污染物不僅存在大氣中，也廣泛存在于人類活動的各類室內(nèi)環(huán)境。城市空氣污 染來源廣泛，包括汽車、燃煤、工業(yè)過程和生活源等排放的一次污染物，也包括二次污染。目前人們往往 更多關(guān)注霧霾和顆粒物污染，而往往忽視了我國大氣污染復(fù)合型的特點(diǎn)及其危害，特別忽視了城市建筑等 人類活動場所環(huán)境中空氣污染。

首次采用冶金電弧爐工藝熔融處理焚燒飛灰，開發(fā)了飛灰電弧爐熔融處理技術(shù)，降低了設(shè)備投資成本，研發(fā)了熔渣制備玻璃陶瓷新技術(shù)，制備的玻璃陶瓷性能指標(biāo)優(yōu)于大理石等天然建材。將垃圾焚燒飛灰熔融技術(shù)"嫁接"玻璃陶瓷制備工藝，開發(fā)了電弧爐熔渣制備玻璃陶瓷技術(shù)，構(gòu)建了熔渣析晶模型，確定了熔渣制備玻璃陶瓷的配方、成型參數(shù)及熱處理最佳工藝，制成的玻璃陶瓷產(chǎn)品性能達(dá)到或優(yōu)于大理石、花崗巖，有效降低了飛灰熔融處理成本。

北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳彬教授課題組與美國馬里蘭大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、清華大學(xué)等課題組的合作研究成果在國際知名刊物《Nature Communications》以研究論文（Research Article）形式在線發(fā)表。該研究首次在代謝視角下揭示全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇。 城市作為當(dāng)下應(yīng)對氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟(jì)社會活動顯著影響著全球碳平衡。為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標(biāo)和聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如何進(jìn)行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個(gè)急需探討的問題。本研究首次融合人類活動占用的物理碳和生產(chǎn)消費(fèi)的隱含碳排放，系統(tǒng)性追蹤了全球城市的碳流量和存量變化及其對未來氣候變化的潛在影響，為全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇提供依據(jù)。 研究結(jié)果顯示（圖1），城市所占用的碳有13-33%隨化石能源燃燒以二氧化碳形式即時(shí)排放。此外，8-24%的碳被暫存于城市內(nèi)部而尚未被釋放（如家庭耐用品等），而這轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪康奈锢硖寂c每年的直接碳排放量級相當(dāng)，其排放的潛力大小將持續(xù)影響未來的全球氣候變化。因此，城市的資產(chǎn)性存量（如住房、生產(chǎn)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施）如果在余下生命周期內(nèi)得不到妥善管理與處置，將可能顯著削弱目前國際社會緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費(fèi)等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強(qiáng)度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國際社會已建立了城市間減排聯(lián)盟，目前仍難以制定出一種可被簡單復(fù)制和推廣的低碳策略。但值得注意的是，城市的發(fā)展和收入的提升不一定意味著高碳的生活。實(shí)際上，基于完整核算，全球城市可分為低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四種差異化路徑。快速發(fā)展中的城市（如北京）仍有很大潛力在未來達(dá)成低碳高收入的路徑，即在實(shí)現(xiàn)生活水平提升的同時(shí)，走向低碳甚至零碳社會。一個(gè)重要的前提是，不僅要對當(dāng)前城市碳排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，還需對未來可通過存量釋放的碳進(jìn)行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進(jìn)一步推進(jìn)我國新時(shí)代綠色低碳城鎮(zhèn)建設(shè)、全球城市及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

項(xiàng)目研究的背景及用途:本項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)是將我國大量的生物質(zhì)及城市有 機(jī)廢物資源(如農(nóng)作物廢棄物、林業(yè)廢棄物、城市垃圾中豐富的有機(jī)物、造紙?jiān)?漿中的廢物、酒精生產(chǎn)廠的廢液廢渣、動物糞便、食品加工中的廢棄物、家庭中 有機(jī)垃圾、草類廢棄物，產(chǎn)量約每年 30 億噸)高效轉(zhuǎn)化為清潔的電力。我國當(dāng)前 的生物質(zhì)及城市有機(jī)廢物資源沒有得到合理的利用。 利用生物質(zhì)作為能源，不僅僅是解決了長期的能源供給問題，更重要的是 大大緩解了環(huán)境保護(hù)的壓力。本項(xiàng)目的技術(shù)路線所排放的其他污染物如硫化物、 粉塵粒子的濃度也大大低于現(xiàn)有的燃煤發(fā)電廠。此外，高效、清潔的氣化發(fā)電技 術(shù)可以克服現(xiàn)有的城市垃圾處理處置方式的缺點(diǎn)。與現(xiàn)有垃圾焚燒爐技術(shù)相比， 本項(xiàng)目的技術(shù)路線具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)發(fā)電效率高;(2)炭轉(zhuǎn)化率高、能量利用率高;(3) 排放的二次污染物少;(4)初投資和遠(yuǎn)行費(fèi)用低。 本項(xiàng)目的目的是有效地利用生物質(zhì)及城市有機(jī)廢物，通過流化床氣化的方式 將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Α４_保生產(chǎn)電力的成本可以與現(xiàn)有的燃煤電廠競爭，同時(shí)確保生 產(chǎn)過程符合環(huán)境友好性要求，沒有明顯的二次污染。 成果水平及主要技術(shù)指標(biāo):本技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,在國際上也是領(lǐng)先 的。目前正在申報(bào)發(fā)明專利 2 項(xiàng)。天津大學(xué)科技成果選編 所需廠房占地面積:需要穩(wěn)定的生物質(zhì)或生活垃圾原料供應(yīng)(年需要量為 8000 噸左右);設(shè)備相對比較簡單，但需要由相關(guān)的廠家定制生廠;廠房面積約為 15000～20000 平方米;投資規(guī)模在 500 萬左右。 市場分析及效益預(yù)測:本項(xiàng)目的市場前景很大。以天津市為例，天津市 每年約有 600 萬噸生物質(zhì)資源，可發(fā)出功率為 90～100 萬千瓦的電。若考慮大量 種植能源作物，則可以發(fā)出更多的電，而且隨著發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，可以顯著降低 成本。如果單座發(fā)電廠的規(guī)模在 2000～4000 kW，該發(fā)電成本與燃煤電廠相當(dāng)。 為天津市大量的生物質(zhì)廢物找到一條合理的利用途徑，同時(shí)解決了因城市有機(jī)垃 圾堆置而帶來的環(huán)境污染問題。 以 2000 千瓦的發(fā)電能力為例，投資回收期為 2.2 年，年盈利為 220 萬 左右。 6 海洋生物質(zhì)能源技術(shù)與裝備 7 生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制備生物燃料及高值化學(xué)品檢測平臺

城市道路平面交叉口通常是制約城市交通的“瓶頸”所在。科學(xué)合理的交叉口交通 設(shè)計(jì)對緩解城市交通擁堵有著重要的意義。然而，交叉口交通設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容和程序 相當(dāng)復(fù)雜，需要量化的工作繁多，如何進(jìn)行交叉口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如何對交叉口設(shè)計(jì)進(jìn)行 科學(xué)評價(jià)，如何將設(shè)計(jì)、評價(jià)有機(jī)地結(jié)合起來，在國內(nèi)還未有完備的手段和工具，特別 是沒有針對中國城市道路與交通特點(diǎn)而開發(fā)的交通輔助設(shè)計(jì)工具。 本次系統(tǒng)開發(fā)在建立完善的交通設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ)上，包括交通設(shè)計(jì)模式的劃分、 渠化方案的生成、信號配時(shí)方案的生成、交叉口方案的評價(jià)與優(yōu)化等，運(yùn)用軟件工程的 思想開發(fā)完成。 系統(tǒng)界面友好，功能完備，內(nèi)核模型適應(yīng)我國的道路交通實(shí)際情況，能夠提供不同優(yōu)化 目標(biāo)函數(shù)和不同道路斷面組合的交叉口設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)輔助用戶完成交叉口的設(shè)計(jì)工作， 并可以動態(tài)生成交叉口交通設(shè)計(jì)簡圖和交叉口信號配時(shí)方案，大大提高了交通設(shè)計(jì)的效 率和科學(xué)性。同時(shí)，系統(tǒng)為城市交通控制軟件和仿真軟件留有接口，便于將來系統(tǒng)功能 的擴(kuò)充和集成。 

 1. 社會意義本項(xiàng)研究對基于GIS技術(shù)的城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)與開發(fā)了先進(jìn)性和實(shí)用性強(qiáng)的軟件系統(tǒng)。基于理論成果設(shè)計(jì)開發(fā)的軟件系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，已初步取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。此項(xiàng)成果改變了國內(nèi)城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)成果與安全生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，軟件系統(tǒng)從一定程度上改變了國內(nèi)在該軟件領(lǐng)域長期依賴從國外高成本引進(jìn)的被動局面，為服務(wù)于政府安全監(jiān)督管理部門對城市重大危險(xiǎn)源的管理工作提供了有力的工具和手段。該軟件系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源管理，對于指導(dǎo)城市重大危險(xiǎn)源防災(zāi)救災(zāi)及日常的安全技術(shù)管理具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。成果的應(yīng)用推廣將提高城市重大危險(xiǎn)源監(jiān)管工作水平，降低重大危險(xiǎn)源事故發(fā)生幾率，控制事故規(guī)模，將帶來顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。2. 技術(shù)內(nèi)容本項(xiàng)研究采用實(shí)際調(diào)研、統(tǒng)計(jì)分析、理論研究、計(jì)算機(jī)模擬和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等研究方法。運(yùn)用爆炸理論、反應(yīng)動力學(xué)、熱流體學(xué)、環(huán)境流體力學(xué)及傳熱傳質(zhì)學(xué)等多學(xué)科理論，結(jié)合國內(nèi)外事故或模擬試驗(yàn)結(jié)果，深入研究并建立各類重大危險(xiǎn)源事故模型，尋求快速高效的適合工程應(yīng)用的算法進(jìn)行相關(guān)模型的求解，借助計(jì)算機(jī)可視化編程技術(shù)，建立重大危險(xiǎn)源事故后果評價(jià)模型庫。基于GIS技術(shù)構(gòu)建城市重大危險(xiǎn)源管理平臺，實(shí)現(xiàn)重大危險(xiǎn)源定位、信息查詢，建立重大危險(xiǎn)源二級聯(lián)動管理的模式。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS技術(shù)和事故后果模擬及動態(tài)應(yīng)急救援輔助決策技術(shù)研究成果，采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法結(jié)合災(zāi)害過程模擬仿真結(jié)果。在三維GIS場景中基于事故后果評估結(jié)果動態(tài)輔助應(yīng)急救援決策，包括人員撤離路徑、消防車路徑和緊急救援通道的最短路徑分析、交通管制設(shè)置等，進(jìn)行應(yīng)急資源的快速調(diào)查和優(yōu)化調(diào)度。以南京市為研究對象，設(shè)計(jì)開發(fā)基于GIS的城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，有效地指導(dǎo)城市重大危險(xiǎn)源日常信息管理和輔助應(yīng)急救援決策工作。將開發(fā)的系統(tǒng)分別應(yīng)用于南京市和南京市江寧區(qū)重大危險(xiǎn)源管理和應(yīng)急救援演練，檢驗(yàn)與完善所開發(fā)的系統(tǒng)。本項(xiàng)目擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)管理，項(xiàng)目已經(jīng)通過江蘇省軟件檢測中心測試，并已經(jīng)獲得應(yīng)用。

本發(fā)明涉及一種城市建成區(qū)邊界自動提取方法，尤指應(yīng)用于高分辨率全色遙感影像進(jìn)行城市建成區(qū) 邊界自動提取，屬于城市規(guī)劃領(lǐng)域。本發(fā)明首先對影像進(jìn)行直方圖均值拉伸處理，然后基于邊緣檢測算 子提取城市建成區(qū)的邊緣密度合理區(qū)，并基于灰度共生矩陣和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法提取其紋理特征合理區(qū)，再 將邊緣密度的合理區(qū)和紋理特征的合理區(qū)進(jìn)行與操作得到城市建成區(qū)的候選區(qū)，然后使用分塊密度過濾 方法和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行精提取，最后使用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法將邊界進(jìn)行光滑處理并提取出城市建成區(qū) 邊界。本發(fā)明能有效處理具有多個(gè)中心且空地水域面積較大的區(qū)域，彌補(bǔ)當(dāng)前已有方法的不足，且提取 的城市建成區(qū)邊界具有較高的精度。

截至2013年3月底，全國設(shè)市城市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠3451座，污水處理能力約1.45億立方米/日，較2012年底新增污水處理廠111座，新增處理能力約300萬立方米/日。產(chǎn)生含水率80%的污泥超過2000萬噸。隨著城鎮(zhèn)化水平和污水處理量的增加，污泥的產(chǎn)量以每年10%的速度在增長，將很快突破3000萬噸。隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污水處理廠污泥量急劇增加，且每年仍以10%左右的速度增長。根據(jù)有關(guān)內(nèi)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國目前有近17％的城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥去向不明，同時(shí)大約67％的污泥以簡單填埋為最終出路。針對目前城市污泥難處理及市場巨大的特點(diǎn)，采用超臨界水氧化技術(shù)處理城市污泥，實(shí)現(xiàn)城市污泥的無害化處理。超臨界水氧化技術(shù)（Supercritical Water Oxidation，簡稱SCWO）是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質(zhì)，使氧化劑和有機(jī)物完全溶解在超臨界水中并發(fā)生均相氧化反應(yīng)，迅速、徹底地將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無害化的CO2、N2、H2O和無機(jī)鹽等小分子化合物。相比傳統(tǒng)的城市污泥處理方案，SCWO具有突出的優(yōu)勢，能取得巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。