北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 刘一瑶 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 索旌尧 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 卢冬燕 地理科学学部/资源环境科学 2018.09/2022.07 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 黄永梅 地理科学学部自然资源学院 教授 植被资源与资源生态 四、项目简介 金露梅灌丛是青藏高原高寒区最重要的植被类型之一。2020年7-8月，在青海省祁连山区和青藏高原腹地共计19个采样点进行采样，构成2550-5100m的海拔梯度。对金露梅的形态属性（冠幅、株高、比叶面积和叶片干物质含量）和化学计量属性（叶、茎、花的碳、氮、磷元素含量）进行测定和分析，并从中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集中提取气象数据。通过统计均值和变异系数，采用回归分析等方法，探究青藏高原金露梅植物功能属性随海拔的变化规律及对气候的响应特征，为认识亚高山灌丛植物对环境的适应规律提供科学依据。结果显示，金露梅的形态属性对海拔响应明显，随海拔升高，株高和冠幅都趋于矮小，叶片干物质含量同样随海拔升高而降低。金露梅的化学计量属性随海拔变化的规律在不同器官中有明显差异。株高、冠幅的可塑性较大，为响应海拔的敏感属性；化学计量属性为惰性属性。不同属性间的变异程度存在差异，敏感属性具有较大的变异性，化学计量属性比形态属性更稳定。随着海拔的升高，温度降低，金露梅外形趋于矮小。叶片N、P元素含量与温度的显著负相关符合温度-植物生理假说。据此推测，在全球变暖的背景下，金露梅分布范围可能进一步向高海拔、更干旱的生境扩张。

北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。

中国经济发达城市群，特别是珠三角等地区，工业和人口密集。我国城市空气污染呈现复合型特点， 除了人们熟知的大气细颗粒物和臭氧污染等二次污染，还包括甲醛、甲苯等有毒挥发性有机物以及恶臭气 体和细菌病毒等，而这些污染物往往毒性更大、危害更严重，严重破坏空气环境和人体健康，极大制约了 经济社会的快速发展。复合污染物不仅存在大气中，也广泛存在于人类活动的各类室内环境。城市空气污 染来源广泛，包括汽车、燃煤、工业过程和生活源等排放的一次污染物，也包括二次污染。目前人们往往 更多关注雾霾和颗粒物污染，而往往忽视了我国大气污染复合型的特点及其危害，特别忽视了城市建筑等 人类活动场所环境中空气污染。

首次采用冶金电弧炉工艺熔融处理焚烧飞灰，开发了飞灰电弧炉熔融处理技术，降低了设备投资成本，研发了熔渣制备玻璃陶瓷新技术，制备的玻璃陶瓷性能指标优于大理石等天然建材。将垃圾焚烧飞灰熔融技术"嫁接"玻璃陶瓷制备工艺，开发了电弧炉熔渣制备玻璃陶瓷技术，构建了熔渣析晶模型，确定了熔渣制备玻璃陶瓷的配方、成型参数及热处理最佳工艺，制成的玻璃陶瓷产品性能达到或优于大理石、花岗岩，有效降低了飞灰熔融处理成本。

北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。

城市道路平面交叉口通常是制约城市交通的“瓶颈”所在。科学合理的交叉口交通 设计对缓解城市交通拥堵有着重要的意义。然而，交叉口交通设计所涉及的内容和程序 相当复杂，需要量化的工作繁多，如何进行交叉口的优化设计，如何对交叉口设计进行 科学评价，如何将设计、评价有机地结合起来，在国内还未有完备的手段和工具，特别 是没有针对中国城市道路与交通特点而开发的交通辅助设计工具。 本次系统开发在建立完善的交通设计理论体系基础上，包括交通设计模式的划分、 渠化方案的生成、信号配时方案的生成、交叉口方案的评价与优化等，运用软件工程的 思想开发完成。 系统界面友好，功能完备，内核模型适应我国的道路交通实际情况，能够提供不同优化 目标函数和不同道路断面组合的交叉口设计评价指标辅助用户完成交叉口的设计工作， 并可以动态生成交叉口交通设计简图和交叉口信号配时方案，大大提高了交通设计的效 率和科学性。同时，系统为城市交通控制软件和仿真软件留有接口，便于将来系统功能 的扩充和集成。 

 1. 社会意义本项研究对基于GIS技术的城市重大危险源风险管理进行了深入系统的研究，设计与开发了先进性和实用性强的软件系统。基于理论成果设计开发的软件系统可推广应用于城市重大危险源的风险评价，已初步取得了显著的社会效益和经济效益。此项成果改变了国内城市重大危险源风险管理技术成果与安全生产实际应用严重脱节的现象，软件系统从一定程度上改变了国内在该软件领域长期依赖从国外高成本引进的被动局面，为服务于政府安全监督管理部门对城市重大危险源的管理工作提供了有力的工具和手段。该软件系统可广泛应用于城市重大危险源管理，对于指导城市重大危险源防灾救灾及日常的安全技术管理具有重要意义，应用前景广阔。成果的应用推广将提高城市重大危险源监管工作水平，降低重大危险源事故发生几率，控制事故规模，将带来显著的社会经济效益。2. 技术内容本项研究采用实际调研、统计分析、理论研究、计算机模拟和系统设计等研究方法。运用爆炸理论、反应动力学、热流体学、环境流体力学及传热传质学等多学科理论，结合国内外事故或模拟试验结果，深入研究并建立各类重大危险源事故模型，寻求快速高效的适合工程应用的算法进行相关模型的求解，借助计算机可视化编程技术，建立重大危险源事故后果评价模型库。基于GIS技术构建城市重大危险源管理平台，实现重大危险源定位、信息查询，建立重大危险源二级联动管理的模式。利用数据库技术、GIS技术和事故后果模拟及动态应急救援辅助决策技术研究成果，采用面向对象设计方法结合灾害过程模拟仿真结果。在三维GIS场景中基于事故后果评估结果动态辅助应急救援决策，包括人员撤离路径、消防车路径和紧急救援通道的最短路径分析、交通管制设置等，进行应急资源的快速调查和优化调度。以南京市为研究对象，设计开发基于GIS的城市重大危险源风险管理系统，有效地指导城市重大危险源日常信息管理和辅助应急救援决策工作。将开发的系统分别应用于南京市和南京市江宁区重大危险源管理和应急救援演练，检验与完善所开发的系统。本项目拥有自主知识产权，可以应用于城市重大危险源风险评价与风险管理，项目已经通过江苏省软件检测中心测试，并已经获得应用。