缺水地区人类活动净氮输入与河流响应特征——以海河流域为例

人类活动净氮输入(NANI)是影响河流氮输出的重要因素,研究两者的响应关系对制定氮污染的削减策略具有重要意义.基于NANI核算模型,评估了海河流域人为氮输入强度,并采用实测数据估算了同期的河流氮输出,最终得到干旱缺水区河流氮输出对NANI的响应特征.结果表明,海河流域2008—2012年均NANI输入强度为13258 kg·km~(-2)·a~1,化肥施用、食品与饲料输入、大气沉降和农作物固氮分别占76%、17%、5%和2%;在空间分布上,黑龙港运东子流域的NANI负荷最高,达到24238 kg·km~(-2)·a~(-1),最小的是永定河子流域,为5320 kg·km~(-2)·a~(-1);海河流域主要河流的氮通量与子流域NANI输入呈现显著正相关关系(p0.05),NANI变化可解释67%的河流氮通量变化.然而,仅2%的NANI由河流输出,这一比例低于其他地区研究成果,表明缺水地区河流作为氮输出的功能被削弱,河流不是流域氮输出的主要途径.     

酸沉降下韶山森林氮的输入、输出通量变化特征

以韶山蔡家塘森林小流域2001年实地监测的大气降水、穿透水和地表水数据为基础,对酸沉降作用下韶山森林N的输入、输出的月均通量及变化特征进行了研究.结果表明:2001年N输入通量为53.81 kg/hm2,主要以NH₄+ 形式(占总输入的64%)输入该森林生态系统;2001年N输出通量为3.57 kg/hm2,主要以NO₃-形式(占总输出的64%)输出该森林生态系统.韶山森林2001年N净滞留量达到50.24 kg/hm2.月均输出通量极大值出现在降雨量较多的5-7月,其N输出通量占全年N总输出通量的59%.从N的总输入通量、总输出通量的变化来看,N输出并不随输入的增加而增加,N的输出主要受到降水量的影响.      

黑河流域水汽输送及收支特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料对黑河流域的水汽输送和收支特征进行了计算分析,结果表明:西风环流使得源于大西洋和北冰洋的水汽成为黑河流域空中水汽的主要来源,流域内水汽输送以自西向东的纬向输送为主,东边界输出强度强于西边界输入强度,纬向净输入量为负;经向输送为自北向南且在强度上不及纬向输送,北边界输入强度强于南边界输出强度,经向净输入量为正。700 hPa气层流域南部的水汽辐合辐散特征随季节变化显著,冬季为水汽辐散区,夏季为水汽辐合区;流域北部没有明显的水汽辐合辐散特征。全流域多年平均水汽输入量为997.3 km³,输出量为1 046.1 km³,净输入量-48.8 km³,20世纪60年代中期以后流域水汽净输入量呈现增加趋势。黑河流域北部荒漠区年内各季均为水汽输出期,中低层大气(地面~500 hPa)为主要的水汽输出层;南部山区年内6-9月为水汽输入期,低层大气(地面~700 hPa)为水汽输入层,中高层大气(700~300 hPa)为水汽输出层。据大气水平衡原理,黑河流域多年平均蒸发量约为84 km³。     

基于GA-BP神经网络的化工园区应急救援能力可靠性分析

提出一种基于遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)的化工园区应急救援能力可靠性分析模型。通过事故树分析对16家化工园区应急救援能力的可靠性进行量化,并作为GA-BP神经网络模型训练的输出值;以事故树中的28项基本事件为依据进行分类总结,建立化工园区应急救援能力层次分析评估指标体系,在日常生产状态下的应急系统维护与事故时的应急处置能力这两个准则层下分为要素层,包括应急系统硬件维护、应急救援人员管理、应急管理机构、应急预案与演练和信息传递、应急人员动员、现场处置、事故后恢复能力,指标层元素分别对应事故树的基本事件,并计算指标层元素相对于目标层的复合权重,再以调查问卷的方式邀请专家对化工园区的指标层元素进行打分,将每一园区的各项要素得分与复合权重相乘作为GA-BP神经网络模型的输入值;从样本组中选取12组作为训练样本、4组作为测试样本,验证建立的GA-BP神经网络模型的可行性,并与传统BP神经网络的分析数据进行对比。结果显示:GA-BP神经网络输出数据的平均误差为3.83%,均方误差为0.002;而BP神经网络输出数据的平均误差为8.13%,均方误差为0.004;GA-BP神经网络的分析结果与事故树的分析结果更为接近,且相对于事故树分析减少了复杂的建树过程,具有更高的易用性。     

环境质量评价与环境监测 环境监测

X83200701356酸沉降下韶山森林氮的输入、输出通量变化特征/张西林湖南大学环境科学与工程学院)…∥环境科学研究/中国科院.-2006,19(4).-31~35环图X-6以韶山蔡家塘森林小流域2001年实地监测的大气降、穿透水和地表水数据为基础,对酸沉降作用下韶山森林的输入、输出的月均通量及变化特征进行了研究.结果表:2001年N输入通量为53.81kg/hm2,主要以NH4+形式占总输入的64%)输入该森林生态系统;2001年N输出通为3.57kg/hm2,主要以NO3-形式(占总输出的64%)输该森林生态系统.韶山森林2001年N净滞留量达到.24kg/hm2.月均输出通量极大值出现在降雨…     

广东省环境经济系统的物质流分析

运用物质流分析(MFA)方法.对广东省经济系统在1990～2005年间的物质输入与输出进行系统地分析,探讨了广东省经济发展与环境压力的关系.研究结果表明:①在不考虑水的情况下.物质输入与输出量均在不断增加(年均分别为4.50%和3.87%),但均小于GDP的增长速度(14.62%),二者成正比,物质消耗强度和物质输出强度也在逐渐上升,说明区域社会经济的发展带动了人们物质消费的增长,从而导致输出的增加;②水输入输出量以及废水排放强度均在不断增加,尤其是生活污水排放量及排放强度的增长速度较快,加重了对区域水环境的压力;③单位GDP的物质输入与输出均在不断降低,表明区域资源综合利用效率和废弃物输出效率得到明显提高;④物质输入输出与GDP回归分析表明.区域物质输入与GDP、区域物质输出与GDP呈良好的线性关系;⑤IPAT模型分析表明,区域过程排放(RPO)受到技术水平提高的限制,但由于国民福利与人口增长的压力,使得RPO仍以年均2.67%的速度增长.但远小于GDP的增长速度,表明区域经济和环境处在相对解耦状态,广东省正逐步走向区域环境与经济的协调发展.     

我国光气安全生产

介绍了我国光气行业安全改造的主要内容 :安全防护距离 ,工艺技术 ,设备布置 ,设备设计及制造 ,仪表和应急电源等。改造后光气中毒事故由 5 .1起 /年降至 1 .5起 /年 ;中毒人数由 1 2 .7人 /年降至 1 .75人 /年。同时指出了存在的问题。     

国外循环农业发展模式及启示

<正>国外循环农业的典型模式"再利用、减量化、资源化"原则是循环经济的"3R"原则,属于过程性、输入端和输出端方法,各国结合其资源特征、产业结构,发展了多种循环农业模式,都充分体现了循环经济的"3R"原则。物质再利用模式日本爱东町地区循环农业爱东町地区循环农业的核心内容是发展     

区域物质流规模结构分析评价方法及应用研究

生态经济体系中环境的引导和调控作用是经济系统物质代谢的重要组成部分.为了更为完善地分析评价经济发展和环境压力的关系,在输入端、输出端物质流规模和结构分析中侧重于物质隐藏流的综合计算,并以广州市南沙区为例进行实证研究.研究结果表明:南沙区域出口与出口物质隐藏流呈逐步上升趋势;南沙区的区内生产过程排放呈现"先降后增、总体递增"的趋势,今后南沙区应加强对工业生产过程中工业固废和二氧化硫排放的监控.     

神经网络模型用于数值水质模型逼近的适用性及非敏感参数的欺骗效应

水质模型被广泛应用于水环境管理和决策,但却面临着计算时间和模型应用效率等多方面的问题;利用函数映射和逼近等方法来建立水质模型的输入-输出响应关系,可有效减少计算成本并显著改善模型效率.水质模型的输入-输出响应函数关系有多种形式,本文以其中的2种为例,并分别基于2个水质模型(零维总磷模型、WASP/EUTRO5)的案例,分析和验证了神经网络模型在响应关系逼近中的适用性.案例的结果表明:神经网络函数可以有效地用于水质模型输入-输出响应关系的逼近;当网络规模超出阈值大小时,神经网络函数逼近的准确度和泛化度对网络规模不敏感.在案例研究的基础上,推导和讨论了在神经网络模型函数映射过程中所可能出现的非敏感参数的欺骗效应,以及可能由此导致的过度预测或过低预测问题;并建议在神经网络函数逼近中,应只包含水质模型的敏感参数,以防止降低神经网络模型的准确度.     

甘肃省虚拟能行业分布及其省际贸易空间格局

基于投入-产出模型,研究了2007、2010、2012年甘肃省分行业能源的直接和完全能耗系数大小,以及省际贸易中虚拟能源的净输入和净输出特征.结果表明：2007~2012年,甘肃省人均虚拟能源消费量和能源生产总量均呈上升趋势,增幅分别为25.5%和28.2%,13.9%和13.6%,能源消费量增幅远高于能源生产总量.2007~2012年甘肃省虚拟能源在行业间的流动趋势变化明显,其中2007年虚拟能源主要流向工业和交通运输及仓储业,其值分别为2957.41和2336.35万t标准煤.2010年变化趋势与其一致,其值分别为2563.92和3094.53万t标准煤.2012年虚拟能源主要流向建筑业和批发零售及其他行业.其值分别为3690.54和3080.61万t标准煤.2007~2012年,甘肃省虚拟能源总量增加了28.9%,其中建筑业和批发零售及其他行业分别增加了94.7%和92.5%,农业,工业和交通运输及仓储业分别减小了24.4%,42.3%和91.6%.2007~2012年甘肃省虚拟能源呈净输入-净输出-净输入的贸易格局,主要输向河北、内蒙古、上海和陕西等能源总量较多且经济发达的地区,其中工业和交通运输及仓储业为主要输出行业,分别占总输出的36.6%和38.3%;输入主要来源于北京、辽宁、江苏、福建和宁夏等省区.因此,减少省内能源输出量,提高省外输入量对甘肃省经济和能源的可持续发展及利用至关重要.     

耕作制度对河北农业生产系统氮流的影响

为了解耕作制度对北方农田-畜禽养殖系统氮素梯级流动的影响,文章运用STELLA软件构建氮素流动模型,估算河北典型县2000-2015年间农田生产和畜禽养殖系统的氮素输入和输出通量及其利用效率,探讨耕作制度对其的影响。通过情景分析研究耕作制度变化对氮素利用率的影响,提出氮素管理措施。结果表明:2000-2015年间,该县农田生产系统氮输入量增加了24.25%,氮肥利用率由24.26%增长至34.32%;畜禽养殖系统氮输入量增加了67.78%,饲料氮利用率由41.62%增至55.43%。研究发现:若改变现有耕作制度:氮肥施用量可减少50%;若提高10%饲料利用率,可分别使农田生产系统和畜禽养殖系统氮利用率提高44.69%和18.69%。研究结果对河北农业发展具有指导意义。     

湖南蔡家塘森林小流域氮和硫的输入输出特征

以湖南韶山蔡家塘小流域2001～2003年的监测数据为基础,对森林在酸沉降作用下无机氮(NH 4,NO-3)和硫输入、输出的月均通量进行了研究.结果表明,总氮的年输入通量为24～28 kg·hm-2·a-1,主要以NH 4形式(占总输入氮的62%～67%)输入该森林生态系统;年氮输出通量为2～3kg·hm-2·a-1,主要以NO-3形式(占总输出N的83%～98%)输出该森林生态系统.韶山森林年无机氮的滞留量达到22～26kg·hm-2·a-1,其中NH 4占到总氮净截留量的68%～72%.硫的截留量为13～21 kg·hm-2·a-1.高氮沉降导致了一部分氮的输出,但是输出氮仅占到输入氮的8%～9%.有超过90%的氮被生态系统截留.由此可以推断,韶山森林尽管有高氮输入,但是生态系统远没有达到氮饱和状态.     

1980~2015年长江流域净人为氮输入与河流氮输出动态特征

为推进长江氮污染的精准防治,分析了 1980～2015年的净人为氮输入量(net anthropogenic nitrogen inputs,NANI)和大通站河流可溶性无机氮(DIN)输出通量的年际动态变化特征,构建了定量描述两者之间动态响应关系的多元回归模型,识别了河流DIN来源组成.结果表明,1980～2015年期间,长江流域NANI(以N计)从1980年的4 166 kg·(km2·a)-1持续增加至2015年的8 571 kg·(km2·a)-1,人口密度和畜禽养殖密度增加是NANI快速增加的主要原因.化肥氮和净食物/饲料氮输入是NANI的主要来源,69％的NANI进入农林地(NANIN),31％的NANI进入人居地(NANIP).长江DIN输出通量(以N计)由1980年的455 kg·(km2·a)-l持续增加到了 2015年的1 811 kg·(km2·a)-1.长江DIN输出通量的时间变化不仅与NANI及其组分密切相关,而且受到遗留氮库和建坝库容的影响.基于NANIN、NANIp和建库容量的多元非线性回归模型能解释长江DIN输出通量92％的时间变异性.该模型估算结果显示当年NANI、遗留氮库和自然背景源对长江DIN输出通量的36 a平均贡献率分别为58％、36％和6％.因此,加强NANI和遗留氮协同管理是有效控制长江氮污染的关键.     

人粪便序批式好氧堆肥热平衡分析

利用以锯末为载体的Bio—LuxS15型生态卫生设备,进行人粪便连续堆肥试验。在90天的试验周期内,每天定时定量投加1kg粪便,分析了系统的输入热量与输出热量组成和热量平衡。试验结果表明,水蒸发速率随着反应时间而增加,其值在1．1kg／d～5．1kg／d的范围内。反应器温度维持在50℃～60℃时下,输入热量的77．2％-99．5％主要用来进行水分的蒸发,在保证堆肥反应器中含水率维持在50％-60％的前提下,减少多余水分可有效减少热量消耗。整个过程无臭无味,通过外加热源,可以保证高含水率粪便堆肥化顺利的进行。     

广西岩溶洞穴土壤中多环芳烃污染特征与解析

首次研究相对封闭稳定环境条件下的岩溶洞穴土壤中PAHs的污染特征及其影响因素.以广西桂林大岩洞穴为例,结果表明,在洞穴内部PAHs总量为7.22～117.29 ng·g^-1,远低于洞外土壤中的含量（51.35～235.73 ng·g^-1）,与其他地区相比,表明桂林近郊土壤PAHs污染较轻.大岩土壤中PAHs总量呈现出洞外和洞口附近明显高于洞内而洞内变化不大;洞外和洞口附近土壤中重环组芳烃含量高于轻环组（平均值69.25 ng·g^-1＞38.81 ng·g^-1）,但在洞内土壤中则相反（平均值3.93 ng·g^-1＜7.41 ng·g^-1）,说明洞内PAHs不仅来自于大气迁移过程,而且也来自于洞顶雨水淋滤作用.土壤中PAHs浓度分布表明在洞口附近存在陷阱效应、在洞穴最里端有裂隙存在.陷阱效应使洞口附近重环芳烃浓度显著高于洞外（88.19 ng·g^-1＞31.28 ng·g^-1）,而且PAH分子量与”易陷落性”呈线性相关（R²=0.49）;通过实测值推测从洞口输入的PAHs浓度约为裂隙输入的17倍.温度和分子量差异是影响PAHs在土壤中浓度分布模式的重要因素.     

峡谷型水源水库的氮、磷季节变化及其来源分析

石砭峪水库总氮(TN)和总磷(TP)的质量浓度均值分别为2.67 mg.L-1和0.04 mg.L-1,其在丰水期最大,平水期次之,枯水期最小;水库富营养化严重,叶绿素a含量和藻细胞密度分别高达50 mg.m-3和10 000×104cells.L-1.水库TN的年输入和输出负荷分别为203.1 t和181.3 t,而TP的年输入和输出负荷分别为4.2 t和4.1 t;外源输入水库的TN和TP负荷均占各自总输入负荷的90%以上;就全年而言,水库沉积物表现为蓄积作用,TN和TP年净积累量分别约为20.2 t和0.8 t;内源污染控制是水库污染控制的关键.     

黄海硅的分布与收支研究

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.     

四面山大洪湖底泥/水界面汞的迁移转化规律

森林生态系统的汞产量可以用森林湖泊或水库的动态变化来表征.而且,下游汞浓度的变化也可以在一定程度上反映森林生态系统汞的输出.通过对四面山大洪湖上游、中游、下游丰水期与枯水期汞的分布与沉积物剖面的分析发现:大洪湖上覆水中总汞浓度在丰水期显著增加(丰水期平均值4. 33 ng·L~(-1),枯水期1. 85 ng·L~(-1)),在下游尤为明显,其总汞和甲基汞的含量明显高于其他类型湖泊,但小于受到污染的湖泊,说明四面山常绿阔叶林具有一定"汞源"的特征,同时沉积物也是大洪湖上覆水中甲基汞和无机汞的输入源;甲基化过程主要发生在沉积物的表层,丰水期时甲基化过程更活跃;在丰水期时,更有利于汞和甲基汞从沉积物固相进入沉积物液相,从而进入上覆水中.     

海岛生态经济系统的物质输入与输出分析——以长海县为例

运用物质流分析方法对长海县的物质输入与输出状况进行了分析,并用物质消耗强度、物质输出强度和环境负荷强度三个指标衡量了该海岛县生态效率的变化。研究结果表明,2003～2009年间,长海县物质输入总量、废物输出总量和环境负荷总量呈增长态势;生态效率有了比较明显的提高。为了减少物质输入和废物输出,减轻经济活动对生态系统产生的压力,利用技术进步不断提高生态效率具有特别重要的作用。