夏季局地环流对京津冀区域大气污染影响

为研究局地环流对京津冀大气污染分布特征的影响,利用京津冀区域大气污染监测网7个站点的大气污染物浓度观测资料,结合WRF数值模式对气象场的模拟结果,对区域夏季局地环流对大气污染浓度水平和空间分布特征进行了研究。结果表明,2010年6月局地环流发生时,京津冀大气中PM10的平均浓度可高达156.4μg/m3,而在强天气系统过境时仅为89.1μg/m3。京津冀受区域局地环流控制时,大气中可吸入颗粒物比强天气系统过境时高75%;海-陆风回流携带的高浓度污染物,导致海滨区域夜间大气中PM10平均浓度从46.2μg/m3上升到64.7μg/m3;山地-平原风导致京津冀大气本底区域河北兴隆臭氧浓度峰值较北京城区滞后3 h。京津冀近年来强天气过程比例逐渐下降,目前仅占月20%,而以山地-平原风和海-陆风叠加的局地环流气象条件占比增加,造成京津冀区域大气污染易聚难散。     

四川望佳人工湿地系统生活污水净化效果

取样监测分析了望佳人工湿地系统各组成单元对COD、TN、NH3-N、TP和SS的去除效果。在水力负荷为0.18 m3/m·d、温度为8~19℃、p H为6~8的条件下,分析结果表明,各单元COD、TN、NH3-N、TP和SS的系统去除率满足:人工快渗池>厌氧调节池>1号表流湿地>潜流湿地>氧化塘>2号表流湿地>1号水平潜流湿地>2号水平潜流湿地,其中人工快渗池单元的系统去除率平均值分别为21.21%、22.74%、22.49%、25.58%和30.85%。监测期间COD、TN、NH3-N、TP和SS的总去除率平均值分别为89.41%、90.27%、89.89%、89.89%和92.28%,系统出水达《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级标准的B标准。监测表明,该湿地设计偏于保守,还可以优化设计单元以减少建设和运行成本。     

京津冀一体化背景下排污权跨区域交易的必要性与可行性分析

京津冀协同发展作为重大国家战略,实施排污权跨区域交易具有必要性和可行性。从降低减排成本,停产、限产补偿和环境资源市场流动方面来看,有必要建立京津冀排污权跨区域交易机制。京津冀目前具备建立跨区域排污权交易机制的自然地理条件、内在经济动力、供需关系以及制度基础;但是,具体实施时需要克服区域初始排污权总额分配的公平性和后续跟踪监管的有效性两大难点。提出3方面的实施建议:排污权分配应理顺与总量减排任务目标的关系;建立第三方核查机制;采用清洁发展机制(CDM)的项目交易模式和租赁模式。     

《大气污染防治行动计划》实施的人体健康效应评估

基于流行病学综合研究成果,运用健康风险评估技术和损失寿命评估方法,对京津冀、长三角、珠三角3大重点区域内实施《大气污染防治行动计划》并达到PM2.5减排目标可实现的健康效益进行了评估,并对不同健康效应终点及不同地区之间的健康效益进行了比较分析。结果表明:3大重点区域严格实施《大气污染防治行动计划》可极大改善人群健康水平,实现寿命延长;女性及年轻人可避免的寿命损失年数超过男性与老年人;京津冀地区获得的健康效益大于长三角与珠三角地区。     

京津冀地区地下水污染防控指标体系构建及优化

地下水是京津冀地区重要饮用水源和战略资源,但随着经济社会的快速发展,京津冀局部地区出现了地下水重金属和有机物污染现象,严重威胁当地居民饮水安全。结合京津冀地区地下水污染现状及其污染源特征,构建了以目标层、准则层和指标层为框架的京津冀地区地下水污染防控指标体系。该指标体系以京津冀地区地下水污染防控为目标层;以区域地下水环境状况、污染源及其周边地下水环境状况、地下水型水源情况、重点污染源状况以及地下水监测情况为准则层;以人类与环境之间的压力—状态—影响—响应关系为依据,采用PSIR模型构建指标层,共设计了32个指标,其中压力、状态、影响、响应层指标分别有12、9、2、9个。同时,采用层次分析法,对已构建的指标体系进行了优化,提出了京津冀地区地下水污染防控工作需要优先保障饮水安全和控制工业园区、加油站、垃圾填埋场等重点污染源。     

国家将投资拯救包头南海湿地

位于包头市东河区南部黄河岸边的南海湿地，总面积1585hm^2，是目前内蒙古西部地区较大的一块湿地。近年来，由于生态环境恶化，水土流失严重，加之周边地区农牧民过度放牧，原有的湿地面积日益萎缩。今年，南海湿地自然保护区被列入全国湿地保护工程规划中的重要保护名录，国家计划投资2875万元用于保护、恢复南海湿地。     

京津冀地区基础卫生处理设施提升产生的氮素入水削减评估

高强度人为活动排放使得京津冀地区地表水体中氮素浓度一直处于较高水平,而城市、农村地区的人群排泄则是人为氮素排放的重要构成。本研究估算了2006—2014年间,京津冀地区由于城市、农村地区基础卫生处理设施持续改进所带来的水体氮素入水削减量。由于基础卫生设施状况显著提升,即使在人口存在增加的情况下,京津冀地区的氮素入水排放量仍从2006年的305Gg/a下降到2014年的294Gg/a。2014年,京津冀地区河北的人群排泄氮素入水排放量最高,排放量为216Gg/a,而北京单位地表水资源量的氮素排放强度最大,为7.0Gg/(a·亿m~3)。未来进一步通过增加污水处理设施数量来降低城市地区人群排泄的氮素入水排放空间较为有限,京津冀地区人体排泄氮素输入削减空间主要存在于河北的农村地区。     

人工湿地处理城市污水启动期运行特性

选取4种植物(鸢尾、香蒲、麦冬和美人蕉)和3种基质(炉渣、沸石和砾石),通过植物和基质的不同组合构建了7组潜流型人工湿地,研究不同植物、相同基质及不同基质、相同植物条件下,湿地处理城市污水的启动期运行特性。结果表明,对COD去除率,砾石>炉渣>沸石,美人蕉>鸢尾>香蒲>麦冬;对TN去除率,沸石>砾石>炉渣,美人蕉>香蒲>麦冬>鸢尾;对NH4+-N去除率,沸石>砾石>炉渣,香蒲>美人蕉>麦冬>鸢尾;对TP去除率,炉渣>砾石>沸石,香蒲>美人蕉>鸢尾>麦冬。植物种植前,炉渣、沸石和砾石不同基质湿地的COD去除率没有明显差异;在TN和NH4+-N的去除上,沸石远优于炉渣和砾石。植物种植后,3种基质的TP去除率在10.75%左右。鸢尾、麦冬和美人蕉3种植物湿地的COD去除率随运行历程呈上升趋势,而香蒲由于生长状况不佳,去除率呈下降趋势。美人蕉湿地TN去除率较其它3种植物湿地高,各植物湿地NH4+-N去除率差异不显著。4种植物湿地TP去除率在9.24%左右。     

基于污水厂尾水的人工湿地系统中水体氮的水流方向分布特征及污染评价

天津临港人工湿地是以污水厂尾水为水源的组合人工湿地,为探究其水体形态氮的分布特征和污染状况,以该湿地系统为研究对象,采集并分析了湿地水样,基于GIS克里格插值法,对湿地水体形态氮和典型理化性质的分布和污染特征进行了研究,结合单因子污染指数法评价了水体污染程度。结果表明:湿地水体TN浓度为0.657～5.576 mg·L~(-1),其中NO_3~--N(0.095～3.920 mg·L~(-1))浓度相对较高,占TN的49.2%;沿水流方向,TN、NO_3~--N和NO_2~--N的分布趋势基本一致,从入水口至景观湖呈逐渐降低趋势;NH_4~+-N的分布相对复杂,在潜流和表流湿地下游与景观湖交汇处浓度最高,表流湿地浓度最低;pH和EC分别对NH_4~+-N和NO_3~--N的分布特征具有较大的影响作用。根据单因子污染指数法,湿地水体TN超标(P_i1),调节塘TN污染最为严重,调节塘可作为TN优控区。以上结果有助于深入认识以污水厂尾水为水源的组合人工湿地中氮污染物的赋存形态及分布特征。     

京津冀地区《大气污染防治行动计划》投资需求分析

京津冀地区是中国大气污染防治的重点区域,《大气污染防治行动计划》(以下简称《计划》)对京津冀地区的大气污染减排工作提出了巨大挑战。在对京津冀地区典型行业企业和政府有关部门实地调研的基础上,结合京津冀实施《计划》的投资需求核算方法体系,对京津冀地区实施《计划》所需的投资需求进行了测算,并对现有的投融资进展状况进行了评估。结果表明,京津冀地区实施《计划》直接投资共计需要2 490.29亿元。其中,能源结构优化、移动源污染防治、工业企业污染防治的投资需求分别为636.55亿、769.14亿、1 084.60亿元。从京津冀地区投融资实施进展来看,尚存在已有投资严重不足、融资渠道偏窄、过度依赖政府财政投入等问题,建议京津冀地区加大投入水平,加快完善投融资机制,并根据投资需求制定更为清晰的投融资路线图。     

2种人工湿地的水力停留时间及净化效果

以复合垂直流人工湿地(IVCW)和水平潜流人工湿地(HSCW)为研究对象,研究了2种湿地运行的季节性最佳水力停留时间(HRT)参数,并监测了2种湿地在最佳HRT参数下运行时对污水的净化效果。结果显示:(1)在IVCW中,最佳HRT在春、秋季为8～10 h;夏季为6 h;冬季为12 h。在HSCW中,最佳HRT在春、秋季为10～12 h;夏季为6～8h;冬季为24～36 h。(2)2种湿地对COD的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH4+-N/TN比值与TN去除率显著负相关;不同季节下IVCW对TN的去除效果均高于HSCW。(3)水温对TN、TP去除率的影响在IVCW中比HSCW中的明显;水温高时,2种湿地中的TN去除率较高,IVCW中的TP去除率也较高,但HSCW中的TP去除率则较低,它们间均未达到显著的相关性。     

潮汐流人工湿地对高污染河水的处理功效

为了研究潮汐流人工湿地对高污染河流污染物的去除效果及其影响因素,实验构建了潮汐流人工湿地系统。运行春夏两季以来,系统对TN、NH3-N、TP、COD和BOD5的平均去除率分别为49.14%、48.34%、79.40%、81.52%和83.39%;其中系统对TN和NH3-N的去除受到温度的影响,且温度变化对NH3-N去除效果的影响大于TN;在实验周期内,系统对TN、TP、COD和BOD5的去除均受进水污染负荷的影响,但却有着较好的抗负荷冲击能力;潮汐流人工湿地能够显著提高系统内溶解氧,使其不再成为去除污染物的限制性因素。     

基于插值模型的京津冀平原区典型月份AOD变化

以2009—2013年每年10月份京津冀平原区的MODIS气溶胶光学厚度数据(AOD)为基础,建立时间序列插值模型,插值得到更加系统完整的AOD日数据;进一步以日数据为基础,运用算术平均值计算方法得到AOD月均值图像,并且提取京津冀平原区10个城市每年10月份的AOD月均值。研究结果表明:就整个研究区而言,在时间变化上,AOD值呈现逐渐增大的趋势,2012年10月达到最大,2013年10月略有减小;在空间分布上,西北部区域AOD值较小,东南部区域AOD值较大。就10个城市而言,在时间变化上,有5个城市AOD值呈现增大趋势,5个城市呈现波动特征;在空间分布上,西部的3个城市为AOD低值城市,东北部的4个城市为中值城市,东南部的3个城市为高值城市。     

基于混合效应模型的京津冀地区PM2.5数值模拟

采用2017年京津冀地区中分辨率成像光谱仪提供的3km气溶胶光学厚度(AOD)和气象数据,分别在有无气象因子作为自变量的情况下对PM_(2.5)与AOD的关系进行解释。比较基于空间、时间及时空的78种混合效应模型的模拟效果,并利用十折交叉模型进行验证。经相关系数、拟合程度和模型误差对比,最终确定将气温、相对湿度、风速和气压4种气象因子作为影响因子的基于时空的混合效应模型效果最佳。利用该模型估算2017年京津冀地区的PM_(2.5)监测值,结果表明,PM_(2.5)监测值与模拟值的R~2为0.90(经十折交叉模型校正后为0.81),均方根误差、平均绝对误差分别为13.44、10.12μg/m~3,模型的拟合精度较高。同时研究表明,整体来说,京津冀地区呈现南高北低、平原地区东南高西北低、非平原地区高纬度区域相对低的空间格局。     

复合人工湿地去除生活污水中的有机物和氮

为提高人工湿地对生活污水的处理能力,对传统的单一垂直流湿地进行改进和优化。采用2个垂直流人工湿地串联,并在好氧湿地内增加曝气供氧,使好氧湿地内溶解氧保持在2～2.5 mg/L范围内,而后增加出水回流。结果表明,增加曝气显著提高了出水的COD、NH3-N去除率,但TN去除效果仍不达标;当随着回流比的增加,NH3-N的去除率略有提高,而后趋于稳定,TN去除率提高显著,但回流比过大时,TN去除率则有所下降。     

沸石床处理农田暴雨径流氮磷中试研究

对沸石床去除农田暴雨径流中氮磷进行了人工模拟中试研究。结果表明 ,沸石床对暴雨径流有较好的净化作用 ,系统水力负荷介于 0 2 4m3 /m2 ·d和 2 4m3 /m2 ·d之间时 ,暴雨径流中主要氮磷污染物的总去除率可达 :TN 4 5 % ,NH4 N 6 0 % ,NO3 N 2 0 % ,TP 38%。平均去除能力为TN 8 14g/m2 ·d ,NH4 N 3 6 4g/m2 ·d ,NO3 N 1 17g/m2 ·d ,TP 0 5 9g/m2 ·d。茭草床的效果明显好于芦苇床 ,植物床的效果明显好于空白对照床。系统在最大进水能力 31L/min下 ,对氨氮仍然能保持4 0 %以上的去除率     

人工河岸湿地对面源污染的处理效果研究

针对城市河道污染治理存在的主要问题,并考虑到华南地区河流水量、水质、水温季节性变化大的特点,构筑了人工河岸湿地试验系统,对该系统约13个月连续性运行进行了观测和研究。结果表明,平均水力负荷为15cm/d工况下,试验系统对高锰酸盐指数、SS、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为50%、60%、50%、35%和45%;系统对高锰酸盐指数、NH3-N和TN的去除效果随季节变化明显,夏季处理效果好于冬季;SS处理效果受季节影响不明显;TP初期处理效果好于末期。该人工河岸湿地既能较好地改善水质,又能改善生态环境、美化城市景观,是一项适合城市河道污染治理的技术。     

8种植物床人工湿地脱氮除磷的研究

分别以水葫芦、西洋芹、空心菜、水芹、混合种(黄菖蒲、千屈菜、再力花)、千屈菜、再力花、黄菖蒲等植物床构建潜流人工湿地,研究其对生活污水氮、磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律。结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的。千屈菜植物床对TN的去除效果最好,HRT为3d时,TN去除率为56%;HRT为6d时,TN去除率达77%。再力花植物床对TP的去除效果最好,HRT为3d时,TP去除率达78%;HRT为6d时,TP去除率达96%。其他植物床也有较好的脱氮除磷效果。各种植物床处理后出水TN、TP均较低,HRT为3d时,出水TN均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准规定的限值(15mg/L),出水TP均低于GB 18918—2002二级标准规定的限值(3mg/L);7种植物床构建的潜流人工湿地(水葫芦的数据丢失)对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著。     

京津冀地区PM_(2.5)的时空效应研究

PM_(2.5)污染已成为当前经济发展中亟待解决的难题。从年、季、日变化及周末效应4个时间尺度和空间自相关分析研究了京津冀地区PM_(2.5)的时空效应,并构建空间回归模型量化分析相关社会经济因素对PM_(2.5)的影响。结果显示:(1)2013—2016年京津冀地区PM_(2.5)污染整体呈下降趋势,但污染程度依然很高,基本都没有达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(35μg/m~3)。四季的达标天数夏季春季秋季冬季。中南部的石家庄、保定、衡水、邢台、邯郸为PM_(2.5)浓度高值区,日变化曲线为单峰型,受工业企业生产排放的影响较大;北部的张家口、承德、秦皇岛为PM_(2.5)浓度低值区,中东部的天津、北京、沧州、唐山、廊坊为PM_(2.5)浓度中值区,日变化曲线均为双峰型,受机动车尾气排放的影响较大。石家庄、北京的周末效应表现为白天PM_(2.5)浓度工作日高于周末,晚上周末高于工作日。(2)京津冀地区PM_(2.5)存在显著的空间正相关性,2013—2016年石家庄、衡水、邢台、邯郸始终表现出高-高集聚特征,张家口、承德、秦皇岛始终保持低-低集聚特征。汽车尾气排放是京津冀地区PM_(2.5)污染的重要影响因素,而能源消耗的影响不显著。     

京津冀地区AOD和PM_(2.5)质量浓度的特征及相关性分析

为了探讨京津冀地区AOD和PM_(2.5)的变化特征及其相关性对NASA MODIS气溶胶光学厚度产品与京津冀地区PM_(2.5)质量浓度进行了比较分析。结果表明,AOD和PM_(2.5)均有明显的时间和空间分布特征且二者变化特征一致:张家口、承德、秦皇岛是观测期间2014年11月—2015年3月污染最轻的3个城市;京津冀南部AOD值和PM_(2.5)质量浓度明显高于北部。通过各市AOD和PM_(2.5)质量浓度的相关性分析,其最优模型均是非线性模型。根据各市最优模型得到的决定系数,邢台市、衡水市和石家庄市AOD和PM_(2.5)质量浓度具有比较好的相关性,北京市和天津市的相关性相对较差。