镉污染农田农业生态整治与安全高效利用模式

传统的镉污染治理策略多以改造和净化环境、恢复土壤质量为宗旨。作者从有效利用污染农田的角度,提出了农业生态整治策略,即将污染农田作为一种特殊资源,通过发掘利用生物（植物）自身的耐（抗）镉基因,使污染土地在农业领域重新获得安全而高效的利用。介绍了对某铀矿区近40hm²镉污染农田进行治理利用的成功实践。通过采用桑蚕生产模式替代粮作生产模式,杜绝了污灌污染,消除了食物链中镉的危害,使土壤生产力得到恢复,农田年均产值比水稻模式提高2880元/hm²,比种玉米提高8880元/hm²,利税增加1980元/hm²,耕层土壤镉含量年平均下降1.33mg/kg。还论述了镉在桑树中的分布特征及其对桑树生长和蚕茧质量的影响。     

农田沟渠挺水植物对N、P的吸收及二次污染防治

生长在农田沟渠湿地中的芦苇和茭草对 N、有很好的吸收能力,芦苇茎叶的 N、含量分别为15.0,1.9g/kg,相当于每年吸收 818kg/hm² 的 N 和 103.6kg/hm²的 P,茭草地上部分的N、P 含量分别为 17.2,3.8g/kg,相当于每年吸收 131kg/hm²的 N 和 28.9kg/hm²的 P.对比实验发现,收割区 0～20cm 深度底泥中的有机质、总氮(TN)、总磷(TP)含量明显低于未收割区,但 NH₄ ⁺-N 和 NO₃^- -N 含量增高.植物收割改善了湿地 -的透光、透气条件,促进污染物分解转化,造成无机氮含量上升.茭白对氮磷的吸收能力也较高,每年收获后可带走200kg/hm² N,21.1kg/hm² P.以人为种植取代野生的芦苇和茭草,可获得很好的净化效果,解决植物的二次污染问题.     

上海郊区水稻田氮素渗漏流失特性及控制对策

通过2002年测坑定位试验,对上海郊区黄浦江上游水稻田氮素渗漏流失特性及其污染控制对策进行了系统研究.结果表明,稻田氮素渗漏流失以NO₃^--N为主,渗漏水中NH₄⁺-N浓度一般为0.19～2.83mg/L;受稻前旱作(草莓)的影响,水稻生长前期渗漏水中NO₃^--N的含量高达30～50mg/L,到了稻作后半期,NO₃^---N的含量下降到较低水平,约为2～3mg/L;整个稻作期(截止到9月20日)TN的渗漏流失量为22.65～30.57kg/hm²,其中NO₃^--N为18.59～24.90kg/hm²,平均为总流失量的82.64%;使用有机肥替代化肥可减少稻田氮素渗漏流失量,在化肥用量减少20%～30%的情况下,氮素渗漏流失量可以减少19.43%～25.91%.     

林地大气氮沉降的观测研究

2004年11月～2005年10月,以小叶栎林地为研究对象,研究了大气沉降氮通量及其3种物理形态(气态、颗粒态、雨水)4种氮化物(NH₃,NH₄⁺-N,NO₃^--N,NO₂)的相对贡献.结果表明,大气氮沉降总量为82.8kg/(hm²·a),其中干沉降占67%;NH3-N是氮沉降的主要贡献者,占干沉降的82%,占总氮沉降量的56%;还原态的氮化物(NH₃,NH₄⁺-N)占总氮沉降量65%.     

基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

南方典型地区油-稻轮作下大气硫沉降动态

1998年11月～1999年10月间,利用中国科学院红壤站(江西鹰潭)农田小气候分站进行了全年逐时气象资料收集,通过阻力模式求算SO₂和SO₄^2-的干沉降速度,结合大气中SO₂、硫酸盐(SO₄^2-)粒子和雨水的收集和测定,定量研究了大气沉降向农田生态系统的硫输入.结果表明,12个月大气硫沉降总量为94.9 kg S/hm2,其中大气中硫干沉降量(SO₂+SO₄^2-粒子干沉降)占81.9%.大气中SO₂干沉降是大气干沉降的主要贡献者,占大气硫干沉降总量93%.并对不同季节及不同的作物生长期间硫的沉降动态进行了分析、比较.     

天津冬季大气中PM2.5 及其主要组分的污染特征

研究了天津冬季中心城区、工业区和滨海区大气中PM_2.5 及其水溶性无机离子和含碳组分的污染特征.结果表明,天津冬季PM_2.5 污染严重,平均质量浓度为223µg/m³,其中有机物、SO₄^2-和元素碳是含量较高的3 种组分,分别占PM_2.5 总质量的23.4%, 13.1%,12.8%.PM2.5浓度及其化学组成空间分布较为均匀,但工业区受局部排放源的影响,含碳物质污染突出;SO₄^2-、NO₃^-、C_l^-、NH₄⁺和K⁺约占离子总量的90%,阴、阳离子未达到平衡状态,酸性阴离子过剩;有机碳与元素碳的浓度比为1.4,低于国内其他城市;有机碳主要来自污染源的直接排放,二次有机碳的含量约为27%∼37%;机动车尾气、燃煤是PM2.5 的主要排放源,海盐粒子的贡献甚微.     

半胱氨酸亚铁溶液吸收一氧化氮的研究

在鼓泡吸收瓶中,对半胱氨酸亚铁[Fe²⁺(CyS^-)₂]溶液络合吸收一氧化氮(NO)进行了研究.考察了不同[Fe²⁺]和[CySH]的配比、pH值、模拟烟气中的氧含量、SO₃^2-浓度等对NO吸收的影响.结果表明,Fe²⁺:CySH=1:4配比的溶液能达到较大的吸收容量.Fe²⁺(CyS-)2吸收剂在pH=8条件下的吸收效果明显优于偏酸条件下的效果.当氧气含量达到5.5%时,NO的吸收容量约下降48%.当SO₃²/Fe²⁺(CyS-)2为1时吸收剂的吸收容量约为不含SO₃^2-的溶液的1.5倍.模拟烟气中氧气含量越高,SO₃^2-对NO吸收容量的影响越明显.相同浓度的亚铁络合吸收剂,Fe²⁺(CyS-)2的NO吸收容量略高于常用吸收剂Fe²⁺(EDTA^2-),并且Fe²⁺(CyS-)2的抗氧化性能优于Fe²⁺(EDTA^2-).     

厦门港船舶排放清单及港口生态效率评价

采用基于船舶活动的排放因子法,测算了2018年进出厦门港的船舶排放清单,并在排放数据的基础上,借助外部成本评估工具,从环境和社会两类指标层面上评估了港口的生态效率.结果表明：2018年厦门港船舶排放SO_x、NO_x、HC、CO、PM_2.5、PM_2.0和CO₂e（二氧化碳当量）的总量分别为3222,11977,490,1118,411,542和710374t;集装箱船为最大贡献船型,船舶主机排放比例最大;对于不同运行工况,巡航工况排放的污染气体最多,停泊工况（包括港内停泊和港外锚泊）排放的温室气体最多;8~12月份的船舶排放量较高.船舶排放的外部总成本约为19.95亿元（约为港口年收入的7.6%）,其中NO_x、PM₁₀和SO_x的外部成本较高.港口生态效率的评估反映了港口生产运营对环境和社会的影响.船舶使用低硫油和岸电能够减少船舶排放,同时能够提高港口的生态效率.     

施磷对太湖流域典型蔬菜地磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究不同施磷水平(0,30,75,150kg/hm²)下,典型蔬菜地磷素径流流失的特征、流失形态及流失量.结果表明,不同形态磷素随降雨-径流过程的变化趋势基本一致,即初始阶段浓度大且下降速度快,,大约产生径流20min后,浓度下降变得缓慢,直到最后趋于稳定;在整个降雨-径流过程中,颗粒态磷(PP)占总磷(TP)72%～87%,是土壤磷素径流流失的主要形态.在不同施磷水平下,不同形态磷的径流平均浓度由大到小的顺序是150,75,30,0kg/hm2.利用Duncan新复极差法进行多重比较,发现在不同施磷处理下(0,30,75,150kg/hm²)下,随着施磷量的增加,径流中溶解态总磷(DTP)、溶解态无机磷(DIP)、PP和TP的流失量增加,而且增加的趋势与施磷量呈显著线性相关关系.     

安徽省畜禽粪便污染耕地、水体现状及其风险评价

以安徽省耕地、水体的环境保护为出发点,依据2001～2009年安徽省畜禽养殖数据,采用排泄系数法估算畜禽粪便量,在此基础上计算安徽省各地畜禽粪便耕地污染负荷及水体等标污染负荷指数,并对各地区畜禽粪便对耕地和水环境的污染现状进行风险评价.结果表明,2008～2009年安徽省平均产生0.67亿t粪便,畜禽粪便耕地污染负荷及纯N、纯P耕地负荷量平均值分别为16.2 t.hm-2、83.8 kg.hm-2和34.5 kg.hm-2;耕地污染指数为0.36,处于Ⅰ级预警级别范围;水环境等标污染负荷指数为7.03,各地区畜禽粪便对耕地和水环境污染存在较大差异.2008～2009年与2001～2002年相比污染状况有不同程度下降,但其中P素污染比例有上升的趋势;2008～2009年畜禽粪便对耕地、水体造成双重污染的地区为合肥、宿州、蚌埠,这些地区的环境问题应引起注意.     

人力资本法评估农业污染地下水环境价值损失

应用人力资本法(HCA)评估了华北典型高产粮区地下水资源硝酸盐污染的价值损失.引用国外的研究结果,建立了硝酸盐污染浓度与健康损害的剂量反应关系,分病因预测了地下水污染超标区增加的死亡人口数量.按照潜在寿命损失人年(YPLL)的计算方法,构造了人力资本损失总量估算函数.应用该函数评估了研究区农业面源污染地下水资源的价值损失为860.8万元/a,相当于每公顷耕地面积上增加外部环境成本293.9元/a.     

三峡库区紫色土坡耕地小流域磷收支估算及污染潜势

为了解三峡库区磷收支情况,进行污染潜势评价,对三峡库区典型紫色土坡耕区新政小流域进行调查分析. 结果表明,新政小流域单位面积磷输入量为139.82 kg/(hm2·a),输出量为 101.69 kg/(hm2·a).肥料磷输入是新政小流域磷输入的主要来源,占磷输入总量的72.26%;人畜排泄物磷是新政小流域磷的主要输出方式,占磷输出总量的56.01%;新政小流域磷损失负荷为18.26 kg/(hm2·a),人畜排泄物损失磷是磷损失的主要形式,占磷损失总量的46.75%;磷盈余负荷为38.13 kg/(hm2·a),高于全国平均值26.1 kg/(hm2·a).坡耕地磷污染潜势呈现,磷肥的过量施用是造成污染潜势的主要原因.      

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

最佳管理措施对非点源污染控制效果的预测——以北京密云县太师屯镇为例

选取北京市密云水库上游太师屯镇为研究区,针对该区农业非点源污染特征,设计了最佳管理措施(BMPs).同时,在非点源污染损失估算的基础上,率先尝试从经济学角度预测8种不同非点源污染措施在控制氮、磷和泥沙流失的效果及所获得的环境效益、经济效益,并将各单项措施的控制效率进行了比较分析.研究结果表明：改变土地利用类型的3种措施中,25°以上荒草坡还林措施效果最好,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果都超过15%,最高可达30%以上,且经济效益最大;25°以上坡耕地还林效果次之,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果都超过5%,最高可达12%;15°~25°坡耕地变果园措施最差,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果一般为4%~8%.坡度为0°~15°坡耕地在土壤侵蚀控制中具有重要地位;坡耕地植物篱和保护性耕作对土壤侵蚀类非点源污染的控制效果相近,削减的污染损失占非点源污染损失总价值的13%,具有明显的环境效益.针对畜禽养殖污染设计的农村户用沼气池,其经济效率在10%左右;测土施肥技术可减少氮素流失、节约大量化肥,且削减的污染损失达到非点源污染损失总价值的19%.作为综合污染控制措施的河岸缓冲带,可以有效地拦截氮、磷和泥沙的流失,对泥沙的控制效果最好,为83%,对氮的控制效果最低,仅为27%;而从经济效益方面比较,缓冲带减少氮素流失所获得的经济效益最大,约为该措施总经济效益的56%,泥沙次之,占28%;植被缓冲带削减非点源污染的总经济效率最高,可达35%,折合经济价值约1.69×106元.     

北京郊区农田生态系统服务功能价值的评估研究

由于耕地面积显著减少,京郊农田生态系统总服务价值由1996年的4513384.07×10⁴元下降到2002年的3426990.22×10⁴元,减少10⁸6393.85×10⁴元。其中粮食作物的各项服务功能价值在逐年降低,其它作物有不同程度的提高。6年间农业总服务价值平均值大约是其农业增加值的8倍,相当于8元服务价值产出1元经济生产力。6年间接价值平均为3461605.08×10⁴元,大约为直接价值的6倍。农民承担了保护耕地资源的责任,却没有获得相应收益。从构成来看,在京郊现有耕作制度下,提供农产品份额为12.41%;调节大气成分和净化环境价值占据绝对主体,两者之和占农田生态系统总服务价值的77%(净化环境占37.51%,调节大气成分占39.48%);土壤积累有机质价值为4.4%;农业观光游憩价值为3.8%;维持养分循环为1.27%;蓄水功能为2.21%;而保持土壤服务功能最低,仅占0.01%。     

太湖地区农田氮素非点源污染及环境经济分析

通过计算1987～1988年和1995～1996年两个年段中氮素对太湖水体使用功能的污染损失率以及农田氮素对人太湖总氮的贡献率,求得农田氮素造成太湖的经济损失值。采用边际分析方法,分析农田氮素在1987～1996年间的边际外部成本。用环境经济学的观点重新认识农业生产函数中氮肥成本的内涵,即把外部成本考虑在内,在此基础上求得该地区农业持续发展的农田合理施氮水平——生态经济施氮量为327.82～371.61kg/(hm~2·a)。     

中国煤炭环境成本内部化的经济影响分析

对煤炭开采、运输和使用各个环节的环境污染和生态破坏外部成本进行核算的基础上,运用GREAT-E模型对煤炭环境成本内部化政策给GDP、居民收入、产业结构和贸易竞争力等带来的影响进行了定量分析.分析结果表明,煤炭开采、运输和使用各环节分别进行的环境成本内部化对中国宏观经济的影响较为有限,GDP的下降在可承受的范围之内,即使是全生命周期的煤炭环境成本完全内部化也只导致GDP出现0.15%左右的轻微下降.煤炭环境成本内部化将促进劳动力和资本等要素从高耗能行业向低耗能特别是技术密集型和现代服务业部门转移,进而推动产业结构优化转型升级.在煤炭生产、运输和消费环节通过征收环境相关税费能够更直接地刺激生产部门的环境行为调整,降低煤炭的生产和消费量,进而减少环境污染和生态破坏.     

生态公益林价值核算研究

论文采用成本法、意愿调查法、森林环境效果评价法及木材需求曲线修正法等方法对井冈山林区生态公益林价值进行核算,并对其结果进行分析。经计算,成本法(社会贴现率以10%计算)、意愿调查法、森林环境效果评价法及木材需求曲线修正法的计算结果比例为0.4592∶0.2185∶1.7106∶1。分析认为,以木材需求曲线修正法得出的每年森林资源价值平均为1302元hm²较为合理可作为区域内生态公益林的补偿值成本法计算的年成本值597.9元hm²可作为生态公益林补偿的最低限值意愿调查法计算的每年支付意愿值284.5元hm²可作为当地受益群众对生态公益林的补偿费用。     

科技创新投入对环境全要素生产率的影响机制

使用2004~2015年的中国280个地级市的面板数据,对科技创新投入与环境全要素生产率间的非线性关系、内部影响机理和空间异质性进行分析,结果显示：科技创新投入与环境全要素生产率之间呈现倒N型关系,两个拐点的位置分别为7.722（2257.47万元）和9.610（14913.17万元）;在外部资本进入、污染治理、市场规模效应3种影响路径中,科技创新投入影响下的外部资本进入对环境全要素生产率依然存在污染避难所的负向效应,科技创新投入与外部资本间效应为0.1363,外部资本与环境全要素生产率间效应为-0.0065;科技创新投入能够增强企业的污染治理技术并提高环境全要素生产率,三者间前后效应分别为-0.0277和-0.0311;科技创新的投入与高效益增强了市场规模效应,有效促进生产结构的转型进而提高环境全要素生产率,三者间前后效应为0.0186和0.4346.空间异质性中,外部资本进入与溢出效应带来的污染避难所负效应在中部地区显著,在西部和东北部地区不显著,而污染天堂正效应在东部地区存在但不显著;污染创新治理投入的技术正溢出效应在东部和西部地区效应显著,在中部和东北部不显著;科技创新投入与市场需求规模效应在空间区域无差异且显著为正.建议依据科技创新投入的不同影响路径来实施空间差异化策略.