中国城镇污水处理厂温室气体排放趋势及驱动因子识别

为实现我国城镇污水处理厂绿色发展,助力实现“双碳”目标,通过测算2014-2020年我国各省(自治区、直辖市)城镇污水处理厂温室气体排放量(不包括西藏自治区和港澳台地区数据,下同),分析各省份污水处理厂水-能关系及空间格局变化趋势,并基于随机森林模型识别影响城镇污水处理厂温室气体排放的驱动因子,探究各因子对碳排放总量的影响程度.结果表明：(1)我国2020年城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO₂当量计)为33.26 Mt,较2014年增长了45%.全国人均排放量为22.9 kg/a,单位GDP排放强度为3.19 kg/(10⁴元),吨水排放强度为0.589 kg/m³,均存在北高南低的特征.(2)华北地区城镇污水处理厂温室气体间接排放占比最高,天津市水-能关系最为合理,GWFRE(灰水足迹削减率)与eGWFR(单位能耗下的灰水足迹削减效率)分别为4.57、9.14.(3)全国城镇污水处理厂温室气体排放的空间自相关性逐年加强,热点区域面积逐年减小,冷点区域面积逐年增加,局部格局呈显著的南北分异.(4)驱动因子中人口数量、...     

骆马湖表层沉积物微塑料的分布、来源及储存量

为探求骆马湖表层沉积物微塑料的分布特征,于2019年夏季和2021年冬季收集了20个采样点的样品,使用光学显微镜观察微塑料特征并分类,使用傅里叶变换红外显微镜光谱仪鉴定其聚合物成分,使用扫描电子显微镜分析其表面形态.结果表明,骆马湖夏季和冬季沉积物微塑料的丰度平均值为（513±201） n·kg^-1和（528±263） n·kg^-1.总体而言,60～500μm、纤维、透明和聚乙烯微塑料占比最高,表层沉积物微塑料的储存量分别为111.20 t（9月）和74.16 t（1月）.结果发现,夏季人工泄洪后,闸后小尺寸微塑料的比例均高于闸前30%以上,证明水流剪切力是加速微塑料破碎的驱动力.开始调水后,上游的微塑料丰度平均值从705 n·kg^-1下降到653 n·kg^-1,而下游则从530 n·kg^-1增加到740 n·kg^-1.上游沉积物中消失的是较小和较轻的塑料颗粒,如聚乙烯和聚丙烯.它们随着水流在上游表层沉积物中再悬浮,迁移至下游,并再次沉降.通过探讨人工泄洪...     

基于氮氧同位素解析不同降雨条件下硝酸盐污染源

随着城市化的进程和人类活动强度的增加,过高的硝酸盐污染负荷对地表水水质安全构成极大威胁.当前针对地表水体的硝酸盐源解析仅强调了来源的季节性变化特征,而鲜见考虑降雨事件对区域污染源组成的影响.本文以扬州市江都区通扬运河为研究对象,利用氮氧同位素技术和基于R语言的稳定同位素模型(stable isotope analysis in R)定量评价了各类型污染源在不同降雨条件下对水体硝酸盐污染的贡献.结果表明:①通扬运河各区段污染物浓度具有很强的空间变异性.ρ(NO3-)和ρ(NH4+)具有相似的空间分布特征,表现为:中游区＞下游区＞上游区,中游区较高的城市化水平带来的人类活动加剧了氮污染的输入.②降雨增加了各河段污染物浓度的不确定性,降雨带来的冲刷和稀释效应总体上增加了水体中的ρ(NO3-)、ρ(NH4+)、ρ(Cl-)和ρ(SO42-).③在无雨和低降雨的条件下,通扬运河水体NO3-主要来源于大气沉降(贡献率为27％～47％)和土壤有机氮(贡献率为21％～29％);在降雨事件影响下,化肥(贡献率为16％～34％)成为了最主要的污染源.降雨造成的污染源变化具有空间差异性,下游区(农业区)化肥和土壤有机氮贡献率的增加较中上游区更加明显.④下游区存在较强的反硝化作用,且低降雨条件下更容易发生硝化和反硝化.     

景观类型与景观格局演变对洪泽湖水质的影响

基于Landsat序列遥感影像数据解译进行了景观类型分类,分析了2008—2018年洪泽湖16个监测点位水质数据变化特征,从流域尺度研究了景观类型和景观格局演变对湖区水质的影响机制.研究结果表明,洪泽湖区主要水质风险指标为总氮（TN）和总磷（TP）,淮安南区域TN和TP浓度较高.2000年之前洪泽湖流域内景观类型主要为旱地（43.3%）,2000年后主要景观类型逐渐转变为水田（37.7%）和建设用地（23.6%）.建设用地、水田、入湖河流、围圩和围网养殖面积与湖区TN和TP浓度呈显著正相关,林地和草地面积与TN和TP浓度呈显著负相关.围圩养殖面积对TN浓度变异解释度最高,建设用地面积对TP浓度变异解释度最高,分别为47.6%和43.2%.近20年洪泽湖流域景观破碎度增大,斑块密度指数（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与湖区TN、TP浓度呈显著正相关.建设用地、围网和围圩养殖面积增加以及景观破碎化增强与湖区TN和TP浓度上升密切相关.减少围圩和围网养殖的面积比例,控制建设用地和水田规模,降低生态空间景观破碎度,是维护和修复洪泽湖水质安全和水生态健康的重要抓手.     

1948~2016年全球主要气象要素演变特征

采用M-K趋势检验与R/S分析法,探究了近70a全球全年及各季节的降水、气温、蒸发量的演变特征与空间分布格局.研究发现：（1）1948~2016年间,全球72.7%地区的降水呈现出非显著的上升或下降趋势,全球总降水量呈现上升趋势,趋势率为1.9mm/10a;全球气温呈现显著性、持续的上升趋势,趋势率为0.23℃/10a,1980年后气温上升速率变快;1980~2016年间全球蒸发量在大部分地区呈现上升趋势,总蒸发量的变化趋势率为8.2mm/10a;Hurst指数显示气温与蒸发变化的持续性明显大于降水量的变化;（2）降水量在北半球高纬地区多呈现出非常显著的增加趋势,在低纬度地区多呈现波动或下降趋势,且在12月~次年5月（DJF、MAM）的上升趋势的显著性普遍高于其他两个季节;气温在DJF和MAM的上升趋势相对微弱,中高纬地区呈现非显著性的变化趋势,亚洲中部部分地区在JJA呈现出显著性的下降趋势;蒸发量在沿海湿润地区的上升趋势显著,美洲北部在DJF呈现出显著下降的趋势,格陵兰岛、尼罗河流域在一年四季均为下降趋势;（3）各大洲的气温在1948~2016年均呈现出显著的上升趋势,其中北美洲的平均上升率最高;降水除非洲外均为上升趋势,非洲地区的降水量呈现出下降趋势,南美洲降水呈现出3个阶段的下降趋势;各大洲的蒸发量均呈现上升趋势,其中欧洲的平均上升率最高;除大洋洲外,各大洲降水量的上升速率低于蒸发量的上升速率.     

基于随机森林与可变模糊集的城市洪涝脆弱性评估

洪涝灾害作为城市面临的重要自然灾害之一，对社会经济发展造成了重要的影响。首先从自然、经济、基础设施3个方面利用随机森林模型以数据驱动的方式筛选出了影响城市洪涝脆弱性的12项关键指标并据此构建了城市洪涝脆弱性评估指标体系。在此基础上，基于随机森林和熵权法计算指标体系权重，构建基于随机森林（RF）和可变模糊集（VFS）耦合的城市洪涝脆弱性评估模型（RF-VFS）。最后，以长江流域特大城市南京市为例，进行洪涝脆弱性评估，得到了影响南京市洪涝脆弱性的关键影响因素，并从完善城市洪涝管理政策、加强城市基础设施建设和防灾减灾应急措施3个方面提出了降低城市洪涝脆弱性的对策建议。结果表明：南京市洪涝脆弱性与汛期降雨量、硬地面积、地均GDP、城市道路网密度等指标呈较强关联；近20年南京市洪涝脆弱性等级呈上升趋势且高等级的年份出现频率愈加频繁，尤其是近5年洪涝脆弱性等级较高，研究结果与实际调研情况相符。该研究能为南京市相关管理部门加强洪涝管理和降低洪涝脆弱性提供决策参考，同时对其他城市的洪涝灾害管理也具有借鉴意义。     

湖泊流域水文学研究现状与挑战

湖泊蕴含丰富的淡水资源,是区域发展的重要支撑.气候变化和人类活动加剧全球水资源时空分布差异,伴随越发频繁的湖泊洪水和干旱问题,影响区域经济社会用水安全和湖泊生态系统健康.湖泊流域是一个相对独立完整的地理单元,具有明确的水文边界,因此,一直以来是水文研究的理想区域.针对21世纪以来湖泊流域新呈现的水文问题,基于文献调研,结合长江中游鄱阳湖流域案例,重点就流域水文极值与湖泊洪旱、湖泊水文对流域植被变化的响应、湖泊流域系统水文水动力集成模拟、湖泊流域水平衡演变及未来变化趋势预测等若干水文问题的研究现状和问题进行阐述,提出未来拟着重研究的若干主题.研究可望丰富流域水文学和湖泊水文学内容,对相关学科未来发展提供参考.     

税费改革对高耗水行业水资源利用效率的影响北大核心CSCDCSSCI

客观评估水资源税改革在高耗水行业的政策效应,分析水资源税改革对高耗水行业用水情况的影响,对推进节水型社会建设和水资源税改革具有重要的参考价值和借鉴意义。文章采用双重差分模型分析水资源税改革试点对高耗水行业水资源利用效率的影响。基于2011—2019年的省级面板数据,选取高耗水行业用水量和万元GDP用水量作为被解释变量,水资源税改革作为核心解释变量,经济发展、资源禀赋、科技进步、产业结构和社会因素作为控制变量,进行基准回归分析,并对分析结果的可靠性进行平行趋势、安慰剂等检验以及异质性影响分析。结果表明,水资源税改革有效降低了高耗水行业的万元GDP用水量,但对用水总量的影响尚不显著。用水总量并未得到有效抑制主要是因为经济发展需要和水资源效益与城镇化发展不匹配,万元GDP用水量降低主要是科技进步和水资源税征收带来的合法性压力和成本黏性的共同作用。但随着水资源税改革的深入推进,企业可以直接压缩的成本空间将越来越小;并且随着企业“阵痛期”过去,以及周期性、滞后性对科技进步影响的减少,科技进步将在提高用水效率中发挥越来越重要的作用。建议在坚持节水优先、以水定产的基础上加大科研经费的投入,加快高耗水行业的转型升级,为实现“十四五”节水目标做贡献。     

南水北调工程通水对受水区水资源集约利用效率的影响——基于河南省市级层面的实证北大核心CSCDCSSCI

南水北调工程通水改变了受水区水资源利用现状与配置格局,但对受水区水资源集约利用效率的促进作用还有待证实。该研究基于“开源”和“节流”两个视角,分析南水北调工程通水对受水区水资源集约利用效率的影响机制。在此基础上采用一般面板数据回归模型及中介效应模型,选取2015—2019年南水北调中线工程受水区河南段市级面板数据,实证分析南水北调中线工程通水对受水区水资源集约利用效率产生的影响,以技术进步和产业结构为中介变量,检验南水北调工程通水影响受水区水资源集约利用效率的作用机制。研究结果表明:①调水工程通水对受水区河南段水资源集约利用效率具有显著正效应,即水资源集约利用效率会随着调水工程供水强度和供水成本的增加而提升。②技术进步在调水工程通水促进受水区河南段水资源集约利用效率提升的过程中具有显著中介效应;产业结构在调水工程通水促进受水区河南段水资源集约利用效率提升的过程中具有完全中介效应。③技术进步、产业结构对受水区河南段水资源集约利用效率的正向影响会随着调水工程通水规模的扩大而略有下降;模型中政府作用对河南段水资源集约利用效率产生的正向调节效应在加入技术进步与产业结构两个中介变量后变得显著。最后,基于水资源供给管理和需求管理层面,从保障调水工程供水量、完善供水水价定价机制、推动受水区技术进步与创新能力提高、实现产业结构升级等方面提出对策建议,以期充分发挥调水工程通水在受水区水资源集约利用效率提升中的积极作用。     

黄河源区积雪变化时空特征及其与气候要素的关系

基于1979~2016年积雪深度数据和同期气象站点的降水、气温观测资料,分析了黄河源区年均雪深和积雪天数的时空间演变规律,采用弹性系数法和相关性分析法研究降水、气温对积雪的影响及其空间规律.结果表明,黄河源区积雪期集中在11月到次年4月,源头以及西北高山区积雪初日较早,终日较迟,同时也是年均雪深高值区,积雪天数较长.研究期（1979~2016）内黄河源区面均降水量呈现不显著的减少趋势,下降率为-2.43mm/10a,气温显著上升.面均年均雪深和积雪天数都呈现下降趋势,但趋势在0.05水平上不显著.积雪天数对积雪期降水、气温的弹性系数分别为0.513和-1.347,年均雪深的弹性系数分别为0.696和-0.219,高山寒冷的研究区上游的年均积雪对降水、气温变化更为敏感.降水减少是黄河源区积雪天数下降的主要影响因素,贡献率约为77.2%.积雪期降水和气温对年均雪深变化的贡献率分别为43.7%和56.3%.降水对黄河源区西部和北部年均雪深变化的贡献率较高,在南部和东部气温是影响年均雪深的优势因素.