能源承载力预测分析方法的研究与应用研究

能源需求和人口、经济密切相关。能源需求分析是在一定的人口和经济增长假设下进行的。从投入产出角度看,能源需求的高低取决于终端需求与满足终端需求的中间过程。经济结构的变化,经济增长模式的选择,技术进步,优质能源的可获得性,环境保护要求等因素会对终端需求和中间过程产生影响。由于资源对国家和地区的重要性,资源承载力的研究显得尤为重要。因此有必要对一个区域的能源需求量作出预测和分析,提高区域发展和管理的科学性,从而实现区域的可持续发展。     

北京密云水库流域1980～2003年地表水质评价

对密云水库所处流域的4个监测点1980～2003年的地表水质数据进行分析,并参考单因子水质标识指数方法以国家地表水环境质量标准为标准进行地表水质评价.结果表明,4个监测点上都是TP的年际波动最大,变异系数分别为93.86%、86.08%、50.56%和139.47%;其次是Hg,4个监测点的变异系数分别为86.08%、25.75%、56.52%和47.01%;其余5个指标的变异系数相对较小.流域内4个监测点的高锰酸盐指数、BOD5、Pb和Cr都未超过饮用水标准限值;Hg只是在个别年份上(S1和S3在1992年,S4在1996年)超过饮用水标准限值.该流域主要是以TN和TP的污染为主,而且大部分年份TN比TP的污染严重.与1990年前十年平均水平相比,流域内1990年后十年平均化肥、农药和农用薄膜使用量分别增加了46%、1.73倍和3.59倍.畜牧业产值比重从1990年前的24.4%增加到1990年后的39.8%.与1990年前十年平均水平相比,1990年后十年平均工业总产值增长了4.24倍.空间上的分析表明,密云水库上游的污染风险大于下游出口的污染风险,而且潮河流域TN和TP污染物质对库区TN和TP污染发生的贡献大于白河流域.     

基于生命周期的循环农业系统评价

针对"循环经济系统是低碳经济的实现途径之一"的观点,在国内外研究的基础上,改进LCA模型,以湖南某典型的循环鸭业产业进行实证研究.整个鸭产业生命周期中耗用的不可再生资源、土地、水资源分别为48.629MJ、2.36m2和1321.41kg,潜在的温室气体、环境酸化、富营养化、人体毒性、水体毒性、土壤毒性分别为11543.26g(CO2eq)、52.36g(SO2eq)、25.83g(PO4eq)、1.26、60.74、24.65g(1,4-DCBeq),加权评估后,富营养化、水体毒性、土壤毒性潜在威胁均高于温室气体.结果表明,建立在传统生产模式上的循环农业适宜"适度循环";循环农业不能盲目追求低碳发展,在降低碳排放的同时还须考虑土壤和生物固碳,才能全面评价碳排放问题;循环经济和循环农业在评估碳排放的同时,还需对环境酸化、富营养化、生态毒性等其他生态指标进行评估,建立系统评价体系;LCA能够较好地对循环农业进行整体评价,值得进一步研究.     

模拟水体硝态氮对黄菖蒲生长及其氮吸收的影响

为了对挺水植物在水环境与水生态修复中的应用提供参考依据,选取黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)为对象,通过模拟水培实验,对比研究了6种水体硝态氮质量浓度(10.68、23.88、42.22、63.33、82.92、97.13 mg·L~(-1))下,黄菖蒲地上和地下生物量、根冠比、叶绿素含量、氮累计吸收量以及对硝态氮去除效果的差异,以期明确模拟水体硝态氮质量浓度对黄菖蒲生长及其氮吸收能力的影响.结果显示,首先,不同硝态氮质量浓度对黄菖蒲地上部分(茎叶)生长的影响大于地下部分(根);当硝态氮质量浓度为10.68 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比增加;当硝态氮质量浓度为42.22~97.13 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比减少.其次,黄菖蒲适宜生长的硝态氮质量浓度为23.88~63.33 mg·L~(-1);硝态氮质量浓度低于10.68 mg·L-1或高于82.92mg·L-1时,均会对黄菖蒲的叶绿素合成产生抑制作用.再次,黄菖蒲对氮的累积量随硝态氮质量浓度增加而增加,且地下部分对氮的累积能力优于地上部分;6种浓度下,单株黄菖蒲的氮累计吸收量为10.56~75.43 mg,其地下部分依次为地上部分的7.2、2.3、2.5、2.1、1.6以及1.5倍.此外,黄菖蒲对氮的利用效率与硝态氮质量浓度之间成显著的幂函数关系,且地上部分的氮利用效率高于地下部分.最后,黄菖蒲对硝态氮的去除率随硝态氮质量浓度增加而增加,6种浓度下黄菖蒲对硝态氮的去除率介于94.9%和99.3%之间,且水体中硝态氮质量浓度随时间延续呈指数函数降低.结果表明,黄菖蒲对硝态氮有很好的去除效果,但黄菖蒲的生长及其对氮的吸收与去除效率受水体硝态氮质量浓度影响显著,且地上部分较地下部分更为敏感.     

北京雾霾天气生物气溶胶浓度和粒径特征

近年来北京雾霾天气频发,空气颗粒物聚集是导致雾霾天气发生的主要原因之一.作为一种重要的空气颗粒物,生物气溶胶对人体健康存在危害.本研究调查了雾霾天气时,生物气溶胶浓度和粒径分布规律;对其同空气质量指数PM2.5(AQI),环境温度和湿度间的Spearman’s相关性进行了研究;分析了冬夏两季重度雾霾天气时,生物气溶胶粒径分布规律.结果表明,生物气溶胶浓度与PM2.5(AQI)呈负相关,与环境温度呈正相关.环境湿度与细菌气溶胶浓度呈负相关而与真菌气溶胶浓度呈正相关.在冬季,最大浓度细菌和真菌气溶胶分别在4.5~7.0μm和2.1~3.3μm粒径范围内检测到,而夏季最高浓度细菌和真菌气溶胶均分布在3.3~4.5μm范围内.本研究结果将为不同雾霾天气下,评价生物气溶胶对人类健康造成的危害提供基础数据.     

噻吩磺隆降解菌Staphylococcus sp.的分离及其降解特性与途径

采用富集培养技术从磺酰脲类除草剂污染土壤中筛选得到1株降解噻吩磺隆的细菌,命名为ZWS13.经形态特征和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus sp.).采用HPLC研究了初始底物浓度、温度、接种量、pH等因素对菌株ZWS13降解噻吩磺隆的影响.结果表明,菌株ZWS13对噻吩磺隆的降解具有较广的底物浓度范围,在7 d内对初始浓度5.0~100.0 mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到60%以上;菌株ZWS13降解噻吩磺隆的较适pH为8.0,较适温度为40℃,较适接种量为1%;其中,菌株培养温度为40℃时,菌株在10 d内对50.0mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到99%以上.降解谱测定结果表明,菌株对烟嘧磺隆、吡嘧磺隆和甲磺隆亦具有良好的降解效果.采用HPLC-MS分析确定了菌株对噻吩磺隆的5个降解产物,推测菌株对噻吩磺隆的降解途径主要为磺酰脲桥C—N键的断裂、脱甲基作用或脱酯作用的甲基丢失及三嗪环的开裂.研究表明,菌株ZWS13能够有效地降解噻吩磺隆,具有生物修复噻吩磺隆污染的潜力.     

不同铁营养状况下根系特征及蒸腾对黄瓜幼苗吸收镉的影响

采用营养液培养方法,研究了不同铁营养状况下的根系形态变化及蒸腾作用对不同品种黄瓜幼苗吸收镉的影响.结果表明,不加铁处理对地上部生物量的影响大于对根系的影响,并且不同品种间生物量差异显著.不加铁处理和低水平铁处理时,黄瓜根长变长、根表面积变大.与不加铁处理相比,加铁处理显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收,中农5号(缺铁敏感黄瓜品种)和津春4号(缺铁不敏感黄瓜品种)每克根对镉的吸收量分别降低了25.5%~45.5%和28.8%~55.0%;但却增加了镉向地上部的转运,镉在叶中的分配系数分别增加了2.2~3.6倍(中农5号)和2.6~3.7倍(津春4号).缺铁敏感的中农5号吸镉总量与根长、根表面积都呈显著正相关性,而缺铁不敏感的津春4号吸镉总量与根长、根表面积之间的关系不显著.不管是中农5号还是津春4号,其蒸腾速率与每克根吸收镉的量均呈显著的正相关关系.不同铁营养状况影响了黄瓜幼苗的根系形态和蒸腾速率,从而影响了根系对镉的吸收,高铁水平显著抑制了黄瓜根系对镉的吸收.     

炭纤维载体固定床厌氧发酵启动运行效果实验

以开发高效率、抗冲击性能强的高浓度有机废水沼气发酵技术为目的，用传统的 UASB反应器作为对照，研究了以炭纤维为生物膜载体的固定床厌氧反应器的启动运行效果。反应器进口废水 COD 为 5 000 mg/L, 水力停留时间 (HRT) 由213 h 逐步缩短为35 h，进水有机容积负荷(OLR)由0.56 kg COD/ (m³·d)提到3.45 kg COD/(m³·d)。结果表明，固定床反应器厌氧发酵的效率比对照高，出水 pH 值也比对照稳定；运行到第 50 d 时，固定床厌氧反应器和对照的 COD去除率分别由第 7 d 的36.56%和33.58%上升到87.9%和62.6%；固定床厌氧反应器的容积比产气率最高为1.16 m³/(m³·d)，累计产气量为415.59 L，而对照的容积比产气率最高值仅为0.31 m³ /(m³·d)，累计产气量为 71.66 L，前者最高容积比产气率和累计产气量分别是后者的3.74倍和5.78倍。固定床厌氧反应器的启动速度、COD 去除率和产甲烷效率显著地高于对照反应器。     

水源地生态补偿标准估算——以贵阳鱼洞峡水库为例

鱼洞河是乌江水系的一个小支流,为下游贵阳市提供饮用水水源。在鱼洞河上下游之间建立生态补偿机制,理论上需要知道上游治理污染和维护生态环境的费用,以及下游对上游提供的生态环境服务的支付意愿。只有下游的支付意愿大于上游的费用,上下游之间的生态补偿机制才有理论可能性。在对上游龙里县汇水区进行实地调研后,重点评估了当地安装沼气系统、坡耕地(≥25°)退耕还林、其他地区的土壤侵蚀防治以及点源污染治理费用,得出上游治理投资费用为199万元,年度费用每年89.2万元-168万元。采用意愿调查法(CVM)对贵阳市自来水用户对上游环境服务的支付意愿进行了评估。采用简单随机抽样方法在贵阳3个区内选取了900户作为样本,结果表明,有62.7%的人愿意为生态补偿付费。采用PROBIT模型,可以计算出为避免鱼洞河水质恶化的支付意愿均值为0.37元/m3,贵阳市自来水用户总的支付意愿每年达847万元。结果表明在鱼洞河水源地进行上下游生态补偿理论上是可能的,补偿标准介于上游费用与下游支付意愿之间。     

垃圾渗滤液处理工艺运行参数优化与技术比较

垃圾渗滤液是公认的一种成分复杂且难以处理的高浓度有机废水,笔者在北京市海淀区六里屯垃圾填埋场通过2007—2010年垃圾渗滤液处理的工程实践,以COD和氨氮的去除率为指标,研究了不同的垃圾渗滤液处理工艺组合,以及不同运行参数条件下对垃圾渗滤液的处理效果。结果表明,在中温UASB和A/O的平均水力停留时间(HRT)缩短1/3的情况下,通过改进A/O段曝气方式,优化系统的pH、DO等运行参数,用MBR替代絮凝工艺,使整个组合工艺对COD的年平均去除率达到了94.3%,氨氮的去除率维持在99.5%以上,出水氨氮稳定在10 mg/L以内,而改造前的COD与氨氮的年平均去除率仅为82.2%与55.3%。与改造前的UASB+A/O+絮凝工艺组合相比,改造后的UASB+A/O+MBR工艺组合具有更高的污染物去除能力、更好的抗缓冲性和稳定性。