基于复杂系统理论的天津市环境与经济关系分析

基于区域环境与经济系统开放复杂性特点,利用最大流原理建立区域环境与经济复杂系统模型分析二者间的关系. 以天津市为研究对象,研究了其环境与经济系统在2001—2010年的发展过程,借助Matlab R2010a求ξ(系统稳定性系数),通过ξ的变化规律分析各组元间的相互作用和系统的整体发展状况. 结果表明:2001—2010年天津市环境与经济系统中各组元间的相互作用逐年增强,ξ逐年上升并在2010年达到最大值(18.615 4),表明该系统中环境与经济各组元间的相互作用逐渐协调,天津市的环境与经济发展呈相互促进的关系.      

滨海新区能源消费驱动因素完全分解研究

运用完全分解模型详细研究了2000-2007年间滨海新区能源消费总量变化的过程。结果表明,2000-2007年期间,经济规模扩张因素所产生的增长效应对滨海新区能源消费总量的持续增长起主导作用。与此同时,产业结构的变动对能源消费的减量作用为负面的,技术进步因素产生的能源强度效应则是推动滨海新区能源消费减量的主要因素。笔者认为,推动产业结构的跨越式演进以及在未来城市规划中增加能源消费总量约束性的发展指标是滨海新区实现能源消费总量降低的重要途径和手段。     

基于Agent的城市扩张占用耕地动态模型及模拟

与传统的在景观尺度上对城市扩张占用耕地时空特征及其演变规律的研究不同,论文从微观层面提出基于Agent 的城市扩张占用耕地动态模型（Urban Encroachment on CroplandDynamic Model,UECDM）,多角度深入探索耕地向城市用地转变的驱动机理及其时空动态特征,并提出协调二者平衡的可持续发展对策。在UECDM模型中引入视域分析,通过模拟地形和观察点将视觉景观的量化评价结果应用到居民居住区位决策过程,从而分别构建包含可视域的能够更全面表征环境要素及其内部关系的元胞自动机层和不同类型Agent 相互作用的多智能体层,兼顾人类决策行为和城市空间生长自组织性。应用该模型对天津城市扩张占用耕地进行动态模拟研究,并从数量与空间格局两方面展开精度验证,Kappa 系数达到0.795,依据4 个景观格局指数计算得到模拟结果的平均相对误差为3.86%,表明模型具有较高可信度。对不同时期模拟结果的分析表明,天津城市扩张占用耕地空间主要表现为“摊大饼”式外延扩展和跳跃式“卫星城”,研究结果将为未来城市发展规划和耕地保护提供决策支持。     

天津市大气颗粒物污染特征与来源构成变化

对1985年、2001年和2011年天津市颗粒物的粒径、化学组分以及污染来源的变化趋势进行了对比分析. 结果表明:天津市PM₁₀中细粒子所占比重逐渐增加,由1985年的<0.51升至2011年的0.57. PM₁₀中化学组分发生了明显改变,主要组分由单一的地壳元素发展为二次粒子、碳和地壳元素并重,1985年以地壳元素(Si、Al、Mg、Ca等)为主要组分,2001年以TC、Si、SO₄2-、Al、Ca为主要组分,2011年主要组分除TC、Si、SO₄2-、Ca外,还新增了NO₃-. 各主要组分质量浓度及其占ρ(PM₁₀)比例的变化多样,ρ(Si)所占比例先显著下降后保持平稳,其由1985年的28.7%降至2011年7.6%;碳组分所占比例由2001年的24.9%降至2011年17.9%;二次粒子质量浓度〔即ρ(SO₄2-)、ρ(NO₃-)之和〕所占比例由2001年的10.2%升至2011年的18.3%. 煤烟尘对天津市PM₁₀的分担率由1985年的45%降至2011年的22%,而开放源、二次粒子和机动车尾气尘对PM₁₀的分担率有所增加,三者分别由1985年的29%、6%和3%升至2011年的35%、16%和16%. 环境空气中对颗粒物有重要贡献的源类越来越多,颗粒物的污染特征由煤烟型过渡为混合型再过渡到复合型.      

天津市PM_（2.5）排放源构成分析及防治措施评估

以天津市2010年污染源普查为主要数据源建立天津市大气污染源排放清单,采用MM5/CMAQ模式,以1、4、7、10为各季节代表性月份,模拟研究天津市各季节PM2.5来源构成变化以及＂十二五＂期间天津市大气污染治理重点工程实施对天津市PM2.5空气质量改善的贡献。结果显示,热力供应、工业燃煤及居民生活源是天津市PM2.5污染主要贡献来源。重点工程全部实施完成后,天津市PM2.5空气质量浓度值与2010年相比约有11.5%的下降,对改善天津市空气质量效果显著。     

天津地区表层土壤和河流沉积物中正构烷烃化合物的成因分析

对天津地区表层土和河流沉积物中正构烷烃化合物进行了测试分析。不同环境功能区正构烷烃组成特征存在一定差别。表层土和河流沉积物中正构烷烃主峰碳、CPI和轻重比指数等地球化学参数分析表明,样品中中、低碳数正构烷烃主要来源于石油及其衍生物,个别样品中C17、C19 正构烷烃含量很高,并具明显的奇碳优势,可能与藻类生物活动有关;高碳数正构烷烃具有比较明显的奇碳优势,主要来源于高等植物蜡质的降解产物。不同环境功能区污染源的构成也存在比较明显的差别。     

天津市生态环境监测

“十五”期间,天津市开展了生态环境监测工作,并取得了一定成绩,但由于生态监测指标体系和技术手段的不完善,生态监测的继续开展仍存在着一定的问题。从今后环境保护的实际需求出发,提出了天津市开展生态监测的总体构想。     

天津滨海新区秋冬季大气污染特征分析

为了解天津滨海新区大气污染物浓度水平和污染来源,2009年9月1日~2010年2月28日对NOx、CO、SO2、O3、PM2.5、PM10进行了连续在线观测,并同步观测了气象要素.结果表明,秋冬季上述污染物最高日均值(秋冬平均值±标准差,O3为日小时均值最大值)分别达到300.7(65.4±52.9)×10-9、7.278(1.324±1.169)×10-6、53(13±12)×10-9、95(28±21)×10-9(体积分数)和287.4(62.3±53.6)μg/m3、1421.4(161.9±136) μg/m3. NOx和SO2秋季低于冬季,O3和PM10反之. CO和PM10相对国家二级标准超标率为2%和38%,PM2.5相对WHO标准(75μg/m3)超标率为31%.季节统计日变化显示CO和NOx为早晚双峰型,SO2为中午的单峰型,O3为午后单峰型,且秋季日变化振幅远大于冬季, PM10为早晚双峰型,但冬季比秋季晚出峰2~3h.除冬季PM10,大气污染物浓度49%~74%的逐日变化由气象要素影响.滨海新区大气污染受局地排放和外源输送共同影响,西南方向气流易造成污染物积累,其次是东北方向,而东和东南气流最有利于污染物扩散;各污染物具体表现为NOx主要受局地源控制;SO2主要受外来输送影响;CO和PM2.5同时受本地源和外来源的共同影响;PM10秋季表现为本地源污染,而冬季为本地源和外来源的共同影响.     

天津市大气降水化学组成特征及来源分析

为了解天津市大气降水的化学组成及其来源,2013年1—12月在天津市环境监测中心、天津市塘沽区环境保护监测站、天津市蓟县环境保护监测站采集降水样品,分析了pH、EC(电导率)和主要离子的分布特征. 结果表明:天津市降水的pH、EC雨量加权平均值分别为5.58、98 μS/cm. 降水中各离子雨量加权平均当量浓度(当量浓度＝质量浓度×离子价数/分子量)为Ca2+>SO₄2->NH₄+>NO₃->Cl->Mg2+>Na+>F->K+. 其中,Ca2+、SO₄2-、NH₄+、NO₃-和Cl-是降水中的主要离子,占总离子当量浓度的91.3%. 降水中SO₄2-/NO₃-(当量浓度比)为2.1,近10年来呈逐渐降低趋势,表明天津市大气污染向复合型转变趋势明显. 总离子当量浓度季节差异大,冬季高、夏季低;SO₄2-、NH₄+、NO₃-等当量浓度在冬季最高,Ca2+当量浓度在春冬季基本相当. 从空间分布上看,降水化学组成在天津市环境监测中心、天津市塘沽区环境保护监测站、天津市蓟县环境保护监测站分别表现为受综合源、工业源和海洋源、工业源和农业源的影响特征. 富集因子计算结果表明:降水中Ca2+和K+主要来自地壳;Mg2+主要来自地壳,同时也受海洋源的影响;Cl-的海洋源和人为源的贡献基本相当;但降水中的SO₄2-、NO₃-主要来自人为活动.      

基于DPSIR模型的天津滨海新区环境风险变化趋势分析

考虑区域环境污染事件的形成机制,根据驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型框架,提出系统度量区域环境风险变化趋势的指标体系和评价模型,并对天津滨海新区工业化进程中突发性环境污染事件引发的环境风险变化趋势进行了评估. 结果表明:天津滨海新区2007,2015及2020年环境风险分别为0.487,0.508和0.367,分别处于警戒状态、较差状态和警戒状态,说明滨海新区环境风险形势比较严峻,需要进一步采取更有效的响应对策.