基于生态足迹的武汉城市圈生态承载力评价和生态补偿研究

在推进新型城镇化和生态建设的背景下,客观定量评价区域生态环境状态,是当前我国生态建设重要而紧迫的任务之一。高密度的人类活动会对自然生态系统产生超负荷的压力,通过生态承载力的分析能够定量测度这种状况,为区域可持续发展提供借鉴意义。基于生态足迹模型,计算了2008年和2013年武汉城市圈各县域单元的生态足迹/承载力,并进行了时空变化分析。研究发现武汉城市圈各县域单元的生态足迹和生态承载力在空间上存在显著的差异性,生态足迹逐年增加,生态承载力的变化相对较小,出现两级分化的现象。根据生态足迹/承载力进行跨区县生态补偿测算,得到2008年和2013年武汉城市圈48个县域的转移支付情况,表明如果运用财政转移支付的手段,整个区域能够达到生态系统供给和需求动态平衡的目标,缓解武汉城市圈的生态压力,实现武汉城市圈的可持续发展。     

Investigation of titanium liquid/gas diffusion layers in proton exchange membrane electrolyzer cells

In a proton exchange membrane electrolyzer cell (PEMEC), liquid/gas diffusion layer (LGDL) is expected to transport electrons, heat, and reactants/products to and from the catalyst layer with minimum voltage, current, thermal, interfacial, and fluidic losses. In addition, carbon materials, which are typically used in PEM fuel cells (PEMFCs), are unsuitable in PEMECs due to the high ohmic potential and highly oxidative environment of the oxygen electrode. In this study, a set of titanium gas diffusion layers with different thicknesses and porosities are designed and examined coupled with the development of a robust titanium bipolar plate. It has been found that the performance of electrolyzer improves along with a decrease in thickness or porosity of the anode LGDL of titanium woven meshes. The ohmic resistance of anode LGDL and contact resistance between anode LGDL and the anode catalyst play dominant roles in electrolyzer performance, and better performance can be obtained by reducing ohmic resistance. Thin titanium LGDLs with straight-through pores and optimal pore morphologies are recommended for the future developments of low-cost LGDLs with minimum ohmic/transport losses.     

湖北省生态足迹和生态承载力时空动态研究

研究湖北省内部可持续发展的趋势,以2005年、2010年、2013年统计数据为基础,应用生态足迹分析法核算湖北省17个市(州、林区)在三个时间节点的生态足迹与生态承载力,对各地区生态足迹和生态盈亏状况从时间和空间上进行动态研究。研究结果表明:湖北省17个市(州、林区)的总生态足迹和人均生态足迹呈迅速增长趋势,其中中部地区增长最快;2005年生态赤字最为严重的地区集中于以武汉为代表的中东部,2013年生态赤字最为严重的地区集中于中西部,生态赤字空间分布的重心逐渐由东部向西部转移;6种生态生产性土地增长速度由快到慢依次是建筑用地、化石能源、草地、水域、林地和耕地,其中潜江、恩施、天门、仙桃、黄冈等地建筑用地生态足迹增速最快,十堰、鄂州、黄石、荆州、荆门等地则是水域生态足迹增速最快,草地、水域、化石能源用地和耕地的生态足迹增长共同决定各地区人均生态足迹的变化趋势。     

Capacity building for food justice in England: the contribution of charity-led community food initiatives

This paper discusses the extent to which charity-led initiatives can contribute to capacity building for food justice in England. The paper draws on evaluations of two projects run by the charity Garden Organic: the Master Gardener Programme, operating a network of volunteers who mentor households, schools and community groups to support local food growing, and the Sowing New Seeds programme, which engages “Seed Stewards” to work with communities to encourage the growing and cooking of “exotic” crops. Based on qualitative data about peoples’ motivations for participation and the benefits that are experienced, we interpret these projects as examples of capacity building for food justice. We suggest that whilst currently depoliticised, the “quiet” process of reskilling and awareness raising that occurs through shared gardening projects could have transformative potential for people’s relationship with food. Finally, we use our findings to raise critical questions and propose future research about food justice concepts and practices.     

Assessing local planning capacity to promote environmentally sustainable residential development

Smart growth and sustainability planning have, in recent years, become central issues in planning discourse. Scholars have argued that planning capacity at the local government level is critical for smart growth planning, and that planners have a fundamental role to play in advancing local and regional sustainability. In this paper, we investigate the extent to which local planning capacity enables communities to promote more sustainable, smart growth residential development. Based on a 2013 survey of 38 county and 53 municipal governments in the state of Wisconsin, USA, this study finds that the majority of the sample communities have permitted residential developments characterized as transit-oriented, New Urbanist, mixed use, infill developments, or conservation subdivisions as alternatives to low-density, automobile-dependent conventional developments. The study also finds that jurisdictions with higher planning capacities are more likely to overcome significant barriers to more sustainable residential development.     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。     

粉末活性污泥处理含铀废水的特性

以生活污水处理厂剩余活性污泥为原料,制备粉末活性污泥(PAS)作为生物吸附剂,考察p H值,PAS投加量,U(Ⅵ)初始浓度和吸附时间对PAS吸附U(Ⅵ)的影响,探讨了PAS吸附U(Ⅵ)的作用机理。实验结果表明,在U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L时,其最佳吸附p H值为3,去除率97.77%,吸附平衡时间120 min;吸附过程较好地拟合了准二级动力学模型(R2≈1)和Freundlich等温模型(R2≈1);X射线能谱和离子交换实验分析表明,离子交换为其主要吸附方式,参与交换的主要离子为Ca2+;红外光谱分析表明,PAS吸附U(Ⅵ)后自身结构未发生改变。以0.1 mol/L的HCl溶液作为解吸液,初次解吸率达92.83%,循环利用3次仍具有较好的吸附效果。     

江苏省太湖流域水功能区纳污能力及限制排污总量研究

水功能区纳污能力及限制排污总量研究是制定区域水污染控制规划的基础。依据《江苏省地表水(环境)功能区划》,结合江苏省太湖流域现状水质和污染概况,针对河网区和湖库区分别采用一维、二维非稳态模型,计算江苏省太湖流域水功能区纳污能力,在此基础上,引入最大污染物入河量,核定50%、75%和90%水文保证率下的最大污染物入河量分别为2015年、2020年和2030年限排总量。结果表明:(1)CODMn和氨氮纳污能力分别为284 803 t/a和22 448 t/a;(2)2015年CODMn和氨氮限排总量分别为221 867 t/a和20 520 t/a,2020年和2030年限排总量递减,均小于纳污能力;(3)CODMn和氨氮入河量削减率分别为21.8%和46.3%,与水质超标率相差均在25%以内,基本相符。江苏省太湖流域纳污能力、限排总量、污染物入河量削减率和水质超标率之间关系合理,计算结果合理。研究成果为太湖流域水环境控制规划提供决策依据。     

亚热带流域氮磷排放与养殖业环境承载力实例研究

畜禽养殖业粪便排放已经成为我国农村地区主要的农业面源污染源之一,也是制约养殖业良性发展的主要瓶颈.本文以湖南省长沙县典型亚热带流域为研究单元,基于流域水环境定位观测、耕地氮(N)磷(P)消纳能力以及养殖业调查和土壤分析资料,初步分析了亚热带丘陵区的面源污染现状及畜禽养殖业的环境承载力.结果表明,研究区金井河流域134.4 km2范围内N、P年负荷分别为N 2.72 t·km-2和P0.11t·km-2,其中养殖粪便对水体总氮(TN)、总磷(TP)负荷的贡献率分别约为42.2％和62.0％.区内平均畜禽养殖密度为3.46 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪24.39万头),显著高于现有化肥用量条件下流域的实际承载力1.13 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪6.35万头),因此养殖密度过高是导致研究区水体NP负荷较高的主要原因.区内N、P盈余量分别为N 35.8 kg·hm-2、P 18.61 kg·hm-2.研究区基本不施用化肥条件下畜禽养殖业的最大环境承载力为7.26 AU·hm-2,在有机肥占合理施肥量30％条件下,当地畜禽养殖业的环境承载力为2.74AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪19.50万头).降低养殖密度、调整养殖业空间布局以及提高养殖废弃物的资源化利用率是防治当前面源污染的有效途径.     

区域大气环境容量资源优化利用的博弈分析

大气环境容量是一种公共资源,合理利用和保护大气环境容量资源是大气环境改善的有效途径.从区域内各城市间的博弈行为出发,利用个人决策模型、整体决策模型、关系模型对区域内大气容量资源进行分析,揭示大气容量资源被过度使用的现象,针对城市监管不力、企业排污严重引起大气污染问题而提出帕累托改进模型,指出大气环境保护需要合作机制,联防联控.