基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

推进地理信息系统在环境规划中的应用

推进地理信息系统在环境规划中的应用地理信息系统（ＧＩＳ）用于环境规划和管理，其优越性在于：可将不同类数据分层管理并相互运算；其空间分析手段与能力可以解决传统方法难以模拟和计算的问题；它对信息或空间数据的表达形式具有直观、形象的特点。目前ＧＩＳ在国内主...     

提高环境规划CAP系统知识能性的集成方法

为了解决环境规划的计算机辅助系统应用效果差的问题，笔者提出应该采用系统集成的方法，吸收人工智能技术，尤其是专家系统技术，从而改善ＣＡＰ系统的智能性。     

推进GIS在环境规划中应用的探讨

本文在分析了地理信息系统引入环境规划带来的优越性的基础上，通过对目前我国环境领域中ＧＩＳ应用现状及实例研究，得出要深化ＧＩＳ在我国环境科学中的应用，就必须加强ＧＩＳ上的模型分析，并最终建立起ＧＩＳ模型库。     

富营养化湖泊底泥污染控制技术评估

回顾了我国在富营养化湖泊底泥污染控制技术方面的研究进展,并从富营养化湖泊底泥污染控制技术的运用效果、环境影响、社会影响、经济性、适用性以及与其他技术的相关性等六个方面,全面评估了破坏分层、人工曝气、化学增氧、底泥疏浚和底泥封闭等五类技术.     

机理和数据混合驱动的排水系统控制模型构建方法

针对城市排水系统的优化控制,提出一种机理和数据混合驱动的控制模型构建方法。该方法根据与控制目标的相关程度划分排水系统,并利用长短时记忆神经网络模型和圣维南方程刻画不同分区,可为系统的模型预测控制提供工具支撑。为验证方法的有效性,选取A市某污水处理厂服务片区为研究对象,运用所提出方法,基于机理模型构建简化控制模型,并在实际降雨下将该模型与水库模型和纯数据驱动模型进行对比。结果表明:所构建的控制模型在2个溢流口的模拟准确性相对水库模型提升了3.85%和22.86%,相对纯数据驱动模型提升了5.66%和3.57%(以均方根误差的均值计);模拟效率较机理模型提高了98.7%。该控制模型构建方法可在一定程度上平衡模拟准确性和模拟效率的矛盾,从而可更好地支撑城市排水系统的优化运行。研究结果可为实施排水系统实时控制提供参考。     

奥运湖不同补水方案营养状态趋势分析

规划中的奥运湖位于奥林匹克公园，运行中将采用人工补水方式。为保证未来奥运湖的正常景观生态功能，源水经奥运公园中人工湿地处理后再引入湖中。在规划设计阶段，提出三种补水方案：（1）清河再生水厂出水经湿地处理后入湖，（2）清河河水经湿地处理后入湖，（3）经湿地处理达地表水环境标准中的Ⅳ类水要求后入湖。为了考察不同水源补水方案对奥运湖的水质保障程度，本研究对不同方案下奥运公园湖水质的时间、空间变化过程予以模拟，分析评价奥运湖可能出现的富营养化状况，并对各个补水方案带来的富营养化风险和基本成因予以推断，为奥运湖的设计运行提供技术依据。结果表明，方案3的富营养化风险最小、水质保障程度最高。结合三种补水方案水质特点，推断磷是主要限制因子，所以控制磷的浓度是保证水质安全、降低富营养化风险的重要途径。     

基于EPANET-MSX的多组分给水管网水质模型的开发与应用

基于EPANET-MSX工具包开发了机制性的多组分给水管网水质模型,模型将管段概化为管壁、生物膜、液膜和液相4个组成部分.模拟过程包括基质利用和微生物生长、微生物衰减和死亡、溶解性物质的液膜传质、不溶性物质的吸附和脱落、余氯与有机物的氧化和卤代反应以及管壁腐蚀消耗余氯等.模拟变量共15个,包括生物膜和液相中各7个变量,即溶解性有机物、不溶性有机物、氨氮、余氯、异养菌、自养菌和惰性颗粒,以及管壁生物膜厚度.利用管段模拟实验数据进行模型验证,模型对余氯和浊度的模拟精度分别为0.1 mg/L和0.3 NTU.案例研究的模拟结果合理地反映了给水管网中余氯和浊度的动态变化特征,而同时考虑水厂出水水质可变性和参数不确定性的Monte Carlo模拟则可用于评价案例给水管网的水质超标风险.     

北京市污水处理厂出水中雌二醇的概率生态风险评价

随着北京市再生水补给河湖规模扩大,污水处理厂出水中雌激素活性物质引起的受纳水体生态风险日益受到关注。以雌二醇为例,利用物种敏感度分布(species sensitivity distribution,SSD)模型和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法开展北京市污水处理厂出水的概率生态风险评价研究。通过文献调研整理了北京市约430个物种,利用美国环境保护署ECOTOX数据库获取了其中7个物种的雌二醇毒性数据,构建了正态分布、对数正态分布、Logistic分布、对数Logistic分布、Weibull分布、Burr III型分布和Gumbel分布等7个SSD模型,评价了北京市污水处理厂二沉池出水以及"混凝-沉淀-过滤-臭氧"、"超滤-臭氧"和"超滤-活性炭-臭氧"3种深度处理工艺组合出水的生态风险。结果表明,利用北京市7个物种雌二醇毒性数据构建的SSD模型具有合理性,SSD模型选择对生态风险评价结果的影响较大,对数正态分布、对数Logistic分布、Weibull分布和Burr III型均是可接受的SSD模型,其中拟合效果最佳的Burr III型分布模型给出了最保守的风险估计。Burr III型分布模型的模拟结果显示,北京市污水处理厂二沉池出水以及3种深度处理工艺组合出水的总体风险期望值分别为0.070、0.040、0.036和0.026,该结果可以为北京市未来水生态保护目标的设定以及污水处理工艺的升级改造提供决策参考。