活性污泥膨胀的研究

系统讨论了活性污泥法中经常发生的、并有严重危害的丝状菌污泥膨胀.介绍了与污泥膨胀有关的丝状菌种类和特性,以及污泥膨胀的影响因素和污泥膨胀的机理.结合国际近一二十年来,关于丝状菌污泥膨胀的最新研究成果,阐述了污泥膨胀的控制方法.     

城市环境影响模拟的系统动力学研究

城市化进程的加快已导致严重的环境问题。对城市环境影响的模拟研究是确定合理的城市发展规模和制定科学的发展规划的重要依据,以采取措施从源头控制环境质量的恶化。城市环境属于复合多动态系统,传统的一些方法可以实现城市环境影响的模拟预测,但参数调控方面的功能较不完善。文章将基于信息反馈控制理论的系统动力学引入城市环境影响模拟中,构建城市环境、社会、经济之间的系统动力学模型,通过调整环保投入、科技投入、经济增长速率以及单位能耗等系统变量,对武汉市未来发展的主要污染物（SO2、COD）排放量和主要资源消耗量（能源、水）等进行了四种情景动态模拟。结果表明：（1）系统动力学适合于研究复杂系统行为,具有较强的模拟和调控能力,同时可以避免繁琐的计算和信息成本高等缺点;（2）＂两型＂发展模式（Ⅳ）下的资源消耗量和污染物排放量明显低于其它3种情景,但仍处于较高的水平。武汉市污染物削减、生态环境保护任务依然繁重,开发新的替代能源、提高资源利用率仍是今后工作的重点。     

基于BP神经网络的城市总生态足迹预测研究——以武汉市为例

鉴于BP网络在处理非线性复杂系统的优势,以武汉市为研究对象,构建一个10-4-1结构的BP神经网络预测模型,将1978-2002年和2003年的相关数据作为模型的训练和测试样本,以2004年的社会、经济、环境数据作为网络的预测输入,对该年的总生态足迹进行预测。结果表明,BP神经网络预测结果与实际足迹值的相对误差为0.69%,预测精度优于传统的多元回归统计模型。     

城市生态系统协调发展仿真研究——以武汉市为例

以武汉市为例,通过定性和定量方法建立了一套相对完整的评价指标体系.以主成分分析和协调发展度模型计量得到的武汉市1988～2004年协调发展度值作为输出,以偏最小二乘法筛选出协调发展度的重要影响因子作为输入,尝试采用支持向量机对武汉市总体规划期间(2005～2020年)的协调发展状况进行了模拟研究,研究结果表明,1988～2004年武汉市经济、社会、资源环境的耦合状态由严重失调逐渐趋向勉强协调,这期间工业固体废物排放量和基尼系数是协凋发展最重要影响因子.根据预测结果,武汉市在总体规划期间城市发展呈现出良好的协调发展态势,但2010和2020年的协调发展度值均小于总体规划目标值;即按照目前的状态发展下去,武汉市到2010和2020年不能达到规划既定的目标.针对仿真结果,提出了武汉城市生态系统协调发展的对策与建议.     

基于环境库兹尼茨曲线的协调度研究——以武汉市为例

经济发展与环境之间的关系已成为全世界特别是发展中国家越来越关心的问题,环境库兹尼茨曲线(EKC)即为描述它们之间关系的曲线.在阐述协调度与EKC曲线关系的基础上,建立了经济与环境协调度的信息熵模型,并引入BP网络对未来的协调度值进行预测,所得协调度值对应于EKC曲线进行分析,得到协调度的EKC曲线变化趋势,为区域经济决策提供了依据.以武汉市为研究对象,得到该区域1988～2006年经济环境协调度,并对2007～2020年的协调度值进行了预测,从协调度值与EKC曲线的量化关系得出经济与环境的EKC曲线发展状态和趋势.结果表明:武汉市的协调发展状况不容乐观,基本呈现协调度值较低、发展状态较差的状况;武汉市现正处于EKC曲线的转折顶点,逐渐向协调发展稳定期过渡的关键时期,因此武汉市政府需加强政策调控,保证稳步转型,达到稳定的协调发展状态.     

基于耗散结构理论的城市生态水平评价研究——以武汉市为例

城市是一个经济-社会-自然复合系统,城市生态环境是城市经济社会持续发展的支持系统。基于耗散结构理论和信息熵原理,通过计算生态经济熵、生态功能熵和城市生态系统总熵变,分析城市生态系统的演化发展规律;利用综合发展度和协调发展度两个指数,建立城市生态水平评价的定量模型。以武汉市1988~2004年城市生态系统发展为例,评价结果表明：（1）武汉城市生态系统的生态经济熵、生态功能熵和城市生态系统总熵变均呈现出下降趋势,城市健康、有序水平不断提高;（2）武汉城市生态系统在经历了1988~1991年停滞发展期后,从1992年开始,生态综合发展水平逐年提升,协调发展水平在不断增加,近10年来都保持在基本协调发展水平。     

生态足迹动态预测模型构建与分析——以武汉市为例

生态足迹的动态预测能够为区域可持续发展政策的制定提供科学的理论依据,但其研究仍处于探索阶段.以武汉市为例,选取表征社会经济发展的重要指标建立了社会经济系统指标体系,在对武汉市1978～2004年生态足迹时间序列计量的基础上,应用偏最小二乘算法构建了生态足迹动态预测模型,并根据VIP值的大小分析了各指标对生态足迹的影响机制.结果表明,武汉市"十一五"规划期间生态足迹呈上升趋势,其中规划期末2010年的人均生态足迹为2.810 5 hm2,高于全球生态阈值(人均生态足迹为2.200 0 hm2);根据VIP值得出人口、能源消费量和第三产业所占比重为最重要的影响因子,并就如何实现武汉市"十一五"规划目标提出了政策性建议.将科技进步贡献率、能源消费量等重要因子纳入社会经济系统指标体系,弥补了在生态足迹定量测度中忽略社会、经济、科技因素对其影响的不足;另一方面,引入偏最小二乘算法中的VIP值更准确地评价了各指标对生态足迹变化的影响,为生态足迹动态预测研究作了进一步地完善与改进.     

湖泊底泥中磷形态及分布特征研究

对湖泊底泥磷进行研究分析,结果表明:沉积物PO3-4含量约为350 mg/kg;有机磷Or-P含量约为226.19 mg/kg,无机磷Fe-P、Ca-P分别为112.23~166.14 mg/kg,115.42~130.11 mg/kg,底泥中各形态磷的平均浓度由高到低顺序为:Or-P>Fe-P>Ca-P>De-P>Ex-P>Oc-P>AI-P;对不同形态磷进行相关性分析,结果表明:TP与IP、Fe-P和Ex-P相关性显著;底泥生物有效磷含量为312.65~410.16 mg/kg;上覆水TP与沉积物TP浓度也存在一定相关性。     

社会-生态系统弹性概念分析及评价综述

社会-生态系统如何响应全球环境变化已经被认为是当今自然资源管理中重点关注的方面之一,弹性理论为科学分析社会-生态系统中扰动和适应性的相互作用提供重要理论基础。在人地矛盾日益突出的今天,弹性作为自然界和人类系统一个有价值的特性,对其概念内涵进行分析并总结其评价的研究进展,具有重要的意义。在介绍弹性起源基础上,对弹性定义进行了剖析,对工程弹性、生态系统弹性以及社会-生态系统弹性进行解释。在此基础上,着重分析了弹性分别与脆弱性、适应性和可持续发展之间的区别与联系,并从评价框架、评价指标和评价工具等方面对弹性的定量评价与应用进行回顾。最后,从弹性内涵、定量评价和退化的社会-生态系统弹性修复实践3个方面对未来的发展趋势进行展望。     

城市生态环境演变趋势的集对分析预测研究——以武汉市为例

自然生态环境是城市社会经济健康发展的重要物质基础,生态足迹作为生态环境承载状态测度的指标,受到社会、经济、人口等多种因素的影响,表现出时空动态性和不确定性等特征,集对分析(SPA)为不确定性问题的建模提出一条新的思路。在对1988—2004年武汉市生态足迹及其社会经济影响因子时间序列分析的基础上,通过构建的集对分析动态模型,对武汉市2005—2020年总生态足迹发展趋势进行了预测。研究结果表明,2005—2020年总生态足迹将由1810.925万hm2增长到2873.857万hm2,呈现出低于GDP和生态效率增长速率的趋势,但生态环境将进一步恶化,对此就武汉市生态系统的发展提出了对策与建议。最后,指出SPA动态模型为城市生态系统预测研究提供了一种可行的解决方案。