时空与效率视角下汾河流域农业灰水足迹分析

基于《山西省统计年鉴》的相关数据,运用灰水足迹理论对2010年前后（2000~2016年）汾河流域农业灰水足迹及效率进行定性、定量分析.结果表明：汾河流域农业灰水足迹总体呈先上升后下降再缓慢上升的趋势,最高值出现在2004年,为1.30×10¹⁰m³,最小值出现在2012年,为9.20×10⁹m³;农业灰水足迹中以畜牧业灰水足迹为主,但比例在降低;2010年后,汾河流域年均农业灰水足迹同比降低15%,说明汾河水污染得到了明显的改善,但仍应制定相关政策减少污染物的排放;种植业灰水足迹同比增加8%,说明化肥施用量在增加,应支持使用有机肥,减少化肥的使用;文水县农业灰水足迹变化最大,其中畜牧业灰水足迹则同比增加52%,应重点对文水县畜禽粪便进行治理或资源化利用;农业灰水足迹效率呈现先平稳后下降然后极速上升再下降的趋势,2012年最高,为1.32元/m³.较2010年前,2010年后流域年均灰水足迹效率明显提高,农业落后区减少了6个.     

纺织印染企业水足迹测算案例

企业水足迹可用于节水减排效果的评价. 企业蓝水足迹指企业对传统水源的消耗,绿水足迹指企业收集处理并用于生产等目的的降水量;灰水足迹指以自然本底浓度和环境水质标准为基准,将企业产生的污染物负荷吸收同化所需的淡水量. 概化了企业用、排水模型,并基于《水足迹评价手册》建立了企业水足迹测算方法,测算了企业蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹,以及节水减排措施对削减水足迹的贡献率. 根据该测算方法对某纺织印染企业开展了案例研究. 结果表明:①经过清洁生产审核,某纺织印染企业的单位产品产量蓝水足迹为171 t/t,削减了26.3%;单位产品产量灰水足迹为146 t/t,削减了31.1%;而由于降水的采用,单位产品产量绿水足迹由0 t/t增至8 t/t;②在节水减排贡献方面,水回用措施显著大于工艺节水措施,节水和水回用措施分别削减蓝水足迹1.77×104和48.60×104 t,二者分别削减灰水足迹1.60×104和57.80×104 t.      

西部大开发10年云南省水足迹账户核算与动态评估

采用账户核算方式框算了西部大开发战略实施后2001-2010年间云南省的水足迹,重点分析了水足迹规模、强度和结构特征及其动态变化。结果表明:全省水足迹总体呈现持续增长趋势,年均增长率为3%;其中农业水足迹和灰水足迹所占比例较大,平均为82%和10%,工业水足迹所占比例较小,仅为5%左右;总水足迹强度和农业及工业水足迹强度呈下降趋势,年均分别下降11.5%,5.5%和11.1%;尽管用水效率有所改善但与经济发展仍未脱钩,以农业为主的用水结构并未改变。据此建议云南省积极落实最严格水资源管理制度,严格控制用水总量和排污总量,持续提高工、农业用水效率,着重优化用水结构,降低农业水足迹占比。     

基于基尼系数的中国灰水足迹区域与结构均衡性分析

论文在对中国大陆31个省市1998-2013年各类来源的灰水足迹进行测算的基础上,选取人口、GDP两个指标,应用基尼系数对中国1998-2013年灰水足迹的空间、结构均衡性情况进行了研究。结果显示：1）在区域均衡性方面,经济灰水足迹均衡性较差,东部与西部地区分别在经济灰水足迹和人口灰水足迹中的均衡性较低;2）在结构均衡性方面,经济灰水足迹均衡性已达到“差距偏大”范围,其中农业和工业的均衡性较差,生活经济灰水足迹均衡性近年来降幅明显;3）从边际效应来看,可以通过减少中、西部重污染地区灰水足迹及各省市农业灰水足迹的方式提升整体均衡性,有效促进中国水环境公平性的提升。最后,针对中国灰水足迹均衡性的具体问题,提出了减少中国灰水足迹、提升水环境公平性的相关建议。     

滇池流域主要农业产品水足迹空间格局及其环境影响测度

科学合理的评估农业产品水资源消耗及其环境影响对保护区域农业生产安全和水资源合理配置具有重要意义.本文以滇池流域为例,耦合水足迹和生命周期评价方法,对流域内2005—2011年主要农业产品水足迹空间格局进行分析,并对其环境影响进行测度.结果显示:滇池流域主要农作物和动物产品年平均水足迹分别为4.88×108m3·a-1和8.97×108m3·a-1,动物产品总水资源消耗大于农作物产品.动物产品水足迹的人类健康和生态系统质量总环境影响高于农作物,但资源消耗总环境影响要低于农作物,各区县产品水足迹环境影响值最大的为猪肉、水稻和玉米.各区县主要产品水足迹及其环境影响空间差异显著,嵩明县和晋宁县的产品水足迹环境影响最高,城区则较低.本文最后提出:评价一种产品对区域水资源的可持续性影响时,不仅要考虑产品耗水量也应考虑产品对水资源产生的潜在环境影响大小,应从水资源管理和生命周期角度综合考虑.水资源量少的地区,应侧重选择水资源消耗量小的产品,水量充沛地区则应选择对人类和生态产生影响小的产品.     

北京市灰水足迹评价

北京市属于重度资源型缺水地区,加上严重的水污染情况,使得水问题成为制约当地社会经济发展和生态安全的关键性因素。研究采用灰水足迹理念将北京市1995-2009年间不同部门产生的污染物以"稀释水"的形式进行量化。研究表明:①北京市2009年灰水足迹为49.5×10⁸ m³,约为北京当年水资源量的2.3倍;②生活部门的灰水足迹最大,农业部门次之,工业部门的灰水足迹最小;③北京市灰水足迹呈现逐年下降的趋势,农业、生活和工业部门的灰水足迹在1995-2009年间分别下降了45%、62%和93%;④虽然北京市灰水足迹逐年减小,水体水质却呈现逐年恶化的趋势,剩余灰水足迹(即灰水足迹与水资源的差值)累积值的增加,是北京市水质逐年恶化的直接原因。严格控制灰水足迹是实现水环境总体改善的重要途径。     

城市生态系统污染氮足迹与灰水足迹综合评价

水足迹和氮足迹指标的运用可定量分析人类水资源与氮元素消费对环境造成的影响,但联合双足迹指标评价城市发展对环境造成的多重负效应的研究尚缺.基于污染氮足迹及灰水足迹理论与内涵,以城市化程度较高的深圳市为例,分别对其城市污染氮足迹及灰水足迹进行核算与评价,综合评估城市快速发展导致的氮污染与水污染潜在风险的耦合关系.结果表明:2005—2015年深圳城市污染氮足迹呈波动下降趋势,年均约3万t.水体活性氮流失为主要的城市污染氮足迹来源.同时,深圳城市灰水足迹却呈波动上升趋势,年均约15亿m~3,生活灰水足迹为城市灰水足迹主要构成部分,也是城市剩余灰水足迹的主要来源.研究期间,城市污染氮足迹与灰水足迹呈协同变化趋势,但2012年后两者出现"脱耦"情况.城市污水处理能力与再生水利用率为影响未来深圳城市灰水足迹增加的主要因素,优先快速提高城市生活污水再生利用率和全面提高城市污水脱氮率,可应对城市发展过程水资源与氮元素利用带来的环境风险.     

中国水足迹结构解析及投入产出分析框架研究

在回顾水足迹理论和应用发展的基础上,以2009年数据对中国"蓝水"足迹和"灰水"进行了测算,结果显示中国"灰水"足迹总量远高于"蓝水"足迹,工农业水耗占到中国"蓝水"足迹的85%,而"灰水"足迹的88%由农业部门产生,面源污染将是未来水污染防治的首要目标。基于传统价值型投入产出表,构造了水足迹投入产出的"价值-实物"混合型投入产出表,定义了部门表观水足迹和实质水足迹等核心概念,将农业"绿水"足迹和产业部门"灰水"足迹纳入水足迹投入产出分析,并给出了表观水足迹强度矩阵、完全水足迹强度矩阵、部门实质水足迹分组矩阵等指标集的基本核算流程,该方法可有效体现产业部门的水资源消耗和水污染物排放关联,实现对全过程、结构性水资源和水环境管理的支持。     

近20年来广东省农业面源污染负荷时空变化与来源分析

广东省农业面源污染负荷产生量大,对区域生态环境造成严重影响.采用清单分析法分析了近20年(1999～2019年)广东省农业面源污染负荷时空变化特征,探讨了农业面源污染的来源情况,并分析了农业生产投入强度、农业面源污染负荷和农业面源污染指标的关系.结果表明,近20年广东省农业面源污染总负荷下降6.08%,其中化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的污染负荷增幅分别为-11.88%、 4.99%和26.17%,耕地化肥和农药投入强度分别上升112.19%和60.38%.珠三角地区是广东省农业面源污染负荷最高的地区,其次分别是粤北、粤西和粤东地区.畜禽养殖是COD的主要来源,化肥和畜禽养殖是TN的主要来源,畜禽养殖和水产养殖是TP的主要来源,且水产养殖污染物排放占比呈现出明显上升趋势.不同区域的污染物来源存在一定差异,粤西、粤北和粤东地区COD和TP主要来源是畜禽养殖,TN的主要来源是化肥;珠三角地区水产养殖业成为TN和TP污染负荷的主要来源.广东省面源污染负荷总量下降主要源于城镇化水平的提高和农村人口比例减少.总体而言,广东省面源污染存在时间阶段性变化与空间差异,应当采取全面治理...     

基于水劣化足迹的城市发展的水环境效应评价——以北京市为例

水劣化足迹是反映污染物排放对水质影响程度的一种评价方法和指标.为了评估和揭示北京市城市发展的水环境效应,本文基于水劣化足迹评价的方法框架,发展和完善相关模型和参数,选取关键污染因子,对北京市2004—2013年水体酸化足迹、水体富营养化足迹和水体生态毒性足迹进行了评价,进而对水劣化足迹与部分城市发展指标的相关关系进行了分析.结果显示:12004—2013年北京市水酸化足迹逐年减小,由2004年的19.1×107kg SO_2eq减少到2013年的8.7×107kg SO_2eq,污染排放对水体酸化的影响有所减弱;2水体富营养化足迹在2004—2009年和2010—2013年两个时间段内总体均呈现减少趋势,但后一时间段内水体富营养化绝对值总体高于前一时间段.2004—2009年,水体富营养化足迹减少了约1.5×10~7kg NO_3eq,而从2010—2013年减少了约0.8×107kg NO_3~-eq;2011年至2013年期间,基于新增污染物(氨氮、总氮和总磷)计算的水体富营养化足迹减少了2.4×10~7kg NO_3eq.从其组成来看,水体富营养化的关键因素为总磷;3选取铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)5种重金属污染物,对北京市2011—2013年的水体生态毒性足迹进行评价发现,水体生态毒性足迹从4234.7×106m3H_2O eq增加到4653.1×106m3H2O eq.从其组成来看,重金属水体生态毒性足迹的关键污染因子为镉(Cd);4水劣化足迹与城市发展特征指标的关系分析显示,人口数量增速减缓、产业结构调整(第二产业向第三产业转化)以及农业化肥用量的减少,对于水劣化足迹的改善有积极作用.     

一种改进的灰水足迹计算方法

灰水足迹是为达到一定水质标准,将污染物稀释至该标准允许下最大浓度所需的水量。灰水足迹理论为定量评估水环境污染提供了新方法,但在实际计算中,由于未考虑对污染物的稀释实际由不同水体完成,且存在将污染物排放量大等同于产生的灰水足迹大的混淆,结果往往不够准确,也不能反映不同水体的污染程度。鉴于此,提出改进的灰水足迹计算方法,将污染物分解到不同水体,计算各水体的灰水足迹,再求和得到总灰水足迹,以湖南省为例进行实证分析。结果显示,近29 a来湖南省灰水足迹呈递增趋势,地表水与地下水灰水足迹之比约为7:3;地表水灰水足迹先后由氨氮和磷决定,地下水始终由磷决定;地表水环境荷载指数相对较低,环境状况优于地下水。     

基于生态足迹的三峡库区重庆段后续发展生态补偿标准量化研究

生态足迹思想被引入我国后,受到了许多学者的关注,结合生态系统服务价值相关理论,可以量化生态补偿标准.本文以重庆三峡库区为研究对象,通过基于"省公顷"的模型改进方法修正模型,计算生态足迹与生态承载力,得到其空间分异特征,引入生态系统服务价值,构建基于生态足迹的三峡库区后续发展生态补偿标准模型,并计算各个区县的生态补偿标准,与其他大型库区的生态补偿结果进行对比.研究结果表明:在2010—2016年,重庆三峡库区的平均生态足迹为34586160.120 hm~2,平均生态承载力为6664208.176 hm~2,通过对重庆段的所有区县进行生态安全判断,发现全部都是处于不安全状态,需要进行生态补偿.整体上,生态补偿需补偿约54.92亿元.而人均补偿额度小于100元的有大渡口区、奉节县、石柱县、巫山县、巫溪县、云阳县和忠县7个区县,在100～200元有长寿区、丰都县、开州区和武隆区4个区县,在200～300元的有巴南区和北碚区2个区县,在300～400元的有万州区、江北区、江津区、涪陵区和南岸区5个区县,大于400元的有沙坪坝区、渝中区、渝北区和九龙坡区4个区县.随着经济发展,必定会带来生态足迹与生态承载力的改变,生态补偿额度也会相应的增加.     

基于流域尺度的农业非点源污染物空间排放特征与总量控制研究

农业非点源污染是导致流域水质恶化的重要原因之一.依据农业污染源主要污染物空间排放特征和排放强度分析,划分农业非点源污染空间管理分区,并研究设计分区污染物总量控制方案,是提高农业非点源污染控制成效的重要途径之一.以湖北省四湖流域为研究案例区,系统开展了流域尺度的农业非点源污染空间排放特征识别与总量控制研究.结果表明,四湖流域水环境COD、总氮、总磷、氨氮负荷主要来自于农业非点源污染,4类非点源污染物分别占到流域污染物排放总量的67.6％、 82.2％、 84.7％和50.9％.对四湖流域非点源污染物空间排放特征分析结果表明,水产和畜禽养殖业发达的洪湖、监利、潜江、沙洋地区是流域非点源污染物的主要贡献源区.根据污染物在流域空间上的排放特征和源强评价结果,将四湖流域划分为3个农业非点源污染管理分区,即长湖上游水产和畜禽养殖污染重点控制区、四湖干渠农村非点源污染综合控制区和洪湖水产养殖污染重点控制区,针对不同管理分区分别提出了污染控制措施.基于水质改善和水体纳污能力综合考虑,设计了针对3个非点源污染管理分区的总量控制方案,分阶段实现监测断面全指标达标和满足水体纳污能力要求.主要污染物中,COD主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域COD削减量的43％和42％;氨氮主要削减区域为四湖干渠区,占到氨氮总削减量的66％;总氮主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域总氮削减量的42％和31％;总磷主要削减区域为四湖干渠区,占到流域总磷削减量的53％.     

武威绿洲农业水足迹变化及其驱动机制研究

农业活动通过改变绿洲赖以生存的水生态系统而影响着绿洲的稳定性。1950-2007年武威绿洲农业水足迹上涨了近7倍,而农业水足迹效率仅提高1.75倍;粮食作物水足迹比例过大,57 a间平均达74.32%,其中,2002年以前粮食作物水足迹比例呈下降趋势,但在2002年达到最低点58.63%之后开始出现反弹。人口增长和人民生活需求所驱动的以粮食生产为主体的农业规模扩大和农业开发强度加大,是农业水足迹增长的主要原因。适当压缩农业规模,加快农业内部结构调整,加大政府对农业节水灌溉工程的投入和农业节水技术的推广,是控制武威绿洲农业水足迹增长过快,维护绿洲生态系统稳定的有效方式。