中国食物生产消费系统碳素动态变化及其环境负荷

基于物质流原理,分析了1995~2016年中国食物生产消费系统的变化情况,测算并评价了食物生产消费系统碳素流动变化及食物碳消费导致的碳素环境负荷变化.结果表明：食物农业生产系统中碳汇和碳排总量整体均呈上升趋势,且碳汇增速明显高于碳排增速;食物生产系统碳素环境负荷中畜禽养殖产生的碳素环境负荷呈下降趋势,农用物资、农业活动及食物加工运输相关产生的碳环境负荷呈快速上升趋势.食物消费系统中,居民食物碳消费发生变化,居民碳消费结构从“以粮食碳消费为主”的饮食结构转变为“以粮食、肉类、食用植物油碳消费为主”的多元饮食结构,农村居民人均食物碳消费量由95.24kg/（人×a）降低至71.62kg/（人×a）,城镇居民人均食物碳消费量由52.06kg/（人×a）升至65.16kg/（人×a）.分析食物消费系统碳素环境负荷,进入大气的碳素环境负荷占主体地位,其次是土壤和水体,近年来进入土壤和水体的碳素比例增加.分析表明减少食物生产消费系统碳素环境负荷的措施,包括引导居民优化饮食结构,减少生活污水与厨余垃圾产生量,提高厨余垃圾与粪便还田比例,将系统中产生的废弃物内部循环利用等.     

基于物质流分析的密云水库上游流域磷循环特征

运用物质流分析方法,对北京市地表饮用水源地--密云水库流域进行了磷循环特征的研究;分析了研究区域内种植业、畜牧业、人口和简单子系统内部及子系统间的磷输入输出状况,以及系统整体的代谢效率特征,讨论了流域水体磷污染负荷的影响因素.研究结果表明:①化肥、饲料添加剂和农药是流域磷输入的主要来源,占直接物质磷输入总量的52.9%;整个系统向环境输入磷2868.44t,其中的26.5%直接进入水体.②在水体磷负荷中,畜牧业系统的贡献最大,为1800.26 t,达到输出总量的82%,其次为种植业系统,占9.4%.③系统整体结构不协调.呈现单向和开放状态.研究区种植业系统运行出现磷亏缺,并具有区域性和不均衡性的特点;而畜牧业系统则出现磷盈余,整体结构不协调;畜禽的排泄物未能得到有效处置和循环再生,其中进入水体的量占畜禽粪尿磷总量的40.9%,从而造成严重的资源浪费和广泛的生态环境影响.④水体污染负荷与城市化率密切相关.     

中国磷循环系统的物质流分析

以磷元素为例,运用物质流分析方法建立了2000年全国水平上的静态磷物质流分析模型(PHOSFLOW),并对中国磷循环系统的结构特征与物质利用效率特征进行了系统识别.结果表明,2000年中国磷的总物质需求量达到815.9万t,经过社会经济系统代谢后输出到国内环境的磷物质量为744.6万t,其中进入水体磷负荷107.5万t,由于磷的生产和消费部门的磷物质利用效率水平较低,中国磷循环系统在整体上呈较为典型的单向、开放式物质流结构.     

氨氮负荷对强化生物除磷系统的影响

强化生物除磷系统由于其除磷的高效性及稳定性,一直是国内外学者研究的热点。影响强化生物除磷系统正常运行的因素有很多,氨氮便是其中一个很重要的因素。本文旨在在前人的研究基础上,通过实验研究对比EBPR系统及颗粒化EBPR系统对不同浓度氨氮冲击负荷的耐受性。研究结果表明颗粒化EBPR系统对氨氮的最大耐受浓度可达200 mg L-1甚至更高,较EBPR系统的氨氮耐受负荷高约10倍。     

低负荷运行对城市污水生物除磷的影响

针对目前国内较多的城市污水处理厂长期处于低负荷运转的状态，进行了现场生产性与静态模型的试验研究。结果表明，长期低负荷运行是导致生物除磷效率下降的主要原因。长期低负荷运行使聚磷菌微生物细胞内储存物质（PHB、Glycogen、poly-P等）含量下降，使生物除磷能力丧失。为了保证生物脱氮除磷处理系统的除磷效率，可通过调节生化反应容积、控制好氧区的曝气等手段，使处理系统的负荷控制在适合的范围内。     

中国造纸业物质代谢演化特征

造纸业是与国民经济和社会发展关系密切并具有可持续发展特点的重要基础原材料产业.为了解中国造纸业资源消耗及环境污染变化趋势,基于经济系统造纸业物质流分析(EW-MFA)方法原理,建立了中国造纸业物质代谢分析模型,定量分析2005～ 2017年中国造纸业物质输入/输出、代谢强度和循环利用率等演化特征.结果 表明,2005～...     

基于黄磷生产工艺的磷物质流分析及磷污染减排对策

黄磷是我国重要的基础工业原料,而黄磷生产行业是高污染、高耗能行业。采用物质流分析方法研究我国黄磷生产工艺的磷污染减排,汇总生产过程各含磷环节数据,绘制黄磷生产工艺磷走向图,并建立磷平衡图。结果表明:磷在生产过程中共有4类输出单元,其中产品和副产品(黄磷、斜板槽回收磷、转锅精制磷、磷铁等)占比为87.62%;固体废物(转锅炉灰、磷渣),占比为9.38%;黄磷尾气占比为0.37%;冲渣水占比为2.56%。结合实际调研及磷物质流分析情况,提出黄磷生产企业面临的主要磷污染问题环节,并提出进行无组织废气的收集、生产厂区污水基础设施防渗处理、含磷尾气的深度净化以及泥磷的综合利用等措施建议。     

沉积物中磷负荷及其释放对水质的影响

以华东师范大学校河为研究对象，通过野调研与室内模拟实验相结合，研究了校河沉积物中磷负荷量，释放量与释放速度以及温度和水体扰动对其影响，并探讨了沉积物中磷释放对校河水质的影响，为校河的富营养化防治提供科学依据。     

有机负荷对除磷颗粒污泥的培养及特性的影响

采用SBR反应器,以厌氧/好氧方式运行,控制SBR反应器内好氧反应时段饱食期溶解氧水平在1.0～2.0 mg/L之间,研究有机负荷对除磷颗粒污泥的培养及其除磷特性的影响.结果表明,当有机负荷（以COD计）为0.482～0.986 kg/（m^3·d）时,SBR内的污泥为大量絮体状污泥和少量形状规则的颗粒污泥的混合物;当...     

我国地质环境与社会经济的物质流分析

论文利用物质流分析方法对2000~2005年我国地质环境与社会经济的物质流进行了核算与分析。结果表明:近年我国社会经济发展从地质环境获取的物质需求总量呈增加态势,2005年达到了439.6×10⁸t,显著超过了国外主要发达国家,致使我国地质环境压力不断增大;我国经济增长在依赖于地质资源的同时,物质生产力从240.9元/t增长到416.5元/t,但与主要发达国家相比,我国经济发展仍属于资源消耗型,可持续发展能力较低;我国人均物质消耗量为33.6t,明显低于主要发达国家,按照发达国家人均物质消耗量开发地质资源将远远超过我国的地质环境承载力,决定了我国只能走资源节约型的经济发展道路。     

基于IPAT模型的江苏省能源消费与碳排放情景研究

利用环境负荷模型与"脱钩"理论,对江苏未来中长期的经济发展、能源需求与CO2排放进行了情景分析,并结合当前的环境政策,对三种情景下主要指标的参数和结果进行了设计与分析。研究表明,资源节约型与环境友好型社会的构建,低碳情景是江苏能源-经济-社会的协调发展最合适、也是最现实的方案;通过不同情景的比较,认为低碳情景的实现一定程度上是以减缓经济增长来实现节能减排目标的;低碳情景下能源需求与CO2排放也将明显快速增加,与2007年相比,2030年能源需求总量将增加1.431倍,碳排放总量将达到15 655×104t,未来20 a能源资源的有效供应与合理利用成为制约低碳经济发展的瓶颈因素。最后给出了实现节能减排、促进低碳经济发展的相关建议。     

中国能源消费结构的变动规律研究

首次建立中国能源消费结构变化动力模型,对中国能源消费结构进行模拟和预测。研究表明,该模型能较好地模拟和预测出在中国能源消费结构中煤炭消费比例将逐步下降,石油、天然气、水电的消费比例将上升,尤其是石油消费的地位会提高。近10年来中国各部门能源消费比例变化表现为生活和第一产业的能源消费比例下降,第三产业能源消费比例上升。由于工业生产能源消费一直占中国能源消费的主体。今后应调整工业结构,降低能耗高的工业部门比重,采取措施降低第三产业过快发展带来的能源消费增长加快的问题,提高石油利用效率。     

基于环境效应的土壤重金属临界负荷制图

我国高速发展的工业化和城市化造成土壤重金属污染问题日益严重,威胁到生态环境和人体健康,因此重金属污染的防控与管理变得尤其重要.临界负荷是重金属风险管理的重要工具,可以用来防范重金属污染危害的发生.本文基于现状平衡、水环境效应以及健康风险这3种情形,采用稳态质量平衡模型,分别计算Cd、Cu、Pb和Zn元素在不同效应水平下的临界负荷值并进行制图,分析重金属临界负荷及其空间分布特征,利用长三角地区和中国的农田重金属输入通量,估算出超临界负荷的面积比例.结果表明,Cd的临界负荷值最小,Pb次之,Cu和Zn较大.研究区内各元素的临界负荷在空间上存在差异,低值区主要分布在林地,高值区零散地分布于城市东部与西南部,农田以中值区和中高值区为主.与通量监测数据比较发现,各重金属元素均出现超临界负荷现象,其中研究区90%以上面积的Pb、Zn元素均超出不同效应下的临界负荷,Cd元素主要在现状平衡与健康风险下出现超临界负荷,Cu元素在现状平衡与水环境效应下出现大面积超临界负荷.本文研究的不同效应水平下的重金属临界负荷可以作为重金属排放控制的参考,从而有效地控制重金属的排放来防止重金属污染风险的发生.     

厦门城市化进程中的居民食物碳消费及其环境负荷

随着城市化进程的不断推进,城市对全球生态系统碳循环的影响越来越显著,其中城市家庭食物碳消费对全球城市生态系统碳循环的贡献日益突出,已成为城市生态系统碳循环的研究热点之一.以厦门市为例,通过分析1988～2010年居民食物碳消费的动态变化和家庭分布特征,评价并预测了由食物碳消费导致的环境负荷.结果表明,1988～2010年全市人均食物消费量和人均食物碳消费量分别下降了6%和25%,但由于厦门市人口的快速增长,食物消费和食物碳消费的总量均不断增加,分别增长了116%和70%.居民食物碳消费总量的增加导致环境负荷量不断上升,由9.88万t增长至16.62万t,特别是进入土壤的碳通量近年来快速增加.预测显示2011～2024年间厦门市居民食物碳消费总量以及环境负荷量仍将继续上升,2025年将有所下降,人均食物碳消费量则从2011年起持续下降.对厦门市居民家庭食物消费的分析表明,家庭户均食物碳消费主要受到家庭收入、食物消费费用、家庭用餐人数的影响,食物碳消费较高的家庭通常平均家庭用餐人数3人、平均食物消费费用约3 125元.月-1,户均食物碳消费为1 134.91 kg,人均食物碳消费量为378.30 kg,高食物碳消费的家庭人均食物碳消费量是低食物碳消费家庭人均消费量的4.84倍.     

北京终端能源碳消费清单与结构分析

基于政府宏观统计数据,根据IPCC参考方法,估算了1995～2005年北京终端能源碳消费量,详细给出了北京各部门、分能源品种以及2005年分行业的能源碳消费清单,分析了能源碳消费结构．结果表明,1995～2005年北京终端能源碳消费总量和人均能源碳消费量均呈现显著上升趋势,分别增加了71.5%和38.4%;终端能源碳消费强度持续下降,降低了66.2%．各部门的终端能源碳消费中,工业最大,约占碳消费总量的53.0%～68.0%,1995～2005年平均碳消费量为14.59 Mt;其次是第三产业,约占15.0%～30.5%,平均碳消费量为5.23 Mt;与1995年相比,2005年城镇居民生活消费的能源碳消费量增加了2.02倍．目前工业的碳消费仍是主导,产业结构的调整尚未改变工业消费能源碳的主导地位．自2002年北京终端能源碳消费结构基本趋于稳定,但是能源结构的调整未能抵消能源消费增加带来的碳消费增量．     

庙岛群岛南部海域大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系

为了解庙岛群岛南部海域大型底栖动物群落结构特点及其与环境因子的关系,于2012年11月和2013年2月、5月、8月(分别代表秋季、冬季、春季、夏季)进行了4个航次的采样,分析了大型底栖动物群落结构及其与水深、水温、透明度和MD(沉积物中值粒径)、w(OM)(OM为有机质)、w(Chla)(Chla为叶绿素a)、w(Pha)(Pha为脱镁叶绿酸)等环境因子间的关系. 结果表明:调查共发现大型底栖动物164种,其中环节动物多毛类82种,节肢动物甲壳类39种,软体动物29种,棘皮动物9种,其他类群动物5种;季节上表现为夏季>冬季>春季>秋季. IRI(相对重要性指数)计算结果表明,不同季节的优势种存在差异,但主要优势种大多为环节动物多毛类;其中,秋季最主要的优势种为彩虹明樱蛤(Moerella iridescens),其IRI为4 280;冬季和春季均为梳鳃虫(Terebellides stroemii),IRI分别为1 092和435;夏季为刚鳃虫(Chaetozone setosa),IRI为542. Spearman相关分析表明,底栖动物丰度和沉积物含水率呈显著正相关(P<0.05);生物量与σi(沉积物分选系数)、w(OM)呈显著负相关,而与水深呈极显著正相关. MD、透明度、w(Pha)组合可以很好地解释研究海域不同底栖动物群落结构的差异.      

设施栽培地土壤富营养化及其潜在的环境影响

采用野外采样与室内分析相结合的方法,探讨了武汉市郊设施蔬菜地土壤有机质和氮、磷、钾养分的累积状况及剖面分布特征,同时分析了土壤pH值的变化.研究结果表明:(1)与露天菜地和植棉地相比,设施蔬菜栽培地耕层土壤有机质含量比露天菜地和植棉地分别增加了14.7%和36.7%,全氮与碱解氮含量在不同栽培类型间的变化趋势及程度与有...     

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法, 沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程, 研究氮、 磷养分流动; 以2004 年为例, 分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效 率。2004 年玉米生产投入化肥氮(N) 549.6×104t、磷( P2O5) 211.2×104t; 共收获养分氮(N) 342.9×104t、 磷( P2O5) 139.4×104t, 其中75%的氮和68%的磷被利用, 最终进入家庭的氮占22.3%, 磷为15.0%; 秸 秆中氮的还田率只有47%, 磷的较高, 在80%左右, 可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米 生产要消耗大量的资源, 2004 年生产1t 玉米养分, 消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源 12.1t。因此, 优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动, 对于提高养分资源利用效率和减少资源 浪费具有重要作用。     

春季北京市河流大型底栖动物群落结构特征及影响因子分析

2019年春季(3～5月)在北京市开展了17个水体20个断面的大型底栖动物调查,分析其群落结构特征与环境因子的关系.共采集并鉴定出大型底栖动物64个分类单元(种),分属3门6纲32科.结果发现,北京不同区域河流大型底栖动物的密度组成、优势种和物种数存在较大的空间差异,山区是水生昆虫密度最大的区域,平均密度为33.95ind.·m^-2,主要优势种为蚋科(Simuliidae sp.)、纹石蛾(Hydropsyche sp.)和高山似突摇蚊(Paraciadius alpicola);郊区摇蚊幼虫和寡毛纲的平均密度最大,分别为82.58ind.·m^-2和36.21ind.·m^-2,主要优势种为小云多足摇蚊(Polypedilum nubeculosum)和苍白摇蚊(Chironomus pallidivittatus);市区以腹足纲的密度最大,为88.75ind.·m^-2,主要优势种为铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)和梨形环棱螺(Bellamya purificata).市区和郊区发...     

不同水源补给河流浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

为探究不同水源补给河流浮游植物群落结构的差异,于2019年5~11月对北京市北运河水系和永定河水系7条河流进行逐月采样调查,分析不同水源补给河流浮游植物群落结构特征,并采用相关性分析和冗余分析（RDA）探究浮游植物群落与环境因子之间的关系.结果表明,7条河流共监测到9门127种浮游植物,硅藻、绿藻和蓝藻为优势种群,分别占种类总数的40.94%、34.65%和10.24%.浮游植物密度介于（0.24~169.14）×10⁶ cell·L^-1之间,均值为38.20×10⁶ cell·L^-1,生物量介于0.21~78.50 mg·L^-1之间,均值为16.49 mg·L^-1.浮游植物种类、密度和生物量均表现为：混合水源补给组>完全再生水补给组>无再生水补给组.浮游植物生物多样性指数H''均值介于1.56~2.18之间,均匀度指数J均值介于0.47~0.67之间,H''和J均表现为：无再生水补给组>混合水源补给组>完全再生水补给组.RDA排序结果表明,影响混合水源补给组浮游植物优势种的主要环境因子为DOC、pH、Chla、DO和TP,影响无再生水补给组和完全再生水补给组优势种的主要环境因子为TN、NH₄⁺-N、N/P和ORP.