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%.     

基于分配指数的渤海TN总量分配研究

以控制渤海富营养化、减少TN排放量为目的,对渤海TN总量分配进行了研究. 综合考虑污染物总量分配的公平性和效率,采用环境容量、水资源量、人口、耕地面积、GDP和现状排放量6个因子建立了渤海污染物总量分配指数,构建了基于线性响应场的污染物总量分配模型. 考虑到权重系数的影响,分别按全指标、强调水资源利用和强调非点源3类,构建了7种权重系数方案(F11、F12、F13、F14、F21、F31、F32). 结果表明,渤海2010年TN入海量(16.4×104 t/a)是其环境容量(4.7×104 t/a)的3.5倍,同时受污染源位置和分配公平性的影响,接近或超过一半以上的环境容量实际上并不能被充分利用. 采用总体削减率和削减率≥95%的污染源所占比例2个指标,对7种权重方案下的总量分配结果进行了比较. 方案中凡是过分强调单项因子(如环境容量、水资源量、耕地面积等)的TN分配结果均具有明显的不足,只有F13方案兼顾了公平和效率. 综合考虑TN总体削减率和削减率≥95%的污染源所占比例2个指标,建议方案F13为推荐方案,其TN总体削减率为85%,其中前10位的污染源削减量之和可占总削减量的79%.      

长江三角洲地区人为源氨排放清单及分布特征

根据各类氨排放源的活动水平和排放因子,估算了2004年长江三角洲地区16个城市的氨排放量.结果表明,2004年长三角地区氨排放量为460.68kt,其中,氮肥使用和畜牧源是两个最大排放源,氨排放量分别为227.33kt和203.28kt,分别占长江三角洲地区氨排放总量的49.3%和44.1%,氨排放在长三角地区各城市间有较大差异,排放量超过40kt·a-1的城市为南通市、上海市、嘉兴市和泰州市,这4个城市的氨排放总量约占长三角地区氨排放量的42.5%.长江三角洲地区氨平均排放强度为4.20t·km-2·a-1,排放强度超过6t·km-2·a-1的城市为嘉兴市、南通市、泰州市和上海市,其中,嘉兴市的排放强度最大,为10.83 t·km-2·a-1.     

北京市民用燃煤烟气中气态污染物排放特征

以北京远郊农村居民常用的蜂窝煤、煤球、烟煤散煤为实验用煤,开展燃烧实验.研究了烟气无机污染物排放因子、VOCs释放情况.结果表明在充分燃烧的条件下,蜂窝煤、煤球、烟煤气态污染物SO2排放因子分别为1.50、1.91、1.62kg·t~(-1);NOx排放因子分别为0.420、0.901、2.20 kg·t~(-1);CO排放因子分别为22.4、37.3、87.3 kg·t~(-1).燃烧排放的NOx和CO的排放因子顺序关系为:烟煤煤球蜂窝煤;SO2的排放因子大小顺序分别为:煤球烟煤蜂窝煤.获得了北京市2014年3种民用煤燃烧排放的气态污染物的排放清单,烟煤散煤排放的SO2超过了0.55万t,NOx超过了0.75万t,CO超过了29万t.3种煤质燃烧过程中点火和封火阶段VOCs排放浓度相对较高,各阶段VOCs排放因子为点火阶段最高,封火阶段次之.     

上海市稻田甲烷排放区域模拟研究

该研究采用CH_4MOD模型模拟了上海全市及各个区域不同水稻种植类型下的稻田甲烷排放,模拟结果显示:2011年,上海市稻田甲烷排放因子为277.15 kg/(hm~2·a),模拟结果得到的区域稻田甲烷排放因子与前人点位研究结果具有一致性;稻田甲烷排放量为2.94万t CH_4,折合61.75万t CO_2当量。按种植类型来分,"水稻+冬"二麦种植类型是最主要的排放源,其次为"水稻+绿肥"种植类型,两者排放占稻田甲烷排放总量的95%以上。按区域分布来看,崇明区、金山区以及市郊农场是最主要的排放源,三者占全市稻田排放总量的54.25%。     

中国建筑涂料使用VOCs排放因子及排放清单的建立

VOCs是国家重要空气污染物,其排放控制是大气污染防治的重要内容,建筑涂料是我国大气VOCs的重要来源.由于经济的发展及城镇化水平提高,住宅及其他房屋建筑施工面积居高不下,对建筑涂料的需求不断增加,建筑涂料VOCs污染受到越来越多的关注,但有关建筑涂料VOCs排放因子及量化其排放量的研究相对较少.本文建立一套自下而上的建筑涂料VOCs排放清单估算方法,通过实测建筑涂料中VOCs及总结梳理国内有关建筑涂料VOCs含量的相关研究,获取了各类型建筑涂料VOCs排放因子,结合建筑涂料使用量,编制了我国2013～2016年建筑涂料VOCs排放清单.结果表明:①水性内墙涂料VOCs排放因子为24. 63 g·kg~(-1),水性和溶剂型外墙涂料分别为17. 5 g·kg~(-1)和298. 8 g·kg~(-1),水性、反应固化型和溶剂型防水涂料分别为2. 75、87. 86和400 g·kg~(-1),水性、无溶剂型与溶剂型地坪涂料分别为86. 2、25. 24和317 g·kg~(-1),水性和溶剂型防腐涂料分别为31. 95 g·kg~(-1)和464. 61 g·kg~(-1),水性与溶剂型防火涂料分别为59. 7 g·kg~(-1)和347. 2 g·kg~(-1).②2013～2016我国建筑涂料使用VOCs排放量分别为25. 59万t、28. 75万t、31. 97万t和34. 8万t,呈增长趋势.③2016年建筑涂料使用排放VOCs 34. 8万t中,地坪涂料贡献率最大,排放量为7. 87万t,占22. 61%,其次是外墙涂料排放量为6. 49万t,占18. 65%,防火和防腐涂料作为功能性涂料,排放量分别为6. 45万t和5. 08万t,分别占18. 53%与14. 6%,防水涂料和内墙涂料排放量分别为4. 61万t和4. 3万t,分别占13. 25%和12. 36%.④2016年水性建筑涂料使用量为488. 94万t,VOCs排放量为9. 79万t,VOCs平均排放因子为20. 02 g·kg~(-1),溶剂型建筑涂料使用量为63. 65万t,VOCs排放量为22. 72万t,VOCs平均排放因子为356. 95 g·kg~(-1),减少溶剂型涂料的使用有利于消减VOCs排放,建筑涂料进一步水性化是降低VOCs排放的趋势.⑤在空间分布上,建筑涂料使用VOCs排放主要集中在山东、江苏、浙江、河南、四川、广东以及河北等人口数量多的省份,山东省排放量最大,约占9. 36%,江苏省次之,约占8. 54%.     

天津市非点源污染现状研究

随着天津市点源污染近年来得到进一步治理,非点源污染在水体污染中所占的比重越来越大.天津市非点源污染影响主要来自5个方面:畜禽养殖、农田地表径流、农村地表径流、水产养殖换水及城市地表径流,通过分析各方面的排放特性,得到了天津市非点源污染负荷:CODCr为204 703.4 t·a-1,BOD5为54 100.8 t·a-1,NH3-N为9 881.3 t·a-1.文章从排污系数对比、非点源污染构成、非点源污染负荷密度3个方面分别对非点源污染负荷进行了分析,得出了以下结论:水产养殖的排污系数最高;农田径流、畜禽养殖产生的污染负荷最大;武清区、蓟县和宝坻区污染最为严重.最后针对5种不同的类型提出了控制对策.     

兰州市煨炕污染物排放清单及其对PM2.5浓度贡献

在考虑经济水平差异的基础上,通过对典型区域的调查确定煨炕活动水平,采用排放因子法建立了兰州市2016年煨炕大气污染物排放清单,煨炕排放的SO_2、NO_x、NH_3、CO、VOCs、PM_(10)、PM_(2.5)、OC和EC的总量分别为340. 8、201. 8、106. 0、36 628. 2、4 997. 2、6 070. 3、5 645. 1、1 089. 3和1 233. 1 t·a~(-1).对污染物排放总量进行时空分配,排放主要集中在11月至次年4月中旬;排放量与区域经济水平密切相关,且存在着明显的空间差异,排放量大的区域主要集中在榆中东南部、永登中部和七里河南部.利用WRF~-Chem模式研究了采暖季煨炕对兰州市PM_(2.5)浓度的平均贡献,引入煨炕污染物排放清单提高了模拟结果的准确性,兰苑宾馆(位于城区)和榆中站(位于农村)的PM_(2.5)平均浓度在模拟期间分别升高了32μg·m~(-3)和34μg·m~(-3),贡献率分别为37. 6%和49. 2%.可见,研究和制定科学的煨炕污染物防控对策对改善区域环境空气质量具有重要意义.     

三峡库区香溪河流域非点源氮磷负荷分布规律研究

三峡水库蓄水后,水动力条件改变,营养盐不断累积,导致库区部分支流库湾水华现象及水体富营养化问题严重.本文以香溪河支流为研究区,以氮磷为研究对象,应用SWAT模型进行不同时空尺度非点源氮磷分布式模拟和分析.结果表明:径流和营养盐负荷受降雨影响并与其呈正相关关系,丰水年总氮(TN)和总磷(TP)负荷分别为3.48×103t和0.40×103t,枯水年分别为2.04×103t和0.23×103t,在4—9月丰水期,TN和TP贡献率分别为84.1%和89.4%;TN和TP负荷强度空间差异较大,差异系数分别为0.34和0.58,TN最大值和最小值分别为29.39 kg·hm-2·a-1和3.86 kg·hm-2·a-1,TP最大值和最小值分别为4.900 kg·hm-2·a-1和0.535 kg·hm-2·a-1;TN以硝氮(NO-3-N)为主,TP以矿物磷(MIN-P)为主,TN与TP的相关系数r为0.9258,TP与MIN-P的相关系数r为0.8596,有机氮(ORG-N)与有机磷(ORG-P)的相关系数r为0.9839,氨氮(NH+4-N)与亚硝氮(NO-2-N)的相关系数r为0.9723;污染控制的重点支流是高岚河流域和古夫流域,尤其是耕地面积比例较大的水月寺,黄粮、榛子、古夫4个乡镇,以及库湾周边的七里溪.     

基于互联网大数据的成都餐饮源细颗粒物排放空间分配研究

餐饮过程排放的废气正成为大城市大气污染的重要来源之一.根据成都市2013年排放清单更新的研究成果,综合运用本地化的餐饮排放因子、排放活动水平的调查成果和成都市统计年鉴的统计数据等信息,对成都市餐饮源的PM_(2.5)排放总量进行了估算,其结果为4740 t·a~(-1).为了对区域的餐饮废气排放进行空间分配,本文抓取了互联网兴趣点POI信息.通过这些信息,对成都市的社会餐饮、学校食堂餐饮和家庭餐饮的空间来源进行了表征,对成都市生活源中餐饮污染物排放的空间分布规律进行了探索,并提出了新的餐饮源高分辨空间分配方法.结果表明,基于POI空间分配的2013年成都餐饮源单位面积年排放强度均值为0.29 t·km~(-2)·a~(-1),主城区均值为3.47 t·km~(-2)·a~(-1),全市的排放量分布区间为0~35.7 t·km~(-2)·a~(-1).互联网POI信息可以作为研究城市餐饮源空间分布的重要数据来源,在实际应用上更适于表征社会餐饮点源污染.     

基于LOADEST和数字滤波的水源地基流氮素输出定量方法应用实例

地表直接径流和基流均是流域非点源氮/磷养分输出的重要水文途径.科学认识和定量模拟基流氮/磷养分输出对于准确解析水源地水体非点源污染来源至关重要.基于Load Estimator模型和数字滤波算法,建立了定量水源地基流氮素输出的方法体系.以浙江省珊溪水源地的玉泉溪流域为例,利用玉泉溪2010-01—2013-12期间逐月总氮(TN)水质监测数据和逐日流量数据,展示了该方法的计算过程.结果表明,本文建立的水源地基流氮素输出定量方法结果合理,模拟精度高,决定系数和纳什系数分别为0.83和0.80;玉泉溪流域2010—2013年TN负荷量为141.21～274.68 t·a~(-1),平均208.63 t·a~(-1),年基流TN负荷量为84.39～168.68 t·a~(-1),平均127.69 t·a~(-1);基流对玉泉溪年均TN负荷量贡献率高达60%以上,流域基流养分输出对地表水体的污染应引起足够重视.     

三峡库区古夫河小流域氮磷排放特征

本文以三峡库区古夫河小流域为研究对象,在自然降雨条件下,自2014年1月至2014年12月对古夫河小流域出水口断面水质水量进行了连续监测,分析了流域出水口断面污染物氮磷输出浓度、排放负荷随降雨的季节变化特征及其形态组成.结果表明,古夫河小流域年度水流量为0.6×108m3,7~9月丰水期径流量占全年的63.9%,流域出口径流流量与年降雨量间存在极显著(P0.01)的线性相关关系.小流域总氮的年排放负荷为1 432 t·a-1,溶解态氮是氮的主要排放形态,各月份溶解态氮排放负荷占总氮比例的变化范围为55.4%~91.3%,7~9月丰水期总氮排放负荷达853 t·a-1,占全年的59.6%;硝态氮输出浓度与降雨量间存在显著(P0.05)线性相关关系,其他形态氮浓度与降雨量、泥沙量间线性相关关系均不显著.总磷的年排放负荷为563.1 t·a-1,颗粒态是磷的主要排放形态,各月份颗粒态磷排放负荷占总磷比例的变化范围为41.9%~79.5%,丰水期总磷的排放负荷占全年的71.2%,总磷、可溶性总磷和颗粒态磷与降雨量和泥沙流失量之间均存在显著(P0.05)线性相关关系.     

基于非点源溶解态氮负荷估算的率水流域土地利用结构优化研究

利用区域营养盐管理模型(ReNuMa)对率水流域2000~2010年的溶解态氮(DN)负荷进行了定量估算和来源解析.在率定期和验证期,径流和DN负荷模拟的Ens和R2都大于0.9,模型具备可靠的模拟能力.结果表明,率水流域的年均非点源DN负荷为1.11×103t·a-1,负荷强度为(0.75±0.22)t·km-2.在所有土地利用类型中,水田的DN负荷强度最大[28.60kg·(hm2·a)-1],林地的DN负荷强度最小[2.71 kg·(hm2·a)-1].农业生产用地(水田、谷物、经济作物、果园和茶园)对DN负荷的贡献最大,表明人类影响下的农业生产活动是流域非点源污染的最主要来源.基于污染负荷适量削减和农业经济产值最大化原则,开展了流域2015年土地利用结构优化分析,规划结果表明在土地利用结构最优情况下,经济收益的增长依然伴随着负荷的增加,但经济产值的增幅大于DN负荷的增幅.     

吉林西部农田生态系统氮平衡及其水环境影响研究

针对吉林省西部地区农田生态系统特点,以1997—2011年统计数据为基础,建立了基于物质守恒原理的氮平衡模型,估算了该地区农田生态系统的氮收支情况,并分析了其对水环境的影响.结果表明:近15年该区氮输入量平均值为56.98×104t·a-1,其中化肥输入氮占总氮的79.59%;氮输出量平均值为42.60×104t·a-1,以作物收获输出为主;氮平衡量变化范围为10.17×104~21.91×104t·a-1,均值为14.38×104t·a-1;氮平衡模型的各项呈增长趋势,受农业生产情况差异的影响,年际间时序变化较大,县市间空间分布差异明显.吉林西部农田生态系统氮平衡表现为盈余状态,氮素的盈余主要受氮肥施用和作物收获影响,农田生态系统氮素的持续盈余并累积对水环境构成一定程度的威胁,借助该区水环境监测数据进行综合分析,受盈余氮素的影响,该区地表水和地下水水质均体现出不同程度的氮超标.     

基于WRF-Chem模拟的玉溪市大气环境容量精细估算

云南高原的清洁大气环境及其潜在变化是一个值得深入研究的大气环境问题.本文选择云南高原重要工业城市—玉溪作为研究区域,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展玉溪市的大气环境容量模拟估算.同时,以2015年冬、春、夏、秋季主要大气污染物模拟为基础,采用以我国环境空气质量标准(GB3095—2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,设置3 km的精细分辨率,计算得到2015年玉溪市一次PM_(10)、一次PM_(2.5)、SO_2、NO_x和CO的大气环境容量分别为1.284×10~4、0.854×10~4、1.917×10~4、1.796×10~4和51.556×10~4t·a~(-1).最后,研究了整个玉溪市区域和城区大气环境容量的季节变化特征,结果发现,各污染物冬季大气环境容量最小,除PM_(2.5)外的污染物均在春季大气环境容量最大.玉溪市城区剩余容量占全市的比例均在40%左右,反映了工业发展和城市化带来的大气环境的城乡差异及可能的环境变化效应.     

太湖内源营养盐负荷状况及其对上覆水水质的影响

以太湖沉积物-上覆水界面为研究对象,于2013年夏季采集46个样点的沉积物柱状样,分析表层沉积物孔隙水中营养盐(正磷酸盐、氨氮、硝氮)的浓度空间分布,估算表层沉积物中磷、氮的扩散通量,明确营养盐在沉积物-水界面的分布规律,以探明内源营养盐负荷对太湖上覆水的污染贡献,并为沉积物-水界面氮磷的转移过程理论补充证据.结果表明:太湖西北部区域的表层沉积物孔隙水中正磷酸盐和硝氮浓度较高,分别达到1.11 mg·L~(-1)和1.25 mg·L~(-1)以上;大部分湖区的氨氮浓度超过2 mg·L~(-1).全湖区范围内,从表层沉积物的上覆水到孔隙水,氨氮含量呈现升高趋势而硝氮含量呈现降低趋势.北部3个湖湾区的沉积物营养盐扩散通量最高,正磷酸盐为2.69~4.60 mg·m~(-2)·d~~(-1),氨氮为17.8~45.7 mg·m-2·d~(-1),而湖岸河口区是沉积物硝氮内源释放显著的区域.沉积物向上覆水释放正磷酸盐和氨氮的年内源污染负荷分别为64.6 t·a~(-1)和1756 t·a~(-1);而上覆水向沉积物汇入硝氮的年负荷为1102 t·a~(-1).氨氮的内源污染负荷与外源污染负荷之比高达18.7%,氨氮、总磷和总氮内源污染为上覆水贡献的浓度分别为0.361、0.013和0.134 mg·L~(-1),表明自由扩散带来的内源负荷会使太湖水中营养盐污染恶化,需引起重视.     

城市湖泊氮磷沉降输入量及影响因子——以武汉东湖为例

城市湖泊是受人类影响最严重生态系统之一,正面临着水体污染和生态系统退化的双重压力.研究氮、磷沉降输入量及影响因素对城市湖泊管理具有重要的实践意义.本文通过对中国最大的城市湖泊之一——武汉东湖进行为期1年的氮、磷沉降连续监测,研究了大气混合沉降对武汉东湖的氮、磷输入动态,并探讨了氮、磷沉降的影响因素.结果表明:武汉东湖大气氮、磷年沉降通量分别为22.80、1.37 kg·hm~(-2)·a~(-1);总氮年沉降负荷为76.94 t·a~(-1),氨氮年沉降负荷为31.83 t·a~(-1),总磷年沉降负荷为4.61 t·a~(-1),分别占其东湖年入湖污染物的7.28%、7.61%和4.41%.从时间格局看,总氮沉降通量的季节性差异较为明显,表现为:春季(9.03 kg·hm~(-2))夏季(6.01 kg·hm~(-2))秋季(3.90 kg·hm~(-2))冬季(3.86 kg·hm~(-2));而总磷沉降通量呈现出仅春季较高(0.52 kg·hm~(-2)),占全年的38%,其他三季总磷沉降通量变化较小的特征.相关性分析显示,氮、磷沉降负荷量与降雨量、降雨时间间隔及空气颗粒物浓度(PM_(10)、PM_(2.5))等因素呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.分析表明,随着控源、截污等措施对城市湖泊氮、磷输入的控制,氮、磷沉降对城市湖泊的生态影响应引起足够的重视.     

深圳市大鹏新区生态保护红线划定技术方法研究

生态保护红线是环境保护管理方法的一种创新,目前的研究多是针对生态功能和敏感性划定空间红线,对环境质量和资源承载能力的考虑相对较少.本文以深圳市大鹏新区为研究对象,在保障区域生态红线的性质不变、功能不降和面积不减的基础上,分别从环境质量红线、生态功能保障红线和资源利用3个方面开展生态保护红线的划分.结果表明:生态功能保障红线与生态控制线基本吻合,环境质量红线包括水环境容量利用红线和大气环境容量红线,其中,水环境容量红线为CODCr、NH3-N、TN和TP可利用的环境容量,分别为720.5、36.4、67.5和6.67t·a-1;大气环境容量红线为轨道交通分担50%的运力时,机动车为20000辆·d-1.资源利用红线为大鹏新区的最适旅游承载力,为18555人次·d-1,即677.3万人次·a-1.划分结果较好地反映了大鹏新区经济发展的自然和环境制约,可以为大鹏当地经济发展和环境保护管理提供相应的技术支持.     

重庆园博园龙景湖新建初期内源氮磷分布特征及扩散通量估算

采集重庆园博园龙景湖不同区域沉积物样柱,分析沉积物上覆水和孔隙水中氮磷垂直分布特征,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)来估算氨氮和正磷酸盐的扩散通量和年负荷贡献量.结果表明,龙景湖沉积物-水界面氨氮从上覆水到孔隙水在垂直剖面上总体都呈现出增大趋势;表层(0~5 cm)沉积物孔隙水中氨氮平均浓度为6.13 mg·L-1±3.07 mg·L-1,是上覆水氨氮平均含量10倍.正磷酸盐垂直分布特征总体表现为先增大再减小,在表层孔隙水出现极大值;沉积物孔隙水中正磷酸盐平均浓度为2.01 mg·L-1±1.05 mg·L-1.所有区域氨氮均表现为由沉积物向上覆水释放,新增淹没区库湾区域氨氮扩散通量低于6.0 mg·(m2·d)-1,龙景沟水库、龙景湖主湖原有湖区氨氮扩散通量分别高达47.19 mg·(m2·d)-1、40.29mg·(m2·d)-1.原有湖区正磷酸盐表现为由沉积物向上覆水释放,扩散通量仍以龙景湖主湖及龙景沟水库最大,为7.89mg·(m2·d)-1、6.13 mg·(m2·d)-1.新增淹没区的河道、库湾及赵家溪部分区域正磷酸盐却表现为由上覆水向沉积物中扩散,扩散通量为-1.93~-2.78 mg·(m2·d)-1.整个湖区氨氮年负荷贡献量为3.95 t·a-1,新增淹没区贡献率为85%;正磷酸盐年负荷贡献量为0.357 t·a-1,新增淹没区贡献率为72%.