城市生态工业系统模拟、优化调控方法研究

工业化是城市实现现代化与可持续发展的必经阶段,但面临着严重的资源与环境问题。生态工业是实现生产发展、资源利用和环境保护良性循环的有效模式。文章在依据工业生态学原理对长春经济技术开发区玉米、汽车零部件产业链进行规划基础上,采用系统动力学vensim模型进行模拟与优化调控。最后结合灰色系统方法完成系统多种替代方案的多级评价,促进以工业代谢过程为核心的资源高效利用和环境影响最小化。结果表明,所建立的长春经济技术开发区生态工业系统动力学仿真模型可对其结构、功能进行分析,确定不同子系统间的动态作用关系,并得到不同规划方案时变条件下的发展结果。结合灰色聚类评估能够定量地反映系统在不同发展战略下的行为,并确定最优方案,具有较强可操作性。长春经济技术开发区生态环境现状较好,但随着经济发展和人口聚集,环境压力将加大,就此问题提出相应环境影响减缓和保护措施。     

我国城市环境问题及其对策

环境恶化是当代人类面临的最大的全球性问题之一.人口增长、污染加剧、资源衰竭,可能导致地区性和全球性生态危机.我国环境的破坏和恶化己成为经济、社会发展的制约因素.特别是城市环境,由于城市化进程加快,基本设施建设不能满足需求,造成交通拥挤,住房紧张,能源、水源供应不足,尤其是污染物排放量的增加,给城市环境造成很大压力.     

GIS系统在城市大气污染控制与能源结构优化中的应用

通过对GIS系统与能源结构优化模型和大气污染物控制模型的集成研究，开发出具有较强应用价值的GIS优化控制系统。该系统具有数据采集系统、分析系统和决策系统，可用于城市能源结构优化研究，大气污染控制研究，并可促进城市的可持续性发展。     

江苏省环境库兹涅茨特征分析

选取江苏省 1 988— 2 0 0 2年经济与环境数据 ,建立了单位GDP污染排放量模型和人均GDP污染排放量模型 ,分析各类典型环境指标与GDP增长的关系。研究发现 ,江苏省的单位GDP污染排放量总体呈现下降趋势 ,表明技术进步和产业结构的调整已产生了明显的环境效益 ;同时发现经济发展与环境污染水平的关系总体上符合库兹涅茨曲线 (EKC)特征。由此得出结论 :江苏省目前仍处于工业发展期 ,环境污染物排放量EKC的转折点尚未达到 ,因此 ,江苏环境污染控制的投入有必要保持较高的水平。     

江苏省环境库兹涅茨特征分析

选取江苏省1988--2002年经济与环境数据，建立了单位GDP污染排放量模型和人均GDP污染排放量模型，分析各类典型环境指标与GDP增长的关系。研究发现，江苏省的单位GDP污染排放量总体呈现下降趋势，表明技术进步和产业结构的调整已产生了明显的环境效益；同时发现经济发展与环境污染水平的关系总体上符合库兹涅茨曲线(EKC)特征。由此得出结论：江苏省目前仍处于工业发展期，环境污染物排放量EKC的转折点尚未达到，因此，江苏环境污染控制的投入有必要保持较高的水平。     

城市人口与城市环境

人口问题是其他问题(资源、能源、粮食、环境)的主要根源。城市人口与城市环境的关系密切。本文从世界、全国、湖北省及武汉市的人口发展分析,指出城市环境的研究核心问题是城市生态系统。提出今后城市应用生态和理论生态学方面可开展研究的内容,以及城市生态系统的调控中应注意应用耗散结构理论、协同论和黑箱方法。研究城市化的过程,重点应是城市人口的增长和分布、土地利用方式、工业化过程、目前的水平和趋势。适宜的人口密度及其良好素质,可提高社会经济活力,提高城市的经济效益,有利于搞好城市环境保护。     

城市生态可持续性的内涵及其支持系统评价指标体系研究

构建城市生态可持续性支持系统评价模型并对其发展水平进行综合评价,是城市生态可持续性从理论研究阶段进入可操作的实际应用阶段的重要步骤。针对城市生态可持续性基本内涵,根据＂承载力-支持力-吸引力-延续力-发展力＂（CSAED）模型框架,构建城市生态可持续性支持系统的评价指标体系,以泛长株潭地区为例,分析了该区域各地市在生态环境有效改善、资源能源集约利用、社会民生和谐进步、经济高效公平增长、人口质量综合提升、政策和制度调整与完善等方面的基本情况与提升方向。评价结果表明：泛长株潭地区大部分城市生态环境有效改善水平、资源能源集约利用效率、社会民生进步程度以及经济高效公平增长水平都普遍偏低,这意味着当前该区域亟需解决城市生态承载力不够强、环境容量有限、产业结构仍待升级、就业结构不优及公共服务不足等区域经济社会发展不协调问题,以维持区域城市生态可持续性。     

基于空间信息技术的城市环境时空调控范式研究

城市环境－生态系统是高度复杂的时空复合动力学系统。通过对城市环境问题的空间动力学机制分析后,提出城市环境可持续发展时空调控的层次途径,并构造了融合遥感、地理信息系统等空间信息技术、环境建模技术、决策支持系统、人工智能等技术的城市生态－环境系统时空调控的体系框架,为城市环境管理及环境空间决策提供新的理论范。     

基于环境基准的太湖氨氮最大容量研究

环境基准反映了环境介质中污染物的阈值剂量与保护对象的临界效应之间的对应性,其本质是一种下限阈值。经由推导和检验而得到的环境基准,可以在环境管理方面广泛应用。太湖位于我国经济最发达的地区之一——长江三角洲,其水质直接影响着该地区的生活与经济,太湖水环境污染主要是氨氮污染。该研究以太湖为对象,推导出太湖的氨氮环境容量,确定氨氮浓度控制目标和最大容许排放量,为今后太湖氨氮减排与治理提供理论依据。通过环境基准共性推导模式,建立和率定了水环境系统阈值响应模型;为了确定环境容量,开展了多种情景的模型模拟,将实测值与模拟值进行独立样本T检验,得出模拟值与实测值之间并无差异;建立的水环境系统的阈值响应模型具有一定的有效性。基于模拟结果比较而确定了氨氮的环境容量为1.334 mg·L~(-1),将其作为氨氮污染控制目标。以太湖流域2010氨氮年均浓度0.26 mg·L~(-1)为初始浓度,以20 a为模拟期,模拟不同排放强度下氨氮的浓度变化。将控制目标代入阈值响应模型,分析了不同排放情景下氨氮的浓度,通过情景模拟发现,氨氮的综合响应、消极响应(水体氨氮浓度对氨氮排放的响应)和积极响应(水体的自净能力)在不同排放强度下呈现出不同的变化特征。发现如果以20 a为目标期限,为保证氨氮浓度不超过污染物浓度控制目标,氨氮年度排放量要低于7.2×10~4t。     

成渝城市群机动车污染特征及减排分析

近年来随着机动车保有量的快速增长,其排放的污染物已成为区域大气污染的重要来源之一,关系到人类身体健康和社会经济发展。基于COPERT模型构建成渝城市群多年尺度的机动车污染物CO、NMVOC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)、CO_2、CH_4、N_2O、NH_3和SO_2排放清单,分析其时空排放特征及主要贡献车型,在此基础上设置9种污染物减排情景,评估不同减排措施下各污染物未来年的减排效果。结果表明,成渝城市群不同机动车污染物时间变化趋势存在差异,污染物CO、NMVOC、CH_4和SO_2排放量近几年下降趋势明显,而污染物NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和N_2O排放却呈相反趋势,特别是CO_2和NH_3排放量在整个研究期间增长趋势明显;轻型客车为污染物CO、NMVOC、CO_2、CH_4、N_2O和NH_3的主要贡献车型,而污染物NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和SO_2则主要来源于重型货车与重型客车的排放;污染物空间分布主要集中在成都与重庆市城市中心区域,随着路网逐渐向外延伸,排放量逐渐变小;研究期间污染物(CO、NO_x、CO_2和NH_3)排放量与GDP表现出较好的相关性;与基准情景相比,各减排情景控制下的减排效果差异明显,实施淘汰高排放车情景对污染物NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和CH_4的减排效果较好,实施激进新能源车推广情景对污染物NMVOC、CO_2、N_2O和NH_3的减排效果较好,而综合所有减排措施的激进综合情景的整体减排效果则最为显著。     

基于生态现代化的区域资源环境绩效分析——以山西省为例

提高资源环境绩效是我国实现生态现代化及绿色发展的重要途径。利用环境质量指数（EQI）和资源环境绩效指数（REPI）对我国中部生态环境脆弱区的山西省资源环境绩效进行了系统分析,结果表明：在全国资源环境综合绩效指数年增幅为7.1%的背景下,山西在全国的排名从2000年的24位上升为2007年的15位。但山西仍然为我国资源环境绩效水平最为落后的地区之一。山西建设用地绩效、COD排放绩效、SO2排放绩效和用水绩效逐步上升,工业固体废弃物排放绩效和能源绩效呈现不稳定的变动态势。SO2排放绩效指数呈平稳后上升接着下降的偏＂S＂型曲线。COD总体绩效指数呈现平稳态势,基本保持88.1的均值水平,绩效指数高于2000—2007年西部平均水平和2000—2003年中部平均水平,但远低于东部和全国平均水平。资源环境指数与经济发展水平和发展阶段密切相关,山西须采用综合配套措施,缩短目前能源和资源密集型的发展阶段和改变其路径依赖,提升山西在我国中部地区的综合竞争力,改进生态效率,进而实现绿色发展。     

资源-环境双重约束下的区域生态效率的时序特征——以广西壮族自治区为例

为了探讨资源—环境双重约束下我国生态赤字地区资源环境绩效水平,利用生态脆弱指数和资源环境绩效指数（REPI）对地处珠江三角洲的广西资源环境绩效进行了系统分析和比较研究。结果表明：尽管资源环境绩效水平从2000年的72.4上升为2007年的116.1,但趋势并不明显,资源环境综合绩效水平在全国的第24—26位徘徊。综合绩效指数、SO2排放绩效指数、工业固体废弃物排放绩效指数和生物资源指数呈现＂N＂型变动,水污染指数下呈＂∧＂变动态势,大气污染指数呈现＂W＂型剧烈变动,生态承载力处于超载状态,生态脆弱性趋势没有明显改变。资源消耗和污染物排放的下降态势并不稳定。1995—2007年,广西区域环境水平呈下降趋势,区域环境水平和资源转化效率呈剧烈变动的下降趋势,抗逆水平和生态保护指数有所提高,土地资源指数呈现下降态势,排放强度指数下降明显,生态脆弱指数保持恒定,气候变异指数呈波浪状变动,环境治理指数呈剧烈变动。广西面临生态环境的整体不稳定性和对外力干预敏感性的双重压力。广西应发挥地处泛珠三角的地缘优势和辐射＂东盟＂的区位优势,加大结构调整和制度创新力度,缩短目前资源密集型的发展阶段,改善生态效率和承载力,提升广西在泛珠江三角洲地区的综合竞争力。     

钢铁工业固废应用于水泥生产的降耗与减排

运用物质流分析法定量比较原生水泥与再生水泥生产过程中的物能代谢和环境负荷,并采用生命周期分析进行环境影响评价。结果表明：生产1 t原生水泥需要的直接物质投入是1.637 t;消耗原煤0.086 t/标准煤,消耗电力0.067 t/标准煤。利用钢铁工业固废生产功能单位再生水泥,可减少资源投入0.16 t;减少能源消耗0.036 t;环境排放SO2减排0.000 2 t;粉尘减排0.001 t;烟尘减排0.000 12 t;NOx减排0.000 34 t;CO2减排0.231 t。水泥生产潜在的各类环境影响中以废气排放引起的温室效应最大;其次依次是酸化效应和不可再生资源消耗;光化学烟雾和人体健康损害在水泥生产过程中的影响都相对较小。与原生水泥相比,再生水泥各环境负荷均呈下降趋势,两者总体环境负荷差值为6.93E-15。研究结果充分说明钢铁工业固废资源化可以明显的降低水泥生产的总体环境负荷,是促进水泥行业循环经济发展的有效手段。     

基于人群健康的污染产业转移环境效应研究——以广东省陶瓷行业为例

产业转移是经济发展过程中常见现象；产业生产与资源环境之间密不可分的关系决定了产业转移必然引起资源环境状况的变化。为评价产业转移对改善区域整体环境状况的作用，构建了以环境经济损益分析定量评价产业转移的环境效应的方法框架，并以广东省陶瓷行业转移为例，研究了基于人体健康的污染产业转移的环境效应。研究结果显示，一般而言，由于污染排放变化，产业迁出地将产生环境效益，同时承接地将发生环境损失。当产业转移产生环境净效益时，意味着整体区域环境的改善。这种改善主要得益于产业迁出地和承接地之间存在的社会经济特征差异、具有经济技术可行性的污染控制技术的推广以及环境自净能力的合理利用等因素的综合作用。为促进区域协调发展，区域内产业转移过程中，应采取优化产业转移目录、加强环境管理、建立环境信息公开和公众参与制度和统筹协调区域内的污染控制责任和环境利益等环境治理措施。     

西安市生态文明建设评价及预测

根据生态文明的涵义和生态市建设的总体思路,提出了生态文明建设3（系统层、子系统层、单项指标层）×3（经济发展,社会进步,环境保护）评价体系,其中包括25个单项指标。对西安市1998-2007年生态文明建设进行了定量评价研究,结果表明西安市生态文明建设处于整体上升的趋势;在此基础上,应用自回归预测模型对西安市经济、社会、环境和生态文明建设发展进行了预测,为西安市全面协调发展提供参考借鉴。     

深圳市酸雨变化特征及形成原因分析

深圳市长年属于较重酸雨区,对城市生态带来重要影响,酸雨污染已经成为当前迫切需要解决的环境问题。为了了解近年来深圳市降水的变化特征及污染状况,利用2001—-2011年的降水监测数据,分析了降水酸化程度及化学组分特征,探讨了致酸原因,’为酸雨污染控制对策制定提供基础依据。研究结果表明,深圳市酸雨污染在2004--2006年达到较高水平（降水pH值4,49～4．59）,2007年以来明显有所改善（降水pH值4．73～5．02）,酸雨频率也显著降低。在时间变化上呈现夏季酸雨污染相对较严重,在空间变化上表现出宝安区和龙岗区酸雨污染相对较轻。相对于北京等城市,深圳市降水中离子浓度较低,同时大气中污染物浓度也较低,表明深圳市降水比较清洁,但由于大气中碱性物质含量较低,导致降水酸性较强。深圳市近年降水[SO42-]／[NO3-]的比值不断下降并低于2,硫酸硝酸混合型酸雨特征明显,表明机动车对降水酸性的影响不断增强。Cl-和Na＋对降水阴阳离子的贡献较高（分别达到24％和30％）,反映降水受海洋的影响较大。深圳与广州、东莞、佛山等城市的降水酸度和酸雨频率变化趋势较为一致,区域传输对酸雨形成也有重要影响。     

“奶牛-沼气-牧草”循环型农业系统的能值分析

为探讨“奶牛-沼气-牧草”循环型农业模式（模式I）的结构功能和生态经济效益,应用能值分析方法对其进行研究,并与单一奶牛养殖模式（模式Ⅱ）进行比较。结果表明：模式Ⅰ的净能值产出率（4．06）比模式Ⅱ（4．13）低;模式Ⅰ能值可持续发展指标值为10．27,模式Ⅱ为9．57,模式Ⅰ具有更高的可持续发展能力;模式Ⅰ的环境负载率（0．11）低于模式Ⅱ（0．12）,并且模式Ⅱ能值废弃率为21．72％,模式I为0,因此模式Ⅰ对环境的压力小;模式Ⅰ产出能值反馈率达到30．63％,系统自组织能力强。模式Ⅰ的净效益是模式Ⅱ的1．13倍,但产投比是模式Ⅱ的97．64％。以能值-货币价值计算的生态经济效益分析结果与实际经济效益分析结果基本一致。因此,模式Ⅰ具有环境压力小、自组织能力强、可持续发展能力较强的特征,但仍需进一步优化系统内部结构,提高生产效率。     

生态宜居城市建设指标与评价方法——以天津市为例

将定量指标与定性指标融为一体,从城市经济、文化教育、基础设施、生态环境和社会保障5个方面,构建生态宜居城市指标体系,并整合层次分析法（AHP）和风玫瑰图法,进行生态宜居化程度综合评价与分析。以天津市为例进行研究,结果显示本文所建立的指标体系能够客观地反映城市的生态宜居建设情况,并能根据评价结果分析出城市的发展潜力与存在...     

西藏生态整体性水平测度

为了探讨资源-环境双重约束下地处我国生态环境脆弱区的西藏的生态整体性特征,利用生态环境质量指数和生态现代化指数（EMI）对地处我国西南边陲的西藏地区的生态现代化水平进行了分析。结果表明：全球生态现代化水平在区域之间存在比较明显的空间分异。2004年西藏生态现代化指数为50,在全国排名为3位,较2000年的排名16位有了明显的提高。生态进步指数、经济生态化指数好于其他4个少数民族地区,但社会生态化指数落后于其他4个少数民族地区,人均SO2排放与新疆、广西相同,但高于内蒙古和宁夏;1980—2007年西藏现代化程度虽然有所提升,但远低于世界平均水平和中等发达国家以及我国平均水平和其他4个少数民族地区;1996—2007年西藏区域环境水平呈＂W＂型变动态势。资源转化率和水污染指数呈＂N＂型不稳定变动,生态保护指数和环境治理指数呈剧烈变动,生态脆弱性和环境支持系统的不稳定性没有明显改观。因此,西藏应立足地缘和资源优势,充分考虑西藏生态地域、生态系统服务功能、生态资产、生态敏感性以及人类活动对生态环境胁迫等要素的综合影响,依据青藏高原高寒生态大区和高寒草甸生态区、青藏高原高山草原、高寒草甸生态地区生态区划,发展人工设计生态方案的生态重建途径。建立严格的生态补偿制度,逐步提升生态现代化水平。