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.     

滇池流域高分辨率氮、磷排放清单

氮、磷富集是我国浅水湖泊水质恶化和水生态退化的关键原因之一,但以往流域尺度氮、磷排放清单不足以精确识别排放的空间异质性和满足地表过程数值模拟的分辨率要求.为了提高控源减排措施的针对性,以滇池流域为例建立其高分辨率氮、磷排放清单.通过现场调查、采样观测与资料收集,确定各污染源的活动水平和修正排放因子,基于GIS平台核算企业源(工业、第三产业)、生活源(城镇、农村)、城市源(暴雨径流)、农业源(种植业)等7种点源和非点污染源在110个子流域的氮、磷排放量(平均分辨率约5 km×5 km).主要结论包括:①2008年滇池流域氮、磷排放总量分别为10736 t和542 t,且以城镇生活点源为主,占72.7％和42.8％;②氮、磷排放空间异质性十分明显,子流域氮、磷排放总量分别为(97.6±291.7)t(1个标准方差)和(4.93±11.8)t,其中全流域70％的氮、磷排放量仅集中在占流域面积16.2％的10个子流域和37.9％的21个子流域,而排放量最大的是盘龙江上游(氮、磷分别占21.9％和20.2％);③各污染源的排放格局异质性也大,对于氮而言,除了滇池北岸城区和沿流域边界的外围子流域以城镇生活和种植业为最大污染源,东、南、西岸湖盆区大部分则以其他污染源为主;相比而言,磷排放的各子流域最大污染源差异性更大;④通过与传统分辨率结果的比较,高分辨率排放清单能够更为准确甄别排放格局异质性、污染类型等信息,更加有利于明确控源减排的措施、布局和规模.     

滇池外海氮,磷含量的发展趋势分析

１９８２年以来，滇池外海氮含量增加了１２６％，磷含量增加了４６５％，水质由Ⅲ类恶化为Ｖ，营养程度则由中富营养上升为重富营养，发展趋势以近年尤为明显。     

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。     

邯郸市物质流分析

利用邯郸市统计年鉴数据和实地调研资料,采用城市物质流分析框架研究邯郸市2005年物质流全景和1993─2005年物质输入和输出结构的时间序列变化.结果表明:13年间邯郸市地区生产总值增长3.4倍,物质输入增长1.1倍,物质生产力增长1.1倍,由1993年的151.8元/t上升至2005年的320.9元/t,反映了邯郸市前期经济发展与资源投入具有明显的“脱钩"现象;另一方面,邯郸市仍然遵循着“高投入、高排放"的发展模式,2005年物质净存量仅占全年物质通量的12.2%,大部分物质在开采当年并不进入经济系统而直接排放到生态系统中;同时,邯郸市经济发展的对外依存度逐年升高,从该市外调入的物质量所占比例由1993年的10.2%上升至2005年的39.2%,表明邯郸市经济发展将面临更大的资源      

物质流分析视角下北京市物质代谢研究

作为"重大国家战略"的"京津冀一体化"日益引起社会各界的高度重视,推动其进程的加快,首先要解决的就是该区域的资源环境问题,而北京作为该经济圈的核心,其资源环境问题的解决更是起着关键性的作用.在提高城市环境质量、改善人们生存环境方面,北京市仍任重而道远.运用物质流分析方法(EW-MFA)可以深入探讨社会经济发展与资源消耗及环境污染之间的关系,从而为社会经济发展过程中资源环境问题的解决提供科学依据.因此,本文采用欧盟物质流核算框架(EW-MFA)建立了北京市"吞吐"状态的物质代谢模型.结果表明:1992—2014年北京市的物质输入与输出总体呈上升趋势,矿物和化石燃料是北京市物质输入的主要组成部分;受社会经济发展水平的影响,北京市的物质投入强度表现出先上升后下降的趋势;研究期间内物质代谢效率不断提高.针对北京市的资源环境问题,应转变传统发展理念,不能一味地追求物质财富的增加而忽略生态环境的影响,且不断推动技术的革新和产业结构的调整应成为实现社会经济可持续发展的有效路径.     

城市物质流分析框架及测算方法

在借鉴国家物质流分析(MFA)框架基础上,针对进出城市系统的物质数据缺乏且难以统计的特点,引入面向元素或产品的物质流分析(SFA)要素,建立了城市尺度物质流分析框架.与国家物质流分析相比,该框架总体结构和物质分类上相同,但输入量、净存量和输出量的计算顺序和假设条件不同.对于化石能源,可由城市统计年鉴中的能源平衡表直接得出本地开采量、净存量、调入量和调出量;对于生物质,本地开采(生产)量一般都有统计,净存量可通过假设人均消费量相对稳定估算得出,而调入量和调出量则需要对大宗工业用途进行调查并做少量假设计算得出;对于金属矿物及其产品、工业非金属矿物及其产品、建筑材料3类物质,本地开采量和消费量一般都有所统计,而调入量和调出量的计算则需要首先采用针对元素或成品的物质流分析来获取城市系统中的净存量,然后再配合生产和消费数据并做少量假设测算得出.其他项目的获取或测算同国家物质流分析,由此得到的城市物质流分析框架可以用于城市间物质代谢的比较.      

滇池流域水污染控制工程系统效果分析

按照现状滇池治理的基本框架，以处理设施的效率等为假设条件，建立了分析各种措施系统效果的模型。并对平水年水文年型条件下，2005年的截污、城市污水处理厂、入湖口化学处理等措施进行了分析。结果表明截污、污水处理厂、入湖口化学处理是最有效的。     

滇池沉积物磷内负荷及其对水体贡献的研究

在滇池全湖选取 1 1 0个采样点 ,调查了沉积物磷的营养状况 ;外海不同方位选取 6个采样点 ,研究了沉积物磷的赋存形态、剖面分布及其对水体的贡献 .结果表明 ,滇池沉积物表层 ( 0～ 5cm)总磷含量主要变化在 2～ 3g·kg-1 ,最大值为 6 6 6g·kg-1 .沉积物剖面表明 ,表层总磷含量远高于底层 ,在 0～ 1 0cm总磷含量随深度增加而迅速降低 .在点 4、点 5和点 6 ,不同形态磷的含量顺序为NaOH P ,Org P >HCl P >BD P >NH4Cl P .滇池南部 (S1、S2 )沉积物钙结合态磷含量较高 ,表现为HCl P >NaOH P ,Org P >BD P >NH4Cl P(表层 0～ 2 0cm) .沉积物表层 0～ 1 0cm活性磷含量很高 ,且随深度增加含量急剧下降 ,滇池北部沉积物具有很大的释磷潜力 .可溶性磷在水 土界面的浓度梯度为沉积物磷向水体扩散提供了条件 ,在外源减少的情况下沉积物磷内负荷将在一定时间内成为滇池富营养化的主导因子     

城市食物生产与消费系统磷代谢研究

研究运用物质流分析方法,构建基于物质代谢过程的城市食物生产与消费系统磷代谢分析框架,即追踪以"食物生产"、"食物加工"、"居民消费"、"废物处置"为主要过程的磷代谢路径,解析磷代谢主要过程机制并提出相应的核算方法;在此基础上,以合肥市食物生产与消费系统为例进行了案例研究.结果表明,2008年合肥市食物生产消费系统磷的总...     

我国铜资源物质流分析研究

铜是我国应用最为广泛的有色金属,研究铜资源利用和循环状态对我国经济可持续发展具有重要的战略意义。论文从铜的生产、加工制造、使用和废铜处理4个阶段详细阐述了铜循环的"STAF"物质流分析模型,并以此模型分析了2004年我国铜的流动状况和社会存量变化,得出结论: 1998~2004年,我国铜工业的P_Z、P_S、M_Z和M_S平均值分别为49.08%、25.98%、57.14%和21.45%,远低于欧洲发达国家水平。对比1994年与2004年我国铜物质流图可知,10年来我国铜循环的各阶段中所有流入量和流出量都有较大提高,废铜再资源化程度虽有提高,但较之快速增长的铜需求量仍显不足。因此在资源危机面前,加强政策引导与科研力度,大力提高一次铜的资源生产率和二次铜的再资源化效率是我国铜工业可持续发展的工作重点。     

滇池沉积物磷形态的水平分布特征

本文以滇池33个表层沉积物样品为试验材料,采用分级提取的方法逐步提取沉积物中铁磷、铝磷和钙磷,分析沉积物中各磷形态的水平分布特征,结果表明:滇池沉积物总磷浓度的水平分布呈现南北高、中间低的状况,总磷的平均浓度为2 728 mg/kg,局部浓度超过13 000 mg/kg;铁磷、铝磷含量相对较低,不足30%,钙磷和有机磷含量较高,占70%以上;H+浓度影响活性磷的状态,与沉积物铁铝磷显著相关;铁铝磷作为总磷的重要组成部分与总磷显著相关(R=0.701,p0.01)。     

滇池湖滨带沉积物磷的空间分布

采集了滇池湖滨带的表层和柱状沉积物,研究分析了湖滨带沉积物中总磷、钙磷和铁铝结合态磷的空间分布和垂向分布特征。结果表明,滇池湖滨带表层沉积物总磷含量高,个别点位高达10604.64mg/kg,总磷含量均值为2452mg/kg,沉积物受磷污染严重;不同区域沉积物磷的含量差别较大;表层和柱状沉积物中的钙磷含量都高于铁铝结合态磷,这是滇池湖滨带不同于其他湖泊的地方;柱状沉积物各种磷形态含量在垂向分布上的波动较大,但钙磷和铁铝结合态磷含量水平与总磷具有一致性;13个采样点有12个点的沉积物铁铝结合态磷含量都低于钙磷,两者比值<0.5,钙磷是总磷的主要组成部分,应该考虑环境酸化引起的磷释放风险。     

滇池流域生态环境质量评价

采用单因子评价和综合评价相结合的方法对滇池流域的生态环境质量进行评价，根据评价区自然生态特点，综合相关自然和社会因素，确定森林覆盖率，水土流失率，土地垦殖率，坡地比，水田与耕地比，人口密度，平方公里产水量和干燥度为评价指标，并分别确定其标准。     

复合硫酸铝控制滇池内源磷释放的有效性

在滇池福保湾重污染区域修建两个6m×6m围隔,向其中投加适量硫酸铝,利用原位钝化技术控制内源磷释放。通过采集柱状芯样,采用室内静态模拟沉积物PO43--P的释放,测定表层沉积物松散结合态磷含量。对照围隔表层沉积物中松散结合态磷含量(27.68~38.55mg/kg)约为硫酸铝处理围隔(11.09~13.85mg/kg)的3倍。结果表明,投加硫酸铝可有效抑制底泥中PO43--P的释放,显著降低表层底泥不稳态磷含量。     

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%.     

流动注射分析法测定底质中总磷的研究

在一定的温度下,用硫酸和高氯酸进行消解,使不溶性磷酸盐和有机磷转化为正磷酸盐进入溶液.酸性条件下,待测液在酒石酸锑钾的催化下,与钼酸铵反应生成磷钼酸化合物.该化合物与抗坏血酸反应生成蓝色络合物.该络合物在880 nm比色.实验结果表明,底质中的总磷的RSD＜ 2％,回收率91％～103％,精密度和准确度满足实验要求.因此,流动注射分析法适用于底质中总磷的监测.