基于能值方法的甘薯燃料乙醇产业生态系统分析

发展燃料乙醇已成为替代能源战略下的成熟模式,但传统燃料乙醇生产的污染问题严重影响了燃料乙醇的生存和发展,因此建立以燃料乙醇生产为核心企业,包括由原料种植者、乙醇生产者、分解者、资源回收利用者等一系列利益相关者组成的产业生态系统,已成为燃料乙醇可持续发展的有效途径. 根据燃料乙醇生产过程中对废物处理和资源化利用情况,将其划分成传统生产方案(方案Ⅰ)、废物处理生产方案(方案Ⅱ)和产业生态系统方案(方案Ⅲ),并采用改进后的能值分析方法及指标体系对3种生产方案进行比较分析. 结果表明:与方案Ⅰ相比,通过废物处理和中水回用,方案Ⅱ的ε_EYR(能值产出率)提高了59.37%,ε_ELR(环境负荷率)降低了75.39%;延长产业链,增加循环利用方式后,方案Ⅲ比方案Ⅰ的ε_EYR提高了86.19%,ε_ELR降低了82.98%. 3种生产方案的可持续发展能力为方案Ⅰ<方案Ⅱ<方案Ⅲ.      

437个火电厂项目环境影响宏观分析及对策研究

对2004-2005年上报国家环境保护总局环境工程评估中心的437个火电项目环境影响和宏观对策分4种方案进行了分析和探讨.结果表明:方案Ⅰ和方案Ⅱ的能源弹性系数分别为3.6和2.2,对环境、资源影响较大,不利于可持续发展;方案Ⅲ能源弹性系数为0.5,对环境、资源影响小,符合可持续发展,但目前难以实现;方案Ⅳ能源弹性系数为0.8,对环境、资源影响较小,按方案Ⅳ模式发展也有一定难度,但经过艰苦努力可以实现.分析了火电发展对煤炭资源和环境等方面的影响,并提出应尽快将我国能源弹性系数恢复到正常值,统筹火电厂规划,坚持经济发展模式的转变、节能降耗、调整产业结构等建议.      

PRB技术对PCBs及重金属污染地下水的试验研究

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier PRB)技术是原位修复污染土壤及地下水的新型技术。试验以多氯联苯(PCBs)及重金属为靶污染物,设计3个PRB反应装置:柱Ⅰ、柱Ⅱ、柱Ⅲ,分别以还原铁粉、废料生铁、废料生铁与活性炭的混合物为反应介质,对PRB技术治理PCBs及重金属污染的地下水的可行性进行试验研究。试验结果表明:进入稳定期,柱Ⅰ、柱Ⅱ、柱Ⅲ对PCBs的去除效率分别为98%,97%,96%;对重金属(Cr、Cd、Pb、As)的去除效率均在97%以上。通过各柱处理,出水水质均达到地下水水质Ⅲ标准。说明PRB技术治理PCBs及重金属污染的土壤及地下水是可行的。     

基于一级水生态分区辽河流域景观格局时空动态分析

以辽河流域四个一级水生态分区为研究区,基于1990、2000、2005年TM影像,应用GIS技术,采用转移矩阵和景观指数方法,对辽河流域1990～2000年和2000～2005年期间土地利用和景观格局的变化进行了综合分析。结果表明:1990～2000年间水生态Ⅰ区耕地减少显著,减少的耕地主要转变为林地,而2000～2005年间草地面积大幅度减少,减少的草地主要转变为耕地;1990～2000年间水生态Ⅱ区耕地面积大幅度减少,耕地主要转变为草地和林地,2000～2005期间耕地大幅度增加,主要来源于草地;1990到2000年间水生态Ⅲ区耕地面积大幅减少,耕地主要转变为林地,2000～2005年大量林地转变为耕地和建设用地;水生态Ⅳ区包括浑河和太子河流域,其中浑河流域在1990～2000年时期景观格局的变化类型主要是由耕地转变为林地和建设用地,太子河流域耕地主要转变为林地。2000～2005年时期浑太河流域景观格局变化类型主要由减少的林地流向耕地。景观指数分析得到辽河流域景观变化的总体趋势是:形状更加复杂,异质性增加,破碎化程度加剧,尤其以建设用地的破碎度最高,并且有逐年增加的趋势。Ⅰ区和Ⅱ区景观连通性和聚合度在1990～2005年时期呈上升趋势,而在Ⅲ区和Ⅳ区在2000年景观结合度和连通度最低。研究时间内Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区景观多样性和均匀性指数在前期变化不显著,后期显著上升,Ⅲ区多样性和均匀度最高时期是2000年,1990年和2005年差别不显著。     

密云库区1991～2011年水质变化趋势研究

运用多元统计方法分析密云库区1991~2011年17个指标3个监测点的水质时间变异特征.应用聚类分析划分年际尺度上的年际Ⅰ(1991~1993,1995年),年际Ⅱ(1994,1996~2000,2002~2006年),年际Ⅲ(2001,2007~2011年)和季节尺度上的非汛期(11~12月、1~4月),汛期(5-10月).基于此,运用判别分析阐释影响年际及季节水质变异的环境因素,最后运用因子分析识别不同年际段的污染来源和组成.密云水库21年间TP均值(0.03mg/L)略高于地表水Ⅱ类标准,TN均值(0.98mg/L)超过国家Ⅱ类标准的0.96倍,NO3--N是TN均值超标的主要原因,氮磷污染问题仍需要重点监测和治理;库区植物生长状况和密度不均等及人为排放的不固定性使得TP变异系数较大;NO3--N的较大变异系数体现在年际及季节变异性,非点源污染的控制(水土保持、化肥使用量减少、生活污水减少)和网箱养鱼的取消改善了库区21年水质,NO3--N浓度降低,其季节变异发生在特定季节;另外,年际尺度上,气候变化引起了库区T增加;酸性点源减少使p H升高;工业活动、化肥使用等人为影响的SO42-显著上升促进了碳酸盐岩溶解,使EC、Ca2+、Mg2+、SO42-、T-Hard、T-Alk浓度增加;内源污染减少致使BOD5浓度下降;季节尺度上,季节性气温变动促使非汛期T低于汛期;非汛期碳酸盐岩溶解使Mg2+浓度高于汛期.对比不同年际段的水体污染来源,点源-非点源复合污染转化为以非点源污染为主,21年间非汛期地下水补给过程中碳酸盐岩的溶解作用一直影响水体化学特性,汛期降水径流携带的污染物直接影响水质状况,氮素污染组成简化,以NO3--N为主.控制流域水土流失、畜禽养殖、化肥使用等非点源污染,增强水利流通性,及时清理底泥及沉积物,能够有效减少库区氮磷,有机物及离子污染.     

基于CFD的雨水调蓄池颗粒物沉淀特性研究

雨水调蓄池在峰值流量和合流制溢流污染控制中发挥着重要作用,但对于雨水径流中颗粒物在调蓄池的沉淀特性尚缺乏系统研究。运用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟技术,系统研究了雨水调蓄池不同构造和不同工况条件下颗粒物的沉淀特性。模拟结果表明:进水流速由0.276 m/s增加到0.553 m/s时,普通(Ⅰ型)、增加挡板(Ⅱ型)、增加消能孔(Ⅲ型)构造调蓄池颗粒物去除率分别降低14.90%、13.89%和15.32%。当进水中颗粒物粒径由0.075 mm增加到0.15 mm时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加9.10%、62.48%和36.65%;进水浓度由1000 mg/L增加到2000 mg/L时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加3.60%、2.84%和13.30%。各影响因素对Ⅰ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为进水流速>颗粒物粒径>进水浓度,其对Ⅱ型、Ⅲ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为颗粒物粒径>进水流速>进水浓度。     

模糊数学法在深部矿坑水环境质量评价中的应用

水资源危机越来越明显地影响矿山的可持续发展,有效利用资源成为矿山可持续发展的重要课题。对矿坑深层地下水进行水质评价并分类利用,是缓解矿山水资源危机的重要途径。云南会泽铅锌矿涌水量随着开采深度的加大而显著增大,应用模糊数学法和综合指数法对该矿区深坑水水质现状开展评价,结果表明,深部中段地下水水质较好,属Ⅰ-Ⅲ类水;其次,根据水量多年监测资料,得出可利用的稳定最低开采量为6500～11500m3/d,可以考虑用于矿山充填用水、采选厂用水、市政用水或生活用水。     

能值分析理论在耕地可持续利用评价中的应用研究——以南京市为例

评价指标体系是耕地可持续利用评价研究的难点,正确选择评价理论与方法,构建科学、合理的评价指标体系,为正确认识耕地利用的可持续性及制定相应政策提供理论与实践依据。文章引入能值理论,在传统评价方法基础上对耕地利用中物流、能流等以太阳能值为统一衡量标准,建立新的指标体系,并对南京市1995~2004年的耕地利用进行评价。结果表明,研究时段内南京市耕地利用是向可持续方向发展的,且其可持续利用经历了两个阶段:①1995~1998年可持续性下降阶段,综合系数从1995年的1逐渐下降到1998年的0.9570;②1998~2004年可持续性上升阶段,综合系数逐年上升到2004年的1.1123。与传统评价方法相比,引入能值理论后的评价结果更能全面、客观地反映耕地利用的可持续状况。     

广东流沙湾海草分布现状及其与不同养殖生境的关系

2016和2017年对广东流沙湾海草床进行现场调查，获得了海水、海草、浮游生物、底栖动物和大型底栖海藻的数据资料。结果表明流沙湾卵叶喜盐草（halophila ovalis）平均生物量为3.74 g/m2，总面积为26.9 hm2，呈斑块状分布。利用水质参数进行主成分分析，对各主成分得分进行聚类，将调查区域划分为渔排和捕鱼网影响区（Ⅰ区）、贝类养殖区（Ⅱ区）和非养殖区（Ⅲ区）3种生境类型，主成分综合得分表明Ⅰ区污染最严重。比较Ⅰ区和Ⅱ区两种不同养殖方式下的生境类型，Ⅰ区的海草生物量、底栖动物生物量、浮游植物丰度、溶解氧、活性磷酸盐和盐度低于Ⅱ区，大型底栖海藻生物量、氨氮、无机氮、N/P比值和COD高于Ⅱ区。流沙湾海草床的分布面积和生物量较2002年出现了严重退化，网箱渔排和捕鱼网的生产方式、小个体贝类的大量繁殖以及低盐度的近岸河流输入降低了海草生物量。海草生物量与其他指标的关系体现了贝类养殖对海草的生存有积极作用，较强的水体自净能力有利于海草的生长。本文还从提高公共意识、加强自然保护区管理和实施常态监测三个方面提出了流沙湾海草的保护建议。     

树脂D201上粗漆酶的固定化及对孔雀石绿的脱色

云芝粗漆酶以3种方法,即静电吸附法(D201-Lac-Ⅰ)、先吸附后交联法(D201-Lac-Ⅱ)、戊二醛处理树脂后吸附法(D201-Lac-Ⅲ)固定到大孔阴离子交换树脂D201上.与静电吸附法相比,D201-Lac-Ⅱ的漆酶固载量大幅提升至4.65倍,漆酶比活力却严重受损,只有前者的4.8%;D201-Lac-Ⅲ的漆酶固载量略有下降,为静电吸附法的0.51倍,漆酶比活力却显著提高至静电吸附法的2.99倍.利用电子透射电镜(TEM)可明显观察到D201-Lac-Ⅲ漆酶分子聚合体的阴影.用D201-Lac-Ⅲ对孔雀石绿进行了连续多批次脱色试验,在长达210 h的连续操作中,其脱色效率未观察到有下降趋势,一直稳定在40%～55%之间,D201-Lac-Ⅲ的酶活亦未观察到下降,同等条件下游离的漆酶活力已损失至20%以下,证明D201-Lac-Ⅲ具有显著提升的稳定性和优良的重复利用性.考虑到粗漆酶廉价易得,D201-Lac-Ⅲ在水处理应用中可能大有前景.     

长江三角洲地区资源环境与经济增长脱钩分析

基于环境压力与经济发展,应用脱钩理论和改进的弹性分析法脱钩程度判定标准,对2000-2009年长江三角洲地区16个城市的环境压力与经济发展脱钩程度、时序演变和呈现的规律进行定量评价与综合分析.结果显示:长江三角洲地区资源环境与经济增长主要经历了从相对脱钩Ⅱ-相对脱钩Ⅲ-相对脱钩Ⅱ-相对脱钩Ⅰ,2000-2005年经济增长对资源环境冲击不断增强,而2005-2009年冲击有所减小;该地区资源环境压力各指标与经济增长的关系以相对脱钩为主,且存在时间上和指标间的差异;长江三角洲地区城市群多数时期都处于相对脱钩状态,其中10个城市资源环境与经济增长的脱钩关系呈现"N"型趋势,且多数城市2004年和2005年达到最高,上海在绝对脱钩和相对脱钩Ⅰ徘徊,而江苏和浙江内部差异明显.     

农垦北安局农业生态经济系统能值分析及可持续发展对策

文章运用能值理论分析方法,对黑龙江省农垦北安局2001年-2008年农业生态经济系统发展现状进行研究分析。研究结果表明,系统能值投入和产出呈逐年增长的趋势,能值自给率、人口承载力和净能值产出率呈下降趋势,能值投资率、人均能值使用量和能值密度呈增加态势,环境压力逐年增加。根据能值指标分析结果和经济发展现状,提出农业生态系统可持续发展对策。     

中国、韩国1980～2006年能值足迹与能值承载力

根据基于能值分析理论改进的生态足迹计算模型——能值足迹和能值承载力模型,在空间尺度上从地区一级上升到国家尺度,探讨能值足迹和能值承载力在国家层面上若干年时间序列的变化趋势,并以中国和韩国为例,对两国在1980~2006年（韩国1980~2004年）期间的能值足迹和能值承载力进行了计算与分析,探讨中国和韩国的可持续发展状况.结果表明,中国人均能值承载力由1980年的2.7362hm2下降到2006年的2.0547hm2,同时,人均能值足迹却由1980年的1.7715hm2上升到2006年的5.7903hm2.中国自1987年以来出现能值足迹赤字,且赤字数额逐年增加,到2006年已达到-3.7356hm2.韩国人均能值承载力由1980年度3.1871 hm2下降到2004年度2.5271 hm2,人均能值足迹由1980的1.1339 hm2上升到2004年的4.2419 hm2,韩国自1992年出现能值足迹赤字,之后虽有小幅波动,但总体趋势与中国类似,赤字数额逐年上升,到2004年已达-1.7147hm2.目前,中国已不能满足基本可持续性的要求,而韩国能够满足这一要求.     

拉林河水环境质量现状与污染源分析研究

为了解拉林河流域的水环境质量及污染物来源,在平水期,对拉林河干流沿线进行现场勘查及断面水质监测。结果表明:拉林河上游沙河子镇断面水质呈Ⅰ类~Ⅱ类(除总氮外),中游五常市下游断面呈Ⅲ类~劣Ⅴ类,下游入松花江口断面呈Ⅲ类~Ⅳ类。拉林河黑龙江省境内沿河村镇每年排放的生活污水、垃圾、畜禽粪污、化肥、农药产生的CODcr、氨氮、总氮、总磷的贡献量分别为10万吨、1.69万吨、2.96万吨、2 881吨。     

临沂市可持续发展能力评价研究

城市是社会一经济一自然复合生态系统,如何实现城市的可持续发展,是当今世界研究的重要课题之一。本文以临沂市为例,建立了临沂市可持续发展的指标体系,包括经济发展、社会进步和环境保护三类共32个指标。采用全排列多边形综合图示法评价临沂市在各个不同时段的建设成效。结果表明,临沂市可持续发展综合指数2000年为0．16,2004年为0．23,处于Ⅳ级水平,可持续发展能力较差;2007年达到0．34,进入Ⅲ级水平,可持续发展水平一般;2010年将达到0．44,距离理想状态仍有56％的差距,临沂市的可持续发展任重而道远。     

基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

生活垃圾与畜禽粪便联合好氧堆肥

生活垃圾与畜禽粪便联合好氧堆肥有利于堆肥的进行和堆肥产品品质的提高. 采用固体废物好氧堆肥成套技术(CBS技术)与设备,对生活垃圾(处理Ⅰ)、畜禽粪便(处理Ⅱ)、生活垃圾与畜禽粪便混合物料(处理Ⅲ)进行堆肥,温度在线监测显示,处理Ⅲ堆肥过程中升温速率、最高温度和高温持续时间分别是1.88 ℃/h,69 ℃和440 h,各项指标参数均略高于处理Ⅰ的1.79 ℃/h,67 ℃和418 h,明显优于处理Ⅱ的0.47 ℃/h,42 ℃和0h,达到无害化处理的要求;对堆肥产品腐熟度及荧光特性分析表明,处理Ⅲ堆肥20 d后,堆肥对小麦、玉米、大豆、水稻和棉花5种农作物的发芽指数分别达到88.7%,91.3%,82.7%,85.2%和83.4%;发射荧光光谱在350 nm附近的特征峰有较为明显的红移现象,且荧光峰明显变宽,在450 nm附近(类富里酸峰)的峰强度增加,说明堆肥产品中有机物分子共扼作用加强、缩合度增加. 腐熟堆肥营养成分含量测定结果表明,处理Ⅲ腐熟堆肥的w(有机质)及w(TN),w(TP)和w(TK)分别达到36.64%,2.20%,2.82%和1.52%,优于处理Ⅰ的30.14%,1.58%,1.02%和0.93%,高于《有机肥料标准》(NY525—2002)中≥10%,≥0.5%,≥0.3%和≥1.0%的要求.      

基于能值的哈萨克斯坦可持续发展评价

运用能值方法分析2014—2018年哈萨克斯坦的资源利用和可持续发展状况。结果表明：哈萨克斯坦的总能值使用量约有89.94%依赖于本土不可更新资源,且直接出口大量粗加工原材料（如石油、矿产、金属等）。该国能值货币比率较低（9.50×10¹¹~1.22×10¹² sej/$）,单位货币所购买能值量较小;能值产出率在16.87~26.11范围内波动,从基于能值的可持续发展指数来看,2014年该指数为0.90,系统发展缺乏可持续性;2015—2018年,该指数高于1,系统发展是可持续的。此外,哈萨克斯坦环境负荷较高,主要由于对本土不可更新资源的开采及利用效率较低。对此,提出了加强可再生资源开发力度、提升资源利用效率、改善对外贸易结构等建议,以期为促进哈萨克斯坦的可持续发展提供科学依据。     

广东大宝山矿区周围土壤重金属污染状况评价

在大宝山矿区及周边四个区域(Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区)共采集土壤表层样品52件。针对不同采样点和不同区段的整体研究,文章在单因子指数的基础上对研究区重金属复合污染分别采用内梅罗指数和综合污染负荷法综合进行研究。矿区土壤中重金属元素污染程度有差异,其中Cr、Ni、Hg、Sn、Pb、Zn、As等重金属元素无或轻污染,Cu、Cd等则对该区土壤环境有较大影响。研究矿区内4个地段土壤重金属污染的总体状况研究结果显示,Ⅳ区(矿部区)土壤污染最为严重,其次为Ⅲ区(鸡笼铺区)和Ⅰ区(沙溪镇区),Ⅱ区(梅子坑区)相对较轻。     

区域农业可持续发展的生态安全评价——以福建省为例

在国内外已有研究的基础上, 提出了福建省农业可持续发展生态安全评价的指标体系, 从时 间尺度上对福建省农业可持续发展的生态安全进行了动态评价。结果表明, 1981 年以来农业生产 环境安全指数和农业资源安全指数总体下降, 农村社会发展指数不断升高; 区域农业可持续发展生 态安全综合指数则经历了下降、快速上升和快速下降三个阶段。以2003 年为例, 对福建省农业可持 续发展生态安全的主要障碍因素进行诊断表明, 农业可持续发展生态安全的威胁主要来自于农业 资源安全和农业生产环境安全两方面。农业资源安全、农业生产环境安全和农村社会发展对农业可 持续发展生态安全的限制作用依次为45.32%、33.92%和20.76%。最后, 为提高福建省农业可持续 发展的生态安全水平, 提出了相关的政策和建议。