基于多目标优化的低影响开发设施布局方法

以海绵城市试点区-南昌市某分流制区域为例,针对低影响开发（LID）设施的最优成本效益问题,耦合了雨水管理模型（SWMM）和非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,对LID设施建设成本、径流SS负荷削减率、径流量削减率3个目标函数进行多目标优化.得到了一系列完整的成本效益曲线（帕累托解集）,实现了区域LID设施建设方案的自动寻优.比较不同降雨重现期（P=2、5、15 a）条件下的优化结果,发现LID设施在径流SS负荷控制方面不易受降雨重现期的影响;而在径流量控制方面,受降雨重现期影响较大,高成本LID设施建设方案也难以有效削减高重现期降雨径流.以帕累托解集中3种不同建设成本的方案为例,根据2016年实际降雨对不同方案下的水量水质的控制效果进行了模拟,决策者可以根据资金投入、控制目标、受纳水体环境容量从帕累托解集上选择适合的LID设施建设方案.     

湿润亚热带森林锰、铜、锌随降雨分配的迁移动态特征

为探究森林生态系统中重金属随降雨分配迁移的特征,连续观测两年降雨,对比分析Mn、Cu、Zn在穿透雨、树干茎流、地表径流中浓度、输出量、变异情况的差异,并讨论了重金属迁移规律的产生机制.结果表明,林型对雨水的再分配有较大影响.米槠次生林树干茎流水量极显著大于杉木人工成熟林,故前者树干茎流的重金属浓度低于后者;对于林内雨,穿透雨中重金属浓度在米槠次生林（阔叶林）更高,树干茎流中重金属浓度则在杉木人工成熟林（针叶林）更高.整体而言,林内雨的重金属浓度在旱季高于雨季,表现出明显的季节变化;林型对地表径流的影响较复杂,体现在植被类型、林龄、土壤理化性质等方面.本研究中,Mn随地表径流的输出量在米槠次生林显著大于其它3种林型;Zn在较大林龄的米槠次生林和杉木人工成熟林有更大的输出量;降雨分配过程中3种元素的浓度变异情况有所不同,表现为Mn变异最大,Zn次之,Cu最稳定.本研究结果对进一步了解森林生态系统中重金属的迁移特征提供了依据.     

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,2005~2017年中国造纸业的物质输入与输出总体呈下降趋势,水的贡献占比高达90%以上.近年来,随着造纸业原料结构的不断优化,非木材制浆的比例从42%下降至13%,主要被废纸制浆为主,木材制浆为辅的方式所取代,单位纸产品的资源消耗量得以大幅降低.2017年吨纸及纸板直接物质输入为26 t,较2005年的79 t下降了67%,其中新鲜水消耗量下降了约69%.水资源循环利用率大幅上升,2017年水循环率高达77%.目前,纸及纸板的生产越来越依赖于国内废纸和进口木材的投入,两者占比分别由2005年的21%和9%上升至2017年的60%和31%.然而,国内废纸回收率仍处于较低水平,需通过加强回收体系建设、提高居民回收意识等措施以缓解限制废纸进口造成的原料供应紧缺.     

滇池近岸水体微塑料污染与富营养化的相关性

内陆淡水湖泊微塑料污染受到广泛关注,但与水体富营养化的相关性尚不明晰.在滇池沿岸布设24个采样点,研究了近岸表层水体微塑料丰度、聚合物成分、粒径、颜色及形态,同步测定富营养化相关水质指标并计算富营养化状态指数.结果表明,滇池近岸水体微塑料丰度在800~6000 n·m^-3之间,平均为2867 n·m^-3,检出的聚合物类型主要是聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）、聚醚型聚氨酯（polyetherurethane,PEU）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚乙烯（polyethylene,PE）和聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate,PVAc）.微塑料粒径以0.2~0.5 mm为主,纤维状微塑料是最主要的检出形态,其次为碎片和薄膜.24个监测点中,处于重度、中度、轻度富营养化和中营养水平的样点数分别占8.33%、58.33%、29.17%和4.17%,主要污染物为总氮（TN）.相关性分析发现滇池近岸水体微塑料丰度与TN质量浓度呈极显著正相关（P<0.01）,与叶绿素a（Chl-a）呈负相关,但未达到显著性水平（P>0.05）,靠近昆明市主城区的北岸水体中微塑料丰度和TN质量浓度均显著高于其他三岸,主要来源于污水处理厂尾水排放.     

地表臭氧污染与其他环境因子复合胁迫对中国城市森林的影响研究进展

地表臭氧污染（O₃）和气候变化加剧成为当今威胁城市森林可持续发展的关键环境要素.目前对于O₃单一因子对城市树木的影响研究已很难用于准确评估自然城市环境条件下由多种环境因子交互作用而产生的复杂生态效应.本文综述了O₃与二氧化碳（CO₂）、干旱、氮（N）沉降和升温的两两交互以及三因子交互作用对中国城市树木生理生化和生长的影响,探讨了O₃与其他环境因子对树木的交互作用机制过程.CO₂升高在光合代谢、抗氧化系统以及生长发育等方面能一定程度缓解O₃升高对树木的负效应.O₃和干旱的交互影响存在复杂的作用过程,可能协同加重植物损伤,也可能拮抗减轻植物伤害,或者无交互效应.O₃和N沉降对树木无交互效应.增温和O₃对树木存在显著的交互作用,增温减缓了O₃对树木生长和光合作用的不利影响.最后,还提出了未来研究的发展方向,为我国应对未来气候变化和空气污染下的城市森林管理及可持续发展提供科学指导.     

3MRA风险模型在铬渣整治项目制定过程中的应用

选用美国环境保护署现行废物风险评价模型(3MRA)对某铬渣整治项目进行环境风险评价.模拟了治理前后区域内环境风险情况.分析了污染物暴露途径及危害对象.通过模型对该项目预定处置方法可行性进行了验证.模拟结果显示,在95%受保护对象、95%置信水平条件下,铬渣堆存区域存在显著的环境风险,周边居民致癌风险在10-4数量级,水域生态风险危害商数>1.而在对铬渣进行解毒填埋处置后,环境风险将有效降低,验证了此项目处置方法的可行性.     

污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为

利用直接热化学液化技术,在1000mL的反应釜中,考察了液化温度、污泥/溶剂配比(R1)、催化剂以及溶剂填充率(R2)对污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为的影响.结果表明,约300℃条件下,污泥液化较为彻底,过低或过高的温度液化效果反而较差.当温度超过340 ℃时,丙酮溶剂参与反应能力增强,促进油产率的增加,至380℃时油产率保持稳定.在其他液化条件相同的情况下,发现污泥在R1为10/200、R2为20%、添加5%剂量的NaOH作为催化剂,获得较好的液化效果.红外光谱(FTIR)和气相色谱/质谱分析(GC-MS)分析表明,生物油的主要成分是含氮杂环、羧酸、酯、酮等化合物,主要的官能团包括胺基、羟基、烷基和羰基等.     

农户沼肥还田决策行为及其经济效应评价

论文基于江苏省淮安市和连云港市沼气池使用户调查数据,运用Probit模型考察农户沼肥还田决策行为的影响因素,构建产出供给方程评价农户沼肥还田决策行为的经济效应。结果表明：沼气池使用天数越多、户主年龄越小、户主是村干部或农民专业合作社成员以及人均承包地越多的农户,越倾向于选择沼肥还田,而家庭总资产较少或较多的农户都不愿意选择沼肥还田。控制其他条件,农户沼肥还田可能性每增加1%,单位面积农地产值提高0.07%（10.81 元/hm²）,若研究区域沼气池使用户全部选择沼肥还田,单位面积农地产值将提高356.55元/hm²,具有一定的经济效应,倾向得分匹配方法（PSM）的稳健性分析进一步证实这一结论。目前中国沼肥还田率总体不高且没有规范的沼肥还田管理项目,进而提出鼓励沼气池使用户充分利用沼气池,提高农户沼肥还田积极性的政策建议。     

山西云凝结核时空分布特征观测

选取2011年1~12月山西太原云凝结核(CCN)观测数据,对CCN的季节、月、日变化特征进行了分析,并与国内外同类研究进行了对比.结果发现,冬季CCN数浓度最高,春秋季次之,夏季CCN数浓度最低.CCN数浓度的最高值出现在1月,最低值出现在6月.夏季较多的降水天气对CCN的湿清除作用明显,冬季供暖期间(11~12月及1~3月),CCN数浓度明显增大.CCN数浓度日变化一般呈现两个峰值,分别出现在07:00~11:00和17:00~20:00.利用公式N=CSk拟合了不同季节地面CCN核谱,得到春夏秋冬四季对应的拟合参数C值分别为10983、2454、7614、16421,k值均小于1,为典型的大陆型核谱.通过2013年夏季在山西中部地区开展的CCN飞机观测,研究了CCN数浓度的垂直廓线.CCN数浓度在近地面最大,随高度逐渐降低.在0.3%和0.4%过饱和度下,2000m以下CCN数浓度平均量级均为103cm-3, 3000m以上CCN数浓度平均量级降低至102cm-3.     

基于未确知测度理论的公路隧道水害危险性评价

基于未确知测度理论,建立公路隧道水害危险性评价模型。从内因和外因的视角分析,同时将内因分为水害来源、通道、水量三个部分,采取隧道区降水量、地表水文情况、隧道区渗透系数、构造断裂带类型、围岩分级、岩土分类、单位涌水量、隧道区平均气温、隧道区植被覆盖率、隧道区地下水腐蚀性(酸性)、防排水措施情况、隧道施工分级、安全管理情况等共13项指标作为为确知测度模型的判别指标;根据相应的实测数据构建未确知测度函数,同时利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依据置信度识别准则进行等级判定,最后得出公路隧道水害危险性评价结果。运用该方法对国内6条典型公路隧道的水害危险性进行评价,评价结果与公路隧道实际情况相吻合。因此,这种新方法能够应用到公路隧道水害的危险性评价中,并能解决公路隧道危险性评价的诸多因素不确定性问题,对其进行合理有效的评价。