湖北省生态足迹和生态承载力时空动态研究

研究湖北省内部可持续发展的趋势,以2005年、2010年、2013年统计数据为基础,应用生态足迹分析法核算湖北省17个市(州、林区)在三个时间节点的生态足迹与生态承载力,对各地区生态足迹和生态盈亏状况从时间和空间上进行动态研究。研究结果表明:湖北省17个市(州、林区)的总生态足迹和人均生态足迹呈迅速增长趋势,其中中部地区增长最快;2005年生态赤字最为严重的地区集中于以武汉为代表的中东部,2013年生态赤字最为严重的地区集中于中西部,生态赤字空间分布的重心逐渐由东部向西部转移;6种生态生产性土地增长速度由快到慢依次是建筑用地、化石能源、草地、水域、林地和耕地,其中潜江、恩施、天门、仙桃、黄冈等地建筑用地生态足迹增速最快,十堰、鄂州、黄石、荆州、荆门等地则是水域生态足迹增速最快,草地、水域、化石能源用地和耕地的生态足迹增长共同决定各地区人均生态足迹的变化趋势。     

基于MODIS地面温度数据的成都市热岛时空变化

研究利用2000、2005和2010年逐月的MODIS/Terra和MODIS/Aqua卫星的地表温度数据产品,通过等间距法进行分析,得出成都市建成区2000~2010年间昼夜热岛的时空变化以及相互间差异。研究结果表明:成都市昼夜热岛存在显著差异,日间热岛主要呈散点分布,夜间热岛集中在城市中心区域。日夜间热岛变化趋势有显著不同,日间热岛继续分散而夜间热岛范围则有所扩大。日间热岛分布与植被覆盖存在一定的负相关性,但道路也在一定程度上促使了地面温度的增加,夜间城市热岛范围及变化则与其下垫面组成存在关系。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

环境约束下大都市城郊土地利用结构评价——基于信息熵和非期望产出模型分析

土地利用过程中会产生期望和非期望产出,针对以往土地利用结构评价中忽略环境产生的非期望产出而影响土地利用结构效率真实性问题,以大都市城郊的上海青浦区为例,宏观上,运用信息熵模型对该区2005~2014年土地利用结构有序性进行评价;微观上,运用非期望产出模型测算青浦区研究期间土地利用结构效率,为寻求区域土地利用结构效率损失的原因及改善途径提供参考。结果表明:(1)2005~2014年青浦区土地利用结构信息熵值时序上呈现"M"形变化趋势,空间上由中部向东西两翼递减;(2)2005~2014年青浦区土地利用结构效率变化趋势在时间序列上呈现"W"形变化趋势,空间上由中部的中心城区向东西两翼递减格局;(3)将环境的负产出纳入非期望产出模型进行土地利用结构效率评价,能更加准确的反映土地利用结构效率的真实性;(4)影响青浦区土地利用结构效率水平变化的主要因素为纯技术效率的变化,资源过度消耗和环境污染物排放过量是制约青浦区土地利用结构效率提升的主要原因。针对土地利用结构效率损失的原因及区域差异提出效率提升途径。研究结果可为青浦区土地利用结构优化和可持续发展提供科学借鉴。     

基于铁路客运的中国城市可达性及类型研究

为探究铁路网络时空压缩效应对城市可达性的影响,基于2009年和2014年铁路列车时刻表数据,结合传统数理统计方法及空间分析方法,对中国地级以上城市可达性及其格局演变进行深入分析。结果表明:(1)铁路客运的数量和类型上均有较大变化,特别是始发列车及动车组的大幅增加及高铁的开通运行,中国城市可达性得到一定程度提升,但城市可达性改善地域差异性显著。(2)北上广三大核心城市在城市可达性等级体系中第一层级地位稳固,交通区位条件的差异使得城市可达性等级体系产生一定变化。(3)中国城市可达性绝对及相对差距均呈现出不断扩大趋势,列车停靠数量的极化效应显著、新增加的高速客运更多地向高等级中心城市集聚,铁路基础设施的建设正在重塑中国生产力格局。(4)从城市功能属性及规模属性视角,以始发列车和停靠列车中位数为临界值,将中国城市划分为高规模高功能、高规模低功能、低规模高功能、低规模低功能等4种类型,并依次分析城市分布特征及成因,为铁路客运的合理配置及交通网络优化布局提供参考。     

电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

实验利用电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液,以提高废水的可生化性。研究考察了水力停留时间、进水流量、循环流量、电流强度和原水氯离子浓度对有机物去除的影响。研究结果表明,电化学氧化法的最佳运行条件如下:水力停留时间为3 h,进水流量为1 m3/h,循环流量为15 m3/h,电流强度为420 A。在上述条件下,原水COD浓度从3 100mg/L降到1 311.3 mg/L,去除率达到57.7%,BOD/COD值由0.03提升至0.31。氯离子对电解有促进作用,但原水氯离子浓度超过5 000 mg/L,不需要外加工业盐。     

APSFZn在富营养化湖泊型水体中的应用

采用复合共聚法制备一种新型无机高分子絮凝剂凹凸棒-聚硅酸铁锌(APSFZn),并应用于富营养化湖泊型原水的实验研究。考察了水体p H、投加量、搅拌强度影响因素对絮凝效果的影响。研究表明,APSFZn具有较宽的p H使用范围。当p H为7.6、投加量为20 mg/L、搅拌强度为快搅速度200 r/min,快搅时间2 min,慢搅速度50 r/min,慢搅时间15 min时,APSFZn絮凝剂对Chl-a、CODMn、TP和TN的去除率分别为91.57%、87.11%、93.48%和48.98%。与传统絮凝剂PAC、PFS、PSFZn对比,APSFZn的絮凝效果明显优于传统絮凝剂。该絮凝剂制备简单、具有良好的稳定性和絮凝特性、工艺无二次污染,将APSFZn应用于富营养化湖泊型原水具有良好的絮凝效果。     

酸碱度对生活垃圾焚烧厂沥滤液蒸发处理效果的影响

采用蒸发法处理城市生活垃圾焚烧厂垃圾沥滤液,着重考察了不同沥滤液初始pH值对蒸发去除COD和氨氮效果的影响,并采用GC-MS对蒸发冷凝液中有机物成分进行了分析鉴定.结果表明,生活垃圾沥滤液的初始pH对冷凝液中COD、氨氮含量及有机污染物分布产生了决定性的影响.沥滤液在酸性条件下(pH≤6)蒸发,随着pH的增加,冷凝液中COD的含量线性降低,而氨氮的含量线性增加.当沥滤液的初始pH值从6增加到11,冷凝液中COD的含量呈对数函数降低,而氨氮的含量表现出显著增加趋势.从冷凝液中鉴定出38种有机污染物,多为沸点较低的醇、酸、酚和酯类.在酸性条件下(pH=3),冷凝液中挥发性有机酸和低碳醇的相对丰度接近90％.在近中性条件下(pH=6.2),冷凝液中的有机污染物以酚、酸和杂环类化合物为主.在碱性条件下(pH =11),冷凝液中酚和杂环类化合物占比较高,而酸的含量极少.     

铜管模拟输配系统中氯胺衰减过程与模拟

研究了氯胺在铜管模拟输配系统中的衰减过程,并利用一级反应动力学模型对氯胺衰减规律进行了模拟;考察了pH、初始氯胺浓度等水质条件与流速等水力条件对氯胺衰减速率的影响.结果表明,pH值是影响氯胺衰减速率与金属铜溶出的重要因素,pH越低氯胺衰减越快;提高氯胺初始浓度可加快氯胺衰减速度,也可增加金属铜的溶出量;流速对氯胺衰减速率的影响不大.此外,衰减动力学过程模拟结果表明,采用一级反应动力学模型可以较好地拟合不同条件下的氯胺衰减规律.从而对于工程中不同条件下消毒剂浓度预测具有重要意义.