基于DEA的水泥脱硝清洁生产方案可行性评价

水泥工业是典型的高能耗、高污染过程工业,近年来水泥行业的快速发展带来了严重的资源、能源问题,并排放大量NOx,水泥行业已成为我国NOx重点减排领域之一。水泥行业进行清洁生产审计,实施相应清洁生产案(cleaner production programs,CPPs),是节能减排的有效途径。然而,我国目前所使用CPPs评价方法存在一定的缺陷,对技术可行方案的评价割裂为环境与经济两部分,不能做出有效选择,无法满足清洁生产审核工作的需求。引入数据包络分析模型(data envelopment analysis,DEA)用于CPPs评价,建立了扩展超效率模型S-E’,以水泥行业脱硝技术为例,将方案产生二次污染物NH3作为非期望输出、减少的NOx排放量作为输出,建立清洁生产方案超效率DEA评价指标体系,将方案输入、输出数据引入S-E’模型分析各脱硝方案环境与经济的相对综合效率,根据评价结果排序,能够选取最优清洁生产方案,为CPPs评价及筛选提供了一定技术支持。     

温室气体排放清单数据展现模块的设计与实现

针对温室气体(greenhouse gases,GHG)引起的全球气候变化问题,中国制定了一系列的应对策略和减排计划,这些应对策略和减排计划的完成有赖于对温室气体排放数据的科学管理和应用。如何从温室气体排放数据中尽可能多地挖掘信息,是数据能不能得到充分利用的关键。文章通过使用面向服务的体系结构(service-oriented architecture,SOA)设计了温室气体排放清单数据展现模块,运用ASP.NET结合Silverlight技术,绘制了温室气体排放清单数据列表以及饼图、折线图、柱状图等统计图,并且结合Web GIS技术绘制了省市温室气体排放动态专题地图,在此过程中提出了一种采用Silverlight动画技术实现动态专题地图的方法。这一模块的实现提高了图表制作效率,丰富了数据展现方式,为有关部门确定温室气体排放数据、分析排放结构、了解排放数据的变化趋势提供了直观依据,有助于分析减排效果、发掘减排潜力、制定减排措施,更好地落实国家减排任务。     

正丁醇对柴油机颗粒组分与形貌特征的影响

为探讨柴油机燃用正丁醇-柴油混合燃料降低颗粒排放的机理,采用热重分析仪与场发射扫描电子显微镜,重点对正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒形貌特征进行研究,分析了颗粒的组分、微观结构以及粒径分布随w(正丁醇)的变化规律. 结果表明:正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒呈团簇状结构,随着w(正丁醇)的增加,团聚程度逐渐提高,排列结构更加紧密;颗粒的粒径逐渐减小,柴油、B5、B10〔B5、B10是指w(正丁醇)分别为5%、10%的正丁醇-柴油混合燃料〕燃烧的颗粒平均粒径分别为1.43、0.85、0.52 μm;颗粒中的主要成分为碳烟,其质量分数约为60%,随着w(正丁醇)的增加,碳烟和可溶有机物组分的质量分数有所增加,硫酸盐、金属等不易挥发组分以及金属元素的质量分数逐渐减少. 研究显示,添加正丁醇,可促进颗粒转化、改善颗粒的氧化过程,使颗粒向小粒径方向移动;由于颗粒中可溶有机物组分含量增加,因此提高了颗粒在碰撞过程中凝并的概率,致使颗粒的团聚程度增加.      

池杉在三峡水库消落带生态修复中的适应性

冬季淹没和夏季干旱的交替作用会导致三峡水库消落带生态系统质量下降. 为了探索有效的生态系统修复方式,选用池杉树种开展了消落带林泽工程试验,并采用统计分析和RDA(冗余分析)排序对水淹胁迫下池杉的生长响应进行了研究. 结果表明:种植在海拔169 m以上的池杉经历两轮冬季淹水后成活率约为84.52%;树高、冠幅和枝叶密度平均变化量较小,分别为0.10 m、0.04 m和-0.11%,而胸径和枝下高变化明显,平均改变量分别为0.78 cm和-0.64 m;树高、胸径、冠幅和枝叶密度等指标变化率在没顶和部分淹水情况下存在显著差异. 部分淹水时,池杉对水淹胁迫的适应能力较强,随着淹水深度的增加,各生长指标变化量均呈下降趋势,部分植株有枯梢,没顶和部分淹水情况下枯梢率分别为43.56%和11.76%. RDA结果表明,水力条件和初始生长特征共同对淹水后池杉生长变化产生影响,二者对池杉生长指标变化的总体解释率为31.20%,独立解释率分别为11.90%、14.40%,共同解释率为4.90%. 池杉作为适应三峡水库消落带水位变动的本土耐淹树种,其经历水淹后的生长变化不仅与水位变动有关,同时也与其淹水前的生长状态有关. 研究结果有助于三峡水库消落带类似生态修复工程的进一步深入开展.      

锰渣填埋场渗滤液及周边水体的水化学特征和质量评价

本文在分析锰渣填埋场区渗滤液及周边水体水化学组成的基础上,运用改进的水质量指数(WQI)进行了水质评价,阐述了填埋场渗滤液对下游水体的影响过程。结果表明,研究区渗滤液pH呈中性偏酸性,EC在1 780~44 500μS/cm之间,渗滤液中NH4-N、Mn2+、Mg2+、SO2-4、NO-3的浓度较高,并呈现SO2-4Mn2+Mg2+NH+4-N的特征,并且浓度与堆存时间呈负相关性。填埋场下游水体的重金属浓度微量,但NH4-N和Mn2+浓度较高,均超过GB 3838—2002和GB/T 14848—93规定的限值,其中2014年5月份某地下水的这两个参数分别超标243倍和488倍。改进的WQI指数评价结果显示,地表水的渗滤液水污染指数(LWPI)值在2.89~7.83之间,受影响的地下水为172,说明渗滤液已对锰渣填埋场下游水体造成严重影响。     

不同施氮处理下旱作农田土壤CH_4、N_2O气体排放特征研究

依托甘肃农业大学布设在定西市李家堡镇的长期施氮定位实验,对不同施氮农田CH4和N2O气体通量,采用静态箱-气相色谱法进行小麦生育期的连续观测,并对影响通量变化的环境因子同期观测.结果表明:5个施氮处理下(0、52.5、105、157.5、210 kg·hm-2),旱作农田土壤在小麦全生育期内表现为CH4累积通量的汇和N2O累积通量的源;且不施氮处理时,CH4累积吸收通量最大;施氮量为210 kg·hm-2时,土壤CH4的累积吸收通量所受抑制最大,即土壤CH4累积吸收通量随施氮量升高而降低.相反,不施氮处理时,土壤N2O的累积排放通量最小,施氮量为210 kg·hm-2时,土壤N2O的累积排放通量最大,土壤N2O累积排放通量随施氮量的增加而增大.综合分析,施氮量增大会抑制全生育期旱作春小麦田土壤CH4吸收通量,提高土壤N2O的排放通量.因此,合理控制施氮量有利于生育期旱作农田土壤减排.CH4平均吸收通量随土壤温度的升高而降低,随土壤水分的升高而升高;相反,N2O平均排放通量随土壤温度的升高而升高,随土壤水分的升高而降低.5~10 cm层次的土壤温度与CH4平均吸收通量呈极显著线性负相关,与N2O平均排放通量呈显著正相关.5~10 cm层次的土壤水分与CH4平均吸收通量呈极显著线性正相关,与N2O平均排放通量呈显著负相关.     

利用修正的Hargreaves公式计算青海湖流域参考作物潜在腾发量

根据青海湖流域刚察气象站1958—2006年的逐日气象资料,分别采用Penman-Monteith公式和Hargreaves公式对参考作物潜在腾发量进行了计算并对两种方法的计算结果进行了对比分析,发现两种方法的计算结果存在较大差异。为了提高Hargreaves公式在该地区的适用性,引入平均相对湿度因子对Hargreaves公式进行了修正,并利用刚察气象站2007—2012年的逐日气象资料对Hargreaves公式修正式的计算结果进行了验证,发现对Hargreaves公式的修正结果非常好,在青海湖流域可以作为计算参考作物潜在腾发量的一种计算方法而使用。     

基于TRMM订正数据的横断山区降水时空分布特征

鉴于高时空变异地区降水观测的需求,论文提出了基于ISODATA动态聚类法和最大似然法分区逐月回归的TRMM数据订正方法,并以横断山区为例,利用地基台站降水数据对1998-2012 年的TRMM 3B43 V7 数据进行了实验研究,并探讨了过去15 a 横断山区的降水时空分布特征及变化趋势。结果表明,TRMM 3B43 V7 数据在横断山区的总体精度较高,单站精度较低。订正后的TRMM 3B43 数据,与实测值偏差大为减少,降水相对偏差大于10%的站点由原始数据的16 个(42.1%)减少为7 个(18.4%),有81.6%的站点年降水量相对偏差小于10%,且相对偏差大于等于20%的站点仅3 个,能够基本满足横断山区降水时空分布特征研究的精度需要,有效地弥补了有限站点观测的不足。研究区内年降水量从东南向西北递减,与东亚季风在该区域的走向一致;1998-2012 年横断山区的降水量主要呈减少趋势,减少地区主要分布在南部以及中西部地区。夏季降水减少趋势最为突出,秋季次之,冬春变化趋势不明显。横断山区大部分区域的降水量与东亚夏季风指数正相关,与东亚冬季风指数负相关;最近15 a,研究区东亚季风指数持续变小,恰好与研究结果中的降水减少趋势一致。     

无常规水文监测高寒湿地纳帕海水量波动模拟分析

论文以无常规水文监测高寒湿地纳帕海为例,基于流域产汇流的时滞效应,建立了湿地区气候因子(日累计降水量)与水文因子(湿地明水量)之间的经验关联模型,以模拟湿地水文情势的波动。研究首先通过对1990-2011 年不同时相的48 期纳帕海湿地Landsat TM/ETM+遥感数据进行解译,提取明水景观变化信息;再利用研究区1988-2011 年逐日降水数据经过统计计算后生成的不同时间步长日累计降水量与48 期明水面积序列进行回归分析,筛选出最佳时间步长日累计降水量并获得其与明水面积之间的经验关联模型;进而借助纳帕海湿地明水面积与明水量之间的经验方程建立湿地明水量-最佳日累计降水量关联模型。模拟结果表明:8-9 月是纳帕海湿地的主汛期,9 月多年平均明水量可达866.11×10⁴ m³;干、湿季明水量差异较大,干季平均明水量为95.91×10⁴ m³。上述模拟结果能够与遥感影像解译所获取的信息和实地调查信息保持基本一致,说明此模型能够较好地模拟研究区水文情势波动,为无监测高寒湿地水文情势研究提供了一种新的思路,同时也为该地区湿地洪灾防范提供了数据基础和方法指导。     

宁蒙沿黄地带城镇用地扩展驱动力分析与情景模拟

宁蒙沿黄地带属于中国西北干旱半干旱快速城市化地区,研究这一典型地区的城镇用地扩展对丰富城镇用地扩展机制的理论研究和提供相应政策建议具有理论和现实意义。论文利用Logistic回归分析2000-2005年城镇用地扩展的主要驱动力,计算城镇用地转换适宜度矩阵,结合CA-Markov模型模拟3种情景下城镇用地扩展趋势。结果表明：2000-2005年,城镇用地的主要来源是耕地,其次是草地及极少量农村居民点和工矿用地。对城镇用地变化影响最大的因素依次是邻域内城镇用地比重、年降水量、到2001年国道距离、到水域距离、到2001年省道距离以及到2000年土地利用中耕地、林地和草地的距离。一切照常情景下,2016年宁蒙沿黄地带城镇用地总量约997 km²,主要分布在呼和浩特市区、包头市区等主要城市边缘;规划情景下,城镇用地规模达到1 525 km²,分布格局与一切照常情景类似;生态保护情景下,城镇用地规模总量达到1 480 km²,城镇用地沿交通轴扩展呈组团分布。由此得出主要结论：大城市边缘区和交通线是城镇用地发生的主要影响因素;通过总量控制的区域整体城镇用地规划可以优化区域整体城镇用地扩展格局。