喀斯特山区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

研究土地利用变化与生态系统服务价值（ESV）的演变对优化喀斯特脆弱山区的土地资源配置和推进生态恢复具有重要意义。以贵州省瓮安县为例,利用2001年、2011年、2019年3期遥感影像数据,通过CA-Markov模型预测2027年土地利用格局,定量分析研究区2001—2027年土地利用和ESV的时空演变趋势。结果表明：瓮安县土地利用类型以林地和耕地为主,耕地向林地的转移较为剧烈,林地和建设用地面积持续增加,建设用地和水域的动态度最大;ESV总体呈上升趋势,耕地向林地转移是ESV增加的主要贡献项,ESV增加区域主要发生在瓮安县西部和东北部地区,未来ESV低值区仍分布在中部城镇地区;服务类型产生的ESV主要以土壤形成与保护服务为主,其次为水源涵养服务和生物多样性保护;林地和耕地是引起研究区ESV变化的敏感因子,研究区ESV对改进的价值系数缺乏弹性。研究期内瓮安县土地利用结构变化显著,生态系统服务价值明显提升。

     

基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明：1）研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm²/人,平均人均生态赤字为2.87 hm²/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2）2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3）基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4）影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

     

黄河流域城市群工业增长与碳排放脱钩关系研究

采用Tapio脱钩模型和LMDI分解法,在城市群尺度开展黄河流域工业增长、能源消费和碳排放耦合关系研究,以探索城市群与工业低碳转型和高质量协同发展。结果表明：呼包鄂榆城市群的工业经济与碳排放近似同步增长约23倍,关中平原和中原城市群则表现出明显的不同步现象;呼包鄂榆城市群的脱钩状态自2014年后由增长连结转为扩张型负脱钩,关中平原城市群脱钩状态自2007年后由增长连结转为弱脱钩,中原城市群始终处于弱脱钩状态;工业规模始终是3个城市群碳脱钩的主要抑制因素,能源强度对关中平原、中原城市群碳脱钩始终起到促进作用,但对呼包鄂榆城市群的影响自2014年后从促进转为抑制作用。建议结合国家2030年前碳达峰行动方案,制定差异化的城市群工业绿色转型与碳减排政策措施,进一步遏制呼包鄂榆城市群“两高项目”盲目发展,加快工业结构升级和节能改造,提高关中平原和中原城市群工业能效和减碳能力。

     

基于鱼类产卵需求的栖息地修复效果评价

根据鱼类产卵需求对工程修复效果开展评价对掌握栖息地状态和指导工程设计极其重要。以黑水河为实例,从鱼类产卵的生境需求出发,结合现场监测和数值模拟方法量化产卵栖息地的参照状态,构建指标体系进行河流鱼类产卵期栖息地质量评价,以获得修复工程对鱼类产卵生境真实的修复效果。结果表明：2019—2021年黑水河产卵期的鱼类栖息地综合评价得分分别为63.04、83.52与83.52,鱼类产卵栖息地得到改善,评价结果表明生态修复工程对产卵栖息地有明显修复效果;黑水河不同河段鱼类产卵栖息地质量空间分布上呈现出修复前下游河段(R4~R6)优于上游河段(R1~R3)的特征,修复后不同河段评分均有不同程度的增加,增幅为21.33%~59.15%;通过对敏感因子进行溯源可知,修复前黑水河鱼类产卵期栖息地质量主要受河流连通性和水力条件限制,修复后连通性得到大幅度改善,但水体流速和弗劳德数与保护鱼类产卵的偏好状态仍具有一定差距,后期修复工作应结合鱼类产卵喜好针对水体流态进行局部塑造和改善。

     

永定河怀来段水体富营养化评价

为了解海河水系水污染防治重点区域永定河怀来段污染特征,于2016年11月—2017年10月进行了为期一年的监测。选择6个采样点的6项监测指标,阐述河流氮、磷的时空变化特征,并采用氮磷比和对数型幂函数普适指数公式法分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,评估水体富营养化程度,解析富营养化风险。结果表明:永定河怀来段水体污染较为严重,其中TN浓度超过《国家环境保护标准“十三五”发展规划》中地表水环境功能区划分Ⅲ类水体浓度限值的13.25倍,有机氨(ON)和N O 3 - -N为TN的主要存在形式;TP浓度均值为0.64 mg/L;各指标具备农业面源污染特征。水体中氮、磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮、磷浓度呈现季节性变化规律;在空间尺度上,水体中氮、磷分布特征相似。永定河怀来段氮磷比年均值为32.78,水体浮游植物总体处于磷限制状态。平水期表现出磷为限制性营养元素,枯水期、丰水期氮磷比适合藻类大量的生长繁殖。永定河怀来段水体时空变化大多处在富营养化阶段,水体富营养化评价综合指数(EI)枯水期最大,为228.11;丰水期最小,为213.06;平水期居中,为218.30。永定河怀来段河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,河流干流流速为0.43~1.45 m/s,远大于水华爆发的临界流量,干流大面积蓝藻水华现象的风险较低。     

多级A/O工艺强化城市生活污水再生过程的污染物去除效果研究

北京市某城市污水厂在传统的A ²/O工艺基础上特别增设多级A/O(MAO)工艺强化脱氮除磷效果。以该污水厂各工艺单元出水为研究对象,通过对水质常规理化指标、紫外吸收光谱及其相关参数分析,并结合多元数据统计学手段,分析该工艺对城市污水中污染物的去除效果,特别是溶解性有机物(DOM)的去除。经MAO工艺强化后COD_Cr、DOC、TN、TP和N$H^{+}_{4}$-N的去除率分别为95.14%、89.70%、94.53%、97.26%和99.74%,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准;增设MAO工艺后,提高了对DOM的去除率,DOM分子量和团聚化程度显著提高,化合物的稳定性增强。对污水再生过程处理单元水质化学指标与紫外光谱参数的相关性分析表明,芳香环上取代基类型以脂肪链为主时对脱氮除磷促进作用更加明显。     

赤泥在沼液除磷中的应用

采用工业废物赤泥去除沼液中磷酸盐,利用XRF、XRD、PSD和SEM等手段对赤泥基本物理化学性质进行了综合表征,研究了沼液初始pH(pH_i)、赤泥投加量、反应时间和初始磷浓度等因素对沼液中磷酸盐去除率和沼液最终pH(pH_f)的影响。结果表明:沼液中磷酸盐去除率随着pH_i的增加呈先降低后增加趋势;磷酸盐去除率最大值和最小值分别出现在pH_i为2.1和6.9处,分别为89.6%和47.2%;赤泥投加量越大、反应时间越长,磷酸盐去除率越高,pH_f越大;而初始磷浓度越低,磷酸盐去除率越高,pH_f越大。采用3 ⁴水平正交试验设计考察了各因素间的交互作用及对赤泥除磷的影响,得到赤泥除磷的最佳条件:pH_i为10.0,赤泥投加量为5.0 g/L,初始磷浓度为1.7 mg/L,反应时间为40 min。     

石家庄某制药企业污水处理过程中NH3排放研究

为了解污水处理过程中各处理单元NH₃的排放特征,采集石家庄某制药企业各污水处理单元以及经过废气治理后排放的样品,计算各采样点NH₃浓度及排放量。结果表明:各污水处理单元中,水解酸化池NH₃浓度和单位体积污水NH₃排放量均为最高,分别为62.89和3 360 mg∕m ³。各污水处理单元NH₃总排放量为0.97 kg∕h,单位体积污水NH₃排放量为9 312 mg∕m ³;经废气治理后,排入环境的NH₃为0.25 kg∕h,单位体积污水NH₃排放量为2 400 mg∕m ³,去除率为74.2%,经治理后NH₃排放量明显降低。南区、北区废气治理采用碱洗+氧化+水洗工艺,NH₃去除率分别为93.3%和83.1%;生物区废气治理采用生物滴滤床工艺,NH₃去除率为39.1%,碱洗+氧化+水洗工艺对NH₃的去除效果好于生物滴滤床工艺。     

MBR-超滤-反渗透工艺深度处理化学合成橡胶废水的生产性试验

采用MBR-超滤-反渗透(MBR-UF-RO)组合工艺深度处理化学合成橡胶生产废水。MBR单元水力停留时间(HRT)为5 h,处理生产废水水量1 181 m³/d,进水COD_Cr为158~451 mg/L（平均258 mg/L）,出水COD_Cr为5~101 mg/L（平均31 mg/L）,出水浊度小于0.2 NTU,出水水质满足超滤进水水质要求。每15天交替进行高、低浓度在线化学清洗可有效控制MBR膜污染。MBR出水与430 m³/d的循环冷却排污水混合后进行超滤和反渗透处理,反渗透出水电导率稳定在30~45 μS/cm,满足企业回用冷却水水质要求。整套废水处理系统废污水回用率为62.8%,回用水的制水成本为4.34元/m³。     

鄱阳湖表层沉积物有机质和营养盐分布特征

通过历史数据分析及沉积物样品测定,研究了鄱阳湖表层沉积物OM、TN和TP的时空变化特征。结果表明：鄱阳湖表层沉积物中OM(0.420%~3.175%)和TN浓度(0.026%~0.235%)以“五河”尾闾最高,其次是湖心,而TP浓度(0.010%~0.094%)最高值出现在赣江、抚河及信江尾闾,并且均由南向北至长江入湖口呈降低趋势。丰水期“五河”来水量的增加显著提高了湖心及北部湖区沉积物中OM、TN和TP浓度,尤其以北部湖区增加较明显。但南部尾闾区沉积物TN浓度在枯水期明显高于丰水期。1992—2008年鄱阳湖沉积物中OM、TN和TP浓度均呈明显的增加趋势,尤其是OM和TP浓度增幅较大。2008年鄱阳湖沉积物中OM、TN和TP污染水平已经达到或超过富营养化湖泊沉积物的污染水平,与其他四大淡水湖泊相比,尽管鄱阳湖目前水质相对较好,但呈下降趋势,高氮磷营养底质则增大了其富营养化风险。