基于信息熵和GM(1,1)的上海市城市生态系统演化分析与灰色预测

城市生态系统是典型的"自然-社会-经济系统",城市的可持续发展依托于城市生态系统结构和功能的不断协调与完善.新一轮"城市化"进程中,城市生态系统将面临生态用地减少、环境衰退等诸多挑战,生态环境和经济发展之间的矛盾可能日益突出.因此,把握城市生态系统的演化方向,对于促进城市可持续发展和生态文明建设意义重大.本研究以"国际化大都市"上海市为研究对象,运用"耗散结构理论"和"信息熵"分析模型,构建包括支持型输入熵、压力型输出熵、氧化型代谢熵、还原型代谢熵4方面的"上海市城市生态系统演化指标体系",以统计资料和政府公报为数据来源,对上海市2003—2013年的城市生态系统演化进行了熵变分析;基于集成层次分析法(AHP)和熵权法(EVM)"综合赋权"的"综合发展度"和"协调发展度"模型对城市生态系统可持续发展状况进行了评价;采用"相关分析法"对城市生态系统熵变与可持续发展协同演化过程进行量化分析;并引入GM(1,1)灰色预测模型对上海市城市生态系统(2014—2020)年的演化趋势和方向做出了预测.研究得出以下结论:12003—2013年,上海市城市生态系统"熵流、熵产生和总熵变",均整体呈波动下降趋势.上海市城市生态系统有序度不断提高,总体朝健康态势发展.22003—2013年,上海市城市生态系统总体可持续发展态势良好,不断向健康可持续方向演进;环境与经济整体效益不断提高,但环境与经济发展之间的协调能力近年来有所下降.3上海市城市生态系统(2014—2020)期间的演化趋势预测:城市生态系统整体继续向健康、有序方向演进.城市生态系统可持续发展整体保持协调发展态势,但未来发展协调度可能从"初级协调"衰退为"勉强协调".最后,基于指标"熵权"和熵变时序提出了上海市城市生态系统的针对性优化措施:积极扶持城市生态农业发展,扩大进出口贸易规模,促进娱乐教育文化服务产业增长;进一步提高居民生态环保意识,提倡低碳生活;加强工业"三废"的达标排放,提高资源利用率,巩固城市绿化率,加大环保投资规模.本研究旨在为上海市城市生态系统健康可持续发展和优化调控提供一定的科学参考.     

树脂纽扣生产过程中的污染源及防治措施简析

纽扣行业是嘉善县传统特色产业,纽扣企业规模较小,数量众多,生产工艺传统且自动化程度低,往往对区域生态环境造成较大影响。通过对嘉善县树脂纽扣生产企业的调查,本文分析了纽扣生产过程中的污染物产生情况,应重点关注苯乙烯废气排放控制,并总结了企业各污染物应采用的防治措施,为纽扣行业环境整治提升工作提供参考。     

江苏省太湖流域农村生活污水处理现状及对策研究

基于对江苏省太湖流域农村生活污水处理设施的全面调研,统计分析了江苏省太湖流域农村生活污水处理设施现状,包括建设数量、建设规模、处理工艺、运维模式、经费来源等,探讨了江苏省太湖流域农村生活污水处理设施存在的问题并提出建议。结果表明：目前江苏省太湖流域农村生活污水处理设施以中小规模(<100 t/d)为主,主要采用生物生态耦合处理技术,出水一般执行(GB 18918-2002)《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准,以属地管理的运维模式为主。应加快制订符合江苏省太湖流域的农村生活污水处理设施建设标准,并形成责任主体明确、监管制度完善、资金投入有保障的长效稳定运行体制。     

红外掩日遥感监测炼油厂非甲烷烷烃排放通量

采用红外掩日通量遥感监测(SOF)技术分别在2014年5月~2015年12月和2021年10月监测了我国7座大型炼油厂(其中6座原油年加工量均超过1000万t)非甲烷烷烃排放通量(kg/h)及分布.每座炼油厂监测3~8d,测量18~73次,总计获得328个排放通量测量数据,根据国内炼油厂VOCs排放烟羽中非甲烷烷烃质量分数估算了VOCs排放量,结合监测期间实际原油加工量计算了非甲烷烷烃和VOCs排放系数.结果显示:7座炼油厂2014~2015年的非甲烷烷烃排放系数测定值为0.016%~0.11%,平均为0.081%;VOCs排放系数估算为0.020%~0.14%,平均为0.10%.无组织排放约占炼油厂非甲烷烷烃排放总量的70%以上,其中轻油贮罐排放占比过半.国内7座炼油厂2014~2015年非甲烷烷烃排放系数的最好水平与美国南加州6座炼油厂同期SOF监测的最好水平相当,但非甲烷烷烃排放系数的平均水平约为其平均水平的3.9倍,国内炼油厂的VOCs排放控制水平更加参差不齐.国内1座千万吨级炼油厂2021年监测的非甲烷烷烃排放通量和排放系数分别较2015年削减72.4%和74.2%.SOF可为石化VOCs无组织排放监测、量化和排放清单修订提供最佳实用技术,本研究结果提供了国内石化行业VOCs综合整治初期典型炼油厂非甲烷烷烃和VOCs的基线排放实测数据,以及1座千万t级炼油厂6a后治理攻坚效果.     

添加几种秸秆并淹水对海南土壤N2O和CH4排放的影响

利用室内培养试验研究了淹水条件下,不同种类的秸秆对退化菜地土壤修复过程中土壤N_2O和CH_4排放及其综合温室效应的影响.试验设大豆秸秆、花生秸秆、甘蔗渣、水稻秸秆和空白5个处理,试验培养条件为土壤淹水和30℃.结果表明,添加大豆秸秆、花生秸秆和水稻秸秆均能显著提高土壤的pH、有机质和速效钾含量,且能快速降低土壤氧化还原电位Eh.添加大豆秸秆、花生秸秆、甘蔗渣均能显著降低土壤N_2O的排放,其中,大豆秸秆的减排效果最佳.但添加大豆秸秆、花生秸秆、水稻秸秆会促进CH_4大量排放,从而导致综合温室效应增加.花生秸秆处理增加的综合温室效应最大,其次是水稻秸秆处理.甘蔗渣处理的综合温室效应显著低于空白,但甘蔗渣处理对土壤改良效果不佳,其不能快速创造强还原条件,未能提高pH与速效钾等.比较4种材料,添加大豆秸秆增加的综合温室效应较小,且改良土壤效果较佳,更适合作为强还原灭菌法的理想材料.     

青岛市降尘中水溶性离子的特征及来源分析

为识别青岛市大气降尘中水溶性离子的空间分布特征和来源,于2017年3月,在青岛市主城区采集了93个降尘样品。分析了水溶性离子NO₃-、Ca2+、SO₄2-、Cl-、Na+、K+、Mg2+、NH₄+含量,研究了空间分布和来源。结果表明:NO₃-、Ca2+、SO₄2-是青岛市降尘中的主要水溶性离子,占总水溶性离子质量浓度的82%;离子间的空间分布存在差异,离子浓度较高区域主要集中于市南、市北的西南部,以及崂山区东北部,主要受城区人为排放影响;4个市区NO₃-/SO₄2-质量浓度比值均>1,说明以移动污染源为主;相关性分析及PCA-MLR分析表明,交通源为青岛市降尘中的水溶性离子主要来源,其次是土壤扬尘和海盐源。     

黔中喀斯特地区临近矿区耕地土壤重金属污染评价及其源解析

土壤健康状况是制定土壤可持续发展策略的基础.为阐明黔中喀斯特地区矿区周边耕地土壤重金属（Cd、Hg、As、Pb和Cr）的空间分布特征、污染现状及其来源,本研究按网格法采集378份耕地土壤样本,测定五项重金属含量,基于污染负荷指数法和潜在生态风险指数法评价重金属超标程度,运用地统计学分析重金属空间特征,应用正定矩阵因子分解法解析重金属来源.研究结果表明：Cd、Hg、As、Pb和Cr的平均含量分别为0.41、0.28、26.1、53.7和82.3 mg·kg^-1;污染程度从高到低为Hg>Pb>As>Cr>Cd,对耕地土壤潜在生态危害的影响程度从大到小为Hg>Cd>As>Pb>Cr,Hg是最主要的污染因子;在空间分布上,Hg的含量高值区呈面状分布,Cd、As、Pb和Cr含量高值区多呈点状分布,Cd、Hg和Pb受结构性因素和随机性因素共同影响,As和Cr主要受结构性因素影响;PMF定量解析出大气源贡献率为19.12%,自然源贡献率为18.81%,岩性源贡献率为31.46%,工业源贡献率为30.61%.大气沉降和工业活动是导致...     

An innovative wood-chip-framework substrate used as slow-release carbon source to treat high-strength nitrogen wastewater

Removal of nitrogen in wastewater before discharge into receiving water courses is an important consideration in treatment systems. However, nitrogen removal efficiency is usually limited due to the low carbon/nitrogen (C/N) ratio. A common solution is to add external carbon sources, but amount of liquid is difficult to determine. Therefore, a combined wood-chip-framework substrate (with wood, slag and gravel) as a slow-release carbon source was constructed in baffled subsurface-flow constructed wetlands to overcome the problem. Results show that the removal rate of ammonia nitrogen (NH₄⁺-N), total nitrogen (TN) and chemical oxygen demand (COD) could reach 37.5%–85%, 57.4%–86%, 32.4%–78%, respectively, indicating the combined substrate could diffuse sufficient oxygen for the nitrification process (slag and gravel zone) and provide carbon source for denitrification process (wood-chip zone). The nitrification and denitrification were determined according to the location of slag/gravel and wood-chip, respectively. Nitrogen removal was efficient at the steady phase before a shock loading using slag-wood-gravel combined substrate because of nitrification–denitrification process, while nitrogen removal was efficient under a shock loading with wood-slag-gravel combined substrate because of ANAMMOX process. This study provides a new idea for wetland treatment of high-strength nitrogen wastewater.     

绿色屋面不同基质组分对降雨径流水质和水量的影响

通过模拟降雨强度50~80 mm的降雨实验,研究了3种常用基质(商业基质、火山岩基质和田园土基质)绿色屋面的径流滞留率和径流水质的特点.结果表明:商业基质的径流滞留率最高,达到48.6%,火山岩基质和田园土基质的滞留率分别为33.6%和30.4%;随着降雨历时的延长,3种基质屋面径流中各水质参数浓度呈现出逐渐降低的趋势,但是,随着降雨强度的加大,商业基质径流中TN浓度和COD呈现出逐渐升高的趋势,而火山岩和田园土基质径流水质参数未呈现出明显变化;田园土基质屋面径流EC、TN、COD、TP和TSS的浓度均值高达3973.54、36.96、503.67、2.64和92.02 mg·L~(-1),显著高于商业基质屋面和火山岩基质屋面;商业基质屋面能够有效地中和模拟降雨的pH,且径流中EC、TP和TSS浓度与火山岩基质屋面径流无明显差异.但是,这2种基质屋面径流中TN和COD的浓度(商业基质:17.47 mg·L~(-1)和87.99 mg·L~(-1),火山岩基质:10.95 mg·L~(-1)和157.85 mg·L~(-1))均超出国家地表水环境质量V类标准;通过综合分析3种屋面基质径流滞留率和径流水质,认为商业基质是我国北方地区较为适宜的绿色屋面基质.研究结果可为绿色屋面的科学构建和城市暴雨径流管理提供科学依据,并为我国海绵城市的建设提供重要的理论依据.     

SBR系统中同时硝化反硝化生物脱氮研究

采用单级SBR系统处理含有机物和氨氮的模拟污水并研究了单级生物脱氮的主要影响参数。实验采用葡萄糖作为碳源、硫酸铵作为氮源,研究了不同的CN和DO对同时硝化反硝化作用的影响。研究结果表明,当进水CODCr、NH3N浓度分别为244～500mgL和45.4～52.2mgL、反应条件为DO=1.0～3.0mgL、CODCrNH3N=5～10时,反应器中CODCr、NH3N的去除率分别达到87.1%～91.0%、75.1%～94.7%。根据试验结果,对同时硝化反硝化过程的一个代表性周期进行了分析。