用水效率多情景约束下省区初始水量权差别化配置研究北大核心CSCDCSSCI

面向最严格水资源管理制度的新要求,利用情景分析法刻画用水效率控制约束情景,分情景研究用水总量控制下的省区初始水量权差别化配置问题。从公平性的角度出发,在全面认知省区现实经济活动量差异、资源禀赋差异和未来发展需求差异,识别影响用水效率控制约束强弱的关键情景指标的基础上,设计省区初始水量权差别化配置指标体系,以区间数描述不确定信息,设置及描述用水效率控制约束情景WECS1、WECS2和WECS3,构建动态区间投影寻踪配置模型,利用实数编码加速遗传算法进行求解,计算获得不同用水效率控制约束情景下各省区的初始水量权。不同情景下2030年太湖流域各省区的初始水量权配置区间量测算结果表明:在任意情景下,江苏省的初始水量权最大,其次是浙江省和上海市,安徽省最少,配置结果在考虑公平的基础上充分尊重省区的差异性;江苏省的初始水量权配置区间量随着用水效率控制强度的增强而减少,浙江省和上海市的配置区间量无明显增减变化趋势,安徽省的配置区间量随着用水效率控制强度的增强而增加,且增加趋势明显。配置结果可有效促进各省区尤其是欠发达省区提高用水效率,有利于推进最严格水资源管理制度的落实。同时,分情景以区间数的形式给出配置结果,可为水量权配置决策提供更为准确的决策空间。     

基于土壤气中实测苯浓度的健康风险评价

以室外呼吸暴露途径为例,推导了该途径下基于土壤气中ρ(VOCs)的风险计算模型,并在北京某焦化厂苯污染区域进行应用. 结果显示,相同暴露途径下,与采用ASTM模型的理论计算值相比,基于现场土壤气中实测的ρ(苯)低至少1个数量级,基于实测土壤气中ρ(苯)所得风险值低1~2个数量级. 因此,建议对于污染范围较广、污染情况较复杂的大型VOCs污染场地,当采用ASTM模型计算的风险过于保守时,可遵循场地风险评价中分层次风险评价的思路,采用污染区域实测土壤气中ρ(VOCs)进行风险计算,确保风险计算结果更为客观、划定的修复范围更合理以节省不必要的修复资金.      

老化土壤中As的人体可给性控制因素及健康风险

采用UBM(unified bioaccessibility model)模拟胃肠消化的方法测试了来自湖南省、广西壮族自治区和大连市的13个不同理化参数污染土壤中As的人体可给性,分析了考虑As人体可给性对风险评估结果的影响. 结果表明:①供试土壤样品模拟胃提取阶段As的人体可给性因子为3.9%~49.5%,平均值为19.6%;模拟肠提取阶段的人体可给性因子为1.2%~10.8%,平均值为6.0%,前者是后者的1.2~9.1倍. ②影响供试土壤样品胃提取阶段As人体可给性浓度的最显著性因素是w(TAs)(R2=0.94,P<0.01,n=13),其次为w(TP)(R2=0.82,P<0.01,n=13)和w(TMn)(R2=0.79,P<0.01,n=13);影响肠提取阶段As人体可给性浓度的显著因素依次为土壤w(TAs)(R2=0.83,P<0.01,n=13)、w(TP)(R2=0.80,P<0.01,n=13)、胃提取阶段As的人体可给性浓度(R2=0.76,P<0.01,n=13)、pH(R2=0.74,P<0.01,n=13)、w(TMn)(R2=0.65,P<0.02,n=13)以及w(TOM)(TOM为有机质)(R2=0.59,P<0.04,n=13). ③基于土壤w(TAs)和w(黏粒)构建的模型能较好地预测As在胃提取阶段的人体可给性浓度,预测值与实测值的R2达到0.97,ME(平均误差)、RMSE(均方根误差)、r_p2(可决系数)分别为0.02、0.17、0.95;仅基于土壤w(TAs)构建的模型能较好地预测As在肠提取阶段的人体可给性浓度,R2达到0.90,ME、RMSE、r_p2分别为-0.03、0.26、0.80. ④以供试土壤样品中w(TAs)为暴露浓度计算的健康风险分别是考虑As在胃及肠提取阶段人体可给性因子的2.0~15.0和7.3~81.0倍. 可见,基于土壤w(TAs)所制定的风险管理对策可能过于保守.      

基于用地规划的大型污染场地健康风险评估

以某焦化类大型污染场地苯污染土壤为例,针对S1(单一用地)、S2(多种用地)、S3(考虑建筑设计)3种暴露情景,分析不同情景下场地土壤中苯污染的暴露途径并进行健康风险评估. S1情景下的苯致癌风险为9.2×10-5. 在S2情景下,规划的5个分区中仅E区(居住用地)苯的致癌风险(4.3×10-4)高于可接受水平(1.0×10-6), 考虑到各功能区累积致癌风险,则E区高污染可导致其他4个功能区〔A区(商业用地)、B区(城市绿地)、C区(居住用地)、D区(商业用地)〕的累积致癌风险(分别为6.5×10-6、2.2×10-6、7.3×10-6、2.2×10-5)均高于可接受水平,表明单一用地会低估污染物聚集区的风险. 在S3情景下,A、B、C区土壤中苯的致癌风险(分别为1.2×10-7、2.7×10-7、2.5×10-7)均未超过可接受致癌风险水平;D区由于污染土壤被完全清除,不存在健康风险;E区开发后由剩余土壤产生的苯致癌风险为2.7×10-5,D区受E区影响产生的累积致癌风险(1.5×10-6)高于可接受水平. 进一步分析表明,场地的用地规划与建筑设计等因素将影响风险评估中关键参数(包括污染源浓度、水文地质参数、暴露参数、受体参数等)的取值,从而影响风险评估结果;此外,各功能区之间的风险影响也不容忽视. 对于大型污染场地,结合用地规划进行暴露情景分析与风险评估更为科学合理.      

挥发性有机物泄漏检测与修复技术规范体系的设想研究

泄漏检测与修复技术对于控制工业企业无组织挥发性有机物排放效益明显,通过分析泄漏检测与修复技术的国内外发展状况,结合该技术在实际操作中的相关要求,提出建立和完善包括工业企业泄漏元件编码原则、泄漏检测与修复操作技术规范、泄漏检测与修复核查与评估方法、LDAR技术泄漏量核算方法以及LDAR技术信息管理系统接口规范在内的挥发性有机物泄漏检测与修复技术环境管理规范体系的整体设想,以促进挥发性有机物总量减排和环境空气质量改善.     

汶川地震供水系统功能失效模式

汶川8.0级大地震对城市生命线工程系统造成了很大程度的破坏,供水系统的震害损失非常严重.在地震烈度大于Ⅶ度的地区,供水系统都出现了不同程度的功能失效.为了了解城市供水系统在地震时的功能失效状况,基于汶川地震供水系统科学考察工作取得的26个市、区、县供水系统的震害资料,采用归纳总结、对比分析的方法,对供水系统在不同地震烈度区的震害情况及震时供水系统可能出现的本源失效模式、工艺失效模式、分散失效模式、用户失效模式及混合失效模式等5种系统功能失效模式进行了分析和研究.     

基于纳污能力控制的省区初始排污权ITSP配置模型

省区初始排污权配置具有多阶段性、复杂性及不确定性特征。面向水功能区限制纳污红线约束,根据省区初始排污权配置的基本假设,引入区间数和随机数来描述不确定性信息,以因省区初始排污权配置产生的经济效益为第1个阶段,以因承担减排责任而可能产生的治污损失为第2个阶段,设计实现流域经济效益最优的目标函数,并以配置结果能够体现社会效益、生态环境效益和社会经济发展连续性为约束条件,构建基于纳污能力控制的省区初始排污权区间两阶段随机规划(ITSP)配置模型,分水污染物类别确定不同减排情形下的省区初始排污权配置方案。在三种减排情形下,2020年太湖流域各省区的初始排污权配置结果表明:1江苏省、浙江省和上海市的COD初始排污权配置区间量没有明显变化,其NH3-N和TP初始排污权配置区间量总体呈上升或递增趋势;2太湖流域各省区因初始排污权的配置产生的总体经济效益最优区间数分别为[335.35,399.75]亿元、[336.63,401.11]亿元和[339.08,402.74]亿元,最优区间数的下限值、上限值及期望值总体呈上升或递增趋势。分类确定不同减排情形下的配置方案,并提出方案实施的政策建议,为排污权配置决策提供更为准确的决策空间。     

强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物特性的影响

以沈阳市B污水处理厂二级处理出水为研究对象,采用FeCl3.6H2O作为混凝剂,研究了强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物(DOM)的卤代活性和荧光特性的影响.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,强化混凝(混凝剂投加量为80mg.L-1,pH=5.00)对DOC的去除率为55.3%.强化混凝对HPO-A的去除率最高,而对HPI的去除率最低.强化混凝后,HPO-N的三卤甲烷生成活性(STHMFP)上升,而其他4种DOM组分的STHMFP下降.强化混凝能够有效去除类富里酸荧光物质和具有高环数和高聚合度的稠环类芳香性荧光物质.强化混凝对DOM组分的去除率和DOM组分的荧光强度下降率的相关性不显著.     

酸性矿山废水区域废矿石中真核生物多样性分析

采集安徽某铁矿酸性矿山废水库周边的废矿石样品,分析了样品的主要物化参数,进而利用分子生物学方法,构建真核生物18S rDNA克隆文库,对样品中的真核生物多样性和群落结构进行了研究.结果表明,该区域呈现强酸性,pH均在3以下,Fe、SO2-4、P、NO-3-N含量都显示同一个趋势,即裸露的废矿石样品PD和1M的含量高于有植被覆盖的样品LW和XC.4个样品含有子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和节肢动物门(Arthropoda)这4类真核生物.其中球囊菌门可以与植物形成绝对共生关系,是早期植物适应陆地环境的关键.包含球囊菌门的样品LW和XC,有植被保护,其生物多样性比裸露的废矿石样品PD和1M的生物多样性更丰富.此外,还发现样品中存在很多对极低pH、重金属有耐受力的菌种,如Penicillium purpurogenum、Chaetothyriales sp.、Staninwardia suttonii等.     

VOCs污染场地风险管理策略的筛选及评估

以某VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机化合物)污染场地为例,结合实地调查,将健康风险评估用于场地风险管理策略的筛选. 结果表明:①该场地不同深度土壤均受到氯仿、二氯甲烷和苯的污染,污染物垂向迁移特征明显,最大迁移深度达25.8 m,其中深度≤15.0 m的土壤污染较重. ②基于保守的通用场地概念模型对将其规划为居住用地时的健康风险进行评估显示,氯仿、二氯甲烷和苯的致癌风险分别达6.0×10-2、2.9×10-4、7.4×10-5,均超过可接受风险水平(1.0×10-6),三者修复目标分别为0.22、12.00和0.64 mg/kg. 如采取策略一,即将场地内超过修复目标的土壤进行清除,需修复的土壤深度达24.0 m,修复土方量为33.4×104 m3. ③结合污染物垂向分布及场地未来地下空间开发规划,提出策略二,即对0~15.0 m深度范围内重污染土壤进行清除异位修复、>15 m深度范围内土壤采取工程控制措施. 实施策略二后的风险评估结果显示,虽然>15.0 m深度范围内土壤中依然存在w(氯仿)超过修复目标的采样点,但致癌风险(8.3×10-8)远低于可接受水平;概率风险评估显示,该风险值对应的累计频率为99.5%,考虑各参数取值的不确定性后,风险模拟结果最大值也仅为1.06×10-7. 可见,策略二足够保守,能够保障未来居民的身体健康;与策略一相比,策略二可减少修复土方量6.4×104 m3,因此更具经济性,为风险管理策略的优选方案.