北方农村地区人工湿地污水处理技术探索与实践:以沈阳市为例

随着农村人居环境整治工作的推进,我国农村污水治理水平持续提升,低成本就地资源化利用技术成为农村污水处理未来的发展方向。虽然人工湿地技术推广受到气候环境、土地资源等因素的限制,但因其建设成本低、建设形式灵活,符合农村污水就地消纳的指导方向,得以在农村地区迅速普及应用。沈阳市以北方人工湿地技术为核心,重点研发了中小规模农村污水低成本分级处理技术,形成了农村污水处理、设施运营全流程成套技术及系统性管理模式。在污水资源化利用背景下,庭院式污水处理设施具有资源化利用农村生活污水的潜力。     

长江三角洲创新发展空间溢出效应的测度与分解

一体化深化背景下,准确把握城市群创新互动关系,对于推动高质量发展具有重要现实意义。空间溢出是创新发展互动关系重要体现之一,基于城市尺度数据、空间计量方法,对长江三角洲创新发展空间溢出效应进行多角度研究。主要结论如下：（1）城市创新发展存在显著为正的空间溢出效应,创新人才、资金投入、经济发展、交通设施和对外开放等都是创新发展重要驱动因素,但不同因素空间溢出效应存在差异。（2）不同区域、不同时期对比发现,创新发展空间溢出效应存在显著差异,如区域对比核心区时间演变明显增强等。（3）空间溢出效应随距离增加呈现“倒U型”演变趋势,且这一效应在325 km处最大,而后空间溢出效应的缓慢波动下降与中心城市相对均衡分布有关。本文为识别城市创新发展互动关系提供了新视角,对推动城市群创新发展、一体化深化等具有现实指导意义。     

高海拔地区与低海拔地区污水处理系统中微生物群落特征分析对比

从污水处理系统中微生物群落结构特征分析入手,利用高通量基因测序技术对高海拔地区(西藏)与低海拔地区(无锡)生活污水处理厂污泥样品中的微生物群落结构进行分析和对比。结果表明:高海拔地区各样品的Simpson指数(0.993~0.994)和Shannon指数(8.388~8.668)均高于低海拔地区的数值,但实际处理效率却低于低海拔环境。高海拔地区样品中丰度最高的菌属为Haliangium和Ferruginibacter,丰度分别为6.5%~10.3%和5.6%~6.4%,与去除水中的生化需氧量相关,而在低海拔地区样品中丰度最高的菌属为Hyphomicrobium,丰度为7.8%~11.4%,与污水处理的脱氮功能相关。在低海拔地区,具有除磷功能的聚磷假丝酵母菌(Candidatus accumulibacter)的丰度值为1.3%,但是在高海拔地区的样品中却未检测到其存在, 而是由Tetrasphaera(丰度1.2%~1.6%)和黄杆菌(Flavobacterium,丰度0.57%~0.70%)替代。环境条件的主成分分析结果表明,与高海拔地区的菌属种类分布相关性最高的环境因素为TN浓度,其次为TP、NH₄+-N和DO浓度。高海拔环境下,COD和BOD₅对微生物菌落分布的影响明显低于低海拔环境。     

海岸带陆海气氮磷污染协同治理:监测、模拟与决策

陆海统筹已成为美丽海湾建设和海岸带可持续发展的关键战略。其中,陆海气氮磷污染协同治理是持续改善近岸海域生态环境质量的关键,但其缺乏理论指导与技术支撑。梳理了陆海气环境介质与界面过程的监测、模型(流域-河流模型、河口-近海模型、大气沉降模型等)的研究现状、技术难点和发展趋势。为加快推进流域-海域综合治理,亟须建立陆海气氮磷污染监测-模型-评估-决策体系。建议加快陆海气界面氮磷通量监测技术开发与应用,构建陆海气集成或耦合模型,在不同时空尺度上探究氮磷污染来源、主要输移通道、跨界面过程和机制。提出了未来研究重点:1)基于监测与模型提升海岸带生态系统的科学认知;2)构建陆海统筹视角的富营养化评估与生态系统健康评估方法;3)创新分区分类环境容量核算与分配方法;4)研究海岸带环境污染多目标治理优化方案;5)开展海岸带社会-经济-环境系统互馈模拟与多主体协同决策,助力生态环境治理能力现代化。     

基于机理模型与数据模型融合的污水处理智能控制系统构建思路

污水处理智能控制是水污染控制领域的前沿方向。人工智能技术的快速发展,为污水处理智能化控制系统研发注入了新的活力。当前亟须探索污水处理机理模型与数据驱动方法交叉融通的科学路径,重构污水处理智能控制系统的逻辑模式,以提升污水处理智能控制技术研发水平。为此,从污水处理过程的确定性-随机性特征出发,提出了融合机理模型与数据模型的双回路控制系统设想,未来通过充分的实践探索,有望为污水处理智能控制提供新的技术路线。首先,分析了污水处理智能控制系统的基本要素,分别探讨了基于确定性的机理模型及基于随机性的数据驱动模型对污水处理系统的控制作用,进而提出了机理模型与数据模型融合驱动的双回路控制系统基本逻辑架构及控制原理,并分析了该系统在污水处理复杂过程中应用的拓扑结构。最后,围绕未来污水处理智能控制技术发展作了展望。     

污水处理工艺数据分析技术的现状与趋势

数据科学的飞速发展为污水处理厂工艺数据分析提供了有力的技术工具。在污水处理工艺运行中应用数据分析技术,需要克服数据、算法和算力上的困难。介绍了污水处理工艺数据分析技术的发展现状,总结了其在数据质量和数学模型方面的技术难点,分析了污水处理工艺数据分析技术的4种典型应用场景,介绍了12个国内外数据分析集成应用的案例,评估了工艺数据分析技术的成熟度和行业应用的就绪度,讨论了技术的发展趋势。研究结果有助于污水处理系统运管人员掌握工艺数据分析技术进展和运用数据分析技术处理业务的需求。     

污水处理系统微生物群落时空分布和构建机制研究进展

探索微生物群落时空分布和构建机制一直是环境微生物生态学研究的目标和挑战。近年来,微生物生态学规律和理论逐渐在工程系统中得到应用,分类群-面积关系、分类群-时间关系和距离-衰减效应等规律已在污水处理系统的微生物群落分布中得到验证。随着研究的发展,微生物时空分布研究已从群落分布规律的发现和描述,拓展到驱动群落分布的因素,即群落构建机制的探索。介绍了污水处理系统微生物群落时空分布规律和构建机制的研究进展,并对未来的方向进行了展望,强调了将生态理论和工程实践相结合的重要性。未来应在污水处理系统核心微生物研究、微生物群落的生物多样性、构建机制与污水处理性能的关联、多组学技术在微生物时空分布和构建机制研究中的应用等方面有所突破。     

长江与黄河流域碳排放效率时空演变特征及路径识别探究

为深入探究同类型地理单元碳排放效率的区域异质性,利用考虑非期望产出的MinDS模型、Malmquist指数分析2005—2017年长江与黄河流域城市碳排放效率的静态与动态特征与差异,从流域间、流域内比较视角探究长江与黄河流域碳排放效率的空间集聚特征与演化规律,通过随机效应模型对不同城市类型碳排放效率的影响因素进行面板回归分析. 结果表明:①2005—2017年,长江与黄河流域碳排放效率平均值分别为0.785、0.747,碳排放效率总体处于较低水平;碳排放效率呈先降后升的“U”型变化趋势,且2012—2017年处于“U”型上升区段. ②长江流域碳排放效率呈下游>上游>中游的中间低、两端高的空间分布格局特征,黄河流域呈下游>中游>上游的空间递增格局特征. 长江流域碳排放效率高值区呈现城市群集聚趋势,低值区较分散;黄河流域碳排放效率低值区以宁夏沿黄城市群为中心沿黄河干流向周边扩散,高值区规模较小且分散. ③长江与黄河流域碳排放效率的Malmquist指数均呈上升趋势,表征技术革新的技术进步指数是长江与黄河流域碳排放效率提升的主要内生驱动力,而表征要素组合、管理水平的技术效率指数则对碳排放效率提升作用不显著. ④根据技术效率指数与技术进步指数在碳排放效率提升中的作用差异,可将研究对象划分为六类城市. 经济发展水平、产业结构是影响两大流域碳排放效率提升的共同因素. 研究显示,长江与黄河流域碳排放效率变动既有整体的相似性又有内部的差异性,既要考虑产业结构等因素对两大流域碳排放效率提升的普遍影响,还要注意城镇化水平等因素的差异化影响,以实现两大流域碳减排与效率提升政策设计的“因地制宜、分类施策”.      

渤、黄海在低氧形成期与消亡期生源要素的分布差异及响应特征

近年来,渤、黄海海域呈现溶解氧浓度降低并导致季节性低氧的特征,对海洋生态环境形成潜在危害。在此背景下,本文基于2011年6月（低氧形成期）和2011年11－12月初（低氧消亡期）在渤、黄海的观测数据,通过分析水体表观耗氧量（AOU）、pH、溶解无机碳（DIC）及营养盐之间的相关关系,探讨了生源要素在低氧形成期与消亡期的变化特征及主要控制机制。结果表明,生物的光合作用与有机物的降解过程是调控低氧事件前后渤海生源要素变化的主要因素之一,而黄海底层水体有机物的降解过程是调控水体溶解氧浓度及营养盐浓度变化的主要原因之一。     

征稿启事CSSCI

《资源开发与市场》（国内刊号：CN51—1448／N,国际刊号：ISSN1005—8141,国内外公开发行,月刊）是四川省科技厅主管,四川省自然资源科学研究院主办的一份综合性自然科学学术期刊,涵盖自然科学的多个学科。重点刊登国内以自然资源开发、利用与保护为主的科学理论研究创新成果,资源开发中的新技术、新方法、新工艺以及资源与环境、资源管理、开发与保护等具有创新的科研成果。《资源开发与市场》多次被评选为“全国中文核心期刊,CSSCI扩展版来源期刊、人大复印资料来源期刊、RCCSE中国核心学术期刊”。