城市生态系统代谢的能值研究进展

城市环境问题的深层原因是城市代谢过程出现了问题.城市代谢研究,是分析城市在人类各种活动影响下,如何将取自生态系统的物质和能量进行转换、利用与处理的过程,成为评价城市可持续发展的重要依据.早在19世纪末,就有有关能量流分析社会代谢的概念;近期最具代表性的是HowardT.Odum.首先从城市代谢研究的兴起和发展出发,然后分环境评价、空间层面、动态模拟三方面,对Odum的能值方法在城市代谢分析中的应用进行了回顾.环境评价方面以生态经济学为理论基础,提出发展具有生物物理基础的能值方法,对城市代谢的生态评估更为恰当;空问层面结合景观生态学,为区域空间规划提供了参考,并指出土地利用变迁与社会代谢间的相关性研究为当前的核心问题;动态层面仍以系统生态学建立整合性系统模型为基础,但空间系统模拟方法的发展仍处于起步阶段.各个学科与方法的整合促进了城市代谢研究的进一步深化.最后,建议未来应用能值研究城市代谢的4个研究方向有:(1)城市代谢与可持续发展之间相互关系的研究;(2)城市代谢与土地利用变迁相互驱动的模型发展;(3)基于代谢过程的城市管理对策研究;(4)全球环境变迁对土地利用和城市代谢的影响.     

沈阳市地下水水质综合评价

针对单一评价方法的局限性,以沈阳市4个自来水厂16例监测井为对象,采用单项水质指数法、国标F值法和灰色关联评价法对沈阳市2010年枯水期地下水水质进行综合评价。选择氨氮、硝酸盐、硫酸盐、p H值、总硬度、总铁、锰7项指标作为评价因子。结果表明,3种方法联合使用更能真实地反映水质状况。国标F值法得出,评价结果中Ⅳ类为43.75%,Ⅱ类为37.5%,Ⅴ类为12.5%,Ⅰ类为6.25%,评价结果为水质较差;灰色关联评价法得出,Ⅰ类为62.5%,Ⅱ类为18.75%,Ⅲ类为12.5%,Ⅳ类为6.25%,评价结果为水质较好。由此得出,灰色关联评价法评价结果较差,则水质状况较差;国标F值法的评价结果较好,则水质状况较好;当灰色关联评价法评价结果较好,而国标F值法的评价结果较差时,则水质状况有恶化的趋势。根据单项水质指数法评价结果,能清晰地看出水质指标的超标情况。根据评价结果,沈阳市二水厂4个监测井的水质均较好,一水厂和八水厂有1个监测井水质较差,四水厂有两个监测井水质较差。除氨氮、总铁和锰等指标严重超标外,其他水质指标状况较好。     

模式识别方法在奎河氮磷环境背景值研究中的应用

为了查明当前状态下奎河宿州段氮、磷环境背景值和基线值,基于相对累计频率分析和迭代标准差方法 2种模式识别方法,对奎河宿州段2010年观测的总氮和总磷数据进行分析。结果表明,奎河宿州段氮、磷污染极其严重,且总体表现出从年初到年底降低的趋势。相对累计频率分析方法将总氮、总磷质量浓度-相对累积频率曲线划分为3段:第1段总氮和总磷的平均质量浓度分别为2.26 mg/L和0.17 mg/L,第2段总氮和总磷的平均质量浓度分别为8.11 mg/L和0.84 mg/L,第3段总氮和总磷平均质量浓度分别大于11.2 mg/L和1.8 mg/L。第1和2段分别表征当前状态下的背景值和基线值,第3段则代表极端污染。采用迭代标准差方法计算得到总氮和总磷环境基线值分别为7.83 mg/L和0.68 mg/L,与根据相对累计频率分析方法计算的基线值相当。与研究区内其他河流的对比研究表明,依据模式识别方法计算的河流污染背景值和基线值与河流污染状态有关,未受人为污染的历史环境背景值依然需要从轻或无污染的监测数据中获取。     

xDLVO理论解析微滤膜海藻酸钠污染中pH值影响机制

用extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek(xDLVO)理论定量解析不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染过程中的界面相互作用,评价范德华力(LW)、双电层作用力(EL)、极性力(AB)对海藻酸钠微滤膜污染的相对贡献.结果表明,在pH5~9范围内,AB相互作用能起着关键作用,决定了总界面相互作用能的性质与强度.不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染趋势(K)为pH 5 > pH 7 > pH 8 > pH 9. 由于与海藻酸钠之间的界面作用为引力,疏水性膜在过滤初期膜污染更为严重;污染后期亲、疏水性膜污染行为差异不明显,因为此时海藻酸钠之间的排斥性界面作用为主导.初始、后期阶段K值分别与膜-海藻酸钠界面自由能、海藻酸钠-海藻酸钠界面自由能有较强的线性相关性,说明xDLVO理论可以有效预测不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染行为.     

纳米零价铁去除水中微量N-亚硝基二甲胺的研究

采用纳米零价铁催化降解水中微量N-亚硝基二甲胺(NDMA),并研究了溶解氧、纳米铁投加量、NDMA初始浓度、初始pH值、温度对纳米铁降解NDMA的影响.结果表明,纳米铁可以在中性厌氧条件下有效降解NDMA,作用效果远胜于普通铁粉;其对NDMA的去除速率随着纳米铁投加量的增加而增大,但与NDMA初始浓度无关;pH值降低或温度升高均有利于NDMA的降解.纳米铁降解NDMA存在一个启动期,启动期的长短与pH值和反应温度有关,提前活化纳米铁能有效提高反应速率.NDMA的降解产物主要是DMA和NH4+,其他产物如UDMH需进一步确认.     

基于保护地下水的北京市土壤通用筛选值推导

分别采用三相平衡耦合地下水稀释模型(以下称方法1)和SESOIL耦合地下水稀释模型(以下称方法2)对北京市不同水文地质条件(永定河山前冲洪积扇顶部区域、中上部区域和下部区域)下27种VOCs(挥发性有机污染物)、31种SVOCs(半挥发性有机污染物)、11种农药/PCBs(多氯联苯)及二英基于保护地下水的土壤通用筛选值进行推导. 结果表明,下部区域土壤通用筛选值最保守,顶部区域次之,中上部区域最宽松. 采用方法1推导的中上部区域土壤通用筛选值分别是顶部区域和下部区域的1.1~1.4、9.9~34.9倍,顶部区域土壤通用筛选值是下部的10.7~24.9倍;采用方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值是下部区域的9.8~49.9倍. 对于有连续非饱和带弱水层的中上部区域及下部区域,方法2推导的结果较方法1宽松. 其中,PAHs(多环芳烃)、PCBs、二英、多数农药及酯类等高K_oc(有机碳-水分配系数)污染物均难以穿透清洁非饱和土壤进入地下水;而对于VOCs、酚类等低K_oc污染物,方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值普遍是方法1的4.3~18.4倍,下部区域为方法1的3.0~24.6倍. 考虑到土壤通用筛选值应具有风险筛选功能及一定保守性,建议各种污染物以顶部区域方法1推导结果及中上部区域和下部区域方法2推导结果中最保守的值作为北京市基于保护地下水的土壤通用筛选值.      

尖山河小流域土壤可蚀性K值空间变异研究

小流域尺度的土壤可蚀性 K 值空间分异特征及其与土地利用、植被类型、土壤理化性质等相关关系的研究,可以为小流域土壤侵蚀定量研究及综合治理决策提供科学依据。以云南省抚仙湖库区尖山河小流域为研究区,在大密度土壤采样和土壤理化性质测试分析的基础上,采用EPIC模型K值计算方法、地统计学方法和Kriging空间插值方法,计算分析了尖山河小流域土壤可蚀性K值的空间变异特征及土地利用/植被覆盖对K值的影响作用。结果表明,（1）研究区K值变化范围为0.1628-0.3836,均值为0.2824,中值为0.2885,均值与中值相近似,表明K值分布较均匀;变异系数为17.98%, K值存在中等程度的空间变异性。（2）不同土壤质地类型的K值存在一定差异,研究区主要土壤质地类型K值从大到小依次为粉壤〉壤土〉粘壤〉砂壤。（3）研究区以中可侵蚀性（0.25-0.30）、中高可侵蚀性（0.30-0.35）和中低可侵蚀性（0.20-0.25）土壤为主,面积分别为1797.88 hm2、1185.51 hm2和542.32 hm2,分别占小流域总面积的50.76%、33.47%和15.31%,而高可侵蚀性（〉0.35）土壤和较低可侵蚀性（0.15-0.20）土壤分布面积较少,无低可侵蚀性（〈0.15）土壤;在空间分布上,北部高山区土壤具有中低可侵蚀性,中、南部的低海拔区土壤具有中高可侵蚀性,中、南部其余区域土壤具有中可侵蚀性,这种空间分布与海拔存在较强的相关关系。（4）土地利用/植被覆盖对K值具有明显的影响作用,研究区主要土地利用/植被覆盖类型 K 值从小到大依次为林地〈灌草地〈荒草地〈旱平地〈园地〈旱坡地〈水田,需频繁松土、除草、耕作和扰动的土地利用/植被覆盖类型（园地、旱坡地、旱平地和水田）其K值较大,而无需耕作、扰动小的土地利用/植被覆盖类型（林地、荒草地和灌草地）其K值较小,这表?     

生物黑炭输入对茶园土壤呼吸的影响

生物黑炭是化石燃料或生物质不完全燃烧产生的一种非纯净碳的混合物,施入土壤后能有效减少温室气体排放、改良土壤性状、促进植物生长,但生物黑炭施用对土壤碳排放的影响仍存在不确定性。茶园是我国南方地区主要土地利用类型之一,为明确生物黑炭输入对茶园土壤碳排放的影响,本文采用田间试验研究生物黑炭施用对茶园土壤呼吸的影响。试验设置生物黑炭施用量0 t·hm^-2（CK）、8 t·hm^-2、16 t·hm^-2、32 t·hm^-2和64 t·hm^-25个水平,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物黑炭施用水平处理下茶园土壤呼吸速率进行长期定位观测。结果表明,茶园土壤呼吸速率的季节变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在8月份,最低值出现在1月份;土壤呼吸速率与土壤10 cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤10 cm温度能够解释各处理土壤呼吸月动态变化的67.79%-89.16%。生物黑炭输入提高了茶园土壤呼吸速率,各处理年平均土壤呼吸速率分别比CK提高10.75%、17.52%、35.78%和42.58%,并与CK差异达显著水平（p〈0.05）;生物黑炭输入降低了茶园土壤呼吸敏感性（Q10值）,各处理土壤呼吸Q10值分别比CK降低1.96%、3.14%、4.01%和10.76%。土壤呼吸温度敏感性的降低验证了生物黑炭具有热稳定性和生物学稳定性,是可以在茶园土壤中长期固存的惰性有机碳。     

鄱阳湖生态经济区畜禽养殖污染负荷分析

以2011年鄱阳湖生态经济区各类畜禽养殖数量为基础,采用参数估算法估算了该区畜禽养殖产生的粪便及其中的污染物化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量,结合各县(市、区)耕地面积计算得到畜禽粪便耕地负荷量,并以畜禽粪便耕地负荷警报值评价各县(市、区)畜禽粪便负荷量的承受程度。结果显示,2011年该经济区畜禽养殖共产生3 129.42万t粪尿,83.34万t CODCr,6.97万t NH3-N,17.19万t TN,5.79万t TP,该区这些污染物产生量约占全省的40%。对畜禽粪便耕地负荷警报值的分析表明,该经济区有9个县(市、区)畜禽粪便负荷量尚未对环境构成潜在威胁,其余26个县(市、区)畜禽粪便负荷量从理论上来讲都对环境构成了潜在威胁,尤以南昌市青云谱区和九江市浔阳区畜禽粪便负荷量对环境的污染威胁最大。