基于LCA的废旧资源循环利用节能减排效果评估模式与方法研究——以吉林省某钢铁企业为例

促进废旧资源循环利用是加快推进我国生态文明建设,完成节能减排目标的必然选择。本文基于生命周期评价模式,从微观企业层面入手,构建产品全生命周期基准流程,引入能量输入与环境输出参数,建立废旧资源循环利用节能减排效果量化核算模型,评估再生产品的节能减排经济成效,并以吉林省某钢铁企业为例,评估"废钢-电炉"短流程和"铁矿石-高炉-转炉"长流程的能源、环境、成本差异,辨识影响废钢再循环节能减排效果的主要因素和重要环节。结果显示,再生钢铁全生命周期与原生钢铁全生命周期相比,节能588.48kgce/t,节能率为84%;主要污染物中SO2减排率最高,达92%;CO2总减排1 180.92 kg/t,减排率为67%;总成本却高出198元/t。其中,炼铁工序的节能量和减碳量最大,烧结工序SO2、NOx和烟(粉)尘减排量最大,焦化工序COD和氨氮减排量最大,回收、加工处理、炼钢环节节能量和减碳量以及SO2、NOx和烟(粉)尘减排量均为负。成本方面,再生钢铁生产成本高于原生钢铁308元/t,虽然再生钢铁由于污染减排可节省56元/t的排污费并获取54元/t的碳交易收益,但都不足以扭转电炉炼钢费用较高的现状。因此,国家应在电炉炼钢方面给予钢企及相关企业适当的财税扶持政策,在电价方面给予钢企一定的优惠或补贴,并完善废钢回收加工体系等,以促进废钢循环利用。基于LCA的废旧资源循环利用节能减排效果评估可以实现对产品生命周期全过程的资源、环境、成本的优化管理。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

三峡库区重庆段土壤保持服务时空分布格局研究

土壤保持是生态系统服务与功能的重要组成,在防止土壤侵蚀、减少径流泥沙与农业面源污染等方面具有至关重要的作用。以对国家生态安全具有重要作用的土壤保持生态功能区——三峡库区重庆段为研究区域,研究得到了2000~2013年时间序列区域土壤保持服务"流量"结果,结果表明:(1)三峡库区重庆段多年平均土壤保持量为604.39 t/hm~2·a,沿长江干流自西向东逐渐增强,区域差异显著;(2)三峡库区的土壤保持服务存在明显的垂直分异特征,随着高程的增加,以300 m与900 m为节点,出现递减-递增-递减的分段规律,与人类活动存在明显的相关关系;(3)增加森林覆被面积是改善区域土壤保持、减少水土流失的重要举措。同时,在三峡库区开展坡改梯工程,减少坡耕地的数量能够有效控制区域水土流失;     

TRMM 3B42卫星降水数据在赣江流域径流模拟中的应用

以赣江流域为研究区,基于观测降水和TRMM准实时数据(3B42RTV6、3B42RTV7)和分析数据(3B42V6、3B42V7),驱动VIC水文模型,开展卫星降水产品在赣江流域的水文模拟,评估TRMM降水产品在水文模拟中的应用能力。结果表明:(1)在赣江流域,3B42V7估算的降水与实测降水的对比结果最好,3B42RTV6的估算精度最低,3B42RTV7较3B42RTV6在赣江流域的降水估算精度提升非常明显;(2)在径流模拟方面,3B42V6和3B42V7在日尺度上尽管对洪峰的模拟有所偏差,但模拟结果仍能反映径流变化特征,在月尺度上模拟结果精度较高,纳什系数均在0.9以上,并且二者在4、5月的径流模拟结果较好,7、8月的模拟结果较差,而3B42RTV6对径流的模拟能力较差,日径流量和月径流量均呈现明显低估,3B42RTV7对径流的模拟结果比3B42RTV6有明显改善,可以满足实时水文预报的需求。     

Ecosystem services in coupled social–ecological systems: Closing the cycle of service provision and societal feedback

Both the ‘cascade model’ of ecosystem service provision and the Driver-Pressure-State-Impact-Response framework individually contribute to the understanding of human–nature interactions in social–ecological systems (SES). Yet, as several points of criticism show, they are limited analytical tools when it comes to reproducing complex cause–effect relationships in such systems. However, in this paper, we point out that by merging the two models, they can mutually enhance their comprehensiveness and overcome their individual conceptual deficits. Therefore we closed a cycle of ecosystem service provision and societal feedback by rethinking and reassembling the core elements of both models. That way, we established a causal sequence apt to describe the causes of change to SES, their effects and their consequences. Finally, to illustrate its functioning we exemplified and discussed our approach based on a case study conducted in the Alpujarra de la Sierra in southern Spain.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1007/s13280-015-0651-y) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

中国工业水污染及其成因的de Bruyn模型分析

选取废水、挥发酚、氰化物、COD、石油类和氨氮为中国工业水污染指标,利用分解分析方法将2004—2010年间的污染变化分解为规模效应、结构效应、污染治理效应、清洁技术效应和广义技术效应。结果显示,这5类效应的平均作用强度分别为2.08%、3.04%、15.61%、17.37%和32.88%,其中规模效应和广义技术效应是影响工业水污染的主导效应。各类效应对不同污染物的作用方向并不完全一致,规模效应促进污染物排放量的增加;结构效应以加重污染为主,污染治理效应和清洁技术效应以减轻污染为主;广义技术效应的平均作用强度和负向作用概率均最大,是现阶段中国工业水污染控制最为有效的手段。     

基于支持向量回归机的南黄海浒苔分布面积预测模型

绿潮作为一种新型的海洋灾害,已经引起了各个国家的重视.依据2012年南黄海海域浒苔遥感监测分布面积数据,选取了温度、天气状况、风向、风力、浪高5种影响浒苔扩散的气候因子,建立了基于SVR的浒苔分布面积预测模型,并与经典的最近邻点插值模型、线性插值模型、3次样条函数插值模型和分段3次Hermite插值模型进行了回归效果的对比.分析结果表明,基于SVR的浒苔分布面积预测模型能够为浒苔遥感数据的插补提供一种方法,且回归效果优于传统的回归方法,为浒苔的防治提供辅助决策信息.     

基于IWCPA模型的工业节水关键技术选择

通过建立工业节水潜力分析和技术综合评价模型(IWCPA模型),筛选了影响高耗水行业用水的关键技术.选定2002年为基准年,在2010年和2020年高耗水行业取水零增长的情景设定下,进行了分行业和行业耦合的技术综合评价及技术选择,确定了重要工业用水技术实施的优先序,建立了高耗水行业重要用水技术的优选清单.结果表明,未来15a内是否能够在若干工业用水关键技术的研究、应用和推广方面取得突破,是挖掘工业节水潜力、提高工业用水效率的关键.     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

美国AERMOD模型与中国大气导则推荐模型点源比较

介绍了美国AERMOD模型和中国大气导则推荐模型一般浓度公式,通过大气稳定度和扩散参数的确定、复杂地形处理和对流条件下污染物扩散等原理方面的比较认为,AERMOD模型优于大气导则推荐模型.以美国环境保护局(USEPA)2个试验场Clifty Creek(平坦地形)和Lovett(复杂地形)的数据资料为比较数据,分别用AERMOD模型和大气导则推荐模型计算SO₂小时质量浓度,在Pasquill 6类稳定度下用相对偏差(FB)、预测值与观测值的比率(RHC_R)及图形法(Q-Q图)等进行模型比较,结果表明:在RHC_R和FB中,AERMOD模型除个别值外,其他均好于大气导则推荐模型;而大气导则推荐模型存在接近或大于模型可靠性界限0.67(0.66和0.74),说明其可靠性比AERMOD模型差;图形法比较中,强不稳定和不稳定下AERMOD模型明显好于大气导则推荐模型,而大气导则推荐模型预测值明显偏低,其他稳定度下结果相差不大.研究认为:在平坦地形和复杂地形条件下,AERMOD模型点源预测值均优于大气导则推荐模型,并从原理上进行了解释.