基于动态物质流的钢沉淀运动规律分析

钢存量是未来二次资源的潜在来源。利用二次资源进行钢铁生产能够降低钢铁工业对铁矿石的依赖,并且能够有效解决当前钢铁行业高能耗、高排放、高污染的问题。掌握钢在中国工业化演进过程中的沉淀运动规律,能够为资源战略、产业政策和环境政策的制定提供科学依据,并为钢铁工业实现循环经济和可持续发展提供战略指导。本文从存量和流量动态性的视角出发,利用国际上新兴的动态物质流分析方法,对工业化演进过程中中国国家层面1949-2012年钢人为沉淀运动规律进行研究。研究结果表明,钢的沉淀运动情况与中国国家工业化进程的所处阶段高度相关。建国后中国钢总存量和人均存量随着工业化进程的演进缓慢增长,然后于国民经济和社会发展的"九五"中期进入快速增长阶段,并于"十一五"时期进入迅速增长阶段。在进入"十二五"时期以后,中国钢总存量和人均存量进一步增长,钢持续蓄积于中国社会经济系统之中。其中,建筑中蓄积的钢存量最多,其次为机械设备,再次为交通运输设备。2006年,中国人均钢存量达到了2t/人,此数值被认为是社会建设进入强劲发展阶段的临界值,而此时正值中国"十一五"时期的开端。2011年和2012年中国人均钢存量分别约为3.69t/人和4.05t/人,尚未出现人均存量饱和的趋势,钢存量会进一步增加。基于实证研究结果,我国应该进行钢产品消费结构的指导,加大循环技术的研发力度、增加钢二次生产能力的投资,以及进一步开展钢人为沉淀运动的预测研究,以充分掌握钢的未来消费、蓄积以及退役规律。     

龙岩市省控断面水体中多环芳烃的污染特征、风险评价

对九龙江流域龙岩市省控断面2011年秋季、2012年冬季以及2012年春季河水中多环芳烃(PAHs)进行了分析。结果表明：该控断面河水中PAHs总量浓度变化为99~1788 ng/L,其组成特征是以3环(567%)、5环(246%)和4环(151%)为主,表明3环、4环及5环PAHs是九龙江流域龙岩市省控断面水中PAHs的最主要成分。地表水健康风险评价结果显示,红坊赤坑、雁石桥、捷步桥、顶坊4个采样点苯并\[a\]芘(BaP)毒性当量值(EBaP)均超出我国环境保护部(CEPA)制定的EBaP=2.8 ng/L的国家标准     

开放经济条件下国家碳排放责任比较研究

在开放经济条件下,对国际贸易中隐含碳排放的研究是科学界定各国碳排放责任的基础。本文通过构建多区域投入产出模型对包括中国在内的25个世界贸易组织成员国的隐含碳排放进行了测算,同时基于"生产者消费者共担"原则对各国的碳排放责任进行了核算,并将其与"生产者负担"原则下各国的碳排放责任进行了比较。研究结果表明,各国的碳排放呈现出不同的特征,共担原则对各国碳排放责任的界定更加公平和有效;中国是发展中国家中生产者责任最大和消费者责任位居第二的国家,然而中国的生产者责任是美国生产者责任的1.4倍,消费者责任却只有美国消费者责任的十分之一;中国和美国分别是"生产者负担"原则和共担原则下碳排放责任最大的国家,同时中国也是共担原则下碳排放责任减少幅度最大的国家。资源禀赋状况、经济发展阶段以及贸易结构特征是导致我国的碳排放责任呈现上述特征的主要原因。本文据此对开放经济条件下我国碳排放责任的界定以及如何减少我国的碳排放量提出了相应的对策建议。     

物质流指标下的工业经济解耦问题研究

随着经济的快速发展,资源约束下环境问题日益突出,生态文明建设要求社会经济系统在经济增长的同时,环境和资源日益改善以满足循环经济的发展需求。为改善经济增长与环境资源状况的耦合现状,需要分析工业经济增长与矿产资源消耗、固废及废气排放的耦合程度。本文基于低碳试点省市工业系统的化石能源、矿产资源消耗统计和CO2排放测算,确定各省市工业系统物质流输入输出指标,采用解耦权重图解法对主要指标的组成部分分别赋予权重,并结合指数时间序列分析各指标组成部分的解耦程度。结果表明,试点省市工业总产值的快速增长是以较高的碳排放为前提,并且碳排放对工业经济增长的解耦贡献逐年升高,控制碳排放的关键在于进一步优化工业能源消耗模式,提高能源利用效率,降低能源强度并适度引入清洁能源。因此应从能源消费结构优化、矿产资源利用率提升等方面积极转变发展方式,以达到碳排放、固体废弃物减排等目标,实现中国工业经济的绿色增长,保障生态文明建设的顺利进行。     

云南极端旱灾应急管理模式构建研究

本文对极端干旱应急管理模式构建及应急水资源配置等问题进行了理论探讨。简要分析了极端干旱灾害的定义和内涵,整理了近年来干旱灾害管理研究进展;以云南特大干旱为例,讨论了极端干旱灾害的形成及影响,并从组织结构、制度规范等方面阐述了云南极端干旱灾害应急管理现状和存在问题;在此基础上,强调多元主体抗旱能力的积极作用,引入风险管理概念,提出基于多主体合作的极端旱灾应急管理模式;从水资源管理的角度,构建考虑预支付策略下的极端旱灾应急水资源合作储备模型,将其均衡解作为初始值,置入之后的应急水资源优化调度模型,组成极端旱灾应急水资源优化配置系统;从时间效率的角度,依据极端旱灾多主体合作应急管理模式,重构灾害应急响应流程,增设底层响应协调主体,设计并发式信息报送结构,建立极端旱灾应急响应工作流模型;并初步检验了上述模型的有效性,证明该模式具备一定可行性。最后针对云南极端干旱灾害应急管理实践,提供了一些政策建议。     

基于入口NOx质量浓度修正的脱硝系统多模型预测控制策略及其应用案例

建立不同锅炉工况下基于欧式距离聚类的总给煤量长短期记忆神经网络预测模型,对入口处的NO_x质量浓度数据进行修正,其验证集上的均方根误差为3.53 mg·m^-3。该结果优于常见的回归方法深度神经网络与随机森林回归的预测结果。以此为基础,研究了基于入口NO_x质量浓度修正的多模型预测控制(MMPC),设计并进行了脱硝系统仿真。仿真结果表明,与原有控制条件相比,基于入口NO_x质量浓度修正的MMPC策略使脱硝系统出口NO_x质量浓度波动幅度减小了63.7%,并能满足出口质量浓度指标为40 mg·m^-3时的控制要求,实现卡边控制。现场工程应用结果表明：在高、中、低负荷正常运行的工况条件下,入口修正-MMPC策略可将出口NO_x质量浓度波动分别控制在±10.6 mg·m⁻³、±5.5 mg·m⁻³、±4.9 mg·m⁻³,以标准差来衡量波动幅度即分别减小了53.4%、74.7%、64.6%,此控制水平优于原有控制效果;在出口NO_x质量浓度易超标并出现高浓度氨逃逸的快速变负荷工况下,升、降负荷出口NO_x质量浓度波动分别控制在±6 mg·m⁻³、±5 mg·m⁻³,此控制水平仍优于原有控制效果。本研究的入口修正-MMPC控制策略可实现不同负荷、工况下的喷氨控制,减小出口NO_x波动幅度,降低后续设备低温腐蚀的风险,从而提高SNCR/SCR联合脱硝系统运行的经济性和安全性。     

高锰酸钾修复PAHs污染土壤过程中Mn迁移转化规律

为探究高锰酸钾氧化修复技术应用过程中Mn元素迁移转化规律及其潜在的环境风险,通过室内模拟实验,采用某焦化厂PAHs污染土壤作为研究材料,探究了高锰酸钾修复技术中不同药剂投加量对PAHs去除、高锰酸钾消耗量、土壤中Mn质量分数、Mn赋存形态分布及有效态Mn质量分数等的影响。结果表明,高锰酸钾氧化处理可有效去除土壤中PAHs;当高锰酸钾投加量为0.20 mmol·g⁻¹、反应时间为1 d时,PAHs去除率最高,可达89.61%。氧化处理过程中,高锰酸钾消耗量和土壤Mn质量分数均与高锰酸钾的投加量有关,随投加量增加而升高。其中,土壤Mn的质量分数与高锰酸钾消耗量呈显著正相关关系。高锰酸钾氧化处理后土壤中Mn主要以铁锰氧化物结合态存在,所占比例为77.04%~92.17%。土壤经0.05 mmol·g⁻¹高锰酸钾氧化处理后,土壤有效态Mn的质量分数比对照组增加了0.94倍;而在高锰酸钾投加量为0.10~0.40 mmol·g⁻¹的处理条件下,土壤有效态Mn的质量分数下降了77.65%~99.09%。药剂投加量是影响高锰酸钾氧化修复PAHs污染土壤过程中Mn环境行为的关键因子。本研究结果可为高锰酸钾氧化修复技术应用工艺优化提供参考。     

某燃煤超低排放机组非常规污染物脱除

燃煤电厂非常规污染物的排放尚未引起足够的重视。为全面表征燃煤电厂非常规污染物脱除性能,针对某1 000 MW燃煤超低排放机组,分别采用FPM和CPM一体化采样系统、安大略法(OHM)、控制冷凝法、HJ 646-2013规定的有机物测试方法,系统研究了CPM、Hg、SO₃、PAHs等非常规污染物的梯级脱除特性。结果表明：100%、75%负荷时低-低温电除尘系统对CPM脱除率分别为87.15%、92.20%,湿法脱硫分别为49.65%、45.55%,不同负荷下FPM分别为3.6、4.4 mg·m⁻³,但CPM却分别达14.2、15.3 mg·m⁻³,CPM的浓度远超FPM;低-低温电除尘系统脱Hg效率为64.81%,整个系统的脱Hg效率为75.5%,Hg^p全部被脱除,剩余的是难以脱除的Hg⁰、Hg²⁺,脱除率分别为为63.01%、64.29%,Hg⁰排放浓度为5.4 μg·m⁻³,Hg²⁺排放浓度为0.5 μg·m⁻³;SCR脱硝催化剂将SO₂氧化成SO₃的转化率约为0.7%,低-低温电除尘系统可脱除88.7%的SO₃,湿法脱硫对SO₃的脱除率为29.63%,最终SO₃排放浓度为1.9 mg·m⁻³;全系统对16种PAHs脱除率达94.25%,其中,气相、固相脱除率分别为91.61%、99.27%,最终气相、固相PAHs排放浓度分别为2.39 μg·m⁻³和0.11 μg·m⁻³。现有超低排放设备对非常规污染物均有不同程度的协同脱除效果,满负荷条件下该机组CPM、Hg、SO₃、PAHs排放浓度分别为14.2 mg·m⁻³、5.9 μg·m⁻³、1.9 mg·m⁻³、2.5 μg·m⁻³,Hg的排放浓度满足火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)中30 μg·m⁻³的要求,CPM、SO₃、PAHs尚无国家强制排放标准。本研究结果可为燃煤电厂后续非常规污染物的控制提供参考。     

基于电絮凝法处理矿区高浓度含氟地下水动力学分析

采用铝电极电絮凝体系对矿区高含氟地下水进行处理,研究了高氟浓度下电絮凝除氟过程,分别考察了电流密度、极板间距、进水氟质量浓度及pH对除氟效果和动力学常数的影响,并建立了电絮凝除氟动力学方程模型。结果表明：最佳除氟参数为电流密度为450 A·m⁻³,极间距为5 mm,pH为6.0~7.0;当进水氟质量浓度为12.1 mg·L⁻¹时,经60 min电絮凝除氟后可使进水氟质量浓度由12.1 mg·L⁻¹降为0.6 mg·L⁻¹以下,整个除氟过程遵循一级反应动力学模型且除氟动力学常数取决于电流密度、极板间距和进水氟质量浓度。絮体结构与成分分析表明,在pH=6.0~7.0条件下,电絮凝体系中主要形成的无定型羟基铝化合物使除氟效果达到最好,较高的进水氟质量浓度有助于提高铝离子利用效率。     

固相萃取-气相色谱/质谱法测定水中多环芳烃

建立了固相萃取-气相色谱／质谱联用测定水中多环芳烃(PAHs)的分析方法．优化了固相萃取条件。结果表明,固相萃取效率高、萃取时间短,采用MS的选择离子检测方式对实际水样中PAHs进行定性定量分析,平均回收率在80．4％～115％之间,相对标准偏差为7．03％～18．5％,方法的检出限在0．010～0．020μg／L之间。通过实际样品中PAHs的分析表明,该法快速,溶剂用量少,能满足痕量分析的要求。