加速能源转型与产业结构调整的环境健康协同效益评估：以京津冀鲁地区为例

京津冀鲁地区是我国温室气体减排与大气污染治理的重心,随着末端控制措施减排空间的缩紧,通过能源转型和产业结构优化等源头治理方式实现减污降碳协同增效的需求日益迫切.基于开发的REACH综合评估模型,通过情景模拟分析,评估了京津冀鲁地区进一步加强末端控制的减排潜力,以及加速能源转型与产业结构调整的环境和健康协同效益.结果表明,未来在京津冀鲁地区快速推行最佳可行的末端控制技术,2035年能够带来约3.3μg·m^-3的PM_2.5浓度削减,但仅依靠此措施不足以实现区域PM_2.5浓度控制目标;加速能源转型和产业结构调整是京津冀鲁地区实现空气质量达标的必要条件,2035年,能源经济系统的加快转型对大气PM_2.5污染改善的贡献可达6.3μg·m^-3;相比于当前的政策力度,4省市虽然需要额外付出相当于地区GDP 0.9%～2.5%的社会经济成本以实现PM_2.5浓度控制目标,但加速转型带来的环境健康协同效益能够部分或全部覆盖该成本.     

河流环境持久性有机污染物归宿的动态逸度模型

运用逸度方法构建了依赖于温度的、模拟持久性有机污染物(POPs)在河流环境中长期变化的动态归宿模型,其中逸度容量、污染物的转化速率、传递系数等模型参数的计算与温度有关.为了检验模型的合理性,以辽河下游为研究区域,对水体和沉积物中的γ-HCH进行了模拟计算.结果表明:逸度容量的变化与温度负相关,速率系数则相反.在模拟温度范围内(273～298K),-γHCH在空气、水和沉积物中的逸度容量分别减少了8.4%、89.7%和89.7%,转化速率系数分别增加了0.69、22.0和4.5倍;气-水界面的挥发和水-沉积物界面的扩散速率系数分别增加了7.9和1.6倍.模型计算值与实测值吻合较好,最大偏差为5.6倍,表明该模型用于残留POPs的长期预测是可行的.     

基于GIS的溶解态氮磷负荷模型研究

为了研究妫水河流域的氮磷非点源污染来源,在官厅水库周围进行了野外人工降雨实验,结果表明,氮磷输移率与径流量具有很好的相关性,溶解态氮、磷的平均相关系数分别是0.997 8和0.988 9,因此提出了新的溶解态氮磷负荷模型.从妫水河流域的土壤图、土地利用图中提取地理信息,以数字高程模型为依据,应用新模型研究了妫水河流域溶解态氮污染负荷的空间分布。结果表明,溶解态氮主要来自水浇平地,其次是低山和丘陵.     

土地利用/覆盖变化对长江上游非点源污染影响研究

在国内外相关研究的基础上,利用输出系数模型,结合RS和GIS技术,对长江上游的非点源污染负荷进行了空间模拟和负荷估算.模拟结果表明,在不考虑流域损失的前提下,由于土地利用造成的非点源污染负荷TN总量从20世纪70年代的123万t下降至2000年的116万t,基本呈逐年减少的趋势,由土地利用造成的TP的变化趋势与TN基本相同,从70年代的3.7万t下降到2000年的3.5万t左右.就省份、土地利用类型和水系而言,四川省、种植用地和草地以及金沙江水系和嘉陵江水系对长江上游的非点源污染贡献较大.在非点源污染负荷强度上,重庆市和嘉陵江水系单位面积负荷最高,是今后应重点治理的地区.结果表明,该模型可以对长江上游这样的超大尺度空间的非点源污染进行较好的空间模拟.     

区域土地利用变化的物质代谢响应初步研究

文章在描述相关研究进展的基础上,认为在物质资源不断减少的情形下,物质代谢效率提高对于人类社会发展具有更为重要的意义。并在此基础上,分析了土地利用方式、土地利用强度、土地利用布局等土地利用变化过程对于物质代谢变化的影响机理。以江苏省为例进行实证分析,构建区域土地利用变化的物质代谢驱动力模型。结果表明,随着1989年以来江苏省土地利用强度的不断提高,物质代谢通量快速增长。土地利用强度越高,物质代谢通量值越大,土地利用强度提高10%,则物质代谢通量将提高5.62%,因此,资源利用量与污染物排放量越多,带来的环境冲击也就越大;但土地利用强度越高,物质代谢效率值就越小,土地利用强度每提高10%,物质代谢效率就提高5.03%,因而单位GD P的资源利用量与污染物排放量也就越少。虽然物质代谢效率在提高,但是物质资源日益稀缺,物质代谢效率需进一步提升。最后提出了区域土地利用变化物质代谢效应响应的研究方向。     

气候变化及人类活动影响下的潮白河月水量平衡模拟

尽管分布式水文模型已有30多年的发展历史,但是迄今的应用还只是其潜力的很少一部分。Freeze-Harlan蓝图中由于理论上的深化带来了应用上的困难,同时也指出模型并不是越复杂越好。按照科学的建模原则,建立了一个简单的分布式月水量平衡模型(DTVGM);其中通过引入土壤湿度因子,改进后的Bagrov模型同时考虑了前期土壤湿度与降水对蒸散(发)的贡献;通过设置人类活动影响背景参数集,表述人类活动对水文过程的影响。将DTVGM月模型应用于华北地区密云水库以上潮白河流域,识别出白河流域气候变化对径流减少的贡献为44%,人类活动导致下垫面变化对径流减少的影响达54%;潮河流域气候变化的贡献率为24%,而人类活动的贡献率高达74%,是导致径流减少的主要原因。     

河西走廊城市化与水资源利用关系的量化研究

基于1985-2003年的统计数据,分析了河西走廊5市以及三大内陆河流域城市化水平与用水总量、用水效益、人均用水水平的定量关系,建立了它们之间关系的数学模型。结果表明,河西走廊城市化水平与用水总量呈对数增长关系,与用水效益呈线性增长关系,与人均用水水平的定量关系则较为复杂。同时,河西走廊短缺的水资源对城市化进程存在明显的约束作用,而且约束强度在水资源最为紧缺的东部地区表现最为明显;中部地区城市化的较快发展是以水资源的巨大消耗为代价的;而西部的疏勒河流域,则是城市化水平和用水效益相对较高的地区,但也是人均用水量相对较高的地区。因此,建立集约的水资源利用体系,缓解水资源对城市化进程的约束,是河西走廊各地区实施城镇化战略和西部大开发战略所面临的共同任务。     

内蒙古白音锡勒牧场区域尺度草地退化现状评价

采用双指示种分析(TwoW-ay Indicators Species Analysis,TWINSPAN)和无偏对应分析(Detrended Correspondence Analysis,DCA)对内蒙古白音锡勒牧场范围内32个草地植物群落样点的样方数据进行群落数量分析,根据数量分析结果将研究区草地划分为轻度、中度和重度退化3个不同等级。分析了单位面积草地地上生物量干重与退化等级的关系,在此基础上给出了划分草地不同退化等级的生物量判别指标值。利用2004年的TM遥感数据,结合同期地面植物群落样方调查,比较了不同植被指数与地上生物量和群落盖度的相关性,建立了研究区草地地上生物量估产模型,估算了白音锡勒牧场区域尺度草地地上生物量,结合不同草地退化等级的生物量判别指标值进行了草地植被退化空间分析。结果表明:①草地生物量与草地植物群落退化密切相关,一般草地退化越严重,群落生物量越低;②比值植被指数(R VI)与地上生物量干重相关性最好(R 2=0.644);③研究区轻度退化、中度退化和重度退化的草地面积分别占研究区总面积的24.51%、43.63%和24.12%。     

区域人均基本农田需求面积测算模型及应用——以江苏省为例

为估计一定区域内基本农田保护面积,论文在探讨基本农田涵义的基础上,提出了区域人均基本农田需求面积的计算模型。该模型综合考虑了城乡居民对农产品的消费、复种指数、粮食作物播种面积比例、单产水平以及城市化水平等因素。以江苏省为例,计算1985-2004年江苏省城乡居民人均粮食消耗总当量。在此基础上,计算1985-2004年江苏省人均基本农田需求面积以及估计2005-2020年江苏省人均基本农田需求面积。结果表明,1985-2004年之间,江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.054hm₂,考虑在外饮食情况时,该值为0.059hm₂;2005-2020年之间江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.057hm₂。     

城市生态系统承载能力初步研究——以江苏省吴江市为例

城市作为一个复合生态系统,其承载能力的涵义与资源、环境承载力相比有很大差别。论文在探讨城市生态系统承载力内涵及各子系统相互关系的基础上,从承载力与压力指数的角度构建城市生态系统承载能力评价模型。以江苏省吴江市为例,建立承载力与压力指数评价的层次结构指标体系,应用评价模型对吴江市1990-2004年的城市生态系统承载水平进行评价。结果表明:吴江市在研究时段内生态系统承载能力与社会经济发展经历了由不协调到相对协调的过程。在选取的各分量指标中,环境容纳指数的平均贡献率高达38.68%,是提高城市生态系统承载力及抑制生态系统压力增长的重要因素;资源消耗的平均贡献率为54.45%,说明社会经济发展导致的资源消耗仍然是生态系统压力的主要来源。