基于水足迹的流域生态补偿标准模型研究

流域水资源是一种公共物品,其系统的整体性以及资源外部性等特征要求各相关区域应共同承担环境保护.如何衡量各区域水资源开发利用与环保投入的关系,建立合理的生态补偿标准模型,已成为流域管理研究领域普遍关注的问题.本文运用水足迹理论和方法,界定流域水足迹内涵,通过反映流域沿岸各区域水生态服务耗费情况判断分析水生态系统安全状态,提出流域生态补偿标准计量流程及不同情况下的流域生态补偿标准测算模型,从而客观、准确地量化流域生态补偿额度,为管理者正确分析和解决流域各区域间利益冲突提供科学的决策依据与支持.同时本文以碧流河为案例,收集并分析了2002-2006年间碧流河沿岸各行政区水足迹和环保投入情况,理清各区域生态系统状态及相互关系,计算补偿标准,进而验证模型的可行性.     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明：暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L⁻¹)的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为−154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为−190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(−200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循“定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥”十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

广州潮汐河网水质预测数学模型研究

采用有限控制体积法和隐式离散基本水质方程,根据潮汐河网的特点,利用半控制体积概念和迭加原理,导出一种适合于任意形状的均匀混合型潮汐河网水质方程的分缓解法。应用广州潮汐河网两期水文水质同步实测资料,建立溶解氧动态模型,并进行了不同条件下的水质预测,初步揭示了广州潮汐河网半月潮期间的水质变化特性。      

非定向河网水质模式及计算方法

在研究京津地区排污河网有机污染物的分布时,建立了非定向河网水质模式,并在计算中引入了相关矩阵和递归函数的概念,使模式的计算过程简化,解决了由于河水流向不定带来的问题。     

Contamination by persistent toxic substances in surface sediment of urban rivers in Chaohu City, China

The concentration and spatial distribution of persistent toxic substances (PTS) in the river sediment in Chaohu City, China were investigated. A total of nine surface sediments were collected and the selected PTS pollutants including six heavy metals and nineteen polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) were analyzed. The mean heavy metal concentrations (in mg/kg, dry weight) ranged within 0.18-1.53 (Hg), 50.08-200.18 (Cu), 118.70-313.65 (Zn), 50.77-310.85 (Cr), 37.12-92.72 (Pb) and 13.29-197.24 (As), and Cu, Zn and As have been regarded as the main metal pollutants. The levels of PBDEs (1.2-12.1 ng/g) and BDE-209 (2.4-30.5 ng/g) were at the middle level of the global range. BDE-209 was the predominant congener (67.0%-85.7%), which agrees with the fact that technical deca-BDE mixtures are the dominant PBDE formulation in China. The relative high level of PTS pollutants in the western part of the city is probably owing to the intensive agricultural activities and lack of sewerage system there. The ecological risk assessment with the sediment quality guidelines (SOGs) indicates that the urban river sediments in the city have been heavily contaminated by heavy metals with probable ecotoxicological impacts on freshwater organisms and the main toxic pollutants are Hg and As. The results of current study imply that the city, and perhaps many other small cities in China as well, requires immediate pollution control measures with emphasis on not only conventional organic pollutants but also on PTS such as heavy metals and PBDEs.     

投加化学药剂改善城市黑臭河流水质的研究

该研究通过投加化学药剂比选、药剂投加浓度和投加方式优化试验,考察了投加化学药剂对城市黑臭河流水质的改善效果和适用性。结果表明,投加过氧化钙能够快速提高水体溶解氧含量,同时降低水体总磷含量。在该试验条件下,投加400 mg/L的过氧化钙后水中的溶解氧迅速升高,但1天后即恢复到投加前水平。由于投加过氧化钙增氧的成本相对较高,并且水体流动性会影响过氧化钙的增氧效果,投加过氧化钙方法仅适用于对封闭的污染水体进行快速增氧和修复。     

太湖氮素出入湖通量与自净能力研究

为了探索太湖氮素迁移转化过程,对2009～2010水文年环太湖25条主要河流及太湖梅梁湾、东太湖等典型区域的各形态氮素进行分析,并利用太湖出入湖水量、蓝藻人工打捞量和鱼产量等相关数据,分析计算太湖氮素流动和转化潜力.结果表明太湖全年河道输入氮素总量约7.00×104t,河道出湖氮素总量约4.01×104t.整个水文年中,太湖氮素自净量约3.22×104t,其中反硝化约3.02×104t,沉积物吸附约0.20×104t.在反硝化潜力上,太湖西湖区(如梅梁湾)反硝化潜力远高于东部湖区(如东太湖),而夏季太湖反硝化潜力又高于其它季节.因此,太湖氮素自净作用在湖泊氮素迁移转化中发挥重要作用.     

底泥曝气对城市污染河道内源氮变化过程的影响

以城市重污染河道上覆水和沉积物为研究对象,采用模拟实验方法,探讨了底泥曝气对城市污染河道内源氮变化过程的影响.结果表明：底泥曝气促进内源氮去除和有机质分解,泥水系统氮素去除率比对照组高出5%,对照组有机质升高35.1%,而底泥曝气组有机质却基本维持不变;底泥曝气促进氨氮的迁移与转化,曝气阶段上覆水、表层底泥间隙水和吸附态氨氮浓度分别降低了99.5%、94.4%和75.6%;底泥曝气时有机质分解促使有机氮浓度升高,曝气结束后有机氮的矿化作用与有机质的分解作用共同影响内源无机氮的含量;底泥曝气直接改变了底泥的理化性质,继而在一定程度上改变底泥氮素的赋存情况,含水率与表层间隙水和底泥的有机氮、无机氮均呈显著相关,表层无机氮与亚铁显著相关,内源氮变化与有机质无显著相关性.     

池塘养殖(青虾)生态系统服务价值的系统动力学模型

生态服务价值的评估在近10 a来受到广泛关注,但大多基于静态评估框架,缺少动态分析。研究运用系统动力学的原理和方法,分析了青虾池塘养殖生态系统服务价值评估系统的内部结构,描绘了因果关系图及流图,建立了相应的系统动力学模型,初步预测不同决策方案下食物供给、固碳、释放氧气价值和富营养化环境成本在30 a内的变化趋势,结果表明:①无论采取何种决策,若系统外部环境不变,生态系统净服务价值的供给趋于稳定;②在池塘养殖生态系统中,释放氧气和固定二氧化碳等非市场价值是生态系统服务价值重要稳定的来源;③青虾养殖中投资变动在短期内往往会造成水产品市场价值的大幅波动,长期里则因投入的增加而增加,但增加率逐渐减少,最终达到稳定值;④在当前条件假设和环境参数的约束下,模型模拟结果与实测结果基本一致。     

北方某城市河流型饮用水水源地选址方案评价研究

为建立和量化适于河流型饮用水水源地选址的评价体系,以北方某城市A的水源地选址方案为研究对象,通过层次分析法(AHP)从法律制约、环境质量、水资源保障和环境风险角度构建评价体系.评价体系共设立8个否定因子和20个评价因子,采用文献分析和专家问卷调查相结合的方法确定评价因子权重,并依据环境标准和技术导则确定评分标准,可对多个选址方案进行评价与优选.研究表明,城市A的选址方案Ⅰ与方案Ⅱ均可做为水源地选址方案进行工程论证;城市A所处流域综合水质状况不佳,在后续的给水厂建设中应考虑采用深度处理工艺;城市A的选址方案Ⅰ与方案Ⅱ的环境风险系数均较高,管理部门应依据选址方案的风险特征加强上游风险源管理.