生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

中部6省生态足迹的测算与比较分析

生态足迹方法是区域可持续发展研究的一种重要方法,在中部6省大区域框架下,运用生态足迹模型对中部6省1989—2011年的生态足迹进行了测算和对比研究。研究结果表明:中部6省1989—2011年的生态承载力较为平稳,其中江西、河南、湖北和湖南4省的生态承载力略有上升,而山西、安徽两省的生态承载力有下降趋势。中部6省的社会经济活动对生态系统的消耗远大于生态系统本身的承载能力,并且这种差距正在不断增大,导致生态赤字不断增大。考察期间,山西省生态赤字的绝对值最小,平均生态赤字为0.49 hm2 cap-1,湖北省生态赤字最大,平均值为1.15 hm2 cap-1,其次为河南和湖南,生态赤字增长最快的是山西省和河南省,增长倍数分别达到了7.38和4.27倍。中部6省6种生态生产性土地的生态足迹均呈现出上升趋势,平均来看,6类生态生产性土地在中部6省总的生态足迹中所占比重由高到低依次为耕地、化石能源地、草地、建筑用地、水域、林地。耕地生态足迹是生态足迹中最重要的组成部分,在总的生态足迹中所占比重最大,中部6省耕地的生态足迹时间序列数据比较平稳,在考察时间内从1989年的0.4241上涨到2011年的0.5851,上升趋势较平稳,但由于耕地生态足迹所占比重大,尽管增长速度缓慢,但对中部6省生态足迹总的影响较大。建筑用地和林地生态足迹虽然增长幅度较大,但由于基数小,因此建筑生态足迹和林地生态足迹对中部6省生态足迹总的影响较小。草地、水域和化石能源用地生态足迹基数大,增长幅度也大,加上耕地生态足迹,共同决定了中部6省人均生态足迹的逐年上升趋势。     

中国沿海区域旅游化与生态环境耦合度分析及预测

中国沿海区域旅游产业发展主要以海洋资源和环境为依托,故处理好旅游产业发展与生态环境的关系是中国沿海旅游产业实现可持续发展的基础和前提。区域旅游化程度可以反映区域旅游产业发展水平,为探求中国沿海区域旅游产业发展与生态环境之间关系的态势和规律,首先,在构建中国沿海区域旅游化程度和生态环境质量水平的指标体系的基础上,以2000—2010年沿海11省(区)统计数据为基础,运用加权主成分TOPSIS法分别对两个系统进行综合评价;其次,基于物理学中的耦合模型,对中国沿海区域旅游化程度和生态环境质量的耦合度及其协调指数进行计算,并分析它们时空格局及其演变特征;最后,基于灰色系统理论,运用GM(1,1)预测模型对中国沿海区域未来15 a中国沿海区域旅游化水平与生态环境耦合度进行预测。研究结果发现:中国沿海区域旅游产业与生态环境两个系统在2000—2010年间一直处于拮抗期,但山东省、浙江省、江苏省和广西省将在2015年前先后由低水平的拮抗期跨入良性耦合阶段,而其他省(区)将处于并将长期处于拮抗期,且天津市、辽宁省和海南省两个系统的耦合度有下降趋势。     

人工甜味剂环境行为研究进展

人工甜味剂是一类人工合成或半合成的蔗糖取代物,由于人们对饮食健康的关注而被越来越广泛地应用于食品和饮料中.但是大多数人工甜味剂在人体内几乎不被代谢就随尿液和粪便直接排到生活污水中.近年,几种典型的甜味剂在水体中广泛被检出且浓度较高,同时研究发现部分甜味剂难以降解,因此人工甜味剂已被视为新型有机污染物而得到关注.本文就人工甜味剂在水处理设施中的行为及其在环境来源和分布的相关研究进行了综述,总结了水处理设施和水环境中甜味剂的污染特征规律,并对今后的研究进行了展望.     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

滇西北高原生态恢复过程中土壤侵蚀特征及其影响因子

滇西北高原由于地处生态脆弱的石灰岩区,水土流失严重,探讨该区生态恢复过程中土壤侵蚀的变化规律,为开展人工植被建设提供依据。以时空互代的方法,通过径流小区,对坡面的产沙产流特性及其影响因素进行研究。结果表明:天然次生林和人工混交林均有较好的调节径流和减少泥沙的作用,产沙量分别比坡耕地减少了51.46%、43.18%,产流量也相应降低了39.39%、24.24%。在最大次降雨条件下,荒草丛、坡耕地、次生林和混交林单次降雨的产沙量分别占试验期产沙总量的55.38%、55.58%、58.35%和58.05%,产流量相应占产流总量的64.72%、64.63%、73.85%和55.39%。而且,产流产沙量与土壤有机质质量分数均存在明显正相关,与乔、灌层植物多样性及均匀度指数等呈显著负相关性(P<0.05)。因此,乔灌草结合的群落结构配置模式是滇西北地区水土保持林营造的目标和方向。     

我国区域空气污染治理效率及其影响机制——基于超效率SBM模型和门槛回归模型

随着人民对美好生活需求的日益增长,政府空气污染治理的效率问题日益得到重视。本文从地方政府空气污染治理效率及其影响因素的视角入手,以全国30个省份为研究对象,运用超效率SBM模型测算2003—2015年各省级区域的空气污染治理效率。在此基础上,运用门槛回归模型分析政府空气污染治理效率的影响机制。研究表明:①地区间空气污染治理效率差异性较为显著。中部、西部空气污染治理效率整体呈下降趋势。东部和东北地区空气污染治理效率则上升比较平稳。②政策规划、碳源、污染物排放和环境治理投入表现出双重门槛特征,其中碳源对空气污染治理效率影响显著,而以碳为首的能源消费结构则主要对中部和西部空气污染治理效率产生影响。落后地区政府应注重产业升级,财政上应对碳税等税目进行征收,产业上应鼓励企业创新,并对落后企业进行倒逼升级。     

Investigating the quantitative and qualitative status of effluent in the wastewater treatment plant in Iran Central Iron Ore

The aim of present study was to investigate the quality of the produced effluent from different units of the Iran Central Iron Ore in Bafq city and comparison of effluent with the standards. This study presents the physicochemical and biological parameters data of effluent of three Sequencing batch reactors (SBR) with a capacity of 160 m³?d^?1. Most common parameters include pH, total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), biochemical oxygen demand (BOD₅), chemical oxygen demand (COD), heavy metals, and total coliforms and fecal coliforms as biological indicators. Then, for each SBR system, the average of each parameter was determined, and results were compared with the standard recommended by the Iranian Environmental Protection Agency. Based on the results, some of the parameters, including BOD₅, COD, and TSS in the wastewater treatment plant (WWTP) effluent, are higher than the permitted amount for discharge to the surface water. Considering the BOD₅, COD, and TSS concentration in WWTPs, the treated wastewater is only suitable for agricultural and irrigation use. Therefore, wastewater produced by Iran Central Iron Ore Co. will need additional treatment to achieve standard quality of water before discharge in surface water and adsorbent well.     

Mitigating Impact of Devils Lake Flooding on the Sheyenne River Sulfate Concentration

Devils Lake is a terminal lake located in northeast North Dakota. Because of its glacial origin and accumulated salts from evaporation, the lake has a high concentration of sulfate compared to the surrounding water bodies. From 1993 to 2011, Devils Lake water levels rose by ~10 m, which flooded surrounding communities and increased the chance of an overspill to the Sheyenne River. To control the flooding, the State of North Dakota constructed two outlets to pump the lake water to the river. However, the pumped water has raised concerns about of water quality degradation and potential flooding risk of the Sheyenne River. To investigate these perceived impacts, a Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was developed for the Sheyenne River and it was linked to a coupled SWAT and CE‐QUAL‐W2 model that was developed for Devils Lake in a previous study. While the current outlet schedule has attempted to maintain the total river discharge within the confines of a two‐year flood (36 m³/s), our simulation from 2012 to 2018 revealed that the diversion increased the Sheyenne River sulfate concentration from an average of 125 to >750 mg/L. Furthermore, a conceptual optimization model was developed with a goal of better preserving the water quality of the Sheyenne River while effectively mitigating the flooding of Devils Lake. The optimal solution provides a “win–win” outlet management that maintains the efficiency of the outlets while reducing the Sheyenne River sulfate concentration to ≤600 mg/L.