扎龙湿地水量平衡分析

对扎龙湿地1956-2000年的水循环要素特征进行分析,并计算了扎龙湿地在自然条件下的水量平衡关系。结果表明,扎龙湿地在研究时段内蓄水量总体呈下降趋势,蓄水量平均每年减少16.8×106m₃。大气降水是扎龙湿地的主要水源,占总来水量的61.5%,其次是上游乌裕尔河和双阳河的河川径流量,占36.5%,区间径流很小,只占2.0%;扎龙湿地的主要耗水项是蒸散(发),占总耗水的74.4%,其次是渗漏,占14.5%,下游出流只占11.1%。     

Assessing the effect of long-term crop cultivation on distribution of Cd in the root zone

Trace elements such as cadmium (Cd) may be inadvertently added to cropland soils through application of fertilizers, irrigation water, and other amendments. These toxic trace elements pose a potentially threat to soil quality and, through the food chain transfer, to human health. A generalized soil trace element mass balance model that accounts for the interactive processes governing the reactions of trace elements in soils, and consequently removed with crop harvest and leaching out of the soil profile with irrigation water was developed in this research. The model conceptually approximates the mechanisms and kinetics of a real field cropland system. The model was used to evaluate the long-term cultivation on distribution of Cd in California croplands. Under typical California cropping practices, Cd added into the soils accumulated primarily in the plow layer while the Cd content below the plow layer was barely affected. After 100 years of continuous cultivation, the soil Cd content of the plow layer increases from the background level 0.22 mg kg⁻¹ to 0.40 mg kg⁻¹. The accumulation of Cd in the plow layer is in proportion to the external inputs and is affected by the soil and plant characteristics, and management practices. The model can be used to evaluate the environmental fates of other toxic element in soils with case specific parameters.     

北京市房山区农田表观磷平衡分析

农田土壤养分的积累使潜在农业非点源污染负荷增加,为对农田磷素优化管理、水环境质量改善及环境政策制定提供科学依据,通过OECD土壤表观磷素平衡模型,以2001、2003、2005和2007年北京市房山区农田的磷素平衡核算框架和数据库为基础,结合GIS技术对该区域磷素平衡强度进行了分析.结果表明,化肥是房山区农田养分中磷素投入最重要的来源,化肥平均磷投入量随着时间的增加而增大,从2001年的111.34 kg·hm~(-2)增加到2007年的407.42 kg·hm~(-2),局部地区已远超过华北地区和全国平均水平.房山地区农田磷素输入总量和土壤表观磷平衡总量在2001-2007年表现为先降低后增加,而磷的输出量一直呈下降趋势;平均磷素投入量和平衡强度以较大速率逐年递增.区域表观磷素平衡量具有明显的空间变异特征,2001-2007年房山地区农田磷素盈余趋势表现为南高北低,中部和南部的磷素平衡强度一直在持续增加,特别是东南部和西南部地区增加速度较快.磷素平衡的驱动力的变化是造成磷素平衡空间差异得直接原因,总体表现为种植业驱动型盈余>双驱动型盈余>养殖业驱动型盈余.     

玉米燃料乙醇生命周期碳平衡分析

玉米燃料乙醇作为化石燃料的替代品,其温室气体排放的多少(净碳排放量)是评价其可持续性的一个重要标准.基于生命周期分析原理,建立了玉米燃料乙醇的碳平衡分析方法.以我国夏玉米燃料乙醇的生产为例,计算了玉米燃料乙醇生命周期的净碳排放量并对其影响因素进行了分析.研究表明:与汽油相比,目前我国夏玉米燃料乙醇的生产并不能明显减少温室气体的排放,为此玉米生产过程中氮肥施用和灌溉以及乙醇转化过程的能耗等方面有待于重点改善.     

The influence of climate and dam construction on the Ibera wetlands, Argentina

The purpose of this work is to assess the impact on the Esteros del Ibera wetland ecosystem caused by the Yacyreta dam, a large hydroelectric power plant on the Parana River, Argentina, in comparison to other factors of environmental change. The project of the dam started around 1970. The power plant began operating in 1994. In 1989, the neighboring Ibera wetland ecosystem showed a substantial increase in the water level for which several different causes were conceivable, including climate change and the dam construction. We analyzed all existing hydrometeorological data and studied other changes that were observed in this ecosystem. A water balance model was used to analyze different scenarios. Increased groundwater inflow, generated since the construction of the dam, appears to be affecting the wetland more than any other factor. The study has implications for the assessment of global and regional consequences of building dams.

典型医药活性物质在污水处理厂中的归趋及其风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法 (污泥样品先采用超声波萃取预处理方法提取) 检测分析了包括磺胺类、喹诺酮类、大环类酯类抗生素、心血管类、止痛剂类等8类医药活性物质在重庆某污水厂中的含量水平及其行为归趋.采用 EC/PNEC 综合评价体系评估环境中目标医药活性物质的生态风险,利用质量平衡分析的方法分析了其在水相及污泥相中的分布.结果表明,目标物质在水相中均可检出,其检出浓度在ng/L~μg/L,在污泥样品中可检测出18种目标物质,其浓度在ng/g (干重,下同).仅仅1.1%的目标物质被污泥吸附去除.污水处理厂初级处理及氯化消毒阶段对目标物质无明显去除效果,目标物质的去除主要发生在生物处理阶段,生物的降解或转化作用是目标物质的主要去除机制.EC/PNEC分析表明,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、氧氟沙星与脱水红霉素在污水处理厂出水及其污泥中综合评价因子均大于1,它们的存在可能对环境产生不同程度的危害.本研究结果表明,污水处理厂并不能完全去除水相中微量的医药物质,为防止排放导致的潜在生态风险,出水及污泥中活性医药物质需采取措施进行进一步的处理.     

SWAT模型融雪模块的改进与应用研究

融雪是水文过程的重要影响因素,为了对天山北坡气候极端高寒地区进行长期洪水预报预警,该研究以SWAT （土壤和水评估工具）模型为基本框架对其融雪模块进行修改,将基于物理过程的分布式融雪径流模型耦合入SWAT模型,并基于高程带对改进前后的模型进行了对比验证。通过对新疆天山北坡军塘湖河流域进行模拟、参数率定与验证后发现,原SWAT 模型在参数率定期间（2000 年1 月1 日至2004 年12 月31 日）的Nash-Stucliffe 效率系数（NSE）略低于基于物理过程的模型SWAT-JTH,但在验证期（2006 年1 月1 日至2010 年12 月31 日）,SWAT原模型NSE高于改进后的SWAT-JTH 模型。两种方法模拟效果均可以满足实际融雪模拟精度的需求。研究发现,温度因子方法（SWAT融雪模块）虽较基于物理过程的模型结构更简单,但在合理率定参数后却可以得到较好的效果。虽然现今观测和实验手段还不能满足物理过程模型精度要求,以及物理模型本身的错误叠加现象对目前的研究带来了诸多不确定性,但由于物理模型对于极端条件下的模拟及物理过程的模拟具有很大优势,未来随数据精度的提高,将继续深入该物理模型的改进研究。该研究将对高寒山区分布式融雪径流预报预警的发展起到一定的促进作用。     

木薯燃料乙醇的碳效应分析

出于能源安全的考虑及对温室气体减排的关注,世界各国近些年大力发展生物液体燃料,我国政府提倡以木薯等非粮作物为原料生产燃料乙醇。一直以来科学家们对生物液体燃料的碳效应争论激烈,争论的焦点在于原料种植对土壤碳库的影响及不同技术条件下副产品利用的评估。论文通过建立碳平衡分析模型,将原料种植对土壤碳库影响及副产品利用的替代效应纳入研究体系,评估了我国木薯燃料乙醇生产各个环节的碳排放,研究结果显示:木薯原料种植环节碳排放主要来自氮肥的使用及对土壤碳库的破坏;木薯燃料乙醇加工转化环节碳排放主要来自蒸馏和脱水过程能源消耗,改进加工转化技术对减少此环节碳排放至关重要;木薯燃料乙醇运输及储存过程碳排放较小。在现有生产技术条件下,生产单位质量(1 kg)木薯燃料乙醇平均碳排放为0.647 kg。以汽油的碳排放为参照,在目前技术水平条件下,我国木薯燃料乙醇碳排放呈现负效益;采用较为先进的双酶法中温喷射液化-大罐浓醪间歇发酵-多塔多耦合差压精馏和分子筛变压脱水技术,则其碳排放为汽油的90%;倘若能避免对土壤碳库的破坏,则这一比例下降到64%。因此,为了促进我国木薯燃料乙醇的发展,减少木薯燃料乙醇生产的碳排放,首先应该引导农民合理施肥,利用边际土地种植木薯,不转换林地、草地等土地类型的利用方式,减少对土壤碳库的破坏;此外,要开发高效节能的燃料乙醇转化技术并加强对副产品的二次利用。     

工业锅炉仿真系统节能模块设计及实现

仿真系统已成为工业锅炉操作人员培训的重要手段之一,在工业锅炉仿真系统中加入节能模块,能有效增强经济运行指导和提高操作人员节能意识。本文利用仿真开发平台SimuWorks构建工业锅炉仿真系统节能模块,通过锅炉正反平衡热效率公式分析及简化,给出了飞灰含碳量的直接计算方法,结合各模块计算数据,可以获得完整的运行经济指标。