基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明：1）研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm²/人,平均人均生态赤字为2.87 hm²/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2）2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3）基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4）影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

     

黄河流域城市群工业增长与碳排放脱钩关系研究

采用Tapio脱钩模型和LMDI分解法,在城市群尺度开展黄河流域工业增长、能源消费和碳排放耦合关系研究,以探索城市群与工业低碳转型和高质量协同发展。结果表明：呼包鄂榆城市群的工业经济与碳排放近似同步增长约23倍,关中平原和中原城市群则表现出明显的不同步现象;呼包鄂榆城市群的脱钩状态自2014年后由增长连结转为扩张型负脱钩,关中平原城市群脱钩状态自2007年后由增长连结转为弱脱钩,中原城市群始终处于弱脱钩状态;工业规模始终是3个城市群碳脱钩的主要抑制因素,能源强度对关中平原、中原城市群碳脱钩始终起到促进作用,但对呼包鄂榆城市群的影响自2014年后从促进转为抑制作用。建议结合国家2030年前碳达峰行动方案,制定差异化的城市群工业绿色转型与碳减排政策措施,进一步遏制呼包鄂榆城市群“两高项目”盲目发展,加快工业结构升级和节能改造,提高关中平原和中原城市群工业能效和减碳能力。

     

基于鱼类产卵需求的栖息地修复效果评价

根据鱼类产卵需求对工程修复效果开展评价对掌握栖息地状态和指导工程设计极其重要。以黑水河为实例,从鱼类产卵的生境需求出发,结合现场监测和数值模拟方法量化产卵栖息地的参照状态,构建指标体系进行河流鱼类产卵期栖息地质量评价,以获得修复工程对鱼类产卵生境真实的修复效果。结果表明：2019—2021年黑水河产卵期的鱼类栖息地综合评价得分分别为63.04、83.52与83.52,鱼类产卵栖息地得到改善,评价结果表明生态修复工程对产卵栖息地有明显修复效果;黑水河不同河段鱼类产卵栖息地质量空间分布上呈现出修复前下游河段(R4~R6)优于上游河段(R1~R3)的特征,修复后不同河段评分均有不同程度的增加,增幅为21.33%~59.15%;通过对敏感因子进行溯源可知,修复前黑水河鱼类产卵期栖息地质量主要受河流连通性和水力条件限制,修复后连通性得到大幅度改善,但水体流速和弗劳德数与保护鱼类产卵的偏好状态仍具有一定差距,后期修复工作应结合鱼类产卵喜好针对水体流态进行局部塑造和改善。

     

基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别—以抚州市宜黄县为例

为了有效实现国土空间生态保护与修复,探讨国土空间生态安全格局构建与生态保护修复关键区域识别的方法具有重要意义。以抚州市宜黄县为例,基于“生态源地—景观阻力面—生态廊道”的基本框架,以MSPA（形态空间格局分析）模型识别生态源地,将生态保护重要性评价成果作为指标之一构建景观综合阻力面,集成最小累积阻力模型（MCR）、重力模型和电路理论,识别与提取生态廊道,构建国土空间生态安全格局。在此基础上,基于电路理论识别生态夹点、障碍点,进而判断出宜黄县国土空间生态保护修复的关键区域,对需要修复的关键区域进行修复分区并提出修复建议。结果表明：宜黄县有10个生态源地;生态廊道共19条,包括7条重要生态廊道和12条一般生态廊道;待修复生态夹点20处,障碍点26处;待修复关键区域38处,划定为5个生态修复分区,分别为农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区以及道路生态廊道畅通区。

     

高温制备土霉素菌渣生物炭对铀尾矿库渗排水中铀的吸附效果与机理

以土霉素菌渣（oxytetracycline fermentation residue,OFR）为原料,在300~900 ℃（间隔100 ℃）条件下制备生物炭,研究高温（800~900 ℃）制备OFR生物炭对废水中铀的吸附效果与机理。结果表明：对于不同温度下制备的生物炭,随着温度的升高,OFR生物炭表面功能基团逐渐减少,Ca晶体形态由CaC₂O₄（300~400 ℃）转变为CaCO₃（500~700 ℃）、CaO（800~900 ℃）,而这也导致了吸附效果的变化。当制备温度升至800~900 ℃时,OFR生物炭10 min吸附即可对南方某铀尾矿库渗排水中的铀达到98%以上去除率,且高温制备的OFR生物炭在较宽的pH范围（4.0~9.0）与铀初始浓度（0.8~3.0 mg/L）下,均能稳定达到大于98%的去除率,处理后上清液中铀浓度远低于铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定的排放标准。因此,高温制备OFR生物炭在铀尾矿库渗排水原位处理方面,展示了较好的应用前景。

     

永定河怀来段水体富营养化评价

为了解海河水系水污染防治重点区域永定河怀来段污染特征,于2016年11月—2017年10月进行了为期一年的监测。选择6个采样点的6项监测指标,阐述河流氮、磷的时空变化特征,并采用氮磷比和对数型幂函数普适指数公式法分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,评估水体富营养化程度,解析富营养化风险。结果表明:永定河怀来段水体污染较为严重,其中TN浓度超过《国家环境保护标准“十三五”发展规划》中地表水环境功能区划分Ⅲ类水体浓度限值的13.25倍,有机氨(ON)和N O 3 - -N为TN的主要存在形式;TP浓度均值为0.64 mg/L;各指标具备农业面源污染特征。水体中氮、磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮、磷浓度呈现季节性变化规律;在空间尺度上,水体中氮、磷分布特征相似。永定河怀来段氮磷比年均值为32.78,水体浮游植物总体处于磷限制状态。平水期表现出磷为限制性营养元素,枯水期、丰水期氮磷比适合藻类大量的生长繁殖。永定河怀来段水体时空变化大多处在富营养化阶段,水体富营养化评价综合指数(EI)枯水期最大,为228.11;丰水期最小,为213.06;平水期居中,为218.30。永定河怀来段河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,河流干流流速为0.43~1.45 m/s,远大于水华爆发的临界流量,干流大面积蓝藻水华现象的风险较低。     

多级A/O工艺强化城市生活污水再生过程的污染物去除效果研究

北京市某城市污水厂在传统的A ²/O工艺基础上特别增设多级A/O(MAO)工艺强化脱氮除磷效果。以该污水厂各工艺单元出水为研究对象,通过对水质常规理化指标、紫外吸收光谱及其相关参数分析,并结合多元数据统计学手段,分析该工艺对城市污水中污染物的去除效果,特别是溶解性有机物(DOM)的去除。经MAO工艺强化后COD_Cr、DOC、TN、TP和N$H^{+}_{4}$-N的去除率分别为95.14%、89.70%、94.53%、97.26%和99.74%,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准;增设MAO工艺后,提高了对DOM的去除率,DOM分子量和团聚化程度显著提高,化合物的稳定性增强。对污水再生过程处理单元水质化学指标与紫外光谱参数的相关性分析表明,芳香环上取代基类型以脂肪链为主时对脱氮除磷促进作用更加明显。     

SBBR工艺处理有机农药废水的生产性试验

为了实现SBBR工艺处理有机农药废水在生产上的应用,选择有代表性的农药厂进行生产性试验。试验结果表明:COD、BOD5、SS、TP平均去除率分别为90.1%、91%、88.8%和94.7%,出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中的二级标准,并且运行稳定、投资省。     

二级MBBR处理城市污水高品质水再生过程产生的反渗透浓水填料最佳填充率研究

针对城市污水处理厂尾水生产高品质再生水过程中产生的反渗透浓水N H 4 + -N浓度高、盐度高等特点,采用亚硝化-反硝化二级移动床生物膜反应器(二级MBBR)中试装置进行深度脱氮,比较填料填充率(filling ratio,FR)分别为51%、42%和32%情况下,二级MBBR对N H 4 + -N、N O 3 - -N和CODCr等污染物的去除效果。结果表明:亚硝化MBBR中填料FR分别为51%、42%和32%时,N H 4 + -N平均去除率分别为67.0%±4.0%、71.3%±8.9%和73.2%±6.1%,FR优选32%;反硝化MBBR填料FR分别为51%、42%和32%时,N O 3 - -N平均去除率分别为73.1%±4.2%、63.7%±9.4%和64.9%±10.4%。考虑到经济性,优选填料FR为32%。     

惠济河底泥重金属污染特征及潜在生态风险评价

连续5 a对惠济河(开封市区段)8个断面的底泥样品中Cu、Zn、Pb、Cd及Cr 5种重金属的浓度进行分析,并采用单因子污染指数法、综合污染指数法、地积累指数法、潜在生态风险指数法进行生态风险评价。监测结果表明:8个断面中除最上游孙李唐庄桥断面底泥未受重金属污染外,其余断面底泥均有不同程度的污染,以皮屯桥断面底泥污染最重,达严重污染。综合污染指数法评价结果表明:惠济河底泥Cd为重度污染,Cu和Pb为轻度污染,Zn为轻微污染,Cr为无污染;除皮屯桥断面底泥综合污染指数高达6.74外,其他断面综合污染指数为0.55~1.89。地积累指数法评价结果表明:惠济河底泥首要重金属污染物为Cd,平均流域地积累指数高达3.50,处于污染等级4,即偏重度污染;此外,Cu、Pb偏中度污染,Zn轻度污染,Cr无污染。潜在生态风险指数法评价结果表明:惠济河底泥中Cd为强生态危害,其他重金属为轻度生态危害;重金属污染综合评价为强生态危害,这主要是Cd浓度过高造成的,其最高潜在生态风险因子达2 233.50,出现在皮屯桥断面。