长三角经济能源约束下的大气污染问题及对区域协作的启示

长三角地区大气污染治理取得一定成效,然而空气质量改善逐渐进入瓶颈期和攻坚期,大气污染治理战略需要从宏观层面系统谋划。本文系统分析了近10年来长三角区域经济、能源、产业、交通的发展状况和趋势,结合区域大气污染物浓度水平的演变,分析了大气污染与经济社会发展的耦合关系。结合当前区域空气污染的空间分布差异以及经济能源交通结构的内在差别,识别了大气污染的区内差异特征及关键制约因素。在此基础上,从能源结构和产业结构调整、交通结构优化、分区施策、深化治理等角度,为深化区域大气污染联防联控,持续改善大气污染问题提出了政策建议。     

我国长江流域中三角区域大气污染物排放特征研究

中三角区域已经是我国第四个国家级城市群,也将成为我国经济增长的"第四极"。在经济发展的同时,更需要以节能减排、资源环境等为重点,以实现经济建设与生态文明"双可持续"的协同发展。本文以二氧化硫、氮氧化物、烟(粉)尘为主要大气污染物,对我国中三角区域大气污染物排放进行了详细的分析,并与京津冀、长三角、珠三角、"三区十群"等进行了多方位比较。结果表明,2013年中三角区域二氧化硫排放量为151.7万t,其中工业二氧化硫排放量为140.1万t;氮氧化物排放量为147.2万t,其中工业氮氧化物排放量为93.6万t;烟(粉)尘排放量为81.8万t,其中工业烟(粉)尘排放量为71.4万t。中三角区域二氧化硫、氮氧化物、烟(粉)尘排放量均位于"四极"的第三。中三角区域二氧化硫、氮氧化物、烟(粉)尘单位GDP排放强度分别为25.03t/亿元、24.29 t/亿元、13.50 t/亿元,分别位于"四极"的第一、第二、第二。同时,本文还从经济发展模式、产业结构调整、煤炭消费方式等方面对我国中三角等经济"四极"提出了相关建议。     

珠江三角洲4种淡水养殖鱼类重金属的残留及食用风险评价

为全面了解珠江三角洲淡水水产品中重金属污染现状,评估其生态风险与食用安全,于2014年8月至2015年8月采集罗非鱼、草鱼、乌鳢及鳜鱼主要养殖鱼类样品共计57份,采用原子荧光光谱仪(AFS),电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪进行分析测定,并采用单因子污染指数(Pi)、重金属污染指数(MPI)、每周可耐受摄入量(PTWI)以及食入健康风险指标(Ri总)分别评估其污染程度、食用安全性与健康风险。结果表明,样品中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的含量范围分别为0.020~3.240,0.020~0.800,0.110~1.100,0.190~19.970,0.030~1.480,nd~0.606,0.003~0.118,0.040~0.803 mg·kg-1(湿重),Cr、As、Cd、Pb在水产品中超标率大小依次为As(7.0%),Pb(7.0%),Cd(5.3%),Cr(1.8%)。Pi结果表明,目前珠江三角洲养殖水域水产品中Cu与Zn残留处于正常范围内,Cr和Hg有少量样品为轻度污染,Pb、Cd与As存在重度污染样品,所占比例为2.86%、6.02%和5.74%。MPI结果显示不同水产品污染程度为乌鳢>鳜鱼>罗非鱼>草鱼,总体上各种水产品MPI依然处于较低的水平;食用安全性结果显示,目前成人每周摄入水产品是安全的,但乌鳢Cr,罗非鱼As含量较高分别达到PTWI的37.76%和19.51%,表明水产品中Cr、As残留可能存在一定的食用安全隐患。健康风险模型结果显示,所有样品均未超过国际辐射防护委员会(ICRP)的推荐的最大可接受水平(5×10-6a-1)。综合分析珠江三角洲淡水养殖主要水产品可知,其尚未出现明显的污染安全问题,但As与Cr等元素的潜在风险值得进一步关注。     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

长三角城市群“空间流”网络结构特征——基于公路运输、火车客运及百度指数的综合分析

信息技术的应用与社会信息技术的传输,使大量的要素(人流、物流、信息流)在城市群空间内集聚与扩散,加密城市群空间内城市联系。在基于公路运输、普通列车、高速列车以及百度指数4个要素的综合分析基础上,对长三角城市群"空间流"网络结构特征进行探析。研究结果表明:(1)长三角城市群区域内城市联系虽具备了网络化规模,但城市间的联系不均衡,以上海、南京、杭州等城市为多中心的协调网络发展格局特征明显;(2)长三角城市群16个核心城市"空间流"特征呈现三角形网络结构,其三角形的顶角分别由上海(沪)、南京(宁)与杭州(杭)3个核心节点城市构成。在空间结构内部,形成若干次级城市网络连线;在空间分布上,北翼网络化程度较高于南翼线性联系程度,区域联系强度以"沪—宁"、"沪—杭"沿线向两侧递减;(3)上海、南京、杭州、苏州、无锡5个核心城市排名处于网络中心的前列,扬州、南通、泰州、舟山等周边城市相对靠后,这与区域经济发展过程的"吸虹效应"有关,随着区域经济一体化程度的加深,中心城市会向周边地区提供服务与经济辐射,完善整个长三角城市群网络体系。     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下长江中下游地区极端降水的变化特征

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据,通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数,研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下,长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)全球升温1.5℃情景下,年降水量相对于1986~2005年减少5%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%;概率密度曲线表明,年降水量均值下降,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升,极端降水方差增大;年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少,极端降水贡献率则相反。(2)全球升温2.0℃情景下,年降水量下降3%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%;年降水量均值稍有减少且方差稍有上升,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加;年降水量减少区域位于长江主干以北,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。(3)全球升温由1.5℃至2.0℃时,年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%;随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升;极端降水呈增加态势的范围扩大。因此,努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。     

基于加权叠加模型的高原湖泊流域重要生态用地识别——以星云湖流域为例

生态用地在维持区域生态平衡和保障区域生态安全具有重要意义。以云南星云湖流域为研究区,运用层次分析法和GIS技术,从水土保持、地质灾害规避与防护、生物多样性保护和水资源安全4个方面,构建了流域重要生态用地识别指标及其识别方法,并识别出流域重要生态用地空间分布。结果表明:(1)加权叠加模型更适用于高原湖泊流域重要生态用地识别;(2)根据生态用地重要性分为核心型、辅助型、过渡型和非重要生态用地,面积分别为75.98 km~2、105.05 km~2、89.47 km~2和65.11 km~2,分别占流域生态用地总面积的22.64%、31.30%、26.66%和19.40%。识别结果能较好地反映重要生态用地维护流域的生态安全。以星云湖流域作为高原湖泊流域的典型,为高原湖泊生态保护提供科学方向,以期协调流域经济发展与生态保护的矛盾,促进可持续发展。     

Constraining SWAT Calibration with Remotely Sensed Evapotranspiration Data

Historically, many watershed studies have been based on using the streamflow flux, typically from a single gauge at the basin's outlet, to support calibration. In this setting, there is great potential for equifinality of parameters during the optimization process, especially for parameters that are not directly related to streamflow. Therefore, some of the optimal parameter values achieved during the autocalibration process may be physically unrealistic. In recent decades a vast array of data from land surface models and remote sensing platforms can help to constrain hydrologic fluxes such as evapotranspiration (ET). While the spatial resolution of these ancillary datasets varies, the continuous spatial coverage of these gridded datasets provides flux measurements across the entire basin, in stark contrast to point‐based streamflow data. This study uses Global Land Evaporation: the Amsterdam Model data to constrain Soil and Water Assessment Tool parameter values associated with ET to a more physically realistic range. The study area is the Little Washita River Experimental Watershed, in southern Oklahoma. Traditional objective metrics such as the Nash‐Sutcliffe coefficients record no performance improvement after application of this method. However, there is a dramatic increase in the number of days with receding flow where simulations match observed streamflow.     

Detention Outlet Retrofit Improves the Functionality of Existing Detention Basins by Reducing Erosive Flows in Receiving Channels

By discharging excess stormwater at rates that more frequently exceed the critical flow for stream erosion, conventional detention basins often contribute to increased channel instability in urban and suburban systems that can be detrimental to aquatic habitat and water quality, as well as adjacent property and infrastructure. However, these ubiquitous assets, valued at approximately $600,000 per km² in a representative suburban watershed, are ideal candidates to aid in reversing such cycles of channel degradation because improving their functionality would not necessarily require property acquisition or heavy construction. The objective of this research was to develop a simple, cost‐effective device that could be installed in detention basin outlets to reduce the erosive power of the relatively frequent storm events (~ < two‐year recurrence) and provide a passive bypass to maintain flood control performance during infrequent storms (such as the 100‐year recurrence). Results from a pilot installation show that the Detain H₂O device reduced the cumulative sediment transport capacity of the preretrofit condition by greater than 40%, and contributed to reduced flashiness and prolonged baseflows in receiving streams. When scaling the strategy across a watershed, these results suggest that potential gains in water quality and stream channel stability could be achieved at costs that are orders of magnitude less than comparable benefits from newly constructed stormwater control measures.     

阿什河水系枯水期氮污染特征与同位素源解析

在阿什河水系设置20个采样点,采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术,研究了枯水期阿什河氮污染特征和硝酸盐氮污染来源。结果表明:(1)阿什河枯水期大部分采样点氨氮浓度较低,大部分区域达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类。上游河段硝酸盐氮浓度较低,中游河段较高,到下游河段略有降低。总氮浓度较高,最高达19.4mg/L。(2)阿什河水系采样点15 N的丰度(δ15 N)主要处于0.11%~0.21%、0.42%~0.78%、0.83%~0.88%和1.09%~1.26%。稳定15 N同位素示踪解析阿什河硝酸盐氮污染来源表明,阿什河上游污染源主要为大气沉降、土壤有机氮和人工化肥;中游主要受畜禽养殖污水和生活污水污染;下游主要受城镇生活污水和工业废水影响。