China’s industrial gray water footprint assessment and implications for investment in industrial wastewater treatment

Industrial wastewater is the largest contributor of toxic pollutants and third-largest contributor of nutrients to bodies of water in China, and understanding the characteristics of such pollution is important for water pollution control. In this study, the industrial gray water footprint (GWF) of each industry sector in China’s 31 provinces in 2015 was calculated to identify the pollution characteristics of industrial wastewater discharge and determine how to efficiently allocate investment to pollution reduction. We show that the total industrial GWF of China was 300 billion m³ in 2015 and that the major pollutants were petroleum pollutant (PP), ammonia nitrogen (NH₃-N), volatile phenol (VP), and chemical oxygen demand (COD). The water pollution level (WPL) was higher than 1 in Ningxia, Shanxi, Hebei, Tianjin, Shanghai, Henan, and Shandong, indicating that industrial pollution exceeded the carrying capacity of local water bodies in these seven regions. Given equivalent total investment, a scenario that takes the total reduction of the industrial GWF weighted by the WPL in each region as the investment target can better allocate funds to control industrial wastewater pollution in regions with high WPLs relative to a scenario in which investment targets the reduction of the unweighted total industrial GWF. For further industrial GWF reduction in regions with high WPLs, it is crucial to adjust the industrial structure and to upgrade relevant technologies.

     

资源三号卫星多光谱数据自动反演香港地区气溶胶光学厚度

利用ZY-3卫星数据高分辨率的特点,提出了一种基于图像自身的阴坡植被暗像元气溶胶光学厚度自动反演算法.首先,分区优选阴坡植被暗像元,基于程辐射信息估算红、蓝波段的气溶胶散射相函数、散射比.其次,在Gilabert算法基础上,增加地表漫反射项的考虑,利用简化的辐射传输方程直接解算阴坡植被及浓密植被暗像元气溶胶光学厚度.最后采用克里金插值,将多个暗像元气溶胶光学厚度推算到整景图像的分布,进而进行大气纠正.结果表明,香港地区ZY-3数据AOD反演结果与MODIS气溶胶C051产品趋势一致,ZY-3数据AOD结果在揭示繁华都市区内部的AOD差异,以及识别城市内部污染源方面更具优势.ZY-3数据大气纠正后,图像清晰度、对比度增强,统计结果显示水体及浓密植被的光谱特征与先验知识相符.     

生物炭对Pseudomonas flava WD-3的固定化及其强化人工湿地污水处理研究

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地底泥中分离纯化得到的一株低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,以水稻秸秆在300、500和700℃下炭化得到的生物活性炭为吸附载体,在6~8℃低温条件下,通过重复试验探索生物炭对微生物吸附固定的最佳时间及对污水的去除效率,并将最优的生物炭固定化菌剂投入到人工湿地中,探究菌剂投加量对污水处理效果的影响.结果表明,水稻秸秆生物炭最佳热解温度为700℃,对Pseudomonas flava WD-3的吸附固定化时间为24 h.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3在冬季人工湿地的最佳投加量为0.042 g·L~(-1),其对污水中COD、NH_4~+-N和TP的去除效率有明显的提高,分别为游离菌处理效果的1.03、1.15、1.14倍,且去除性能稳定.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3对污水中COD、NH_4~+-N、TN和TP的降解过程符合一级反应动力学模型.     

混合物毒性评价模型的选择优化

理论非线性联合毒性评价模型(the theoretical non-linear combined toxicity assessment model, TNL)源于混合物联合作用的定义,研究者也从生化水平检测验证了其正确性。为验证该模型在混合物联合作用评价方面的能力,本研究采用微孔板检测法测试了7种不同类型环境污染物对费氏弧菌(Vibrio fischeri)的一元、二元急性毒性,选取浓度加和模型(concentration addition model,CA)、独立作用模型(independent action model,IA)及TNL模型进行混合物联合毒性的评价。结果表明,7种环境污染物的一元、二元剂量效应曲线能够很好地被Hill方程拟合。CA、IA和TNL模型的评价结果存在较大差异,有8组混合物作用方式评价出现分歧。Hill方程的拟合参数m在一定程度上反映了曲线中部的斜率。当组分剂量效应曲线的拟合参数m值差异较小时,可选用CA模型进行评价。若CA模型出现预测盲点时,可直接选用IA模型。当m值差异较大时,宜使用TNL模型进行评价。TNL模型作为补充模型,联合CA、IA模型共同应...     

乌梁素海水体富营养化原位生态修复实验及效果分析

为探讨原位生态修复技术对乌梁素海水体富营养化的治理效果,在乌梁素海农田排水入湖口作业区用双层防水围隔建立了实验示范区,测定了水体中氮磷质量浓度和底泥中氮磷质量分数;在室内进行模拟实验,研究了溶解氧(DO)和pH值变化下柱状底泥营养盐的静态释放规律。室外实验结果表明：示范区水体中总氮(TN) 和总磷(TP)质量浓度显著低于对照区(P<0.001),削减率分别为66%和68%,水体平均TN质量浓度为0.99 mg·L⁻¹,TP质量浓度为0.11 mg·L⁻¹;就水质年度变化而言,5月份水体TN和TP质量浓度相对较高,随着水生植物生长,其质量浓度显著降低,11月达到最低值,翌年1月,其值有所回升;实验示范区底泥中的平均TN和TP质量分数分别为1.43 g·kg⁻¹和0.43 g·kg⁻¹,显著低于对照区的数值(P<0.01),削减率分别为16% 和28%。室内模拟实验结果表明：当DO质量浓度低于2.0 mg·L⁻¹时,底泥中磷的释放速度较快;当DO质量浓度高于2.0 mg·L⁻¹时,随着pH值的增加,底泥中磷的释放速率显著增加(P<0.01);在厌氧状态下,pH值对底泥氮释放影响较小;在好氧和缺氧状态下,底泥中氮的释放速率显著增加后又下降;DO和pH值对底泥氮磷释放有很强的协同作用。综上所述,原位生态修复技术可显著降低水体和底泥中氮磷营养盐质量浓度,达到净化水质,减缓内源污染的目的,有望成为治理乌梁素海富营养化的一种有效措施。     

基于系统水平的湖泊流域生态风险评估

为实现流域范围内的生态环境管理和生态风险控制,在生态风险评估框架基础上,基于相对风险模型构建了系统水平的湖泊流域生态风险评估模型. 模型分析了社会经济系统与生态系统的耦合方式,将生态系统整体作为风险受体、生态系统服务作为评估终点,通过风险组分及其关系的分析量化实现了区域相对生态风险水平的表征,并以太湖流域上游区域为例进行了试算. 结果表明:研究区内无锡-江阴区域(沿江水系)生态风险最高,溧阳-宜兴、常州-金坛、湖州-德清和长兴-安吉区域风险值分别为无锡-江阴区域的73.2%、78.8%、74.4%和59.9%;长兴-安吉区域(西苕溪水系)生态风险最低. 不同区域风险主要来源不同,湖州-德清区域主要受水利设施影响,长兴-安吉区域各风险源贡献率较为均衡,其他区域主要风险源为工业、种植业和水产养殖业,其风险贡献率分别为13%~18%、12%~19%和8%~15%;研究区域内,水产品、水质净化等生态系统服务的产出受到较大影响.      

典型夏季珠江三角洲地区植被的异戊二烯排放

利用中巴卫星影像采用监督分类的方法对影像进行解译,并反演珠江三角洲4种主要的植被类型(PFT).利用自然排放气体和气溶胶模式——MEGAN(Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature),对典型夏季日珠江三角洲地区植被异戊二烯的排放进行了初步研究.结果显示:估算日珠江三角洲植被异戊二烯总的排放量为1.73×106kg(以C计,下同).异戊二烯的排放有明显的日变化特征,最大排放量出现在14:00,为2.39×105kg.广州、江门和惠州的异戊二烯平均排放速率最大,分别为45808·km-2·h-1、4250 g·km-2·h-1和4130 g·km-2h-1;同时江门和惠州也为异戊二烯日排放量的高值区,其日排放总量分别为4.60 ×105kg和4.29 ×105kg,排放贡献率分别为26.6%和24.8%.