东莞运河水环境容量优化研究

本文根据东莞运河的特点,建立了适用运河特点的水环境容量优化模型,求解运河在不同的运行规律下最大的水环境容量值。建立的模型简单,易于求解,求解方程可以直接引用线性规划软件,计算得到的结果正确。      

控制单元核定及水环境容量核算研究——以江苏省太湖流域为例

文章以江苏省太湖流域为例,围绕核定区域水环境容量、推动许可证与容量总量有效衔接等问题,建立了面向排污许可证实施的控制单元核定及水环境容量核算方法。将江苏省太湖流域划分为70个控制单元,计算得出控制单元内部单位污染负荷对控制断面最不利水质影响比在65%～88%之间。经核算得到各控制单元的水环境容量,太湖流域2011年COD和NH3-N的入河量削减率与水质超标率相差基本在20%以内。     

空间溢出视角下中国污染密集型产业集聚的环境效应

本研究在着力改善生态环境和调整产业空间布局的背景下,着眼于国民经济行业中高能耗、高污染的污染密集型产业,基于2000—2015年中国30个省区的面板数据,在污染密集型产业识别的基础上,考察了污染密集型产业集聚和环境污染的空间特征,构建了空间面板杜宾模型,并从空间溢出视角,探讨了污染密集型产业集聚的环境效应.研究发现:①污染密集型产业集聚和环境污染均具有显著的空间正相关性;②污染密集型产业集聚和环境污染之间存在显著的倒"U"型曲线关系,对于产业集聚水平较高的山西、宁夏和内蒙古,有望通过空间溢出效应和政策干预发挥减排效应,其他省区集聚水平的提高将会加剧环境污染;③经济发展水平和外商直接投资与环境污染之间均具有显著的正相关关系,而技术创新能力的提高能显著降低污染水平.     

水环境容量基本概念的发展

叙述了水环境容量基本概念的发展。明确了水环境容量的定义,分析了水环境容量的组成总结了自然环境容量、管理环境容量和可分配环境容量等新概念,并介绍其在环境管理中的应用。      

产业集聚与江西省区域空间格局的演变

利用1998-2015年的时间序列数据,依据施坚雅(G. William Skinner)、弗里德曼(John Friedman)、克鲁格曼(Paul Krugman)的中心——外围理论,采用泰尔(Theil)系数测度了江西中心地区和外围地区的区域差异,发现江西省区域经济发展的总体差异在不断扩大,江西区域经济的中心——外围结构正在形成,而产业集聚水平的提升促进了这种结构的形成。目前江西区域空间结构正处在向以城市群、都市圈为主导转型,因此要全力支持大南昌都市圈发展,进而带动江西区域经济协调发展。     

我国城市水环境产业发展规模和市场容量的SD模型

采用SD方法,建立了城市水环境产业与人口、经济、资源和环境之间相互关系的动态、非线性模型(SDMUWEIC),在不确定分析基础上,预测了未来城市水环境产业的发展规模、市场容量和市场结构.表明城市水环境产业将为建筑、通用机械设备和水处理专用设备等提供广阔的市场,从而促进消费,带动国民经济其他行业的发展.本文还进一步预测了不同城市人口比例和水价增长速度,对城市水环境产业发展的影响.     

三峡水库蓄水后小江水环境容量的变化

三峡水库蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区的水文情势发生了变化,流速减缓,水域污染物本底浓度值因回水涌入而改变,水环境参数与天然状态有很大区别,对小江水域的水环境容量造成很大的影响.根据小江的水功能区划及水功能区水质目标,采用垂线平均的二维水流、水质数学模型,计算蓄水前后CODMn、TN和TP水环境容量的逐月值和年总量.结果表明:受污染物降解系数减小和蓄水后水质目标值减小的影响,与蓄水前的自然状态相比,蓄水后CODMn的水环境容量总量减少约24.15%,TP的水环境容量总量减少约82.72%,TN的水环境容量由蓄水前不受限制变为蓄水后受到限制.水环境容量的减少是三峡水库蓄水后小江水域富营养化现象增多的重要因素之一.      

三峡工程的运行对洞庭湖水环境容量的影响

以COD、TN、TP为例,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化,并对其产生原因进行了分析,结果表明,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量,而在丰水期有小范围的降低。总体来看,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量,对洞庭湖水体状况的改善起到了积极的促进作用     

基于总磷的长湖水环境容量核算

在对长湖流域水资源状况、水质现状、水文条件调查的基础上,根据水质目标的要求,利用纳污水体的概率型水环境容量模型,对基于总磷的长湖水环境容量进行了核算。结果表明：长湖的水环境容量是动态变化的,而模型的选取和参数的取值对概率型水环境容量的计算非常关键。通过计算分析得到长湖磷的概率水环境容量为：19％丰水期：41．9t／a-45．9t／a;49％平水期：31．8t／a～41．9Va;32％枯水期：11．8t／a～31．8t／a。     

滇池流域主要农业产品水足迹空间格局及其环境影响测度

科学合理的评估农业产品水资源消耗及其环境影响对保护区域农业生产安全和水资源合理配置具有重要意义.本文以滇池流域为例,耦合水足迹和生命周期评价方法,对流域内2005—2011年主要农业产品水足迹空间格局进行分析,并对其环境影响进行测度.结果显示:滇池流域主要农作物和动物产品年平均水足迹分别为4.88×108m3·a-1和8.97×108m3·a-1,动物产品总水资源消耗大于农作物产品.动物产品水足迹的人类健康和生态系统质量总环境影响高于农作物,但资源消耗总环境影响要低于农作物,各区县产品水足迹环境影响值最大的为猪肉、水稻和玉米.各区县主要产品水足迹及其环境影响空间差异显著,嵩明县和晋宁县的产品水足迹环境影响最高,城区则较低.本文最后提出:评价一种产品对区域水资源的可持续性影响时,不仅要考虑产品耗水量也应考虑产品对水资源产生的潜在环境影响大小,应从水资源管理和生命周期角度综合考虑.水资源量少的地区,应侧重选择水资源消耗量小的产品,水量充沛地区则应选择对人类和生态产生影响小的产品.     

太湖流域不同管理模式的社会经济环境系统演化模拟

基于复杂自适应系统理论构建了社会经济环境系统模型,采用计算实验方法模拟分析了太湖流域在经济优先和水环境保护优先2种管理模式下的动态演化过程,得到了农业与工业经济发展水平、就业状况和水环境改善情况的演化规律.结果表明,在综合考虑社会、经济、水环境的基础上,2种管理模式均能在一定程度上实现经济和就业的增长,同时改善水环境.环境保护优先模式虽能有效保护水环境,却会牺牲部分经济发展和就业保证.不同地区在演化过程中表现出差异性,常州和湖州经济获得较快增长;苏州、上海在就业方面做出较大贡献;无锡和苏州水环境改善效果最为明显.     

太湖总磷、总氮宏观水环境容量的估算与应用

在2000—2011年水量水质数据的支持下,估算了各种水质约束条件下太湖TP和TN的宏观水环境容量.基于宏观水环境容量,估算了2015年和2020年太湖TP和TN的允许入湖负荷和允许排放量,并将允许排放量分配到相应的行政区,为各行政区制订污染物控制方案提供依据.在上述研究的基础上,评估了2015年和2020年太湖水环境质量目标的合理性和可行性,结果表明,实现上述目标的可能性是存在的,但需要付出极大努力.在2020年以后,太湖的水质将长期维持在Ⅲ类(TP)和V类(TN),这是藻类易于暴发的浓度区间,保障太湖水质安全的各种应急措施,如"引江济太"、蓝藻打捞等要长期常抓不懈.     

太湖流域工业园区水风险评估体系的建立与实例研究

太湖流域是我国经济最发达地区之一,但其流域水环境污染较为严重,而正确评价工业园区水风险可以有效帮助园区实现水风险管理.在WWF（世界自然基金会）和DEG（德国投资与开发有限公司）开发的全球水风险评估体系的基础上,根据太湖流域的水环境状况、工业园区的管理模式及相关标准法规,确定了太湖流域工业园区水风险评估指标,包括9项物理风险指标、6项监管风险指标和9项声誉风险指标.指标权重的确定采用层次分析法,指标的分级采用5级5分制,风险综合评分值计算采用综合指数加权求和法,建立了太湖流域工业园区水风险评估体系.结果显示,准则层物理风险、监管风险和声誉风险的权重分别为0.443 4、0.169 2和0.387 4,其中,“万元工业增加值新鲜水耗”（权重为0.214 0）、“工业园区废水排放达标率”（权重为0.270 7）和“媒体对工业园区企业的负面报道”（权重为0.251 6）指标分别在物理风险、监管风险和声誉风险中所占权重最大.在太湖流域选取了一个纺织工业园区进行实例分析,评估结果表明,2015年该工业园区物理风险值为3.622 5,监管风险值为2.980 8,声誉风险值为3.203 4,综合水风险值3.351 5,风险等级为Ⅳ级,属高风险,原因与该园区万元工业增加值新鲜水耗高、附近河流水质较差、公众满意度低和废水排放达标率相对不高有关.      

太湖流域耕地变化及其对生态服务功能影响研究

人类活动驱动下的土地利用变化对生态系统服务功能影响是当前生态学研究的前沿和热点,中国东部沿海经济发达地区耕地变化对生态系统服务功能影响尚不清楚。论文以中国经济快速发展和典型商品粮基地--太湖流域为研究区,利用多期遥感解译数据、统计资料和历史文献,分析太湖流域25 a 来耕地变化情况,并选取农产品生产、碳蓄积、水源涵养三个关键指标探讨耕地变化对生态系统服务功能的影响。结果表明:① 25 a 来太湖流域耕地减少显著,以城市建设用地占用为主,1985-2000 年流域耕地仅减少1 346.82 km²,主要集中在上海市和江苏省,态势并不严峻;2000-2010 年是流域耕地减少的主要时期,减少面积达4 317.46 km²,县级市耕地减少明显加剧。② 25 a 间太湖流域耕地变化造成生态服务功能退化明显,供给服务功能中仅小麦产量有所提高,稻谷和油料产量分别下降39.60%、56.56%,调节服务功能中土壤碳储量降低显著,但对水源涵养能力影响较小。建议加强耕地保护力度,协调耕地保护、经济发展和生态服务之间的平衡,有助于减缓流域耕地减少对生态服务功能退化的压力。     

太湖流域沉积物碳氮磷分布与污染评价

对太湖流域14个湖泊、8条河流和7座水库的沉积物碳氮磷进行了测定,对不同水体类型沉积物碳氮磷含量及其比值进行了比较,并对沉积物污染程度进行了评价.结果发现,太湖流域有机碳、总氮和总磷含量分别为14.453、1.748和0.760 g·kg-1.沉积物有机碳和总氮含量在不同水体类型间存在显著差异,两者均是水库最高,河流最低;总磷相反,但不同水体类型间无显著差异.C∶N、C∶P和N∶P比在不同水体类型间差异显著,C∶N比河流最高、水库最低,C∶P和N∶P比相反,河流最低、水库最高.沉积物有机碳含量与总氮(p0.01)、总磷(p0.05)含量均显著正相关,但总氮与总磷不相关.水产养殖活动和水草导致沉积物碳氮显著增加,但对磷无显著影响.有机氮指数和综合污染指数显示,太湖流域84.9%~91.9%的站点的污染水平为Ⅲ~Ⅳ级,且水库的污染程度甚于湖泊和河流.结果显示,水库沉积物氮、磷和湖泊沉积物氮主要以有机态存在,湖泊沉积物磷中存在更多的无机磷.     

太湖附泥藻类生物量空间分布及其与环境营养盐的关系

为了揭示富营养化浅水湖泊附泥藻类空间分布及其与环境营养盐之间的关系,于2015年6月9—15日对太湖进行高密度布点采样,研究了太湖表层沉积物上附泥藻类生物量及表层沉积物和水柱中氮、磷等营养盐含量的空间分布特征及其相互关系.结果表明,太湖附泥藻类生物量(以叶绿素a表征)空间异质性明显,最小值为0.07μg·g-1,最大值为1.66μg·g-1,平均值为0.34μg·g-1.附泥藻类生物量在太湖西北部及东太湖较高,其次是贡湖湾、梅梁湾及东部沿岸,在西南部湖区较低;太湖水体中氮、磷等元素含量也存在明显的空间变化,水体中氮、磷含量在竺山湾、梅粱湾及太湖西部明显高于其它湖区;太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、氮、磷等元素含量空间异质性显著,表层沉积物中总磷及各种形态磷含量的空间分布特征与水体中总氮、总磷分布特征类似,表层沉积物总氮及TOC的含量在太湖西北部(包括竺山湾)、梅梁湾、东部湖区(包括东太湖、胥口湾)较高,在西南部湖心区较低;太湖附泥藻类生物量与水体氮、磷含量、沉积物氮、磷及不同形态磷(Ca-P除外)含量均呈显著正相关关系(r≥0.18,p0.05).由此可见,太湖附泥藻类生物量的空间异质性既受水体氮、磷浓度的影响,也受沉积物氮、磷等营养水平的制约.本研究结果可为进一步研究附泥藻类在太湖生态系统中功能,以及深入探求太湖富营养化治理途径提供一定的理论依据.     

太湖流域暴雨时空特征研究

暴雨灾害是一种主要的气象灾害,论文选择经济发达的太湖流域为研究区域,运用小波、线性趋势模拟、P-Ⅲ型概率密度函数、Mann-Kendall法等方法对太湖流域暴雨的时空变化特征及趋势进行分析研究。研究结果显示:①太湖流域55 a平均年暴雨日数有2.9个,年际变化幅度比较剧烈。1991—2000年是暴雨日数多发期, 1959、1968和1978年暴雨日数较少,呈弱"倒U"型。暴雨频次平均值的空间分布呈现南多北少、西多东少的分布格局。暴雨量与暴雨日数的空间分布并不一致,出现北多南少、东多西少的分布。②研究显示P-Ⅲ曲线方法在区域降水极值的研究方面具有较好的效果,太湖流域年最大日降水量趋势呈现"U"型,与太湖流域年暴雨日数的演变特征呈现不一致的趋势。55 a来,太湖地区发生的最大暴雨在250 mm内,即200 a一遇的暴雨洪水为该地区暴雨灾害的近代极值。③典型站点年暴雨降水量均有不同程度的增加趋势,以太湖中部以南的三个站点东山、杭州、慈溪最为显著,各点均存在不同程度的突变,但突变时间存在差异。④太湖流域夏季暴雨呈现2 a、9 a、13 a、25 a等多尺度的周期变化,各波动周期稳定性和显著性不同。     

太湖流域河流沉积物重金属分布及污染评估

为阐明经济发达地区河流表层沉积物重金属的污染特征,本研究分析了太湖流域典型水系94个样点沉积物中8种重金属(Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg)含量,评估了重金属的生态风险以及辨析了污染来源.结果表明,太湖流域河流表层沉积物中Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg的平均含量分别为163. 62、102. 46、45. 50、44. 71、37. 00、13. 34、0. 479和0. 109 mg·kg~(-1),均高于其对应的背景值(Hg除外).地累积指数评价中,Pb、Ni、Zn、Cu和Cd整体上处于低污染状态;在污染负荷指数评价中,Pb、Ni、Zn和Cu整体上处于中度污染状态,Cd、Cr、As处于低污染状态;在潜在生态风险评价中,Cd和Hg处于中等潜在生态风险,其余重金属均处于低潜在生态风险.多元统计分析表明,Pb主要来自于生活污水、农业废水排放;除受自然因素影响外,Cr、Ni和Zn还受到电镀及合金制造行业的影响; Cu和As主要来自于农药、工业废水; Cd主要来自于冶炼工业; Hg主要来源于化石燃料和石油产品的燃烧.     

太湖不同介质电导率时空变化特征

电导率是表征水体溶解性固体物质或盐度的重要参数,也是水体常规监测参数之一.为揭示太湖不同介质电导率的时空变化特征,对太湖水体水质历史数据(1980～2009年)以及近10年来野外监测数据(2009～2018年)进行统计分析.结果表明,近40年来太湖水体电导率呈显著上升趋势,并在1996～1997年发生突变.太湖水体电导率由1980～1996年的(239. 43±70. 60)μS·cm~(-1)增长到目前的(477. 31±23. 47)μS·cm~(-1),年均增长率10. 40μS·(cm·a)-1;空间上,西北湖区水体电导率显著高于东南湖区;水体电导率变化以主要离子变化为主导,氮营养盐的贡献基本可忽略;流域人类活动是引起水体电导率变化的主要因素.此外,太湖水体电导率受季节性径流的影响更为显著.与湖水电导率变化规律相比,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率均低于东南湖区,深层( 10 cm)则相反.剖面上,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率和深层( 10 cm)无显著差异,但东南湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率高于深层( 10 cm).沉积物电导率与有机质呈显著正相关(P 0. 01),与p H呈负相关(P 0. 05),表明有机质对金属离子活化迁移具有明显的促进作用,而酸性环境下更有利于离子的活化.对不同介质间电导率分析发现,表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)电导率均与上覆水电导率呈显著正相关(P 0. 01),而深层( 10 cm)沉积物及孔隙水电导率与上覆水电导率没有相关性,表明表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)对上覆水电导率有明显影响.此外,整个剖面上(0～50 cm)沉积物电导率和孔隙水电导率呈显著正相关(P 0. 01),说明沉积物和孔隙水之间进行着比较充分的离子迁移交换,两者之间的相互影响总体上高于对上覆水的影响.