湖泊富营养化内源污染的机理和控制技术研究

富营养化是当前湖泊面临的主要问题,当污染外源得到控制之后,内源的影响变得明显,这是由于沉积物中营养盐的释放,使富营养化继续存在甚至恶化。概述富营养化内源性负荷的产生及危害,对引起富营养化的营养物质在水-沉积物界面的行为进行分析,介绍并对比内源污染治理几种主要的控制技术,讨论了控制技术的存在问题和发展趋势。

阳澄湖水环境改善数值模拟研究

近年来,阳澄湖水质常年劣于Ⅳ类,水质不容乐观,与其战略性水源地的地位极不适应。七浦塘是阳澄湖区域骨干通江河道,本文结合七浦塘综合整治工程,应用数值模拟方法,设计不同工况,对七浦塘引水规模及阳澄湖水环境改善情况进行了研究。结果表明:不同引水规模72 h均能基本趋于稳定,当入湖流量增加至100 m3/s,水质改善幅度最为明显,因此引水时长72 h,引水规模100 m3/s为较优的调水方案。水质污染突发事件发生时,七浦塘引长江水入阳澄湖后,湖体流动明显增强,全湖平均流速增加0.7 cm/s,TN、TP平均浓度分别下降59.83%和65.29%,阳澄湖水质改善效果明显。

南四湖上级湖水质安全风险数值模拟

引用地表水有限元模型,以南四湖上级湖为研究对象,结合湖泊地形特征、设计工况、水文条件、水力学原理和污染物输移扩散规律与混合特性等,开展水质安全风险数学模拟研究,研究结果可为南水北调流域水污染控制规划、决策、设计提供参考。

农业废弃物制备生物有机肥及其在小白菜栽培上的应用

为解决传统堆肥产品功能单一、肥效较低的问题,以玉米秸秆与牛粪混合物为载体,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和拟茎点霉B3(Phomopsis liquidambari B3)为接种微生物,采用二次接种发酵技术获得生物有机肥,并在田间栽培条件下评估其肥效。结果表明,玉米秸秆与牛粪混合堆肥过程中接种Bacillus subtilis和Phomopsis liquidambari B3可提高堆体最高温度,延长高温(>50℃)持续时间,缩短堆肥腐熟时间,加快堆肥进程。与不接种菌剂的传统有机肥相比,接种功能微生物的生物有机肥总养分和有机质含量分别增加了21.1%和23.8%,细菌和真菌数量分别提高626%和160%。小白菜栽培试验结果表明,施用有机肥能显著促进小白菜的生长和提升其品质,接种功能微生物的生物有机肥效果最好,小白菜产量比不施肥对照增加了95.2%,比传统有机肥处理增加了43.2%,可溶性糖和维生素C含量最高。接种功能微生物能够促进玉米秸秆与牛粪混合物快速发酵,堆制的生物有机肥品质优于传统有机肥。

基于GIS和USLE的龙墩水库小流域土壤侵蚀评估研究

本研究以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,利用通用土壤流失方程(USLE)模型与地理信息系统(GIS)技术结合的方法对流域土壤侵蚀进行模拟预测。结果表明:整个流域年均土壤侵蚀模数为4 343.46 t/km^2,属中度侵蚀。整个流域微度和轻度侵蚀所占面积比例相对较大,两者所占面积比例之和超过了63%,极强度和剧烈侵蚀虽然所占面积较小,但却产生了超过了70%的侵蚀量。不同土地利用类型中土壤侵蚀强度差异较大,年均侵蚀模数旱田>草地>水田>林地,侵蚀量旱田>水田>草地>林地。通过GIS将整个流域划分为13个子流域,子流域4、5、10由于区域内大部分是旱田,土壤侵蚀模数较大,为流域内土壤侵蚀的关键源区,子流域10侵蚀模数和侵蚀量都比较大,应该重点关注;而子流域1、9和12由于侵蚀总量较大,也应该保持一定的关注。所有子流域土壤侵蚀量都主要来自高强度侵蚀等级,其中以剧烈侵蚀为主。因此,控制土壤侵蚀应该优先考虑高强度侵蚀等级区域。

苏州七浦塘流域浮游植物群落特征及其与环境因子分析

2011年9月对苏州阳澄湖与长江水体交换主河道七浦塘共10个点位的浮游植物群落、环境因子进行调查与监测,并分析了环境因子对浮游植物群落特征的影响。样品中鉴定出浮游植物6门57属113种,其中绿藻门、硅藻门、裸藻门及蓝藻门种类较多,分别占总种类数的51.33%、17.70%、15.04%和10.62%。优势度分析表明,绿藻、蓝藻及硅藻为该流域优势种类,其组合与水平分布存在空间差异性。方差分析表明,从阳澄湖经七浦塘河道至入江口,浮游植物丰度在空间上差异显著(F=3.83,p=0.03),主要水质环境因子指标值也存在显著差异。主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)结果表明,水温(WT)和总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)及高锰酸盐指数(CODMn)是影响七浦塘流域浮游植物群落结构的主要环境因子。根据优势种组成判断研究区域水质为富营养型水体。

东圳水库水质影响预测及对策

根据污染源现状调查结果与污染源预测方法,预测了水平年东圳水库流域污染负荷。结果表明,流域污染负荷主要来自农业面源、生活污水和生活垃圾,其中农业面源是流域最大污染源,而农业面源中主要是果园径流污染。在构建东圳水库水域二维水流水质数学模型的基础上,基于流域污染负荷预测结果,模拟分析库区水环境变化趋势,结果为库区总氮和总磷将难以满足Ⅲ类水质标准要求。根据污染源调查及水质影响预测结果,建议加强对东圳水库水环境保护,重点开展果园面源污染控制、生活污水收集处理及生活垃圾收集转运处置等项目。

以生态振兴引领乡村振兴助力绿水青山向金山银山转化

本文明确了生态振兴内涵,分析了我国“绿水青山就是金山银山”实践创新基地建设现状,梳理了乡村生态振兴助力绿水青山转化为金山银山的主要模式,阐明了当前乡村生态振兴面临的农业农村生态环境问题日益凸显、乡村资源环境约束压力日趋紧逼、生态产品价值转化实现路径不畅等现实困境,提出了完善乡村生态环境治理机制、提升乡村资源环境承载能力、助力乡村生态产品价值实现的对策建议。

快速城市化地区典型村镇水资源承载力及影响因素研究

随着乡村振兴战略深入推进,村镇建设正处于社会经济高质量发展转型时期。为研究村镇在快速城市化进程中经济社会发展与水资源承载力之间的关系,以南京市江宁街道为研究区,采用组合赋权法识别村镇水资源承载力关键影响因素,从空间管控、水资源利用、生态环境治理、生活宜居和经济发展5个层面构建评价指标体系,并采用主成分分析法开展水资源承载力评价研究。结果表明,2013—2018年研究区村镇水资源承载力水平存在波动,但整体呈现上升趋势,生态环境治理水平、空间管控和经济社会发展为研究区村镇水资源承载力主要影响因素,水资源利用水平是保障村镇水资源承载力的重要方面。该研究成果可为同类村镇在城市化进程中实现经济社会与水资源协调发展提供参考。

“两山”基地生态系统生产总值核算与“两山”转化分析--以浙江省宁海县为例

为评估“绿水青山就是金山银山”实践创新基地(“两山”基地)的“绿水青山”价值及绿水青山向金山银山的转化(“两山”转化)成效,以生态系统价值核算相关理论和方法为基础,构建了基于生态产品价值、生态调节价值和生态文化价值的“两山”基地生态系统生产总值(Gross Ecosystem Product,GEP)核算体系,并探索性地以生态产品价值和生态文化价值之和评估“两山”转化成效。以“两山”基地---浙江省宁海县为例,对2011-2018年宁海县GEP和“两山”转化价值进行核算。结果表明,2011-2018年期间宁海县GEP逐年提高,2018年GEP为1259.03亿元,较2011年增长了47.78%,是同年地区生产总值(GDP)的2.09倍,生态调节服务是宁海生态系统的最主要生态服务类型,其价值达670.59亿元,占GEP的53.26%。2018年,宁海县“两山”转化价值为588.44亿元,较2011年增长了1.39倍,其中旅游转化的贡献度最高。“森林宁海”建设、依托生态优势发展特色全域生态旅游、创新生态补偿机制开展流域生态环境整治等是宁海县GEP增长的主要驱动力。GEP核算体系可以作为“两山”基地建设成效评估和“两山”转化评估的参考依据。

基于LEAP模型和KAYA模型的主城区碳达峰预测及不确定性分析

CO_(2)排放是城市碳达峰预测研究的重要内容,准确核算碳排放对实现城市产业绿色转型发展与碳中和具有重要意义。主城区产业以生活功能、生产研发和服务业为主,缺乏独立的主城区能源消费统计,导致碳排放核查存在空白。为此,以南京某市辖区为研究对象,结合2011-2020年南京市能源统计数据,从碳排放影响因素和终端能源消费计算2个方面分析市辖区碳排放特征,并采用Kaya碳排放恒等式和LEAP模型,设置不同的情景,预测未来碳排放趋势和达峰时间。结果表明:2011-2020年研究区能源消费从108.99万增长至222.02万t(以标准煤计),CO_(2)排放量仍处于快速增长期,2020年碳排放量相比2011年增长82.27%,但能耗强度由0.324下降到0.200 t·万元^(-1),化石燃料使用占比逐渐减少,用电量增加。2020年研究区碳排放强度为0.337 t·万元^(-1),低于南京市平均水平(0.75 t·万元^(-1))。积极推动低碳转型发展,研究区可实现2030年前碳达峰的目标。人均生产总值和能源强度是影响主城区碳排放的最重要因素。研究结果为主城区碳达峰预测提供了一种可行的核算方法,对城市碳排放核算、减排模式优选及减排任务分解具有指导意义。

白龙湖水质模拟预测及保护方案的研究

在分析白龙湖坝前区的例行水质监测数据的基础上,构建白龙湖水域二维水流水质数学模型,对白龙湖的氨氮、总氮、总磷、COD等水质指标进行模拟分析,预测规划期内的白龙湖水质变化趋势。结果表明:2016年白龙湖区域按目前的排放,白龙湖总氮、总磷等水质指标将继续下降,无法满足水功能要求,其中总磷降为IV类标准。根据白龙湖流域的现有状况,提出社会经济调控、污染源防治工程、生态保育工程、生态环境监管工程等方案,提出削减的污染量计划,再次预测水质,各项指标稳中有升,其中总磷从IV类提高到Ⅱ类。以上4个方案的实施对于保护白龙湖的现有水质具有建设性的意义,同时对于同类型的湖泊保护起到了很好的借鉴作用。

基于能值生态足迹分析的宁海县可持续发展潜力评价

应用能值生态足迹模型开展区域可持续发展研究可有效避免传统生态足迹评估方法的不足,更准确地反映地区生态安全状态及可持续发展潜力.以国家“两山”基地--浙江省宁海县为例,利用能值生态足迹模型和生态安全评价模型,通过测算2003-2017年宁海县不同账户用地类型生态足迹、人均生态足迹盈余赤字、生态压力指数和生态可持续指数的变化及演变趋势来研究可持续发展潜力变化,旨在为国家“两山”基地生态安全评估和可持续发展提供指导.结果表明:2003-2017年宁海县能源账户人均能值生态足迹变化幅度远大于生物资源账户,各用地类型人均生态足迹占比大小表现为化石能源用地>水域>建设用地>草地>耕地>林地.2003-2017年宁海县人均生态承载力介于2.293~3.571 hm^2之间;人均生态足迹介于1.148~4.070 hm^2之间,并呈逐渐下降趋势;除2007-2010年外,研究期间其余年份均处于生态盈余状态.生态压力指数和生态可持续指数评估和预测结果表明,宁海县生态系统处于轻度不安全至较安全状态和弱可持续状态,表明近年来宁海县生态状况总体处于安全水平,经济社会发展给当地资源发展带来了一定压力,但生态可持续发展水平不断提升.因此,下一步应坚持生态优先不动摇,建立统一的生态价值核算方法和绿色生态价值考核指标体系;推进地区生态经济政策,促进生态价值的市场化;拓宽“两山”转化路径,提高产业化绿色水平,切实提升宁海县等国家“两山”基地生态环境承载力和可持续发展水平.

“绿水青山就是金山银山”实践创新基地碳汇量核算及碳排放影响因素研究:以浙江省宁海县为例

如何科学评估“绿水青山就是金山银山”(以下简称“两山”)实践创新基地碳源碳汇的变化趋势、时空分布、影响因子,对指导新时期生态文明建设具有重要作用。以浙江省宁海县为例,基于IPCC碳排放清单,测度宁海县碳汇量与碳排放量,分析区域碳汇的空间分布规律,并基于方差分解分析探究宁海县碳排放的影响因素。结果表明,宁海县碳汇量呈现逐年增加的趋势,2003-2018年从43.91万上升至49.40万t,其中,森林碳汇量占比为88.21%~91.12%;碳源量呈现平稳-急剧上升-波动下降-保持稳定的变化趋势,由2003年的154.17万变化至2018年的508.87万t。从碳汇量的空间分布来看,宁海县县域碳汇大致呈现西部>东南部>北部>中部的西高东低格局;宁海县碳排放可被社会因素、经济因素和“两山”建设驱动因素共同解释,3个因素对碳排放的共有解释度为60.86%,各因子的解释度表现为经济因素>“两山”建设驱动因素>社会因素。该研究为国家“两山”实践创新基地的碳源碳汇量核算提供了新思路,可为下一步政策制定和县域绿色发展提供参考。

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 hm^(2)/人,平均人均生态赤字为2.87 hm^(2)/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。

黑河中游乡镇建设水资源承载力评价及提升对策研究

水资源承载力是内陆河流域乡镇以水定发展的基础。面向乡镇建设对水资源可持续利用的现实需求,在明晰乡镇水资源承载力内涵基础上,构建了一套内陆河流域乡镇尺度评价指标体系,以控制性指标和综合指数相结合,利用统计、遥感、调查等数据开展了黑河中游乡镇水资源承载力评价及关键提升对策分析。结果表明,不同类型灌区和不同类型乡镇水压力指数与综合指数均存在明显差异,需对标关键领域实施承载力提升举措。现状年发展水平下,水权分配、高标准农田建设以及产业结构调整等政策措施均对乡镇水资源承载力具有一定提升作用。除产值模式外,各水权分配模式对水资源综合承载力的提升程度约为0.01%~1.87%,高标准农田建设和产业结构调整措施对水资源综合承载力的提升程度分别为1.91%~8.72%和0.11%~3.06%。

美丽城市生态环境协同治理:基于生态韧性与协同增效的考察

城市生态环境是国家治理体系和治理能力现代化的重要内容,具有以人为本和精细化管理的显著特点。面向美丽城市建设和生态系统服务提升的现实需求,笔者首先辨析了市域、建成区、市辖区和城区的相关概念,阐释了城市生态韧性建设的内涵。其次,结合党的二十大报告关于“加强城市基础设施建设,打造宜居、韧性、智慧城市”和“站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”要求,剖析了城市生态环境治理存在的主要问题:(1)生态环境协同治理滞后于城市建设,人居生态环境“大城市病”依然严峻;(2)治理体系和治理能力的区域差异显著,基础设施建设面临“快还旧账、不欠新账”双重压力;(3)“双碳”目标任重道远,工业园区降碳减污扩绿增长亟待技术创新;(4)顶层谋划发展的系统性不强,缺乏针对性的城市生态环境治理举措。最后,从顶层设计、理念引领、管理创新、分区分类、科技支撑等方面提出了城市生态环境治理策略,以期支撑快速城市化地区生态环境治理和生态文明建设,以新理念和实践创新助力人与自然和谐共生的美丽城市建设。

基于遥感生态指数和综合夜间灯光指数的生态文明示范区生态环境与城市化耦合协调度研究:以长江三角洲为例

生态文明示范区是推进区域环境保护和社会发展协同共赢的重要平台和有效载体,包括国家生态文明建设示范区和“绿水青山就是金山银山”实践创新基地(简称“两山”实践创新基地),分别着力于构建以产业生态化和生态产业化为主体的生态经济体系、探索生态产品价值实现路径和模式,特别是在快速城市化地区。以长江三角洲(简称长三角)区域77个生态文明建设示范区和22个“两山”实践创新基地为对象,综合利用土地利用、夜间灯光和MODIS数据,分别构建遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)和综合夜间灯光指数(compoun-ded night light index,CNLI)代表生态环境质量和城市化水平,并采用空间叠加分析方法和耦合协调度模型探析长三角生态文明示范区建设水平和时空差异性。结果表明:(1)生态文明示范区在长三角区域分布具有不均衡性,生态文明建设示范区分布较为集中且以平原地形为主,“两山”实践创新基地分布较分散,以山地地形为主。(2)生态文明示范区生态用地面积占比超70%,具有较好的生态环境基础,“两山”实践创新基地RSEI指数高于生态文明建设示范区,生态环境质量优越,但更具脆弱性。(3)生态文明建设示范区CNLI指数及其增速均大于“两山”实践创新基地,具有更高的城市化水平和发展速度。(4)2017—2021年,生态文明建设示范区和“两山”实践创新基地RSEI和CNLI指数的耦合协调度呈现不断增加趋势,平均增幅分别为1055%和890%,生态文明建设取得一定成效,其中江浙两省交界处耦合协调度最高。

生态城市建设观测指标: 基于人与自然和谐共生的考察

人与自然和谐共生是生态文明建设的重要内容,也是解决城镇化和城市生态环境问题的重要路径。面对城市和城市群生态安全屏障保护和绿色低碳转型发展的需求,笔者梳理了生态城市的内涵演进、城市生态系统观测现状,研究构建了基于人与自然和谐共生的生态城市建设观测指标体系,包括城市生态安全格局、生物多样性保护、人居环境健康、绿色转型发展4个方面的28项指标。从国家政策引导、地方实践创新和理论研究探索3个维度,结合我国生态城市建设实践,研究提出了生态城市功能提升路径,以期为新时期国家环境保护模范城市建设指标及测评标准制定提供理论依据和决策参考。

基于3DEEM-PARAFAC的短期稻虾共作土壤DOM荧光光谱分析

稻虾共作模式已在中国长江中下游地区广泛应用。为研究短期稻虾共作对土壤溶解性有机物(DOM)组成和腐殖化的影响,采用三维荧光光谱耦合平行因子法(3DEEM-PARAFAC)分析土壤DOM荧光组分和各组分变化规律,利用腐殖化指数(HIX)、腐殖酸与色氨酸荧光比值(A∶T)、新鲜指数(β:α)、McKnight荧光指数(MFI)、Y型荧光指数(YFI)等多种荧光光谱指数表征DOM腐殖化程度,并通过皮尔逊相关系数进行相关性分析。研究发现,土壤DOM包括3个荧光组分,C1为较低相对分子质量的腐殖质类物质,C2为较高芳香度的UVC类腐殖质,C3为酪氨酸类物质,未发现高相对分子质量腐殖质类物质。在0~20.0 cm表层土壤中,C1、C2组分荧光强度随采样时间的推迟呈先上升后下降趋势,峰值出现在水稻分蘖期或抽穗期,而C3组分荧光强度无明显变化规律。皮尔逊相关系数分析结果显示,腐殖质类物质C1荧光强度与C2荧光强度呈显著正相关性(r=0.99,P<0.001),蛋白质类物质C3荧光强度与其他荧光指数(强度)相关性均较弱(r<0.40)。HIX与C1荧光强度、A∶T呈显著正相关,均可被线性函数拟合。相较于MFI,YFI更能反映土壤中DOM的腐殖化变化特性,YFI与HIX可被指数函数较好拟合。研究认为,短期稻虾共作土壤的腐殖化特征主要受内源有机质降解影响,而受外源蛋白质类物质输入的影响较小,且难以通过分析溶解性有机碳含量来监测土壤有机质腐殖化程度。