面向生态环境复苏的生态流量优化计算研究

当前多数中小河流的水环境状况不容乐观,亟需开展河道的生态环境复苏工作,在河流生态流量确定过程中也存在计算方法不易推广和生态因子难以量化的问题。面向河道生境最大程度改善的河流生态复苏通常以水量保障和水环境改善为基础,并且也是对基于自然解决方案(NbS)中自然化修复理念的有效落实。为满足北方缺水河流的生态水量要求,该研究选取指示物种,借助二维水动力栖息地模拟模型和Penman-Monteith公式,开展恢复河流功能自然化、实现河流径流自然过程的研究。首先以恢复河流自然状态为目标,并以龙河作为典型河流在时空尺度开展指示物种-生态流量计算,得出相应生态流量及年最小生态需水量。然后以生态幅范围广且易于捕获的麦穗鱼为指示物种,开展产卵期(4-6月)、幼鱼期(7-11月)和成长期(12-3月)最适生态流量确定,3个时段对应的流量分别为3.22、4.30和10.81 m^(3)/s,典型河段芦苇的最小年生态需水量为1.51万m^(3)。计算结果均能满足陆域和水体指示物种的生理需水要求。以NbS为基础的生态流量计算方法适用范围广、结果代表性强,可用于流量小、流速低的北方中小河流的生态流量计算,利于实现河湖生态环境复苏。

雄安新区环境承载力评价指标体系构建与应用研究

基于水环境、大气环境和地质环境3个维度,选择工业万元GDP废水排放量、空气质量优良天数占比、平均地下水埋深度等26个三级评价指标,通过相关性分析和主成分分析等定量方法进行评价指标筛选,构建涵盖城市污水日处理能力、空气质量综合指数、地面沉降速率等11个三级评级指标的雄安新区环境承载力评价指标体系,并运用模糊综合评价法对2014-2020年新区的环境承载力进行评价。结果表明:2014-2020年,雄安新区的环境承载力评价结果分别为0.219 7、0.211 8、0.216 0、0.240 7、0.266 7、0.340 4、0.428 4,年均增长率为11.77%,总体呈现上升趋势,主要是由于2017年后新区持续加大白洋淀水环境的治理力度,区域环境状况明显改善,环境承载力大幅提升。

曹娥江流域水环境容量与污染负荷分配研究

以曹娥江流域为研究对象,计算水环境容量,将其分配至各控制单元并细化到污染源类型,提出各控制单元污染物的削减量,以期提升曹娥江水环境质量。结果表明:1)2016—2021年,曹娥江流域内的屠家埠、汤曹汇合口和曹娥江大闸闸前3个监测断面的COD、氨氮、TP均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类要求。2)COD、氨氮、TN、TP入河量分别为16013.20、959.10、3658.53、416.05 t/a,且主要以非点源为主。3)基于满足曹娥江流域水体监测断面和入海断面水质达标的约束条件下,COD、氨氮、TN、TP水环境容量分别为47945.18、2435.81、6863.19、474.98 t/a。流域内COD还有剩余水环境容量,不需削减,氨氮、TN、TP分别需削减6.91、501.52、128.34 t/a。

江西宜春袁州农用地富硒土壤分布及重金属环境容量研究

江西省宜春市袁州区拥有丰富的土壤硒资源,但由于城镇化和工业化的迅速推进所导致的土壤重金属种类和数量的增多,以及土壤硒与重金属伴生关系的存在,使得富硒土壤一定程度上受到重金属威胁,限制了富硒农产品的开发利用。采集检测袁州区162份表层土壤样品中铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)8种重金属的含量,通过土壤重金属环境容量估算以及运用环境容量指数法和空间插值法评价得到袁州区农用地富硒土壤重金属环境容量水平及空间分布情况,据此分析袁州区农用地富硒土壤重金属污染状况。结果表明:(1)整个袁州区农用地可以划分为富硒、潜在富硒和足硒3种土壤,分别占袁州区农用地的74.04%、16.00%和9.96%。(2)Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn和Ni 7种重金属在8个年限内的平均静态年容量和平均动态年容量大小排序相同,从大到小依次为Zn、 Cr、Pb、Ni、As、Cu、Hg,7种重金属的平均静态和动态年容量都随着控制年限的增长而减小,且7种重金属的平均动态年容量都比平均静态年容量大。(3)研究区富硒土壤中的Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn和Ni 7种重金属都以中容量区为主,而Cd主要为超载区。综合来看,研究区85%以上为低容量区,整体容量较小,土壤受到中度污染,为提高研究区土壤重金属环境容量,降低污染程度,保证富硒农产品的安全,可针对不同容量区采取土壤污染防控和修复等措施。

基于NMF-KELM的资源环境承载力评价与预测

资源环境承载力评价与预测对区域可持续发展有重要的指导意义。本文提出了基于非负矩阵分解(NMF)和核极限学习机(KELM)的资源环境承载力评价与预测方法,在构建江西省资源环境承载力指标体系的基础上,引入NMF对2005—2020年该地区资源环境承载力状况进行量化测度和系统分析,利用加权灰关联法和全排列多边形图示法对承载力结果验证分析,建立了基于NMF-KELM的承载力预测模型并对承载力的演变趋势进行预测。研究结果表明:①2005—2020年,江西省资源环境承载力指数由0.0963提高至0.7975,整体呈波动上升趋势,高速发展的社会经济是承载力的最直接驱动力。②NMF、加权灰关联法和全排列多边形图示法三者反映的趋势和结论是一致的,NMF评价结果更客观。③环境系统成为制约江西省资源环境承载力提高的主要因素,其中万元GDP工业废气排放量是最重要的影响因素。④与BP神经网络和灰色模型相比,基于NMF-KELM的承载力预测模型拟合精度高,能够更好地预测江西省资源环境承载力的演变趋势。

京津冀平原区冬季大气环境容量变化:观测与预估

本文基于ERA5再分析数据,探究了京津冀地区冬季大气环境容量(Atmosphere Environmental Capacity,AEC)的时空变化特征以及相关影响因子。结果表明,冬季AEC在京津冀地区表现为西南部低,北部高的分布特征,其低值集中在平原区。京津冀平原区AEC变化与东亚冬季风、边界层高度、边界层内平均风速以及通风强度密切相关。东亚冬季风强、边界层高度高、边界层内平均风速大以及通风强度强,使得AEC偏高,反之亦然。进一步利用区域气候模式RegCM4对3个CMIP5全球气候模式的动力降尺度进行模拟,预估了京津冀平原区冬季AEC在RCP4.5和RCP8.5情景下的变化。结果显示,与1986—2005年相比,两种情景下京津冀平原区冬季AEC在21世纪中、末期都将下降,其中末期下降幅度高于中期、RCP8.5情景下的变化大于RCP4.5情景。上述变化与东亚冬季风减弱、东亚西风急流北移、边界层高度降低以及边界层内平均风速减小有关。

零碳工厂建设的探索与研究

温室气体的失控排放引发了全球范围的环境和社会问题,工业企业作为排放主体需要承担起管控和减排的长期责任,应用标准化的理论来指引工业企业主动减碳、持续降碳并最终实现零碳成为了社会共识。本文介绍了零碳工厂建设的主要内容,重点围绕合规要求、管理要求、基础设施、能源和碳排放智能信息化管理系统、能源和资源使用、产品生态设计、温室气体减排实施、碳抵消(清除)等八个方面列举了建设的重点与难点,并提出了对应的解决思路和方法。

基于色相角算法的珠江口赤潮遥感识别

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号C/D卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译识别珠江口赤潮。利用该方法成功识别2020年10月26日—11月6日在珠江口海域发生的双胞旋沟藻赤潮。利用色相角能够很好地识别出珠江口海域的赤潮;赤潮水体的色相角在58°~61°变化;该方法对形成初期的小范围赤潮、低密度赤潮和条带状赤潮具有很好的识别效果。

川渝高竹新区水环境承载力评估研究

川渝高竹新区是川渝两省市深入贯彻落实成渝地区双城经济圈发展战略,共同批准设立的跨省域省级新区。以川渝高竹新区2021年地表水环境质量监测数据为基础,结合社会经济发展和排水规划,按照《水环境承载力评价方法(试行)》对川渝高竹新区范围内御临河、后河、温塘河3个水环境评价单元进行水环境承载力现状评估,采用河流一维纳污模型对新区河流排污限值进行分析,对比排污限值和排水规划排污总量,预测新区未来水环境承载能力。研究表明:川渝高竹新区2021年地表水环境承载力现状处于未超载状态;预测出御临河、后河、温塘河等流域新增污染负荷超过纳污能力时的排水增量限值;预测出到2035年,御临河流域水环境承载力R_(C)=93.8%,后河段、温塘河流域水环境承载力R_(C)=100%,均为未超载状态。

气候变化背景下咸阳市大气自净能力变化特征

利用咸阳市12个国家气象站1962—2021年地面气象观测资料和咸阳市2015—2021年环境空气质量监测资料,计算1962—2021年逐日大气自净能力,利用M-K和滑动t检验法开展突变检验,同时分析大气空间变化特征。结果表明:咸阳市大气自净能力不仅呈现出明显的年、月、季特征,且年代际变化总体呈减弱趋势,大气自净能力的气候倾向率为-1.22×10^(4)km^(2)·a^(-1)·(10 a)^(-1)。1962—2021年总体为增强→减弱→增强的过程,最低年(2002年)与最高年(1969年)相比偏低70%。各季有明显差异,大气自净能力大小依次为春季>夏季>秋季>冬季。年平均风速与年平均自净能力的相关系数为0.98,小风日数与大气自净能力相关系数为-0.91,非小风日是小风日自净能力的6.2倍。降水日数及日、月降水量与大气自净能力的相关系数分别为0.23、0.02和0.07,中雨量级降水大气自净能力最强。年与四季平均大气自净能力的空间分布大致呈东高西低、北高南低特征,其中武功、兴平、秦渭区处于较小的大气自净能力区域。AQI和PM_(2.5)浓度与大气自净能力呈反相关关系。两种突变检验方法综合确定大气自净能力的突变年发生在2010年,春夏季突变年发生在2011年,秋冬季突变年发生在2010年。

L市典型城区PM2.5污染过程研究及防控建议

为了比较全面地了解目前L市大气污染特征,确定环境空气中大气颗粒物污染来源,本文对结合L市气象局观测数据、环境空气质量自动监测站污染物监测数据及颗粒物走航监测数据,采用组分分析方法,全面分析了L市典型城区PM2.5的污染特征及污染扩散规律,并有针对性的给出了防控建议,为以后L市有效的应对空气污染及防控治理提供技术支持和依据。

考虑大气沉降的湖库分区动态水环境容量精细解析

针对面源污染为主的湖库型流域,为建立水质目标管理与污染总量控制之间更精准的响应关系,借鉴日最大负荷总量模式,基于物质量平衡原理提出考虑径流丰枯变化、不均匀混合、大气沉降等影响因素的湖库分区动态水环境容量精细解析方法,包括污染混合区设置、代表水文系列确定、逐日分区水量水质计算。以沙河水库为例,分别以全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类作为水质管理目标,采用2010—2015年代表水文系列对总氮动态水环境容量进行精细解析。结果表明:全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类水质管理目标下沙河水库总氮水环境容量的多年均值分别为36.7 t和99.43 t,若不考虑湖滨混合区,全湖Ⅱ类水质目标下总氮的年水环境容量计算值偏大66.43%;实施水质目标管理的水域面积越大,大气沉降对水环境容量的影响越大;径流年际及年内丰枯变化对水环境容量的影响显著;各分区总氮控制总量占全流域总量的比例与面积比基本一致。湖库分区动态水环境容量精细解析可量化不同因素对水环境容量计算结果的影响,科学解析面源输入型湖库水环境容量的时空结构特征,实现水质目标管理与污染总量分区管控的有机联动,更好地支撑流域水环境的精细化管理。

环境影响评价与全过程生态环境的研究分析

随着全球环境问题的日益严峻,环境影响评价与全过程生态环境管理在推动绿色建筑社会化进程中扮演着至关重要的角色,环境影响评价是对绿色建筑理念的贯彻和实践的重要体现,通过科学评估项目可能对环境产生的各种影响,能够为项目决策提供重要依据,有助于实现资源的合理利用和生态环境的保护。本文首先论述了环境影响评价在建设项目全过程中的重要性,并对环境影响评价中存在的问题进行了分析,提出了优化环境影响评价与全过程生态环境管理工作的对策建议,以真正推动绿色建筑的发展,为构建美丽中国贡献力量。

基于指标承载度模型法的县域水环境承载力评价

采用指标承载度模型法对辽宁省100个区县水环境承载力现状进行评价,但确定各项指标的分级标准时发现,原本的分级规则计算承载度的准确性有待提高。改进分级规则,采用两段式的分级标准来确定各项指标的承载度,可以更准确地表现评价对象承载力的真实水平。

空气质量预报与健康风险预警系统研究

本文深入探讨了空气质量预报与预警系统的意义及其在建设健康城市、保护公众健康方面的重要作用。首先,我们阐述了空气质量预报与预警系统在促进经济发展、改善生态环境、维护公众健康以及保障社会和谐方面的深远意义。接着,对空气质量监测与预警系统进行了概述,并详细分析了当前空气质量预报预警体系的建设现状。文章还进一步探讨了构建这一体系所需的关键技术,包括传感器技术、数据分析技术和应用服务技术。此外,我们详细介绍了空气质量监测与预警系统的两个主要组成部分:空气质量预警系统和空气质量监测系统。最后,提出了完善空气质量预报预警体系的具体途径,包括建立完善的监测网络、加大人才培养、全面落实预报预警制度以及实施区域空气质量联防管控。通过这些措施,可以更有效地应对空气污染,从而保护公众健康并促进社会的可持续发展。

云南大气环境容量系数变化特征及未来变化趋势预估

使用云南19612015年气象观测资料,基于A值法对云南大气环境容量系数的变化特征及其成因进行分析,并利用4个城市的空气综合污染指数研究了大气环境容量系数与城市空气质量之间的关系,结果表明:(1)1961-2015年云南年平均大气环境容量系数呈减小趋势,大气自净能力不断下降。(2)平均风速减小是近年来云南大气环境容量系数减小的主要原因。(3)在多数情况下,大气环境容量系数与城市空气质量具有较好的反向变化关系。利用RegCM4区域气候模式对2016-2050年云南大气环境容量系数进行预估,结果表明,在模式模拟的RCP4.5(RCP8.5)情景下,云南年平均、春季、秋季的大气环境容量系数呈增大(减小)趋势,夏季与冬季则表现为减小(增大)趋势。

基于MIKE11模型的长河动态水环境容量分析

为探究水环境容量的动态特征,明晰非感潮河流水体的污染治理方法,选取山西长河为研究水体,针对COD和氨氮两种污染物,采用MIKE11模型与传统一维水质模型法对比分析水环境容量计算结果。结果表明:1)MIKE11模型法下月均水环境容量史村断面COD为7.59g/s、氨氮为-0.09g/s;双河底断面COD为6.54g/s、氨氮为-0.11g/s;川底断面COD为20.89g/s、氨氮为0.21g/s;石淙头断面COD为19.63g/s、氨氮为1.11g/s。与一维水质模型相比展现出明显的动态特征;2)MIKE11模型法能更好的考虑水质现状、水文要素和排污情况等综合因素对河流水环境容量的影响,计算精度更高;3)丰水期水环境容量最大,枯水期水环境容量最小,其大小与流量流速等水文要素有着密切的关系。研究可为长河水环境保护与治理提供新的思路。

龙虎山风景区生态旅游环境容量研究

自然风景区要发展生态旅游,应该遵循保护与开发并重的原则,游客规模和环境容量相适应。龙虎山旅游资源丰富,是国家自然文化双遗产地,对其进行旅游环境容量测算,对于促进龙虎山风景区旅游的可持续发展具有较强的现实价值与实践意义。结合相关文献资料,对龙虎山风景区龙虎山园区展开实地调研,建立了龙虎山生态旅游环境容量指标体系,并从旅游资源(空间)容量、旅游经济发展容量、旅游生态容量、旅游心理容量、旅游地地域社会容量5方面对龙虎山生态旅游环境容量进行了测算,依据加权评价得出现状条件下龙虎山风景区生态旅游环境年容量为874万人次,其中受观光车数量限制的旅游经济发展容量即为风景区生态旅游发展的“短板”。根据龙虎山风景区生态旅游环境容量短板,提出了加强资源开发、强化社区参与、加强游客分流、实行弹性门票等发展建议。

秦皇岛近岸海域剩余环境容量研究

以秦皇岛近岸海域为研究区域,通过GIS对COD、无机氮、活性磷酸盐进行插值,再与目标浓度对比后获得剩余环境容量。通过分析,研究区域COD、无机氮、活性磷酸盐总环境容量剩余量分别为2362.322 t、146.340 t、31.639 t。各因子剩余环境容量均呈现东北偏高,西南偏低的趋势,其中无机氮、活性磷酸盐西南局部区域出现超标现象,无机氮、活性磷酸盐超标区域面积占比分别为13.2%,3.04%。

宁夏近60 a大气环境容量变化特征及其影响因子

为研究宁夏大气环境容量变化及其影响因子,利用1961—2018年气象站逐日历史观测资料,根据箱模型原理对宁夏大气环境容量A(污染物排放总量控制系数)值时空分布及其主要气象影响因子进行分析,并对2018年大气环境容量进行区划评估。结果表明:宁夏各季节大气环境容量A值总体呈减小趋势,速率为-0.47×10^(4)~-0.24×10^(4)km^(2)·(10a)^(-1)。各季节A值夏季最大,春季次之,秋季和冬季较小。月A值呈单峰型变化,8月最大、12月最小,空间上呈南高北低的分布特点。受贺兰山、六盘山地形及区域降水量等因素影响,A值低值中心位于银川市和石嘴山市,高值中心位于固原市南部地区。风速和混合层高度变化对宁夏大气环境容量A值年代际演变趋势具有决定影响;降水和风速对其影响存在明显季节和地区差异,风速对北部春季A值贡献较大,降水对中南部夏秋季A值贡献较大。受冶金、火电、化工、建筑等高耗能产业和车辆排放影响,平罗县和利通区属于宁夏大气环境SO_(2)、NO_(x)临界及以下等级承载区,利通区以南各地为高承载区。