京津冀区域大气环境承载力监测预警研究

以京津冀各城市大气污染物年均质量浓度及新的空气质量标准为基础,采用承载率评价法对各城市2013年~2015年大气环境承载力进行评价及预警判断。同时采用相关系数法,对京津冀区域及各城市大气环境承载影响因素进行相关分析。结果表明:(1)2013年~2015年我国京津冀区域大气环境超载严重,但是形势逐步好转。(2)该区域大气环境超载预警级别整体较高,中南部地区比北部地区严峻。(3)近年该区域大气环境综合承载指数与自然因素显著相关,与农业人口、机动车氮氧化物排放量等人为因素相关性也较高。京津冀区域应从农村大气污染(散煤和秸秆燃烧、道路扬尘等)、城镇机动车尾气排放防控等方面加大治理力度。

基于新空气质量标准的全国大气环境承载力评价

随着中国环境问题特别是大气环境问题的凸显,环境承载能力研究成为国内各界关注的热点。采用大气污染物年均质量浓度与新的空气质量标准比较的方法即超标倍数法,对全国330个地级城市进行大气环境承载力评价。评价结果表明,有70%的城市大气环境超载,大气环境承载形势严峻。超载最严重地区为京津冀及周边区域,长三角地区、中部大部分地区。PM2.5为大多数重点城市超载的首要污染物。通过对比大气环境承载指数与污染物排放总量、污染排放强度、人口、第二产业、地形、气象等因素的相关关系发现,不同地区主要影响因素不同,应该采取分区域、季节等差别化手段控制污染物排放,提高环境承载能力。

中国地级以上城市SO_2年均质量浓度时空特征分析

"十一五"期间,我国SO2等污染物的污染形势得到初步遏制,但是SO2依然是大气污染的重要污染物之一。研究地级以上城市SO2年均质量浓度的时间和空间分布特性,了解其时空分布规律,对于重点区域大气污染防治规划的落实和SO2污染防治具有一定的参考意义。在汇总整理2007—2010年我国地级以上城市SO2年均质量浓度的基础上,初步定性分析了其年度变化规律,并分析了2010年333个城市SO2质量浓度的空间分布规律;然后应用数学方法定量分析,重点应用重心迁移的方法分析了2007—2010年地级以上城市SO2年均质量浓度重心的变化;应用全局空间自相关分析和局部空间自相关分析研究2010年地级以上城市的整体聚集特性和局部聚集特性,用Moran’s I指数表征整体聚集度,Lisa值表征局部聚集度。结果表明,2007—2010年4年间,我国地级以上城市SO2严重污染的趋势得到遏制,其年均质量浓度大于空气三级质量浓度标准的城市比例显著降低;污染重心在中部偏南的湖南省境内,并存在西南向的微弱移动。2010年SO2污染具有一定的聚集特性,全局聚集度指数为0.45;局部聚集明显,其中华北平原、内蒙古高原的城市为SO2高污染的聚集区,其次是四川盆地和云贵高原的部分城市。因此,需要加强控制华北平原、内蒙古高原、云贵高原、四川盆地的SO2污染。区域联防联控,遏制污染向西部地区转移,对于我国大气污染防治、提高空气质量非常重要。

生态风险与生态安全的评价方法及前景

各种生态环境问题的严重后果引起了人们对环境与生态的重视,并催生了生态风险与生态安全评价。为了更好地进行这两方面的评价,首先分别综述生态风险和生态安全评价的发展进程,突出主要研究方法的介绍,由此总结生态风险评价与生态安全评价的关系以及生态风险与生态安全评价的发展趋势。生态风险评价主要有健康危险度法、环评指数法、景观生态法、空间统计或地统计法、相对风险模型等方法;生态安全评价主要有综合指数法、景观生态法、生态承载力和生态足迹方法、突变级数等方法。生态风险与生态安全评价是从相反的角度研究生态系统的状况和潜在威胁,生态风险评价偏重细节分析,生态安全评价偏重整体分析。空间和时间尺度的扩大、评价方法的改进、评价标准的制定和评价的可信性检验都是生态风险评价与生态安全评价的发展趋势。

基于GWR的中国地级城市SO_2年均质量浓度模拟

中国城市空气污染问题已经引起广泛关注。目前相关研究很多,但是以空间位置为拟合参数,对空气质量进行回归模拟的研究较少。以2010年中国地级以上城市SO2年均质量浓度为因变量,分别应用普通线性回归和地理加权回归(GWR)模型模拟SO2年均质量浓度,其中地理加权回归方法考虑了空间位置的影响并以此作为回归参数。回归的自变量指标体系包括气象要素(多年平均温度、光照、降水)、植被覆盖(NDVI)、地形要素(坡度、坡向、起伏度)、人为因素(GDP、能源消费)几个方面。由于各指标之间存在较强的相关性,用主成分分析方法计算得到温度、日照、降水、NDVI表征的气象植被综合指标,高程、坡度、起伏度表征的地形综合指标,和GDP、能源消费表征的人为因素综合指标。用3个综合指标值作为自变量进行回归模拟。普通回归结果较差,其r2为0.11,矫正的r2为0.10;GWR模型模拟结果相对较好,其拟合优度显著提高,r2为0.66,矫正的r2为0.47。因此,地理加权回归适合进行此类拟合,普通线性回归不适合。通过对比地理加权回归模拟的各个城市的拟合优度,发现年均质量浓度数值较高的地区拟合效果较差,这些地区主要集中在中国华北和南部部分地区。与基于机理的模型相比,GWR模型和其各具优缺点,GWR的优势主要表现在数据及其格式化要求低,计算机软硬件条件要求低,运算速度快等。

流域经济环境综合形势研究:以松花江流域为例

构建流域经济环境综合形势指标体系及控制区经济环境综合诊断形势指标体系,采用指标权重法及和环境基尼系数法,以松花江流域为例进行经济环境综合形势研究,发现2007-2012年松花江流域经济环境形势有一定程度的好转,其中经济与污染排放形势和经济与环境质量形势都有所改善。进一步对比各子指标发现,流域污染排放行业差异形势有恶化趋势,而且水环境质量形势改善程度不大,是造成流域经济环境综合形势一般而且改善速度慢的主要原因。3个控制区的经济环境综合诊断形势差异较大,吉林控制区形势好转速度最快,黑龙江控制区形势好转速度较慢;内蒙古控制区诊断指数变化不大。建议松花江流域调整产业结构,降低单位GDP污染排放强度,改善流域水环境形势。

中国自然灾害生态风险评价

进行中国(陆地)生态风险评价研究,旨在探讨大尺度的区域生态风险评价方法并实施评价,为生态系统的风险识别和风险防范提供科技支持。选择10种自然灾害作为生态风险源,22种生态系统作为风险受体,并考虑生态-环境脆弱性的影响。在各单项灾害生态风险评价的基础上,完成了中国灾害生态风险综合评价与制图。评价结果显示,从诸种自然灾害风险源叠加的综合生态风险看,生态系统高、中风险等级的比例占全国面积的45%,中国生态保护、风险防范任重而道远。建立适应性的防灾减灾和生态风险防范机制,合理利用和保育森林、草地、农田、湿地等生态系统势在必行。

基于环境基尼系数的控制单元水污染负荷分配优化研究

将基尼系数这一福利经济学概念引入松花江流域水污染物负荷分配过程,综合考虑水循环的社会-经济-资源-环境因素,从社会经济发展、科技进步水平、水污染治理水平和资源禀赋差异角度出发,遴选出人均GDP、重污染行业总产值比重、人均水污染物产生强度、工业水污染物去除率、生活水污染物去除率、单位国土面积水资源量、国控劣Ⅴ类断面占比7项指标,以COD及NH_3-N负荷为控制因子,辅以贡献系数这一表征外部不公平性参数,构建了以基尼系数为度量标准的流域水污染负荷优化分配模型,并据此制订了松花江流域33个控制单元基于公平性的水污染负荷分配方案。研究表明,2012年松花江流域基于7项指标的基尼系数值均大于0.4,超过了基尼系数合理警戒线,说明流域控制单元间COD及NH_3-N排放在社会经济和资源环境方面存在不公平现象,其中松花江干流和第二松花江流域是不公平性特征最为突出的两个流域。在Lingo模型优化分配得到的2020年流域各单元COD削减方案中,单元21的年削减量最大,为1.82万t/a,单元10的年均削减率最高,达8%;在相应NH_3-N削减方案中,单元21的年削减量及削减率均为最大,分别达到0.08万t/a及8%。

我国主要电子废弃物产生量预测及特征分析

中国逐渐进入电子电器产品更新、淘汰的高峰期,电子废弃物产生量逐年增多。文章将家用电器、电脑和数码产品作为主要测算对象,根据电子电器产品的国内销售量、产品寿命期、平均重量以及各省份保有量等数据和参数,使用斯坦福(Stanford)模型定量化预测了2011-2020年我国主要电子废弃物产生量及各省份分布情况。结果表明:未来10年,我国各类电子废弃物将呈现较快的增长趋势,2011、2015、2020年总产生量分别达到394×104、613×104、963×104t,年均增速7.9%左右;家用电器类电子废弃物仍将是主要来源,但以手机和便携电脑为代表的数码和电脑类电子废弃物增速和产生总量同样十分显著;电子废弃物的产生区域主要集中在东南沿海等发达地区以及河南、四川等人口大省。针对电子废弃物防治政策法规体系、回收管理体系以及责任分担制度和技术推广等方面提出合理性建议。

水污染物总量控制目标分配研究——考虑主体功能区环境约束

随着污染物总量控制手段在我国的不断推进与深化,不同区域间污染物总量控制目标的公平合理分配方法是目前污染物总量管理研究的热点。文章从公平性的角度出发,充分考虑社会经济发展水平、水污染物削减潜力、主体功能区类型环境目标约束、水环境质量及资源禀赋等方面的差异,构建国家水污染物总量控制目标分配指标体系,利用熵值法与改进等比例分配相结合的方法对2015年国家COD和氨氮总量控制目标进行省级行政单元分配。结果显示,COD和氨氮在各省市自治区的削减目标分配特征基本一致,但削减率存在明显的地区差异。削减率较高的地区主要集中在东部的北京、天津、上海、河北、山东、浙江和广东等地以及中西部的山西、陕西、宁夏和青海等部分地区,其COD和氨氮削减率高于全国平均削减率,分别介于9.1%-14.1%和11.0%-21.8%,这主要与其主体功能区的发展要求、经济发展水平、污染治理水平和水环境质量状况等因素有关。削减率较低的地区主要集中在西部的西藏、新疆、甘肃、贵州和云南等地以及东部的福建和江苏等部分发达地区,其COD和氨氮削减率低于全国平均削减率,分别介于4.7%-7.7%和6.6%-9.5%。其中,西部五省区较低的削减率与其较小的水环境压力、较高的主体功能区环境目标约束有关,东部两省因其污染治理水平较高,削减率略低于全国平均削减水平。从COD和氨氮分配结果来看,符合不同主体功能区类型对水环境质量的要求以及污染减排的最终目的。该分配方法体系,在考虑公平的基础上同时兼顾了地区之间的差异性,为我国在不同区域间进行污染物总量控制目标分配提供了新的思路,对于实现不同地区间协同控制以及水环境质量的改善具有重要的指导意义。

基于自然灾害的北京幅综合生态风险评价

经过20多年的发展,风险源评价从单一风险源扩展到多风险源,风险受体从单一受体发展到多受体,评价尺度也从种群、生态系统扩展到区域和景观水平。但总体说来,对多风险源、多过程的多个生态系统层次的风险评价尚不成熟。运用数字高程模型、干燥度分布图、植被指数、人口密度以及8种自然灾害风险源频率分布图、土地利用图、植被类型图、陆地生态系统生态资产分布图等数据,基于ArcGIS 9.2平台,综合考虑生态的脆弱性,风险源的发生频率,受体的暴露水平、危害程度等,对多风险源、多个生态系统综合的北京幅生态风险进行评价。旨在对区域综合生态风险评价方法进行探讨。评价结果显示:(1)高风险区主要为本区环渤海湾沿岸,包括天津市,河北唐山、沧州,山东滨州、东营、潍坊等沿海地带;以及本图幅西部、北部的太行山地,包括河北省、北京市及图幅西部的山西、河南部分地区;(2)较低生态风险区所占比例较高,达42.55%,可见降低生态风险有很大的潜力;(3)高强度的人类开发,尤其是在滨海地区围海造陆,将会导致沿海地区生态风险更高。

基于主体功能区约束的大气污染物总量控制目标分配研究

考虑经济发展水平、污染物排放现状、污染物治理水平、空气质量,特别是国家主体功能区环境目标约束等因素,构建大气污染物排放总量分配的指标体系,用改进的等比例分配方法对2015年国家SO2,NOx总量控制目标进行区域分配。分配结果表明:SO2和NOx削减量大的省份主要集中在华北平原及其周围地区,这些地区污染物排放量大、空气质量较差;削减比例较大的地区主要集中在西部地区以及北京、天津2个直辖市,这些地区单位GDP能耗高、工业污染物去除率低、空气质量差;削减量相对较小的地区主要集中在西南和南部一些省份;削减比例较小的地区主要集中在中南部和南部几个省份,这些地区污染物排放量相对较少,空气质量好于其他省份。

一种新的城市群大气环境承载力评价方法及应用

针对中国国土资源环境承载力评价研究理论与方法存在不足的情况,以全国主体功能区中处于优化开发区域的5个城市群为例,用一种新的方法评价城市大气环境纳污承载力。以城市大气污染防治标准为基础,根据不同级别城市空气污染指数所对应的天数占全年监测天数的比例,确定5个城市群的城市大气环境纳污承载力底限水平得分。评价结果表明,快速增长的经济给大城市的大气环境带来巨大压力,处于优化开发区的珠三角城市群的大气环境纳污承载力得分87.13,为较高承载级别。其他城市群得分从高到低依次为辽中南(78.73)、京津冀(77.92)、长三角(77.23)、山东半岛(76.32),均为中承载级别。要使这些城市群保持良好的空气环境,必须加大污染防治力度,优化国土规划空间布局,在大力发展经济的同时,兼顾其对环境的负面影响。

京津冀区域生态资产负债核算研究

开展生态资产负债核算研究对自然资源资产负债表编制具有重要意义。以京津冀13个地市为例,通过计算生态产品供给价值变化以及生态足迹、生态承载力和生态赤字来分析其生态资产负债变化情况。核算结果表明,2012年京津冀生态产品供给的期初价值为4686亿元,期末价值为4990亿元,当期增加340亿元。京津冀生态足迹和生态承载力分别为4451.06万hm2和1932.68万hm2,生态赤字为3167.8万hm2。生态赤字较大的城市分别是北京市、天津市、石家庄市和保定市,生态赤字较小的城市分别为秦皇岛市和承德市。北京市人口增长过快和资源消耗量过大是生态赤字的重要原因。京津冀区域在发展方面引起的生态资产变化,需要引起高度重视。

京津冀地区环境资产负债表编制研究

环境容量资产的核算是自然资源资产负债表编制中的主要组成部分。本文基于环境容量提出京津冀地区环境资产负债表编制方法,阐明该地区环境资产负债表的编制内容、核算范围以及编制路径,对2013年该地区及13个城市的环境容量资产进行核算,并编制了实物量资产负债表。在此基础上,提出了京津冀地区降低环境资产负债的政策建议,指出我国环境资产负债核算工作逐步规范化、制度化的方向。结果表明,京津冀地区大气及水环境容量均处于严重负债状态,其中,主要大气污染物SO2、NOx和PM2.5环境容量资产负债率分别为-235%、-263%和-316%,主要水污染物COD和NH3-N环境容量资产负债率分别为-414%和-850%。本文研究成果可为京津冀地区资源环境与经济发展决策提供科学基础,同时也可为其他地区开展环境资产核算研究提供参考。

国内外生态环境智慧治理比较及对我国的启示

随着信息技术的发展,生态环境智慧治理成为深入打好污染防治攻坚战、加快生态环境治理变革的重要手段。本文总结了发达国家生态环境智慧治理的法律法规和政策保障、生态监测感知与决策系统建设、数据共享与合作机制以及融入智慧城市建设中的科技创新;梳理了我国生态环境智慧治理的历程、法律法规和标准规划,以及智慧治理在监测、执法、决策、公众参与等方面的应用。通过国内外对比分析,总结了我国生态环境智慧治理的优势与劣势,并提出了提高数据开放和共享的程度、将生态环境智慧治理融入智慧城市建设、推进多元化生态环境智慧治理模式等建议。

基于大数据方法和SOFM聚类的中国经济-环境综合分区研究

研究使用经济和环境多源大数据,建立包含人口、GDP等经济指标和空气质量等环境指标的中国经济-环境关联体系,识别各指标的热点、冷点时空变化特征,采用人工神经网络聚类方法对中国现阶段经济-环境进行综合分区。研究结果如下:①灯光平均强度较高的省份主要集中在沿海地区,经济以长三角、珠三角和环渤海区域为主要拉动引擎,呈东南高西北低的发展态势,东部沿海地区经济发展优于东北、中部和西南地区。②PM2.5浓度呈现先增后减趋势,高污染区主要集中在华北、华中等区域;东北方向逐步扩散,污染热点地区从辽东半岛、山海关一线向东北扩张;南方地区基本保持稳定态势。③采用自组织特征映射模型对2015年全国各地级市OLS灯光指数、人口、城市自然边界和年均PM2.5浓度4类指标进行聚类,第I类为经济极发达-环境恶化地区,主要位于华北平原和长江三角洲;第II类为经济发达-环境趋恶化地区,主要分布在第I类区域周边,特别是京津冀周边地区;第III类为经济发达-环境良好地区,广东、海南、江西、福建以及重庆等省市多属此类型;第IV类为经济不发达-环境优质地区,主要分布于东北地区北部、内蒙古、甘肃、贵州、新疆、青海、西藏等地。

推动生态环境规划数字化转型的研究与思考

生态环境规划在国家生态环境治理体系中发挥了越来越重要的作用。数字化技术是生态环境规划的基础工具,对于提升生态环境规划编制与实施的系统性和科学性发挥重要的作用。本文在回顾生态环境规划相关数字技术发展历程的基础上,指出了未来生态环境规划数字化转型的重要意义和必然趋势,分析了传统生态环境规划存在的一些技术方法落后、与信息化技术融合有待深入、信息化基础建设薄弱等问题和挑战,提出了生态环境规划未来数字化转型的若干建议,包括加强数值模拟、大数据分析、数字空间分析、虚拟现实等数字化技术的应用。

天津市水资源供需现状与预测研究

以天津市为例研究我国北方高强度开发的水资源供需问题。分析天津市近几十年的水资源供用现状，结合区域发展规划预测其2020年水资源需求量和供应量，并对其水资源供需平衡进行分析。结果表明，天津市近年年均水资源量为16.90亿m3，水资源供需一直存在较大矛盾；2020年水资源需求量为52.53～54.90亿m3，供应量为48.04～50.54亿m3。在平水年(50%,保证率)，水资源供需平衡为－1.99亿m3，少量缺水；在偏枯水年(75%,保证率)，水资源供需平衡为－6.86亿m3，会出现水资源短缺情况，若遇特枯水年缺水则非常严峻。针对水资源短缺的情况，天津市需要采取各项措施开源节流，保证水资源供应。研究具有一定的学术价值和现实意义。

京津冀城市群大气污染传输规律研究——两组排放清单的比较分析

利用WRF/CALPUFF耦合模型,在同样重污染气象条件下,选择了当下模拟应用最广的两组排放清单对4种主要污染物(NOx,SO2,PM2.5和PM10)进行京津冀城市间区域传输贡献比较分析.其中一组排放清单来自政府的环境统计(以下称:环统排放清单),另一组排放清单是来自中国多尺度排放清单(以下称:MEIC排放清单).污染物的浓度空间分布表明,两种排放清单下污染物浓度均呈现北部以唐山中心,南部以石家庄-邯郸为中心的分布特征,均是由两个浓度最高的中心向外逐渐降低.但是环统排放清单下模拟的污染物浓度高值区范围更大,更接近实际监测数据.基于不同的清单输入,一些城市的传输角色存在一些差异.例如,对于4种污染物,两种排放清单模拟出的沧州与周边城市的净传输方向完全相反,在MEIC排放清单中,沧州以向外净传输为主,即为源;而在环统排放清单中,沧州则变成了净输入城市,即为汇.这些结论将影响大气联防联控中各城市源汇责任的认定,在实际环境管理中应注重多源数据的选择、验证和比较.