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中国城镇家庭食物消费体系中氮素流动特征分析

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中国城镇家庭食物消费体系中氮素流动特征分析

作者：王俊能湖南农业大学

学位级别：硕士

随着城镇化的发展,以及生活水平提高,城镇食品消费结构发生显著变化,城镇居民家庭食物中摄入的氮素来源和数量也都相应发生了变化。城镇化改变了有机物生态循环系统,割断了有机排泄物及废弃物与原来的土壤生态系统的联系,使城镇的有机... 详细信息

随着城镇化的发展,以及生活水平提高,城镇食品消费结构发生显著变化,城镇居民家庭食物中摄入的氮素来源和数量也都相应发生了变化。城镇化改变了有机物生态循环系统,割断了有机排泄物及废弃物与原来的土壤生态系统的联系,使城镇的有机排泄物及其他废弃物又不能有效地进入土壤生态系统。同时,氮素作为食物蛋白质的重要成分,随着食物生产和消费而流动,其流动模式和流量与生态环境质量密切相关,未经处理粪尿排泄物和生活污水大量排入城市河涌后,引发起严重的水体富营养化问题。因此,本研究主要在利用国务院污染源项目中的“城镇生活污染源产排污系数测算研究”项目中的试验数据的基础上,采用物质流分析的方法,通过对我国城镇家庭食物消费体系氮素流动特征进行了初步探讨,以期为我国城镇化健康发展、保证资源环境安全提供理论依据。主要研究结果如下：(1)通过分析1981-2007年中国城镇居民家庭人均食物氮年消费量的趋势变化,并进行ARIMA模型时间序列预测分析,揭示了中国城镇化过程中城镇家庭食物氮消费的发展变化规律。结果表明,80年代后城镇居民食物氮年消费量经历了上升-下降-再上升的变化趋势,总体上处于轻微的上升趋势;随着经济快速发展和城镇化进程加快,未来居民食物氮消费量仍然保持持续上升状态,并且具有较大的上升空间。(2)食物食用加工过程是一个多种单元操作的耦合的复杂过程。本研究通过模拟试验法,有针对性地对典型食物加工过程进行观察,以估算食物加工过程氮素流失比。结果表明：不同类别的食物在加工过程中氮素排入生活污水的流失比例存在明显差异,总体上,水产品>粮食、蔬菜>肉类>蛋类,氮素流失比分别为：粮食、蔬菜、肉类、蛋类、水产品分别为：16.00%、17.00%、5.00%、7.00%、27.00%。这为制定食品加工过程产污系数和优化烹饪工艺降低污染负荷提供了理论指导。(3)采用巢式设计进行了人体排泄试验,着重考察了影响污染物排泄系数的几个相关因素。试验结果表明：TN, TP的排泄系数比COD, BOD5的排泄系数要高得多,这反映了人体对氮、磷元素的吸收率比较低,说明了摄入相同数量的潜在“污染物”,人体粪尿排泄物中氮、磷排泄量比例较大;除COD排泄系数外,其他污染物排泄系数均是女性显著高于男性(P能与男女之间的体重、消化能力以及体力消耗等性别差异有关;膳食结构与食物搭配也是影响污染物排泄系数的重要的因素,这可能与不同类别、种类的食物中表征COD、BOD5、TP、TN等物质的含量及其存在形式有关,应关注膳食结构的变迁引发的潜在的环境问题。不同食物在人体内的代谢途径以及食物中微量元素、外源酶等对人体代谢的调节机制还有待进一步研究。再者,探讨了年龄、体质指数对人体粪尿氮排泄量的影响。结果表明,人体尿氮和粪氮排泄量分别为9.16g/cap/d、1.33 g/cap/d。粪、尿氮排泄量随着年龄增长呈递增趋势,但因机体体质的差别表现出一定的差异,总体上体质指数高者其尿氮也明显增多,而粪氮则没有明显变化。粪尿氮排泄模型综合考虑了这两个因素及其交互作用的影响。(5)以城镇家庭为研究对象,探讨了家庭规模、家庭结构对生活污水排放特征的影响。结果表明：城镇家庭生活污水的排放特征与家庭规模、家庭结构密切相关,总体上各污染物指标随家庭规模的增大而增大,其中受家庭规模经济效应影响,COD、BOD的排放强度呈现出较为明显的边际递减规律,而TN、Tp主要受家庭居民个体因素影响较大;由于家庭污染排放与不同类型的家庭之间存在某种特定关系,以参照家庭为基准,构建污染等效因子,为估算不同地区家庭生活污染排放提供了一种简便方法。(6)以氮素在家庭体系中的流动为主线,建立氮素流动模型框架,根据研究调查和文献资料来获取各个流通环节氮素的输入输出参数,设计了几套发展的情景方案,进行模型模拟。情景分析表明：食物消费结构对氮素的输出量有很大的影响,在一定社会经济条件下,家庭体系的氮素输出量取决于食物氮的输入量;粪尿氮还田率、污水处理率和氮去除率三种措施对减少氮素排入水体的敏感度不同,将粪尿还田率提高10个百分点,人均排入水体氮量将降低11.65%;将污水处理率提高10个百分点,食物氮排入水体的比例将降低3%;将氮去除率提高10个百分点,人均排入水体氮量也将降低12.14%。进而对提出转变消费观念,优化食物消费结构,提高氮素的循环利用,提高污水处理基础设施能力,加大脱氮处理技术的研发,制定相关政策,调控养分流动的流向的中国食物链氮素管理策略。

关键词：氮素流动城镇化水体污染

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基于DEA理论的中国区域环境效率分析

中国环境科学 2010年第4期30卷 565-570页

作者：王俊能许振成胡习邦彭晓春周杨环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655 湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128

利用数据包络分析(DEA)模型对中国大陆31个省市区的环境效率进行总体分析与评价,并利用Tobit回归模型分析环境效率的影响因素.结果表明,我国区域环境效率总体水平比较低,但环境效率正逐年好转.根据经济与环境的协调程度可以将全国划分... 详细信息

利用数据包络分析(DEA)模型对中国大陆31个省市区的环境效率进行总体分析与评价,并利用Tobit回归模型分析环境效率的影响因素.结果表明,我国区域环境效率总体水平比较低,但环境效率正逐年好转.根据经济与环境的协调程度可以将全国划分为生态平衡区、优化发展区和集约发展区3类环境-经济功能区.人均GDP、产业结构、城市化率、生产技术水平等都是影响环境效率的重要因素,其中人均GDP、第三产业比重与环境效率呈显著正相关,城市化率和单位GDP能耗与环境效率呈弱负相关.

关键词：环境效率数据包络分析(DEA) Malmquist指数 Tobit回归分析

物种敏感性分布在铊污染淡水生物生态风险评估中的应用

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安全与环境学报 2012年第6期12卷 134-139页

作者：王俊能胡习邦李玉炫许振成中国科学院广州地球化学研究所广州510640 环境保护部华南环境科学研究所广州510655 中国科学院大学北京100049 中国广州分析测试中心广东省分析测试技术公共实验室广州510070

应用物种敏感性分布(SSD)方法构建了铊对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了铊对不同生物的5%危害质量浓度(HC5),分析比较铊对于不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对不同污染物质量浓度,评价了北江铊污染突发事件对不同生... 详细信息

应用物种敏感性分布(SSD)方法构建了铊对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了铊对不同生物的5%危害质量浓度(HC5),分析比较铊对于不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对不同污染物质量浓度,评价了北江铊污染突发事件对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对铊污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为藻类、脊椎动物、无脊椎动物。这可能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势越缓慢。铊对不同物种的HC5从小到大依次为藻类、无脊椎动物、脊椎动物。HC5越小,铊对该物种的生态风险越大,其中藻类对铊最敏感,其HC5为113μg/L。从总体上看,铊对淡水生物系统的HC5为210μg/L。不同质量浓度值得出的潜在影响比例(PAF)的大小,反映对不同类别生物的损害程度。在100μg/L以下,全部物种的PAF值几乎为0;在质量浓度达100μg/L时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;在质量浓度达1 000μg/L时,超过99%的藻类和无脊椎动物受到影响,全部物种有96%受到影响。对2010年北江某突发性铊污染事件中高质量浓度集中区进行生态风险评估,表明该污染河段的生态风险极低,PAF接近于0。

关键词：环境学铊污染淡水生物生态风险物种敏感性分布广东北江

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可拓综合指数及其在水环境质量评价中的应用

中山大学学报（自然科学版） 2008年第Z1期47卷 130-133页

作者：王俊能马晓国广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006

针对现有环境质量评价指数的不足,提出了一种基于可拓理论的新指数——可拓综合指数(EQI): EQI=sum from j=1 to m j·(?)_j(p)/sum from j=1 to m(?)_j(p)。其中,K_j(p)为待评对象p关于等级j的关联度。构建了基于MS Excel和MATLAB并通... 详细信息

针对现有环境质量评价指数的不足,提出了一种基于可拓理论的新指数——可拓综合指数(EQI): EQI=sum from j=1 to m j·(?)_j(p)/sum from j=1 to m(?)_j(p)。其中,K_j(p)为待评对象p关于等级j的关联度。构建了基于MS Excel和MATLAB并通过Excellink联系的可拓综合评价系统,主要包括评价标准数据库模块和可拓质量评价模块,有简单关联函数法、层次分析法、特尔菲法3种赋权方法可资选择。应用于流溪河水质评价,所得结果与文献报道和水质实际情况吻合。

关键词：可拓综合指数水质评价可拓理论流溪河

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区间数的饮用水源地健康风险模糊综合评价

环境科学与技术 2012年第S2期35卷 349-355页

作者：胡习邦王俊能许振成曾东环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655

利用区间数表示饮用水源地水环境中污染物浓度的不确定性,构建了基于区间数的饮用水源地水质导致的健康风险评价模型。同时,建立模糊化的风险评价标准体系,将风险评价标准分为低、低-中、中、中-高、高和极高6个风险等级,并运用综合评... 详细信息

利用区间数表示饮用水源地水环境中污染物浓度的不确定性,构建了基于区间数的饮用水源地水质导致的健康风险评价模型。同时,建立模糊化的风险评价标准体系,将风险评价标准分为低、低-中、中、中-高、高和极高6个风险等级,并运用综合评判法得出健康风险评价的等级。选取饮用水源地水环境中多种污染物为评价因子,将基于区间数和模糊理论的饮用水源地水环境健康风险模糊综合评价模型应用于9个城市饮用水源地水环境健康风险评价中。评价结果表明:重庆、广州、乌鲁木齐等3个城市水源地的水环境健康风险水平较高;儿童和青少年的个人年风险明显高于成人的个人年风险。

关键词：区间数模糊化健康风险评价水源地

城市家庭规模与结构对生活污水排放特征影响分析

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中国环境科学 2010年第8期30卷 1149-1152页

作者：许振成王俊能彭晓春环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655

以北京、上海、广州、兰州、昆明等5个城市30个中等收入城市家庭为研究对象,探讨了家庭规模、家庭结构对生活污水排放特征的影响.结果表明,城市家庭生活污水中各污染物排放量随家庭规模增大而增大,其中受家庭规模经济影响,COD、BOD的排... 详细信息

以北京、上海、广州、兰州、昆明等5个城市30个中等收入城市家庭为研究对象,探讨了家庭规模、家庭结构对生活污水排放特征的影响.结果表明,城市家庭生活污水中各污染物排放量随家庭规模增大而增大,其中受家庭规模经济影响,COD、BOD的排放强度呈现出较为明显的边际递减规律,而TN、TP主要受家庭居民个体因素影响;综合考虑家庭规模、家庭结构的影响,首次提出家庭污染等效因子,把所考察的家庭转换成"等价(参照)家庭",相对于参照家庭而言,所考察的家庭的污染排放状况与家庭污染等效因子成正比,由此反映不同家庭类型与生活污水排放之间的特定关系.

关键词：城市家庭家庭规模家庭结构生活污水

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论环境规划理念和思路的创新

环境保护 2010年第21期38卷 34-35页

作者：郭梅许振成彭晓春王俊能环境保护部华南环境科学研究所

当前,我国工业化和城市化规模、进程前所未有,社会经济发展与生态环境保护之间的矛盾异常激烈。立足经济增长资源环境代价过大、环境污染依然严重的事实,党中央、国务院更加重视环境保护,我国进入"以环境保护优化经济增长"的新时期。环... 详细信息

当前,我国工业化和城市化规模、进程前所未有,社会经济发展与生态环境保护之间的矛盾异常激烈。立足经济增长资源环境代价过大、环境污染依然严重的事实,党中央、国务院更加重视环境保护,我国进入"以环境保护优化经济增长"的新时期。环境规划是指导环境保护工作的重要一环。对环境规划的理念、思路进行研究和探讨,使环境规划更加适应新时期特征,更好地为实现环境保护历史性转变服务,是今后环境规划的重要方向。

关键词：环境规划生态环境保护创新社会经济发展环境保护工作经济增长环境代价环境污染

环境多介质中PCDD/Fs人群健康风险评价——以珠江三角洲为例

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生态环境学报 2011年第2期20卷 311-316页

作者：胡习邦许振成王俊能张修玉中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640 环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655 中国科学院研究生院北京100049

基于珠江三角洲不同环境介质(水体、大气和土壤)及食物中PCDD/Fs的研究资料,利用VLIER-HUMAAN模型评估了该区域不同暴露途径下PCDD/Fs对人群潜在健康风险。结果表明:珠江三角洲地区人群平均每日摄入PCDD/Fs的量(TDI)为3.312 pg WHO1998-... 详细信息

基于珠江三角洲不同环境介质(水体、大气和土壤)及食物中PCDD/Fs的研究资料,利用VLIER-HUMAAN模型评估了该区域不同暴露途径下PCDD/Fs对人群潜在健康风险。结果表明:珠江三角洲地区人群平均每日摄入PCDD/Fs的量(TDI)为3.312 pg WHO1998-TEQ/kg·d-1,低于世界卫生组织(WHO)组织推荐的容许标准(4 pg WHO1998-TEQ/kg·d-1)。从暴露途径来看,珠江三角洲地区成年人摄入PCDD/Fs的主要途径食物摄取,约占了98.0%。在食物暴露中,水产品是主要途径,约占总摄入量的70%,蔬菜和肉蛋类分别占了16.6%和10.5%,其它较低。水产品是PCDD/Fs引起人群健康风险的重要风险源,应采取有效措施保障水产品质量,同时,调整饮食结构,降低PCDD/Fs暴露的潜在风险。

关键词：健康风险评价环境多介质 PCDD/Fs 珠江三角洲

应用物种敏感性分布评估DEHP对区域水生生态风险

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生态环境学报 2012年第6期21卷 1082-1087页

作者：胡习邦王俊能许振成张修玉环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655 中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640

应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了邻苯二甲酸二辛酯(Diethylhexyl phthalate,DEHP)对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了DEHP对不同生物的5%危害浓度(HC5),分析比较DEHP对不同生物类别的毒性敏... 详细信息

应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了邻苯二甲酸二辛酯(Diethylhexyl phthalate,DEHP)对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了DEHP对不同生物的5%危害浓度(HC5),分析比较DEHP对不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对在不同污染物质量浓度下,评价了我国不同地区水体DEHP对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对DEHP污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为无脊椎动物能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势较缓慢;DEHP对不同物种的HC5从小到大依次为藻类<无脊椎动物<脊椎动物。HC5越小,DEHP对该物种的生态风险越大,其中藻类对DEHP最敏感,其HC5为41.01μg·L-1,从总体上看,DEHP对淡水生物系统的HC5为4 521.46μg·L-1;不同质量浓度值得出的PAF值的大小,反映不同类别生物的损害程度。质量浓度在1 000μg·L-1以下,全部物种的PAF值几乎为0;当质量浓度达1 000μg·L-1时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;当质量浓度达10 000μg·L-1时,61.85%和88.04%的藻类和无脊椎动物分别受到影响,全部物种有64.34%受到影响。我国不同地区河流湖库水体水生态风险评估表明其水生态风险极低,PAF接近于0。

关键词：邻苯二甲酸二辛酯污染水生态风险物种敏感性分布地表水