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甬江流域氮素收支估算及其驱动因素分析

环境科学研究 2024年

作者：杨宏伟黄国鲜罗艳雷坤郎琪翁巧然王文辉彭嘉玉李晓光宁波市生态环境科学研究院青海大学土木水利学院中国环境科学研究院生态环境部河口与海岸带环境重点实验室

近年来，大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入，导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域，甬江作为入汇杭州湾的... 详细信息

近年来，大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入，导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域，甬江作为入汇杭州湾的重要河流之一，近年来其入海断面总氮浓度和氮通量反弹明显，开展甬江流域的氮收支估算是开展流域氮污染治理与管控、改善近岸海域水质的重要前提。本文利用2021年甬江流域的基本统计数据和相关参数对该区域氮的收支进行估算，阐明了氮收支的主要驱动因素及其对环境的影响。结果表明：2021年甬江流域氮输入量为5.1×104t；氮盈余量高达2.17×104t，占氮输入量的42.56%；流域氮负荷〔172.56 kg/(hm2·a)〕和陆地氮通量〔105.8 kg/(hm2·a)〕均高于全国平均水平。氮输入源主要包括人畜排泄、化学氮肥、大气沉降，占比依次为39.11%、26.33%、20.91%；氮输出中，有48%被作物收获带走，26.98%的氮素通过反硝化、氮挥发进入大气，21.47%以径流的形式进入水环境；从空间分布上，鄞州、镇海等地区面临较为严峻的氮污染潜势。冗余分析(RDA)显示，人口、农作物种植面积、畜禽数量以及与人类活动有关的工业企业总产值、城镇化程度和GDP是甬江流域氮盈余、氮负荷以及陆地氮通量的主要驱动因素。鉴于甬江流域显著的氮盈余状况，建议采用氮素源头减排治理管控措施以消除氮素盈余对甬江流域氮平衡造成的负面影响。甬江流域氮收支平衡估算可为合理制定氮污染治理管控措施，科学调控流域氮收支和改善近岸海域水环境质量提供科学依据和支撑。

关键词：氮素收支甬江流域氮负荷陆地氮通量驱动因素环境影响

2018～2022年海河流域总氮浓度时空变化特征及驱动因素分析

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环境科学 2024年

作者：熊伟光彭嘉玉李晓光郭朝臣杨坤王文辉吕旭波雷坤中国海洋大学环境科学与工程学院中国环境科学研究院河口与海岸带环境重点实验室中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心

京津冀地区是环渤海区域经济、资源与环境矛盾最为尖锐的地区，入海河流携带丰富总氮输入渤海湾，是引起海湾富营养化的主要陆源输入.将京津冀海河流域划分成112个(2018～2019年)和187个(2020～2022年)控制单元，结合欧式距离分析法和K... 详细信息

京津冀地区是环渤海区域经济、资源与环境矛盾最为尖锐的地区，入海河流携带丰富总氮输入渤海湾，是引起海湾富营养化的主要陆源输入.将京津冀海河流域划分成112个(2018～2019年)和187个(2020～2022年)控制单元，结合欧式距离分析法和K-均值聚类分析法，系统分析2018～2022年京津冀地区海河流域地表水总氮浓度时空变化特征.结果表明，区域总氮年均浓度表现为先降低(2018～2020年)再缓慢升高(2021～2022年)的趋势，其中，2021年6月至2022年6月总氮浓度上升显著；年内总氮浓度则呈现“U”型分布特征，丰水期浓度较低，枯水期浓度较高.相较于枯水期，丰水期高浓度区间的控制单元数减少，低浓度控制单元数增加.相较于平水期(3～5月)，平水期(10～12月)控制单元的总氮浓度更高.浓度梯度超过10 mg·L-1和0～1 mg·L-1的控制单元具有明显的空间迁移特征，超过10 mg·L-1控制单元质心中部向东北方向转移，0～1 mg·L-1的控制单元质心由中部向中南部转移.识别出控制单元总氮浓度变化表现出3种模式，1种U型和1种W型模式表现出汛期总氮浓度升高的特征.流域总氮浓度时空分布特征受土壤蓄积氮量、降雨和气温等因素的共同作用结果，2021年后总氮浓度显著上升，则是受到当年夏季极端降雨事件的短期冲刷，以及暴雨后地下水抬升影响造成.

关键词：京津冀海河流域总氮时空变化特征降雨

粉煤灰在环境修复中应用的研究进展:基于Web of Science的文献计量分析

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应用化工 2024年第4期53卷 888-893,899页

作者：李中浤吕旭波刘新妹李晓光中国环境科学研究院国家环境保护河口与海岸带环境重点实验室北京100012 北京建筑大学环境与能源工程学院北京102627

为深入了解粉煤灰在环境修复领域应用的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家(地区)、机构和个人在该领域的科学贡献和影响。本文采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^(TM)核心合集数据库,数据可视化分析软件Citesp... 详细信息

为深入了解粉煤灰在环境修复领域应用的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家(地区)、机构和个人在该领域的科学贡献和影响。本文采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^(TM)核心合集数据库,数据可视化分析软件Citespace和HistCite Pro,对1990~2022年该库收录的相关文献进行了计量分析,从发文量TOP10的国家(地区)、高产作者、来源期刊、重要研究机构和研究方向热点等方面对1990年以来粉煤灰在环境修复领域的应用和研究现状进行了分析,对了解粉煤灰在环境修复领域的研究方向、发展趋势和研究热点具有指导意义。

关键词：粉煤灰环境修复文献计量 HistCite Pro Citespace 研究热点

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莱州湾入海河流总氮来源及季节性变化成因解析:以弥河为例

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1423-1434页

作者：禹姝含张熙堂张宇轩刘瑞志谷秀赵亮孟庆佳天津科技大学海洋与环境学院天津300457 中国环境科学研究院河口与海岸带环境重点实验室北京100012 潍坊市青州生态环境监控中心山东潍坊262500

入海河流携带的陆源总氮污染是近岸海域无机氮的重要来源,为探究莱州湾入海河流总氮污染内因,本文以弥河为例,分析其2020-2022年生态环境保护部门常规监测及2023年补充调查的加密监测数据,核算各行业总氮污染负荷,系统解析弥河总氮污染... 详细信息

入海河流携带的陆源总氮污染是近岸海域无机氮的重要来源,为探究莱州湾入海河流总氮污染内因,本文以弥河为例,分析其2020-2022年生态环境保护部门常规监测及2023年补充调查的加密监测数据,核算各行业总氮污染负荷,系统解析弥河总氮污染来源及季节性变化成因,并提出总氮管控治理措施建议。结果表明:①弥河流域总氮浓度呈现明显的季节性变化规律,即秋冬高、春夏低。②弥河干流总氮浓度呈“上游相对较低、中下游高”的特征,其中,以农业用地(60.6 mg/L)和居民用地(20.4 mg/L)为主的洗耳河、龙岗河和黄龙沟河等支流流域总氮浓度较高,以山地(6.3 mg/L)、荒地(7.6 mg/L)和湿地(6.9 mg/L)为主的五井石河和南阳河等支流流域总氮浓度较低。③弥河流域总氮来源主要为农业面源(49.3%)、工业与城镇生活源(43.3%),其中农田大棚施肥量高、灌溉水量大、氮磷流失系数高等因素,是弥河农业种植源在农业面源中占比较高(45.4%)的主要原因。④弥河流域总氮季节性变化主要与流域内降雨量、农业面源、污水处理厂工艺效率和河道生态系统自净能力相关。研究显示,弥河流域总氮高值区最主要的污染源为农业面源污染,管控重点是洗耳河流域的地下水和农田大棚种植。

关键词：总氮入海河流季节变化降雨量农业污染

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基于TMVOC模拟的大气压力波动对土壤中苯迁移转化影响研究

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环境工程技术学报 2024年第2期14卷 510-519页

作者：徐昕孙源媛席北斗郑明霞丁鸿羽苏婧环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室中国环境科学研究院北京师范大学水科学研究院

为探究大气压力波动下苯系物(BTEX)的迁移转化规律,提升石化污染场地土壤地下水污染治理水平,以西北某炼化场地为研究对象,结合室内土柱试验与TMVOC软件模拟,开展BTEX泄漏模拟,研究不同大气压力波动幅度下苯在包气带与含水层中的迁移转... 详细信息

为探究大气压力波动下苯系物(BTEX)的迁移转化规律,提升石化污染场地土壤地下水污染治理水平,以西北某炼化场地为研究对象,结合室内土柱试验与TMVOC软件模拟,开展BTEX泄漏模拟,研究不同大气压力波动幅度下苯在包气带与含水层中的迁移转化规律。结果表明:大气压力循环波动会引起包气带中的气相苯发生相间非平衡态迁移,导致气相质量分数增加0.1%~0.5%;非水相液体(NAPL)污染物转化为气相污染物,进而通过大气挥发是主要的质量损失方式,该转化会造成场地及周边的大气环境污染;同时大气压力波动的幅度与气相转变发生时间存在负线性相关关系。研究显示,大气压力波动显著影响了苯的相态转化与迁移过程,促进了苯的相态转化,使得更多的苯转化为气相,造成大气环境污染。

关键词：挥发性有机化合物(VOCs) 包气带大气压力波动 TMVOC

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长江流域城市绿色发展评价与障碍影响

生态学报 2024年第15期44卷 6554-6566页

作者：李林子邓陈宁詹丽雯李小敏谢明辉中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

建设长江流域绿色发展示范带是美丽中国建设的重大任务,开展城市绿色发展评估和障碍影响识别有助于推动长江流域绿色发展。构建了以水为纽带、体现“三水”统筹的长江流域城市绿色发展指标体系,基于CRITIC-熵权、TOPSIS、障碍度模型和... 详细信息

建设长江流域绿色发展示范带是美丽中国建设的重大任务,开展城市绿色发展评估和障碍影响识别有助于推动长江流域绿色发展。构建了以水为纽带、体现“三水”统筹的长江流域城市绿色发展指标体系,基于CRITIC-熵权、TOPSIS、障碍度模型和系统聚类等综合评价方法,对流域内63个重点城市2012—2021年的绿色发展和障碍影响进行评估。结果表明:(1)共抓大保护以来长江流域城市绿色发展进程明显加快;(2)经济规模、生产率、环境效率对城市绿色发展的阻碍明显减小,产业结构重化工化、农业面源污染的阻碍更加突显,多数城市绿色发展都面临水资源开发程度高和经济社会用水效率低的障碍;(3)生态阻力型城市应重点加强水生态环境安全管理,降低资源开发强度,执行更严格的管控制度;经济阻力型城市应重点发展零污染产业,建立健全生态产品价值实现机制;效率阻力型城市应强化水资源刚性约束,推动工农业生态循环发展,大幅提高资源环境效率;生态-经济阻力型城市应率先推动涉水产业绿色改造和优化升级,提升市场竞争优势,同时加强涉水产业环境风险管理;混合阻力型城市应重点依靠创新驱动推动产业转型升级和资源环境效率提升,同时统筹好“三水”关系。

关键词： CRITIC-熵权 TOPSIS 障碍度绿色发展长江

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中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用关联特征

地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1426-1438页

作者：郭玉侯西勇中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 山东省海岸带环境过程重点实验室烟台264003

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年SDGSAT-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与... 详细信息

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年SDGSAT-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用的关联特征。结果表明:①中国大陆海岸线开发利用比例较高,未利用岸线仅占35.11%;在已开发的岸线类型中,养殖围堤岸线占比最大,其次是港口码头岸线;②在土地利用方面,建设用地面积最大,其在天津和上海占有较大比重;人工湿地次之,在辽宁和山东占比较高。对于海域利用,渔业用海在山东和福建占比较大;交通运输用海在上海占比最大;能源开发用海在上海、天津和河北占有较大比重;③从开发利用强度来看,海岸线利用程度综合指数、土地利用程度综合指数和海域利用程度综合指数两两之间均存在明显的正相关关系。与向海一侧相比,海岸线利用程度与陆域土地利用活动之间的相关性更强;空间上,3个指数高值和低值所在的地区基本一致,高值区主要分布在天津和河北等北方省份,低值区主要分布在浙江和福建等南方省份;④从海岸线角度观海望陆:未利用岸线向陆一侧林地占比最高、土地利用程度综合指数值最低,而在未利用岸线向海一侧,旅游娱乐用海的占比高于其他岸线类型;港口码头岸线陆海两侧利用程度综合指数均为最高,陆侧以建设用地为主,海侧以能源开发用海和交通运输用海为主;养殖和盐田围堤岸线海侧的生态保护用海占比高于其他岸线类型。研究结果可为科学规划和管理海岸线、优化陆海空间结构等提供科学数据和决策支持。

关键词：大陆海岸线陆海两侧土地利用海域利用关联特征 SDGSAT-1卫星剖面线中国

林丹淡水生物水质基准、生态风险及有害结局路径研究

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 318-329页

作者：郑逸心李全威钱亚茹王菲菲全占军环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室中国环境科学研究院乌兰察布市疾病预防控制中心

为多角度评估我国淡水水体中林丹生态风险,按照HJ 831—2022《淡水生物水质基准推导技术指南》方法推导,获得林丹短期和长期淡水水质基准值分别为6.15和0.12μg/L,再依据林丹基准值对我国主要淡水水体中林丹生态风险进行评价。结果显示... 详细信息

为多角度评估我国淡水水体中林丹生态风险,按照HJ 831—2022《淡水生物水质基准推导技术指南》方法推导,获得林丹短期和长期淡水水质基准值分别为6.15和0.12μg/L,再依据林丹基准值对我国主要淡水水体中林丹生态风险进行评价。结果显示,我国长江流域的太湖以及岷江、黄河、海河和大辽河河口等水体林丹生态风险处于高风险水平。目前生态风险评价的毒性效应终点仍为一般毒性效应终点(MATC、EC_(10)、EC_(20)、NOEC、LOEC、EC_(50)和LC_(50)等),而有害结局路径(AOP)从基因、细胞、组织及器官水平对污染物毒性效应的因果关系进行定性和定量,可为未来精细化生态风险评价提供科学依据。因此,基于林丹淡水生物毒性研究的文献计量学分析结果,按照经济合作与发展组织(OECD)指导原则,从生物毒性机制的角度构建了肝损伤、生殖损伤和神经损伤3条有害结局路径。

关键词：林丹水质基准生态风险有害结局路径淡水环境

2011—2020年长三角地区农业生产消费系统氮流特征及其驱动因素

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环境科学 2024年

作者：张泽乾董莉刘鹏周婷婷孙丽慧中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室

为研究人类活动对区域氮流的影响，以长江三角洲地区(“长三角地区”)27个城市的统计数据为基础，采用物质流分析法建立氮流模型，分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征，并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明，2011—2020年... 详细信息

为研究人类活动对区域氮流的影响，以长江三角洲地区(“长三角地区”)27个城市的统计数据为基础，采用物质流分析法建立氮流模型，分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征，并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明，2011—2020年，长三角地区农业生产消费系统氮输入强度均值为194.6 kg·(hm2·a)–1，是氮输入热点地区.化肥是最大的输入项.10年间，粮食和动物产品由净输出转为净输入.氮输出以氮环境损失为主，平均占比为53.2%.作物种植氮素利用效率和氮素循环利用率分别为38.7%～42.2%和15.8%～21.5%，均处于较低水平.系统氮输入和氮输出均呈现抛物线下降的趋势，分别降低11.3%和10.0%.空间上，氮输入强度总体呈现“北高南低”的格局，空间异质性显著.强度较高的城市主要分布在江苏北部及东部、上海和浙江东北部地区.各城市氮输入强度呈现显著的正向空间自相关性.基于情景分析法，畜禽养殖规模减少是氮输入降低最大的驱动因素.提高作物种植子系统氮素利用效率，重建物种植和畜禽养殖之间的联系将有助于减少氮损失.

关键词：长江三角洲(YRD) 物质流分析氮损失空间集聚氮素利用效率(NUE)