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黄河流域区域再生水循环利用的制约因素和对策措施探讨

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环境科学研究 2024年第1期37卷 131-139页

作者：温慧娜高涵张翔彭定华寇杰锋生态环境部黄河流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心河南郑州450000 生态环境部环境规划院北京100012

区域再生水循环利用是破解水资源、水环境和水生态“三水统筹”治理难题,实现污水资源化利用的重要途径.通过调研黄河流域上中下游16个地级市区域再生水循环利用试点实施方案的推进情况,剖析了区域再生水循环利用模式在地方的认知度和... 详细信息

区域再生水循环利用是破解水资源、水环境和水生态“三水统筹”治理难题,实现污水资源化利用的重要途径.通过调研黄河流域上中下游16个地级市区域再生水循环利用试点实施方案的推进情况,剖析了区域再生水循环利用模式在地方的认知度和融合度,从政策和技术层面梳理了影响黄河流域区域再生水循环利用体系构建的主要制约因素,并提出了相应的对策措施.旨在推动区域再生水循环利用体系在黄河流域更大范围内发挥更加显著的效益,为其他流域再生水利用提供借鉴.政策层面的制约因素表现在地方政府缺少对再生水利用比例的考核机制,人工湿地工程无法与当地再生水利用规划、城镇污水处理厂和管网建设充分衔接融合,再生水不能有效纳入水资源配置规划,对于再生水取用权和收益权亦缺乏明确的管理要求,再生水尚未纳入水权交易市场.再生水利用工程盈利能力较弱,在缺乏经济政策保障的情况下很难形成稳定的市场运营和长效运行机制.技术层面的制约表现在冬季低温条件下,人工湿地工程的处理效果对运维技术的依赖度较高.不少地方的人工湿地工程往往缺乏专业运维队伍,“重建设、轻运维”的现象较为普遍.黄河流域再生水用于农业灌溉的需求量大,潜力有待充分发掘,再生水盐分升高和水质安全利用问题需持续探索和研究.提出的对策措施包括四方面:一是强化地方政府相关职能部门的协作协同,加大再生水利用率在考核中的权重,鼓励基础较好的地区开展再生水水权交易制度建设试点;二是省级层面应加大对区域再生水循环利用工程的政策和资金倾斜,推动工程尽早开工建设和发挥示范效益;三是强化人工湿地用地保障和运维管理;四是鼓励地方政府出台支持再生水用于农业灌溉的政策,推动黄河流域内典型农业县城形成具有示范性的再生水农业安全利用模式.

关键词：黄河流域区域再生水循环利用制约因素

府河-白洋淀河湖系统沉积物重金属生态风险评估

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环境科学学报 2024年第3期44卷 167-176页

作者：张覃赵亚娴杨永郭伟臣岳亚萍徐静生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所国家生态环境保护污染物计量和标准样品研究重点实验室北京100029

河湖交错区是白洋淀流域重金属输入湖泊的主要通道,也是流域内重金属富集的高风险区,明晰河湖系统梯度下沉积物重金属污染情况的空间分布特征对白洋淀的水生态安全至关重要.本研究于2022年7月采集白洋淀河湖系统不同区域(府河下游、河... 详细信息

河湖交错区是白洋淀流域重金属输入湖泊的主要通道,也是流域内重金属富集的高风险区,明晰河湖系统梯度下沉积物重金属污染情况的空间分布特征对白洋淀的水生态安全至关重要.本研究于2022年7月采集白洋淀河湖系统不同区域(府河下游、河湖交错区及淀区)共18份沉积物样品,测定了6种重金属(Cd、Pb、Cu、Cr、Ni和Zn)含量,采用BCR三步提取法对各区域6种重金属元素进行赋存形态分析,并利用地累积指数法(Igeo)、潜在生态风险指数法(RI)和风险评估编码法(RAC)对白洋淀河湖系统各区域进行污染评估及生态风险评价.结果显示,府河-白洋淀河湖系统沉积物重金属含量由高到低依次为Zn>Cr>Ni>Cu>Pb>Cd,且6种重金属含量均呈现出河湖交错区最高,府河次之,淀区最低的趋势,这可能是由于河流流速相对较高,重金属无法在此大量沉积,流经河湖交错区后水流速度降低,大量由河流输入的重金属在此沉降汇集至表层沉积物.Cd元素的弱酸提取态(F1)占比最高,其含量虽低,但生物有效性较高.Pb元素的可还原态(F2)占比最高,其余4种重金属元素均以残渣态(F4)为主,生物有效性低.多种风险评价结果均显示,白洋淀河湖系统整体污染水平较低,其中,淀区的潜在生态风险水平为低风险,而河湖交错区为高风险;Cd元素潜在生态风险水平和生物有效性较高,其余5种重金属元素潜在生态风险和生物有效性为中等和偏低水平.研究结果表明,白洋淀河湖系统重金属污染治理应关注重点区域河湖交错区,且重视金属元素Cd的生态风险.

关键词：白洋淀河湖交错区重金属空间分布风险评估

辽河流域氮素时空分布及其对土地利用和降雨的响应

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环境科学 2024年第4期45卷 2373-2384页

作者：周波李晓光童思陈吕旭波郭朝臣雷坤重庆交通大学河海学院重庆400074 中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨... 详细信息

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨的响应进行了研究.结果表明:(1)在时间上,7年来总氮浓度整体呈上升趋势,氨氮浓度呈下降趋势.总氮和氨氮浓度呈明显季节规律,其中总氮浓度在秋冬季节高,在春夏季节低;氨氮浓度在春冬季节高,在夏秋季节低.(2)空间上,总氮浓度呈西高东低分布;氨氮浓度呈中间高四周低分布.汇入支流和上游发源地总氮浓度过高,可能分别是辽河流域西部小凌河流域和饶阳河流域总氮浓度高的原因.(3)农田和城市用地是氮素升高的主要影响因素,森林对氮素具有净化作用.土地结构对总氮在小尺度、枯水有更好的解释能力,而氨氮在大尺度、丰水有更好的解释能力.(4)强降雨发生之后,氮素浓度通常在当天或雨后1~5 d内达到峰值.随着降雨强度的增加,氮素浓度呈现先增加后减少的趋势.

关键词：辽河流域总氮氨氮土地利用强降雨

农业有机废物还田利用促进土壤健康和应对气候变化的路径及研究建议

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环境工程技术学报 2024年第5期14卷 1532-1540页

作者：蔡文倩周丽余婷王谦邹国燕生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心上海市农业科学院生态环境保护研究所郑州大学生态与环境学院

作为实现“城乡无废”目标的重要组成部分,农业有机废物还田利用是一种资源节约、环境友好的利用路径,对于提升农村污染控制水平、促进农业可持续发展、助力我国实现碳达峰及碳中和目标具有重要的意义。在系统总结农业有机废物还田利用... 详细信息

作为实现“城乡无废”目标的重要组成部分,农业有机废物还田利用是一种资源节约、环境友好的利用路径,对于提升农村污染控制水平、促进农业可持续发展、助力我国实现碳达峰及碳中和目标具有重要的意义。在系统总结农业有机废物还田利用的主要路径以及研究现状基础上,分析农业有机废物还田对土壤健康状况改善、农田温室气体排放方面的影响,并对当前存在的问题提出解决措施。研究发现,还田利用解决了大部分农业有机废物消纳的问题,有利于土壤肥力和固碳效果提升,但也带来了农田病虫害增加、稻田甲烷排放量居高不下、土地消纳粪污量超载等新的问题。同时,还田利用的市场要素不健全,短时间难以形成有效的市场闭环。应从还田利用长期系统定位监测网络构建、完善还田利用效果监测评估标准体系、补齐市场要素等方面,加快推动农业废物还田利用研究工作和制度建设,为促进农业生态系统的可持续发展、确保粮食安全和应对全球气候变化提供理论支撑。

关键词：农业有机废物还田利用土壤健康温室气体排放

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全球生物多样性框架基金管理政策分析与启示

生物多样性 2024年第3期32卷 164-170页

作者：刘海鸥杜乐山刘文慧李子圆潘丽波刘蕾中国环境科学研究院生态研究所北京100012 生态环境部对外合作与交流中心北京100035

中国是生物多样性最丰富、受威胁最严重的国家之一,需要投入大量资金来保护生物多样性,仅依靠国内资金开展生物多样性工作将对国家造成一定经济负担。依托全球环境基金(Global Environment Facility,GEF)管理的昆明-蒙特利尔全球生物多... 详细信息

中国是生物多样性最丰富、受威胁最严重的国家之一,需要投入大量资金来保护生物多样性,仅依靠国内资金开展生物多样性工作将对国家造成一定经济负担。依托全球环境基金(Global Environment Facility,GEF)管理的昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架基金(简称“框架基金”),将为包括中国在内的发展中国家提供更多资金支持。本文梳理了全球环境基金管理政策和项目审批流程,比较分析了框架基金与全球环境基金的异同,并结合以往中国全球环境基金生物多样性领域资金使用情况,从3个层面提出了具体建议。在国际层面,提出延长框架基金运行期限、加强框架基金与昆明生物多样性基金协同,在政府层面,提出加强指导与宣传、研究确定国内支持领域,在项目申报策略层面,提出研判项目申报方向和额度、加强与重要利益相关方沟通,以期为利益相关方开展管理和申报工作提供参考。

关键词：生物多样性生物多样性公约全球生物多样性框架基金

基于减污降碳和水质目标约束下的黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值研究

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环境科学研究 2024年第1期37卷 202-211页

作者：彭定华张辉马雪菲黄河生态环境部黄河流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心河南郑州450004

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理... 详细信息

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理厂主要污染物排放浓度、中水回用率、主要污染物去除率及减排效果,分析四座污水处理厂入河排污对黄河干流兰州段水质的影响,梳理污水处理厂运行阶段的碳排放情况.结果表明:(1)兰州市城区四座污水处理厂中水回用率低,介于0.86%~4.66%之间.(2)四座污水处理厂主要污染物的去除率高于国内污水处理厂主要污染物去除率的平均水平,COD、NH_(3)-N年均减排量分别为114584.1、8234.6 t,减排效果明显.(3)在黄河枯水期上游来水水量小、水质接近或超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质目标限值的条件下,叠加区间其他入河排污口的影响,兰州市城区四座污水处理厂均按照设计规模及设计出水水质排污会对下游河段水质造成影响.因此,不能一味地追求出水水质,盲目提标改造,要综合考虑污水处理厂运行过程中的碳排放,在满足受纳水体水质目标前提下,统筹考虑减污降碳.

关键词：污水处理厂排放限值减污降碳水质目标

气溶胶消光作用造成的辐射削减:基于2022年6月河南地区的观测分析

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环境科学研究 2024年第5期37卷 996-1005页

作者：黄荷卉龚安保孙俊苹王玲玲徐峻于扬叶子恒康嘉霓郑韶青中国环境科学研究院大气环境研究所北京100012 山东省生态环境规划研究院山东济南250101 河南省生态环境监测和安全中心河南郑州450046 生态环境部环境工程评估中心北京100041

气溶胶粒子的消光作用会对紫外辐射造成削减并影响大气光化学反应进程,其消光性质主要受气溶胶粒径分布、浓度、混合状态以及化学组分等因素的影响,但目前气溶胶消光作用对紫外辐射影响程度的研究尤其是基于观测资料的研究较少.本文利用... 详细信息

气溶胶粒子的消光作用会对紫外辐射造成削减并影响大气光化学反应进程,其消光性质主要受气溶胶粒径分布、浓度、混合状态以及化学组分等因素的影响,但目前气溶胶消光作用对紫外辐射影响程度的研究尤其是基于观测资料的研究较少.本文利用2022年6月河南省内11个观测站紫外辐射和总太阳辐射的连续观测数据,结合卫星遥感的气溶胶光学特性参数,通过线性回归拟合洁净大气下的辐射量,据此评估各观测站气溶胶对辐射的消光作用.结果表明:①河南省气溶胶消光作用造成的紫外辐射削减表现出显著的区域性差异,北部地区的气溶胶消光作用明显强于南部地区,其中,安阳市紫外辐射受气溶胶消光作用造成的平均削减率为14.2%,濮阳市出现了最高的紫外辐射削减率,达25.7%;南部城市南阳市的气溶胶消光作用最弱,紫外辐射平均削减率为3.6%.②同一观测站同期的紫外辐射和总太阳辐射观测数据分析表明,气溶胶消光作用对紫外辐射的削减显著高于对总太阳辐射的削减,该现象是由气溶胶细粒子影响所致.③嵩山站虽为高山站,但气溶胶对紫外辐射的消光作用较多数观测站高,紫外辐射平均削减率达6.8%,该现象是因为嵩山站在地理位置上接近高污染排放地区,细粒子在气溶胶中的占比较高,对紫外辐射的消光更有效.研究显示,河南省气溶胶细粒子对紫外辐射削减作用较为明显,控制气溶胶细粒子数浓度可有效改善当地空气污染状况.

关键词：气溶胶消光紫外辐射观测分析河南省

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中高分辨率卫星影像的装置级别工业热源识别

遥感学报 2024年第8期28卷 2101-2112页

作者：孙爽姜磊刘保献鹿海峰任华忠王新辉李金香北京市生态环境监测中心北京100048 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871

针对精细化工业热源遥感监测困难与误差较大等问题,本文聚焦单个规模较大的工厂内部热场分布情况,提出一种基于中高分辨率卫星影像(Landsat 8)的装置级别工业热源的多层级识别方法。该方法基于双通道非线性劈窗算法反演的地表温度,利用... 详细信息

针对精细化工业热源遥感监测困难与误差较大等问题,本文聚焦单个规模较大的工厂内部热场分布情况,提出一种基于中高分辨率卫星影像(Landsat 8)的装置级别工业热源的多层级识别方法。该方法基于双通道非线性劈窗算法反演的地表温度,利用多种空间统计分析方法分别对单期影像开展热源装置范围的识别检测,筛选出识别位置准确、识别能力稳定的方法,开展多时相热源装置识别分析,确定厂区范围内稳定出现的热源装置的位置,并结合高分辨率卫星影像进一步确定热源装置的边界范围。在某石油化工企业厂区的实验研究结果如下:5种方法均具有识别热源装置的能力。其中,温度1.5倍标准差分级与焦点统计分析方法适合捕捉厂区内最主要的热源装置,冷热点分析、温度1倍标准差分级方法以及聚类与异常值分析方法更适用于识别厂区内一般的热源装置。聚类与异常值分析方法识别结果正确检出率在80%以上,整体遗漏率低于10%,且各期识别结果受季节变化影响较小,更适用于识别装置级别(主要包括生产装置、循环水、锅炉装置、储存库、火炬装置以及罐区)的热源对象。识别的热源装置中,生产装置占比约55%,是厂区主要的热源装置。研究结果表明,中高分辨率卫星遥感影像数据源可以有效监测工业企业的精细尺度发热单元,为环境保护与管理、工业去产能监测提供技术支撑。

关键词：遥感工业热源装置高温单元识别地表温度空间统计分析

数据挖掘在空气质量数值模拟中的应用研究进展

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环境科学研究 2024年第8期37卷 1703-1713页

作者：王标彭瑜王维屠星月杜曙明张亚青冉伶张潇天中国环境科学研究院环境信息研究所北京100012 重庆市生态环境监测中心重庆401120

近年来,数据挖掘技术被广泛用于优化空气质量数值模拟,以提升模拟精度和效率,但所用方法及其应用效果还有待梳理。因此,本文分类归纳了数据挖掘技术在优化空气质量数值模拟中的主要应用方式、优化效果和计算效率。结果表明:①此类研究... 详细信息

近年来,数据挖掘技术被广泛用于优化空气质量数值模拟,以提升模拟精度和效率,但所用方法及其应用效果还有待梳理。因此,本文分类归纳了数据挖掘技术在优化空气质量数值模拟中的主要应用方式、优化效果和计算效率。结果表明:①此类研究根据应用环节分为三类。第一类是模拟结果优化法,对空气质量数值模拟的输出结果进行数据挖掘分析,从而优化预测结果;第二类是模拟过程优化法,利用数据挖掘技术对空气质量数值模拟过程中的输入参数、偏微分方程求解等进行优化;第三类是数据挖掘模型训练法,以数据挖掘技术替代空气质量数值模拟过程,直接预测空气质量。②数据挖掘技术有效提升了数值模型的预测效果和运行效率,尤其模拟结果优化法中的机器学习方法可实现PM_(2.5)、O_(3)预测浓度的RMSE分别降低65%~83%、24%~74%。③尽管数值模型时间复杂度为线性阶,优于数据挖掘,但数值模型的数据预处理量大,且需要计算比研究区域范围更大的嵌套模拟区域,而数据挖掘在矩阵计算、硬件加速方面更有优势,因此数值模型的实际计算开销可能高于数据挖掘。未来数据挖掘技术在空气质量预测模拟中的应用前景广阔,包括集成应用空气质量数值模拟和数据挖掘技术,支撑大气污染防控和决策;此外,还将引入可解释性人工智能技术,解释分析模型预测结果。

关键词：空气质量数值模拟数据挖掘优化时间复杂度