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[硕士论文] 黄大伟
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于煤及围岩矿物中富含多种有毒有害的微量元素,煤炭资源的开采极易将它们释放到周边环境中,这必然会导致大气、水体、土壤等固有环境受重金属污染,甚至以食物链富集的方式威胁到人类健康。本文选定淮北煤田宿南矿区为研究区,采集了59件表土样、8件煤矸石样、24件剖层样及67棵玉米植株,重点对该矿区煤矸石山附近土壤-玉米系统中重金属污染分布特征、赋存形态及垂向运移、植株累积特性进行探究,并就食用玉米进行健康风险评估。主要研究成果如下:
  (1)除Mn无标准限值外,其它6种元素未超过土壤环境质量Ⅱ级标准,其中Cu、Ni和Cd分别超出安徽土壤背景值1.25、1.63和2.58倍,Mn和Zn均值含量高于煤矸石样。综合评价表明,矿区生态风险起主导作用的是因子Cd,其余重金属隶属于轻度危害。依据多元统计结果,Pb、Cu和Zn可解析为煤矿区交通运输源;Mn和Cd代表煤尘与农业活动的复合污染,而Ni和Cr可表示为母质与煤矿开采的联合作用。Kriging空间插值显示,除宿南矿区东南部局部区域外,Mn与Cu具有比较类似的空间分布,其余重金属区域分布各具差异性。
  (2)在非成熟期时,玉米植株中Mn、Cu和Zn主要蓄积于叶部,Pb、Cd和Ni蓄积于茎部,Cr蓄积在根部;成熟期Pb由富集于茎部转变为根部,而Cd和Ni由富集于茎部转变为叶部。表土形态以残渣态百分比为主,且可利用态Cd最高,而环境中Cr最稳定;除芦岭剖层样外,其余样点Mn、Cu、Ni和Zn向深部逐渐降低,均表现出明显的垂向迁移特征。
  (3)各部位对Cd的富集转运最显著,重金属从玉米根部向可食用器官的潜在迁移力较强。土壤各形态对玉米根部吸收重金属有促进或抑制作用。在膳食摄入这一途径下,儿童承受的健康威胁要高于成人,且健康风险指数的大小为Cr>Cd>Zn>Pb>Ni>Cu。
[硕士论文] 张可心
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:地下水是地球水资源的重要部分,随着中国经济、社会的快速发展,地下水污染问题日益严重。为了有利于分级管理及合理安排地下水资源,选择适宜的地下水污染修复技术和方案,更有针对性地解决垃圾填埋场造成的地下水污染问题,应确定环境可行、经济合理的地下水污染修复阈值。基于此,本文构建了垃圾填埋场风险评价指标体系,确定各指标的权重,采用加权求和的方法计算垃圾填埋场地下水污染风险指数,并将垃圾填埋场的地下水风险分级。基于风险分级的结果,对于风险等级高的填埋场,利用健康风险评价模型,反推分析得出污染物对象浓度,并由此根据地下水数值模型模拟分析出合适的修复阈值。主要研究成果如下:
  1、构建了包括垃圾填埋场特征、含水层脆弱性和受体暴露情况的垃圾填埋场地下水污染风险评价指标体系,使用层次分析法对评价指标的权重赋值,并将污染等级分为“低”、“中”、“高”三级,针对不同风险等级提出了相应的管理建议。
  2、基于风险分级的结果,对于风险等级为中的垃圾填埋场,可利用“对象浓度法”确定其地下水污染修复阈值;对于风险等级为高的填埋场,运用基于健康风险评价的方法确定地下水污染修复阈值,即利用健康风险评价模型,首先确定可接受的健康风险程度,同时考虑受体的特征,确定可接受的暴露量,根据此暴露量反向分析得出污染物浓度,由此应用地下水污染数值模型分析出合适的修复阈值。
  3、以北天堂垃圾填埋场的四个填埋地块为例,运用所构建的风险评价模型对其进行风险评价。结果表明,四个填埋地块的风险指数分别为5.307、5.845、7.001和7.413。东北部和北部的填埋地块1和2风险等级为“中”,西北部和南部的地块3和4风险等级为“高”。
  4、按照污染物指标筛选方案,计算污染物的指标总分。由于硝酸盐的总分为1.025,在所有污染物中较高,并且硝酸盐的超标率为75.86%,最大超标倍数为103%,远远高于其他污染物,因此对硝酸盐造成的健康风险进行评价,并确定修复阈值。北天堂地区地下水中硝酸盐污染健康风险评价结果为成年人的硝酸盐健康风险为0.49,而儿童的健康风险为1.69。利用公式基于健康风险计算可接受地下水中硝酸盐的浓度为25mg/l,该浓度即为修复目标。运用GMS软件建立北天堂地区的地下水水流模型,模拟污染物的运移扩散。采用试错法模拟得到北天堂垃圾填埋场地下水中硝酸盐的浓度为80mg/l,该浓度即为应达到的修复阈值。
  5、本文研究了垃圾填埋场地下水污染修复阈值确定的方法体系,为垃圾填埋场地下水污染修复方案的制定提供了理论依据。
[硕士论文] 张杰
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国的国力增强和经济不断增长,人们的生活水平也在提高,对生活品质有了更高的要求。国家“十三五”规划中提出了更加具体的生态文明建设目标,要建立生态文明城市,让山更绿,水更蓝。重庆市水系发育,河流纵横,均属长江水系,随着重庆经济社会发展,流域生态建设愈加重要,开展重庆市流域水生态建设评估也变得十分必要。龙溪河为长江一级支流,流域跨越重庆市梁平区、垫江县和长寿区,由于周围生产生活的废污水不达标排放,龙溪河一度变成黑臭水体,河流生态环境变差,严重影响人们的生活,所以改善龙溪河水生态状况已迫在眉睫。
  本文通过对龙溪河的资料搜集和调查研究,结合流域的实际情况,建立了适合龙溪河的水生态建设评价指标体系,包含7个准则层共计32个指标。然后采用综合评价法对龙溪河的水生态建设状况进行评价,梁平段、垫江段、长寿段得分分别为56.43、50.91、59.75。根据龙溪河流域水功能区划管理目标和水生态建设目标,选取龙溪河长寿开发利用区中3.3km河段,选取水质控制因子为CODcr和NH3-N,运用MIKE21水动力模块和对流扩散模块,建立二维水动力水质模型,模拟研究区域的水位和流量变化。构建龙溪河一维水环境容量模型进行研究。根据龙溪河重要断面和水文站资料,采用段尾控制法计算两种不同保证率设计流量下龙溪河的水域纳污能力,计算结果表明:梁平段、垫江段、长寿段在90%和10%保证率流量的CODcr水环境容量分别为3435.64t/a、2816.04t/a、2892.88t/a和5594.55t/a、3685.80t/a、4332.05t/a,90%和10%保证率流量的NH3-N水环境容量分别为182.85t/a、115.25t/a、161.39t/a和306.24t/a、155.22t/a、242.77t/a。为了达到龙溪河水功能区划的水质目标,根据2014龙溪河流域的入河排污量,计算了三个河段的污染物削减量。
  根据研究得出如下结论:龙溪河总体水生态建设都处于一般状态,下游段状况好于上游段,上游段在水环境保护和水生态工程建设方面较差。梁平段CODcr和NH3-N的水环境容量最大,长寿段次之。梁平段的CODcr和NH3-N都需要削减,情况最差,垫江段需要削减NH3-N的排污量,长寿段情况较好,还有剩余容量,需重点控制龙溪河上游段的排污量,提高水功能区水质达标率。
  本文通过构建龙溪河流域水生态建设评价指标体系对水生态建设现状进行评价,在现状评价基础上,针对水体水环境容量进行研究,对改变龙溪河的生态环境现状,促进水生态文明建设具有参考意义。
[硕士论文] 吴建宇
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:我国煤炭开采方式以“井工开采”为主,在华北平原两淮地区,潜水位高,煤层上覆厚松散层,形成了大面的采煤沉陷积水区,虽然造成了耕地面颊锐减,改变了当地原有的水文循环模式,但是为当地提供了大面积的可利用水资源,同时沉陷积水区在小时间尺度上(几年到几十年)的快速演变,也可以视为“特殊湖泊的快速演变”。
  采煤沉陷积水区随着采煤活动其水深和面积会逐渐增加,根据积水区和地表河流是否连通,将沉陷积水区分为开放式和封闭式积水区,开放式积水区的水质和水量由于受到河流的影响变化较大,其演化规律复杂多变,难以获得沉陷积水区自身的演变规律;而封闭式采煤沉陷区由于周边只有面状径流的汇入,无线状水流的补排,也无工业污水和居民生活污水排入,可以代表采煤沉陷积水区水质和水量变化规律。因此,研究封闭式采煤沉陷区的水环境特征,进行水质评价,不仅为探明沉陷区水质演变规律提供了现场研究证据,也为探讨天然湖泊水质演变提供了参考。
  因此,论文选取淮南封闭式采煤沉陷区作为研究对象,以潘集潘二矿马庄孜采煤沉陷积水区为例,进行了连续一年的月水环境现场调查和水质监测,分析了水环境时间和空间演变特征,农业面源输入、降雨、温度等是沉陷积水区水质主要影响因素,沉陷区属于“浅水型湖泊”,周边土地利用类型及积水前土地类型对水质的空间分布具有一定的影响;采用多种评价方法对水环境进行评价,沉陷积水区水环境在为Ⅲ~Ⅴ类,为尚清洁或清洁状态,不存在有机污染,营养状态为中营养,属于磷限制性水域。为当地水环境的保护、沉陷区的恢复与治理、水资源的农业灌溉和渔业养殖功能等提供理论参考。
[硕士论文] 殷玲玉
环境工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物,具有优良的性质和广泛的应用前景。随着GO应用的增加,其不可避免地进入环境中,从而对环境生物产生影响。此外,由于GO具有超强吸附能力,其进入环境后可能会改变环境中已有污染物的环境行为和生态毒性,从而表现出较大的间接影响,但目前鲜见这方面的研究。本研究以GO与镉(Cd)为目标污染物,以常见农作物玉米为目标生物,分析GO与Cd单独或共存对玉米的影响,旨在阐明GO对环境生物的直接和间接影响,为科学评价GO的环境影响提供参考。主要结果如下:
  (1)水培实验表明,GO与Cd单独处理均降低了玉米生物量,两者共存时,GO能降低Cd对生物量的抑制作用。一定浓度的GO促使玉米吸收更多的Cd,如:GO500+Cd20共存实验组使玉米根吸收的Cd含量比单一20mg/L Cd处理增加了66.46%。
  (2)盆栽实验表明,GO和Cd单独处理均抑制了玉米叶片的光合作用;两者共存时GO能降低Cd对净光合速率的抑制作用,但是GO增加Cd对玉米叶片气孔导度、蒸腾作用、胞间二氧化碳浓度的影响。GO与Cd单独处理时,玉米叶片内MDA含量、SOD活性均显著升高,叶绿素含量降低,表明两者对玉米的毒害作用;两者共存时,GO降低了Cd造成的MDA含量、SOD活性升高的趋势,也降低了Cd对叶绿素的不利影响。土培中GO的存在对玉米吸收Cd有明显促进作用,GO1500+Cd5共存实验组中玉米叶片吸收的Cd含量比单独5mg/kg Cd处理增加了54.84%。
  (3)根箱实验表明,高浓度GO(≧500mg/kg)可刺激根际土壤脲酶活性,Cd则抑制土壤脲酶活性;两者共存时,Cd对土壤脲酶的抑制作用更加明显。GO可刺激根际土壤磷酸酶活性,Cd则降低磷酸酶的活性;两者共存时,GO能降低Cd对根际土壤磷酸酶活性的抑制作用。GO与/或Cd显著影响了玉米根际土壤中微生物的群落结构和生物含量;且GO与Cd共存时根际土壤微生物群落结构和生物量与单一Cd处理时有所不同。
  (4)根箱实验表明:原土中Cd形态主要为残渣态,而经过处理过后的根际土壤中主要形态为酸溶态和可还原态;GO的存在改变了根际土壤中Cd的形态分布,如:5mg/kg Cd处理下,根际土壤中酸溶态所占比例最大,高浓度GO(≧500mg/kg)的加入使还原态比例增加,所占比例成为第一。
[硕士论文] 侯聪超
环境工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源的大规模开发,特别是煤矿井工开采给煤炭主产区的自然生态环境、尤其是地下水环境带来了巨大压力。由于地下水的隐蔽性,如果遭受污染或打破原有平衡,长时间难以修复将会对人类的生存及活动造成威胁。
  在煤炭开采过程中,由于地表的挖掘导致含水层遭到破坏,这使得矿区开采区域形成了地下漏斗,对地下水的补给、径流及排泄造成影响,这所引起的是地下水水量发生变化的问题,地下水水量一旦发生变化,带有污染因子的矿井水及生活污水在非正常工况下渗入污染地下水的几率也将变大。
  运用对比分析筛选出矩阵法,根据直接或间接、可逆或不可逆等限定条件识别出地下水水位、地下水补给、排泄量作为评价地下水水量的影响因素,上覆含水层导水裂隙带发育高度作为评价地下含水层的预测因素,常规因子氨氮作为生活污水预测因子,特殊污染因子氟化物作为矿井水污预测染因子。
  结合“导水裂缝带”高度预测及Visual Modflow数值模拟软件对地下水流场预测模拟,各煤层导水裂缝带发育高度为6.58-71.15m,油页岩有效隔水厚度平均为89.69m,虽然煤炭开采对油页岩上覆含水层影响较小,但对含水层有疏干影响,并以矿井水的形式排出地表。在全井开采完毕,井田向周围水体地下补给损失量为968.44m3/d,由于沉陷积水的影响,地下水向周围水体补给减少量为0.011m3/s,证明了局部地形的改变损失了一部分井田地下水向周围水体的补给量。在水质方面,利用解析法对氨氮和氟化物进行计算,在非正常工况下,氨氮在第10d,距渗透点10m处浓度为7.673×10-3mg/L;氟化物第10d,距渗透点10m处浓度为2.966×10-3mg/L,这说明煤炭开采产生的污废水在非正常工况下对地下水水质会产生影响。
[博士论文] 李晓华
农业生态学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:养殖业耐药性扩散是危害公共健康的全球性问题,而生猪养殖是主要的耐药性扩散源头之一。长期以来,我国的生猪养殖行业大量使用抗生素导致耐药基因从畜牧生产系统向农业生产系统呈现扩散趋势,存在进入食物链诱发耐药疾病风险。因此,有必要针对规模化生猪养殖粪污处理和利用过程,研究抗生素和耐药基因的污染特征及分布规律,科学评估养殖环境耐药性扩散风险。本研究在全国范围选取22个规模化生猪养殖场及周边环境作为研究对象,开展了以下研究:①针对13个养殖场系统分析抗生素、耐药基因和耐药菌在粪便、污水、粪肥还田土壤中的分布特征和污染现况,以及环境因子(抗生素和理化特性)对耐药性扩散的影响效应;②针对华北地区9个典型生猪养殖场及周边地下水环境,评估抗生素和耐药基因的扩散风险。主要的研究结果如下:
  (1)基于对全国13个典型生猪养殖监测点的调查,利用LC-MS/MS检测并分析四环素、磺胺、喹诺酮和大环内酯类等18种常用抗生素在粪便、污水及还田土壤等环境介质中的含量水平和污染特征。结果显示,不同地区抗生素分布特征有所区别,但四环素、磺胺和喹诺酮类抗生素在生猪养殖场使用最为广泛,其中四环素、土霉素、多西环素、磺胺嘧啶、磺胺甲嗯唑、磺胺间甲氧嘧啶、氧氟沙星、诺氟沙星和恩诺沙星在粪污和土壤中残留量最高;常规污水处理工艺对抗生素去除效果有限,处理后外排水中仍残留多种高浓度抗生素,存在环境污染风险;还田土壤抗生素检出水平均明显低于粪便,且粪便和土壤抗生素组成表现出一定的相似性,而对照土壤样品并未检测出任何抗生素残留。
  (2)利用实时荧光定量PCR检测并分析17种常见耐药基因的丰度变化,解析环境因子对耐药基因分布的影响。结果显示,粪便、污水和土壤含有大量耐药基因,除ermB、qnrA和qnrB三种耐药基因外,其它耐药基因的检出率均达到100%,污水处理工艺无法有效去除耐药基因,粪肥还田可诱导耐药基因增加,存在耐药性扩散风险;粪便、污水和土壤中耐药基因的丰度变化与抗生素浓度水平间不存在显著相关性,部分耐药基因在无抗生素诱导条件下仍然具有较高的丰度;四环素、喹诺酮、Zn和TP对粪便和土壤中tetO、tetW、ermB和mefA/E等耐药基因表现出共同选择效应。耐药基因定量和分布特征的结果表明,即便减少或禁止使用抗生素,仍可能存在耐药性扩散风险。
  (3)利用高通量测序分析细菌16SrRNA基因多样性,揭示粪便、污水和粪肥还田土壤耐药菌群落组成和分布特征,以及环境因子对耐药菌分布和演替的影响。稀缺偏最小二乘回归结果显示,421个OTUs与耐药基因相对丰度存在相关性,其中68个OTUs相对丰度≥001%,可能是潜在的风险耐药菌;在门水平上这些耐药菌主要归属于放线菌(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),在属水平上则表现出丰富的多样性;粪便、污水和土壤中抗生素浓度水平对耐药菌组成和分布均有显著影响,但理化性质差异仅对粪便和土壤耐药菌的组成和分布具有显著影响。
  (4)针对规模化猪场污水中抗生素残留向地下水环境扩散的风险问题,研究了养殖场及周边地下水环境磺胺、喹诺酮和四环素类兽药抗生素残留的污染特征,以及抗生素含量和耐药基因拷贝数间的相关性。结果显示,在受检猪场及周边村镇水井采集的18个地下水样中有14个检出抗生素残留,检出率为78%,检出的抗生素包括:泰乐菌素、金霉素、土霉素、恩诺沙星、环丙沙星和诺氟沙星等,含量变化范围在022-2223μg/L之间;采用PCA排序和层次聚类分析,初步判断兽药抗生素可从猪场所在场址渗入地下水体并进一步扩散进入周边村镇地下水环境,存在公共健康风险。地下水中可检测到多种耐药基因,其中qnrA、tetG、tetM和tetO的拷贝数与抗生素浓度存在明显的线性关系。
[硕士论文] 王秀梅
环境科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:土壤重金属阈值是指土壤重金属含量既不影响农产品产量和生物学质量,又不导致地表水和地下水污染的最大含量。本文主要目的是建立水稻镉安全风险评估模型进而判别土壤镉安全阈值,为了实现这一目的,主要从三方面展开研究,即土壤-水稻体系镉迁移指标的选取,水稻镉安全风险评估模型的建立以及土壤镉风险阈值的计算。
  利用湘潭县2012-2014年的土壤理化性质及水稻镉含量的数据,通过k-means算法进行指标筛选,通过二次判别模型(Quadratic Discriminant Analysis,QDA)建立水稻镉安全风险评估模型,二次判别模型反推的决策面公式及克里金插值计算点位及区域土壤镉安全。土壤镉安全阈值的计算对农产品产地适应性评价和禁产区划分提供依据。最终得出如下结果:
  (1)本次构建的土壤-水稻体系镉迁移累积指标体系分为三级。一级指标包含土壤镉含量影响指标、土壤镉活性影响指标、稻米镉累积的影响指标。二级指标中包含土壤本底含量、降水、灌溉水、大气、投入品以及污染源、土壤理化性质、协同阳离子、伴随阴离子、作物、水文、气象12个指标。三级指标为细化的具体可监测或调查的指标,包含132个具体指标。
  (2)通过K-means聚类选取土壤pH、土壤镉、有机质三个指标,再通过K-means验证指标筛选选取的3个指标是有效的,能较好地代表所有指标的信息。
  (3)利用pH、土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤镉含量建立了一个二次判别模型,对稻米镉超标风险进行评估,同时将决策树模型、逻辑回归模型作为对比模型。二次判别模型的准确度为74%,而决策树和逻辑回归模型的准确度分别为66%和68%,二次判别模型预测精度显著高于其他两个。对三个模型预测结果的稳定性进行检验,三个模型的稳定性没有显著性差异。
  (4)土壤pH值与其他三个因素(土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤镉)的相关性在二次判别模型预测不准确组比准确组更高;土壤有机质与土壤阳离子交换量/土壤镉之间的相关系数在二次判别模型预测准确的组比不准确组的更高;而土壤阳离子交换量与土壤镉的相关性,在二次判别模型预测不准确组比准确组更高,但其相关系数为负。
  (5)通过二次判别模型反推计算的土壤镉安全阈值,土壤镉安全阈值80%以上小于0.3mg/kg,小于《土壤环境质量标准》规定的二级标准。将计算所得的380条土壤镉风险阈值数据与对应的土壤镉含量数据对比,对二次判别模型反推算法预测的土壤镉安全阈值的结果合理性进行了检验,二次判别模型反推土壤镉安全阈值合理的数据所占比例为66%。
  (6)通过球形普通克里金插值得全区土壤镉安全阈值,全区土壤镉安全阈值变化范围为0.15-0.40mg/kg,主要集中在分布在0.2-0.3mg/kg之间。用2014年的50个点位验证土壤镉安全阈值插值结果的合理性。土壤镉安全阈值插值结果合理的点位数为35个,合理性达75%。
[硕士论文] 赵娜
环境工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:作为水资源的重要组成部分,地下水水质直接影响生态系统的正常运行和发展,在确保居民生活用水、促进社会经济发展等方面发挥着关键作用。由于地下水的埋藏性,一旦遭受污染,较难恢复,将直接对人类的生活和生存造成严重危害。近年来,由于铅酸蓄电池寿命长、可以大电流放电等优点在汽车、通讯、电子工业得到广泛的应用。随之而来的是铅酸蓄电池的使用量逐年增长,依据我国发布的《废电池污染防治技术政策》,废旧铅酸蓄电池被列为危险废物,因此需存储在有资质的危险废物仓库内,若危废仓库管理不善,铅酸电池的泄漏会对地下水环境造成严重污染。
  本文基于地下水数值模拟软件(GMS)对某危废仓库中储存的铅酸蓄电池存储过程中可能造成的地下水污染进行评价和预测。首先,在充分了解研究区水文地质条件的基础上,通过水文地质勘查、地下水环境质量监测,对储存铅酸蓄电池的某危废仓库地下水现状进行评价;基于前述的背景资糊,根据研究区含水层结构、地下水流动以及水力特性将地下水系统概化为非均质各向异性、二维稳定地下水流系统。根据地层和源强等实际资料,在GMS建立相应数值模型,根据监测水位数据校正模型,使建立的模型再现实际水位和流量的动态,实测流场与模拟流场的拟合结果显示,地下水流场与实测流场基本一致,表明所建立的数学模型达到了模型精度的要求。可用于后续的污染物SO42-溶质运移的预测研究。
  选取铅酸蓄电池电解液众多离子中含量最高的SO42-作为特征污染因子进行预测分析,预测研究区事故状态情景下SO42-在地下水系统中的时空变化。100天后,SO42-影响范围达到21842m2,污染羽的前锋将向下游运移64m,1000天后,SO42-影响范围扩大为34170m2,污染羽的前锋将向下游运移124m,5年后,SO42-影响范围扩大为46180m2,向下游运移了161m,10年后,SO42-影响范围扩大为73328m2,向下游运移307m,20年后,SO42-影响范围扩大为137248m2,向下游运移606m。预测结果表明,本研究项目铅酸蓄电池泄漏液的泄漏,不会直接对周边民用水源井产生影响,但存在着对居民开采含水层造成影响的风险,需采取相应的防护措施。
  针对以上预测结果提出污染防护措施,提出合理的分区地面防渗措施和地下水监测方案。该地下水环境评价预测能够为这类铅酸蓄电池危险废物贮存项目环境管理提供科学合理的参考与建议依据,对研究区周边地下水的保护有重要意义。
[硕士论文] 裘阅
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:本文构建了改进的灰色聚类模型,并将其应用到安徽省空气质量评价研究中。将2015~2017年期间安徽省的空气质量作为聚类对象,以SO2、NO2、CO、PM10、O3、PM2.5六种主要大气污染物年均浓度值作为聚类指标,分六个灰类利用改进的正态分布灰色聚类模型进行聚类分析。结果表明,安徽省2015~2017年期间空气质量总体上先上升后下降,空气质量综合评价等级均为Ⅱ类,首要污染物为PM2.5,各污染因子的主次顺序为PM2.5>PM10>O3>NO2>CO>SO2。
  本文将人工神经网络运用到安徽省空气质量评价中。先利用linspace函数对浓度限值标准之间插值构造大量的训练和测试样本数据,基于MATLAB的神经网络工具箱建立RBF神经网络模型,综合空气六项指标浓度,研究空气总体质量在评价等级中的分类,有效地利用机器学习的强大功能对安徽省的空气质量数据进行快速运算模拟。最终对比了改进的灰色聚类评价和神经网络评价结果,得出基本一致的综合评价结论,安徽省2015~2017年空气质量综合评价结果为Ⅱ级。
  本文结合安徽省发展特点和自然条件,对安徽省16个地级市的PM2.5和PM10-2.5进行周、月、季、年均值进行了全面的统计分析及横纵对比。2017年安徽省PM10-2.5和PM2.5年均浓度分别为35μg/m3、57μg/m3,相比上年有小幅的上升,颗粒物在不同时间尺度上表现出不同的星期效应、月度规律和季节特征。本文利用ArcGIS和SPSS等分析统计软件,基于地理位置初步获得安徽省颗粒污染物的空间分布格局,解析了颗粒物与其它空气质量指数的相互关系。
  本研究对于区域环境空气质量评价具有一定的借鉴意义。
[硕士论文] 吴正华
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:污水厂作为日常生活及工业废水的处理场所,其尾水中含大量氮磷营养盐和其他物质,直接排放将会给湖泊河流带来一定的负面影响。为揭示尾水进入溪流后对氮磷营养盐的滞留情况,本研究针对巢湖流域二十埠河某段接纳尾水的支流,选择NaBr为保守示踪剂、NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,采用瞬时投加的方式,开展了8次野外示踪实验。在此基础上,利用OTIS模型模拟溪流氮、磷营养盐迁移转化规律,从暂态存储角度解析混合水体对营养盐滞留的作用;通过计算养分螺旋指标,定量分析实验渠段对营养盐滞留能力的大小,并对各类参数进行多元统计分析;结合尾水及溪流水质测量,估算溪流氮、磷日通量,并评价水体氨氮毒性风险,所得成果主要如下:
  (1)研究渠段氮素、磷素日输入通量平均值分别为108.37、3.27kg,截留率均值分别为3.43%、4.09%,其中NO3-N约占氮素营养盐的70%,表明大部分氮素营养盐来自尾水的输入,且将随着水流最终进入巢湖水体;溪流接纳尾水后,其混合水体的氨氮基准值绝大多数处于正常水平,氨氮值风险性较小。
  (2)由OTIS模型模拟得到水文参数A、As、α、D均值分别为1.238m2、0.339m2、2.424×10-3s-1、0.18m2·s-1,与国内外同尺度河流基本相当;暂态存储指标Ts、As/A、Rh、Fmed200均较小,意味着该渠段内溶质在暂态储存区停留时间较短,暂态存储作用相对主流区较小。
  (3)模拟四种不同情景下OTIS模型各作用机制贡献程度分析,其中情景2溶质浓度峰值相对偏差高达13.53~62.58%,明显大于情景3,表明暂态存储对溶质迁移转化影响较侧向补给大;通过相关性分析,溶质浓度峰值相对偏差RE2与RE4之间呈显著的正相关性,流量(Q)与相对偏差RE4呈负相关性。
  (4)营养盐滞留特征分析中,NH4-N、SRP吸收长度均值分别为12.38km、13.61km,NO3-N吸收长度均值为7.84km,远高于源头溪流总长(4km),表明河流已不具备氮、磷营养盐去除能力;通过对比尾水上游已有研究,并未发现尾水的排入给溪流营养盐滞留带来明显不良影响。
  (5)在NH4-N、SPR滞留贡献率方面,主流区贡献率显著大于暂态储存区,分别高达94.86%、96.02%,表明滞留作用主要来自主流区水体;通过营养盐吸收系数与各指标回归分析表明,绝大多数吸收指标均与Q、v呈极显著相关性,而与c和Fmed200相关性较小。
[硕士论文] 陆莹
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:受城市格局变更和产业升级转型的影响,中小型电镀厂退役搬迁的数量大幅增多,环境风险逐渐暴露。为避免中小型电镀厂的退役搬迁过程对环境产生不利影响,本论文提出了贝叶斯网络结合Bow-Tie模型的环境风险分析方法。深入剖析中小型电镀厂退役搬迁的环境风险系统,在Bow-Tie模型中识别环境风险;通过映射操作构建贝叶斯网络,并基于信息扩散理论计算先验概率,将先验概率输入GeNIe软件进行风险概率评价分析,筛选环境致险因素和事故衍化路径;采用污染物迁移数学模型模拟污染物泄漏后在多种环境介质中的迁移轨迹,实时掌握泄漏事故对厂区及其周边区域的危害程度,进行事故后果评价分析;借助半定量风险矩阵,结合概率风险评价结果和实时后果评价结果,进行多介质环境风险评价分级,最终提出科学有效的环境风险防范与应急措施。全文结果如下:
  (1)在Bow-Tie模型中进行环境风险识别,结果表明,中小型电镀厂退役搬迁期间的环境风险主要有化学品泄漏、危险废物流失、火灾次生环境事故、废水超标排放和废气无组织排放五种。其中泄漏是环境风险系统中的关键事件,土壤污染是其衍化的主要后果。
  (2)基于贝叶斯网络的分析模型推算表明,中小型电镀厂退役搬迁期间的泄漏概率为1.02×10-4,与DNV公布的1.1×10-4在同一数量级。将模型应用于合肥明光电镀厂的退役搬迁过程,结果表明,合肥明光电镀厂退役搬迁期间的土壤污染概率为6.83×10-4。泄漏事故衍化造成土壤污染的路径为:盛载容器腐蚀破损或冲洗废水处理处置失误,导致污染物泄漏,在围堵与防渗等安全屏障失效的条件下渗入土壤,造成土壤污染。环境风险防范的重点为:搬迁工作启动前检查槽罐、收集并检测冲洗废水,将风险物质暂存于防渗地面,以增强防渗屏障的作用。在以上措施的作用下,泄漏事故概率降至2.0/10-5F,土壤污染概率降至4.0/10-8F。
  (3)将污染物迁移数学模型应用于合肥明光电镀厂退役搬迁期间的泄漏事故模拟预测,对泄漏事故进行环境风险评价,结果表明,电镀锌液泄漏后,Zn2+在20天内垂直迁移至地下1.8米处,水平方向迁移至2.5km处水库区域,作为外源造成水体污染。环境风险在模拟的各阶段均达Ⅱ级以上,泄漏后在环境风险防范措施和回收、稀释、消解等应急防范对策的共同作用下,环境风险降至Ⅰ级。
  (4)综上所述,本文提出的环境风险防范与应急措施具备科学性与有效性。基于贝叶斯网络的环境风险分析模型能够解决中小型电镀厂搬迁期间的环境问题,并为类似工业企业的退役搬迁提供一种环境风险评价与防范的通用模型方法。
[硕士论文] 叶舟
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:城乡交错带是介于城市建成区与乡村地域之间的一种空间过渡性区域,兼有城市和乡村生态经济系统的组合优势,同时也是生态环境问题突出、矛盾最为尖锐的地区。相应地,位于该区域范围内小河流水体污染特征表现出受人为扰动影响很大的特点。沉积物磷的生物非生物吸收是水污染控制和水环境保护领域一项颇有意义的研究课题,也是当前环境科学与工程学科热点研究方向。本文以合肥城乡交错带3种人为扰动情形下溪流沟渠底质为研究对象,按月采集上覆水样和表层底质样品,据此开展溪流沟渠水环境生态状况及磷素赋存形态分析,评估溪流生态潜力和底质磷释放风险,并对底质磷的生物吸收/非生物吸收进行定性和量化分析,主要研究成果如下:
  (1)磨店溪流水质基本呈弱碱性。仅自然渠段情形下水生态功能评价达标,其余情形均为劣Ⅴ类并黑臭。溪流沟渠底质TP含量为127.748mg·kg-1~1232.832mg·kg-1,毗邻排污口下方排污口情形总磷污染评价为高风险,其余情形均为较低风险。
  (2)研究渠段溪流新鲜底质生物、非生物吸收潜力均值各为0.950μg·(g·h)-1、2.461μg·(g·h)-1,风干底质生物、非生物吸收潜力均值各为0.159μg·(g·h)-1、0.921μg·(g·h)-1。总体上,非生物吸收潜力要高于生物吸收潜力,且新鲜底质样品生物、非生物吸收潜力远高于生物吸收潜力。
  (3)无论新鲜样品还是风干样品,底质磷的生物吸收贡献率基本都远低于非生物吸收贡献率。其中风干样品非生物吸收贡献率约为80%,生物吸收贡献率约为20%。
  (4)毗邻排污口的3号采样点,底质磷的生物、非生物吸收潜力各季节均较其他点位偏高,表现出水体污染越严重底质磷吸收潜力越大的现象。3种情形下两两各指标间差异性较为显著,亦说明人为扰动给溪流底质环境带来更多的复杂性。
  (5)3种情形下溪流底质PSI值自然渠段最高,均值为32.150(mg·L)·(100g·umol)-1,水土流失段最低,均值为25.379(mg·L)·(100g·umol)-1。季节上,各点位基本呈现在夏季达到峰值的变化特征。由PSI、DPS及ERI评估得到的磷释放风险特征基本一致,相应的磷释放风险水平高低依次为:排污口段>水土流失段>自然渠段。
[硕士论文] 王兆成
工程硕士 山东大学 2017(学位年度)
摘要:地下水环境影响评价研究的主要目的是预测和评价建设项目运行过程中对地下水环境可能造成的直接影响和间接危害,提出相应的防治对策,为建设项目选址决策、工程设计和环境管理提供科学依据。
  在调查项目概况、项目区地下水污染源的具体情况及场地的水文地质条件的基础上,对烟台八角电厂机组改建项目进行了地下水环境质量现状评价。基于水文地质概念模型、数学模型,运用基于有限差分法的GMS软件包建立了烟台八角电厂评价区的地下水流模型,在通过模型识别与检验后,模拟分析评价区地下水流系统,进行地下水溶质运移的模拟,明确相应的环境保护措施。
  主要得到如下结论:
  1、拟建项目厂区包气带防污性能为中;灰场区包气带防污性能为弱。厂区与灰场的含水层易污染特征分级均为易,地下水敏感程度均为“不敏感”。厂区污水产生量分级为中;灰场存储方式为干灰存储,污水产生量分级为小。厂区可能排放的污染物为酸碱、铁、氟化物和硫酸盐,酸碱废水含有少量重金属,水质复杂程度分级为中等;灰场需要预测的水质指标为PH、SO42-、F、总硬度4项,均为常规污染物,水质复杂程度分级为简单。建设项目为Ⅰ类项目,地下水环境影响评价等级为二级。
  2、从现状评价结果看,丰水期及枯水期地下水超标项均以NO3-、NH4+为主;厂区调查范围地下水超标项以NO3-、总硬度、矿化度为主,灰场调查范围地下水超标项以NO3-为主。Fe3+、Cl-、总硬度、锰、矿化度超标的主要原因是厂区评价区潜水含水层颗粒细,径流条件差,化学元素富集引起;评价区内NO3-、NH4+、NO2-的超标呈面状分布,主要受生活污水排放的影响,同时施肥等农业活动也可能有一定影响。
  3、重点对项目运行过程中的5种可信事故的地下水环境影响进行了模拟评价,预测了不同模拟情境下泄露入渗污染物的扩散范围、影响程度以及叠量增加后的地下水污染物平均浓度和超标情况。
  4.针对项目对地下水造成不利影响的风险性,明确了相应的污染防治对策和环境管理对策,建议建立分区防渗检漏系统,全面落实环境监管和地下水水质监测措施,重点预防项目事故排放阶段的污染物泄露下渗问题。
[硕士论文] 卢滨
环境工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:水是生命之源、生产之要、生态之基。饮水安全是人类生存和发展的基础,保障饮水安全是水资源可持续利用的基本任务。水生态安全是一种全新的管理目标,水库水生态安全调查与评价是针对水库水生态系统实施生态安全管理的重要基础。
  云蒙湖是临沂城区重要的饮用水源地,也是目前唯一的饮用水源地,担负着临沂城区及下游几百万人口的饮水重任。因此,开展云蒙湖生态安全调查、监测与评估,建立云蒙湖水生生态系统的风险监测与评估系统,对于全面评价云蒙湖水生生态系统的影响,进而确保云蒙湖的生态安全和长期可持续运行具有重要的理论意义和实际意义。
  国内外对湖库生态安全评估的研究相当匮乏,对于如何准确而系统性地定量评估湖库的生态安全,迄今在理论和方法论上尚未有突破性和令人信服的研究成果。
  本论文通过广泛收集资料和系统调查,全面掌握云蒙湖流域基本信息以及云蒙湖生态安全的影响因素数据和变化趋势,应用DPSIR模型,分别对应云蒙湖生态系统的驱动力、压力、状态、影响和响应五个方面,构建评估指标体系,计算指标权重和各层次的值,最终得出评估结果。
  经评估,云蒙湖流域社会经济压力较大,接近生态阈值,系统尚稳定,但敏感性强,已有少量的生态异常出现;水体污染防治成效初显,但水体污染负荷仍较严重,湖泊水质处于Ⅱ~Ⅲ水质状态。云蒙湖近两年的水生态系统健康综合评价结果为“中等”,处于中等偏上水平,生态安全总体仍较为严峻。
  本论文明确云蒙湖目前面临的生态环境问题,提供了解决存在问题的方案,为云蒙湖的水生态风险控制与防范提供技术支撑。
[硕士论文] 孙占超
地下水科学与工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:我国是一个缺水的国家,人均淡水资源量仅为世界平均水平的25%,并且水资源分布极不均衡,是全球13个人均水资源最缺乏的国度之一。宁夏是我国六个严重缺水的省(区)之一,其水资源特点可概括为量少质差。近几年宁夏在资源型缺水问题没有解决的情况下,由于污染造成的水质性缺水的问题开始凸显,水环境质量问题已经严重影响到了宁夏人民身体健康和社会经济发展。入境黄河是宁夏主要的地表水来源,因此对黄河干流进行水环境质量评价工作有利于我们了解和掌握黄河水体污染和水质现状,以及变化趋势,为宁夏水资源开发利用和水环境保护提供科学依据。
  水环境系统是一个多层面,具有很多不确定性的复杂系统,传统水质评价方法普遍存在着一定的片面性和不合理性。本文尝试在宁夏境内黄河干流水质综合评价工作中采用一种新的评价方法—熵权云模型综合评价法。并通过与其他水质评价方法比较,探索此方法在黄河水环境质量评价中的适用性,以达到提高评价精确度,减少或消除人为因素误差的目的,为宁夏水资源开发、水环境保护和治理提供科学依据。
  在对宁夏境内黄河干流水量、水质和污染源等进行调查的基础上,结合云模型和熵权法理论,根据2012年黄河干流6个国控或省控断面的实际监测情况和污染特征,采用熵权云模型综合评价法,以溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、总磷和氟化物7个指标作为水质评价参数,对黄河干流宁夏段进行水质现状综合评价,并将评价结果与单因子评价法和物元分析法的评价结果进行了对比分析。研究结果表明:
  在对目标水体进行水质现状综合评价时,单因子评价法得到的评价结果过于片面和悲观,其结果的可信度和客观性要低于其他两种方法。物元分析法在实际运用中过程繁琐,计算量大,造成评价结果误差的可能性大,因此物元分析法在水质综合评价中操作性略差。通过基本理论和实际操作过程的比较,熵权云模型综合评价法不仅在理论上要优于单因子评价法和物元分析法,而且在进行水质综合评价的实际运用中,其操作性更强,精确度更高。同时通过对比物元分析法和熵权云模型综合评价法得到的24个水质评价结果,评价结果相同的占了17个,其他7个评价结果也很接近。结合野外实地调查情况,可以认为熵权云模型综合评价法在黄河干流宁夏段的水质综合评价中是适用的,其综合评价结果准确、全面,可以客观的反映宁夏境内黄河干流的水环境现状情况。
  通过对黄河干流宁夏段水质现状综合评价结果进行比较和分析,发现:现状年黄河干流宁夏段6个断面水质质量无较大变化,水质较好,基本都为Ⅱ~Ⅲ类水质。在空间上,宁夏境内的黄河上游水质要优于下游水质;在时间上,平水期水质最好,丰水期和枯水期水质接近,略次于平水期。
  在以上研究的基础上,结合宁夏境内黄河干流的污染源调查结果,分析了黄河干流水质时空变化特征的成因:黄河干流沿程接纳了大量企业和排水沟的污水,且不论是接纳污染水体的数量还是污染程度,下游都要比上游严重。这样,污染物沿河流的不断累积叠加,就造成宁夏境内黄河干流上游水质要优于下游。野外实地调查资料发现,枯水期时黄河干流的流量较小,在污染物数量相同情况下,污染物浓度要大于其他时期,因此造成枯水期水质要次于平水期。丰水期时,各排水沟中污染物浓度是其他两个时期污染物浓度的几倍甚至十几倍,从而造成丰水期黄河干流水质比平水期差。可见入黄水体水质对黄河干流水质有着至关重要的影响,采取有效措施控制污染源或减少污染物排放,可有效减小黄河水体污染风险。
[硕士论文] 何艳宾
土地资源管理 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:耕地是土地的精华,是农业生产中最基本的生产材料。随着人类的社会经济活动和耕地资源过度利用,耕地生态环境遭到破坏,耕地生态安全问题日愈严重。因此开展区域耕地生态安全评价研究显得非常必要。
  本文在人地关系理论、可持续利用理论、系统科学理论和生态系统平衡理论等相关理论基础上,选取山东省为研究区,根据区域耕地生态安全现状与特点,基于PSR模型,从压力、状态、响应三个方面选取20项具体指标构建区域耕地生态安全评价指标体系;采用层次分析法与熵值法相结合计算各指标静态权重,运用变权TOPSIS评价模型对2006-2015年区域耕地生态安全水平进行了定量分析评价,探讨区域耕地生态安全状况在不同惩罚系数下评价结果的变化,认为当惩罚系数k=0.5评价结果最理想;在此基础上进行综合评价和子系统层面的评价分析。后引入障碍度诊断模型寻找制约区域耕地生态安全水平的主要障碍因子,在指标层和子系统层进行了分析讨论。针对以上分析结果提出相应对策措施。主要结论如下:
  (1)2006-2015年限内,山东省耕地生态安全指数Ci*由大到小依次为:C*2013(0.7087)、C*2012(0.7012)、C*2011(0.6998)、C*2015(0.6874)、C*2010(0.6805)、C*2014(0.6584)、C*2009(0.6514)、C*2008(0.6122)、C*2007(0.5766)、C*2006(0.5260)。其中,2006年山东省耕地生态安全等级处于安全敏感级(II),2007-2008年处于临界安全级(III),2009-2015年处于基本安全极(IV),耕地生态安全水平总体呈上升态势。然而,山东省耕地生态安全形势还不容乐观,耕地生态安全指数还不稳定,且近两年出现了下降趋势,整体介于较不安全(II)到基本安全状态(IV)之间,有较大上升空间;总结的说,耕地生态安全水平提升有限,整体未达到安全级别(V),没有本质性的好转。
  (2)从各子系统来看,山东省耕地生态安全的压力子系统与响应子系统整体上波动上升,状态子系统有明显的波动。具体分析,2006年只有响应子系统处于安全敏感级(II),其余两个子系统均处于临界安全级(III),到2015年仅有压力子系统与响应子系统上升到基本安全级(IV),状态子系统则处于临界安全级(III),整体上有明显的下降趋势。然而,压力子系统和响应子系统近年来已经进入基本安全级(IV),并且整体波动上升。
  (3)依据障碍度诊断结果,制约山东省耕地生态安全水平的主要障碍因子是:环保投资占GDP比重、人均水资源占有量、森林覆盖率、农村人均纯收入、单位耕地农业机械动力、水土协调度、水土流失治理面积等,其中环保投资占GDP比重是十年内的首要障碍因子。子系统层面,响应子系统的障碍度在整体上最高且呈现波动下降,2015年为36.96%;状态子系统的障碍度次之且呈现波动上升,2015年为41.74%;压力子系统的障碍度最小且波动下降,2015年为21.30%。
  对于目前山东省面临的主要耕地生态安全问题,可从保护水资源、加大环保投入、提高植被覆盖率、降低耕地负荷、增加土地投入等角度进行治理。
[硕士论文] 曾雨虹
水利工程;水文学及水资源 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:长江水环境质量一直受到国内外专家学者们的广泛关注,对长距离水环境质量评价模型的研究也一直是环境工作者们的研究重点。本文调研了国内外的资料文献,分析不同水环境质量评价方法的异同,并根据研究区域状况选取了灰色关联评价法、BP神经网络评价法和水质综合标识指数法对其水环境质量进行评价与分析。
  本文以长江上游宜宾-万州段为研究对象,该河段城市集中、人口密集、工农业发达,对其进行水环境质量评价分析对河段沿岸城市的生产、生活有重大意义。所用数据为长江上游宜宾-万州段11个断面在2004年~2013年的水环境指标数据,基于各断面16项污染物指标的年均值,分别计算污染物分担率,对污染物分担率高低进行赋分,选取得分最低的8项污染指标用于水环境质量评价,分别是:总磷、高锰酸盐指数、铅、溶解氧、氟化物、镉、五日生化需氧量、氨氮。采用灰色关联评价法、BP神经网络评价法和水质综合标识指数法对各评价指标的年均值、汛期均值和非汛期均值进行评价,对比不同方法的评价结果,分析差异及各自特点,探索不同方法的适用性。在此基础上研究评价指标在时空上的变化趋势,以时空变化趋势甚是明显的粪大肠菌群为着手点,找出与之具有关联性的水质指标。选取重庆市一小时经济圈内的6个断面朱沱、北碚、临江门、寸滩、长寿、清溪场,利用层次分析法对各断面进行权重界定,依据权重计算得到综合污染指标的含量,分析各项污染指标与重庆市人均GDP的环境库兹涅茨曲线,研究宜宾-万州段水环境和宏观经济指标之间的关系。
  研究表明三种方法得到的结果有一定差异,灰色关联评价法对指标变化的敏感度高于其他两种方法,评价结果相对其他两种方法较差,但与环保部门给出的水环境质量评价结果更一致。三种方法水环境质量评价结果在时间上和空间上的趋势仍然一致。通过水环境质量综合评价结果可以发现,各断面汛期水质明显劣于非汛期水质,处于人口密集、工业发达地区的断面水质劣于处于人口相对较少、工业相对较弱地区的断面。长江上游宜宾-万州段的水环境质量在时间上总体上呈现变好的趋势。大部分评价指标随时间变化趋势平稳,空间上各项污染指标的变化趋势基本一致。时空分析结果与水环境质量评价结果趋势相同。以粪大肠菌群指标为着手点分析各指标的相关度,发现其与水温、高锰酸钾指数、及反映富营养程度的指标总磷的相关度在部分断面较高。分析水环境指标与重庆市人均GDP的环境库兹涅茨曲线,结果显示总磷指标不存在环境库兹涅茨曲线特征,高锰酸盐指数、溶解氧和五日生化需氧量呈现出环境库兹涅茨曲线的左半段特征,但趋势不甚明显;氨氮、铅、镉处于环境库兹涅茨曲线的右半段,但仍存在反弹的可能性;氟化物与人均GDP值的拟合曲线符合正“N”型环境库兹涅茨曲线。
[硕士论文] 周迎雪
土地资源管理 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:土地在人类社会经济活动中起着不可替代的作用,但由于社会经济的迅猛发展,城市化进程的加快及工业化、现代化的不断推进,出现了土地污染、土地退化等一系列土地生态问题,严重影响了土地资源的可持续利用。面对严峻形势,进行土地生态安全研究,对土地生态安全作出合理评价,并提出针对可行的改善建议是非常有必要的。这对保障自然、经济、社会协调发展,促进土地资源可持续利用,以及推进国家生态文明建设具有重要意义。
  文章以山东半岛中心城市之一、环渤海区域重要港口城市烟台市为研究区,根据国内外土地生态安全相关研究,选取主观层次分析法(AHP)与客观熵权法相结合的组合权重确定方法,将TOPSIS模型与RBF模型进行结合对烟台市土地生态安全状况开展评价预测研究:首先利用TOPSIS模型对土地生态安全水平进行了评价,得到了客观、准确的评价结果;然后在此基础上,借助高模拟精度的径向基函数神经网络RBF模型对土地生态安全状况进行预测。主要研究结论如下:
  (1)烟台市土地生态安全评价。
  2000-2014年,烟台市土地生态安全等级总体上呈现上升趋势,D+变小,趋向于正理想解,D-变大,逐步偏离负理想解,其贴近度 C由2000年的0.3863提高到了2014年的0.6023,增长了0.2160,土地生态安全等级由“较不安全”逐步提升到“较安全”水平。
  在土地生态安全发展趋势上,2000-2001年安全水平小幅上升,负作用因素仅有农药施用量;2001-2004年安全水平小幅下降,负作用因素增加,以城市化进程和人均耕地影响最大;2004-2013年安全水平大幅上升,正向作用很大,但负作用同样明显,废水负荷、城市化、建设用地、农药等多种因素共同起着负向作用;2013-2014年安全水平小幅下降,干旱引起的有效灌溉影响较大。
  2000-2014年之间,土地生态安全发展所反映出的问题主要存在于城市化扩张、耕地减少、建设用地扩张、废水负荷、农田水利有效灌溉、粮食安全、农药化肥面源污染,这些影响因素将是烟台市亟须解决的重要问题。
  (2)烟台市土地生态安全预测。
  2015-2020年,烟台市土地生态安全将延续2004-2013年的状态,维持在较安全状态中缓慢上升,分值从0.6096提升至0.7122,朝着安全状态缓慢发展。
  在土地生态安全评价三个子系统的发展上,2015-2020年,土地生态安全压力子系统安全等级将维持在较不安全状态,生态安全值将处于0.33-0.29之间,但下降趋势渐缓,反映出近几年对生态负荷的控制以及对生态安全的保护工作初见成效;土地生态安全状态子系统将延续其2004-2014年11年之间的缓慢上升趋势,生态安全值处于0.58-0.68之间,但建设用地扩张与耕地面积减少的问题仍不容小觑;土地生态安全响应子系统分值维持在0.71-0.76之间,2015-2016年小幅下降,2017年开始反弹,延续之前响应子系统分值持续上升的状态,但趋势渐缓。
  虽然烟台市土地生态安全在未来一段时间会朝着安全状态缓慢发展,但距离安全状态仍有一段差距,生态负荷等压力的影响作用仍然不容小觑。因此,在未来的发展中,烟台市还需要不断重视土地生态安全保护工作,力争早日使其达到安全状态。
[硕士论文] 何娇娇
地质资源与地质工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:随着中国社会经济的发展,人口的急剧增加,使得土地利用格局的不断变化,由人类活动导致的生态系统破坏等问题日益突出。生态系统服务功能作为支撑生态环境的基本要素,对人类的生存与发展起至关重要的作用,因此生态系统服务功能价值的的研究也逐渐被学者所重视。本文选择受人类影响较大的漳河上游为例,应用遥感、地理信息的方法,对漳河上游2001、2007、2009年土地利用类型的变化进行了分析,在此基础上对2000-2014年该地区生态系统服务功能价值的时空演变规律进行探讨,并进一步研究自然因素(气象因子)及其社会因素(人口及GDP)等对区域生态系统服务功能价值的影响,从而为漳河上游经济与生态环境的协同可持续发展提供科学的理论依据,本研究得到的主要结论如下:
  (1)漳河上游土地利用类型中,耕地的面积最大,其所占区域总面积的比例也最大,林地、草地次之,水域及建设用地面积所占比例最小,2001-2007年土地利用类型的主要转换方向是林地、耕地、草地和水体之间的转换,其中25.6%的林地和12.7%的耕地转换为草地,58.2%的草地转化为耕地,该时段漳河上游地区耕地面积不断增大,林地、草地、水面积不断减小,建设用地面积无明显变化;2007-2013年,土地利用类型的转换方向表现为水域、草地和耕地向林地的转换,分别有27.6%的水域、21.4%草地和3.8%的耕地转换为林地;该时段漳河上游地区林地面积不断增加,建设用地面积无明显变化,其他土地利用类型的面积均减小。景观格局分析表明2001-2013年间漳河上游区域景观格局的破碎度不断降低,景观复杂度减小,与2001-2007年相比,2007-2013年景观格局斑块间相似度发生的变化较大。
  (2)漳河上游5种生态系统服务功能中,营养物质价值最小,生产有机物功能价值次之,气体调节、土壤保持及涵养水源功能的价值均较高,5种生态系统服务功能的价值均主要由耕地所提供,因此耕地所提供的生态系统服务功能价值占漳河上游总价值的比例最大,在各年间均可占到50%-75%;就单位面积所提供的生态系统服务功能来看,林地所提供的土壤保持价值最大,而林地、草地所提供的的营养物质循环价值与耕地较为接近,水域与建设用地所提供的各项生态系统服务功能价值均较小。分区县来看,漳河上游区域所包含的各县、市中,单位面积生态系统服务功能价值最小的是长治市,其次是潞城市,而单位面积生态系统服务功能价值较大的是平顺县、林州市、黎城县等中东部地区。统计结果表明,2000-2014年漳河上游区域生态系统服务功能总价值呈现一定的上升趋势,通过基于像元的趋势斜率分析可知,生态系统服务功能价值未发生明显变化的区域面积占总面积的65.467%,呈增加趋势区域的面积占总面积的22.136%,其中主要以轻度增加为主,分布在西北及东南部地区,而呈减小趋势区域的面积占总面积的12.397%,且主要以轻度减小为主,分布于东部及东北部地区。
  (3)漳河上游区域生态系统服务功能价值与气象因子及社会经济因子之间存在一定的相关性,分析结果表明,各年生态系统服务功能与年降水量之间存在正相关关系,相关系数为0.663,生态系统服务功能价值随降水量的增加而增大,而与年均温存在一定负相关关系,但相关性不大,相关系数仅为-0.08。通过2010年人口及GDP分布对生态系统服务功能价值的影响分析可知,人口分布较为密集,GDP较大区域的生态系统服务功能价值较小,当人口大于5000人/km2时,GDP均值为19562.123元/km2,生态系统服务功能价值为350758元/km2,反之,人口密度较小,GDP较低,生态系统服务功能价值较高,当人口小于100人/km2时,GDP均值随之降为最低值99.655元/km2,生态系统服务功能价值最大,为350758元/km2。进一步对基于行政区域的人口、GDP与生态系统服务功能价值间的相关性进行分析可知,生态系统服务功能价值与二者之间存在显著的负相关关系,平均人口密度较大,GDP较高的县、市生态系统服务功能价值较低,反之平均人口密度较小,GDP较低的县、市生态系统服务功能价值较高。
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