城市生态系统氮代谢排放特征分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 冼超凡 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 欧阳志云 |
| 关键词 | 活性氮 排放强度 Reactive Nitrogen 氮溯源 Emission Intensity 氮补偿 Nitrogen Source Apportionment 城市化 Nitrogen Offset Urbanization |
| 学位专业 | 生态学 |
| 其他题名 | Characteristics of emissions from nitrogen metabolism in urban ecosystems |
| 英文摘要 | 随着全球快速城市化，人类活动已经强烈改变营养元素氮素的生物地球化学 循环过程。对于人类主导的异养型城市生态系统，其消耗氮素的同时，直接或间 接导致含有大量人为活性氮原子的含氮化合物(Nr)流失到环境中，带来了巨大的 生态环境压力和严重的污染问题，其已被广泛视为继生物多样性丧失与全球变暖 后，第三个全球性环境问题。作为全球城市化最快的人口密集国家之一，中国逐 渐成为全球最大的人类源活性氮生产及周转区域。作为氮热点，城市生态系统在 氮代谢过程中存在一些核心问题，即以人类为核心的社会经济系统中氮供给与消 费关系的可持续发展及其对环境的影响，因此量化并评估活性氮流失所带来的负 面环境效应具有重要的科学和现实意义。 鉴于此，本研究围绕着上述问题，基于监测、实验室分析的数据、统计数据 以及国内外相关研究成果，建立适用于城市、区域等不同尺度的社会经济系统氮 代谢排放量化分析框架，估算了北京城市污水处理厂、北京城市、京津冀城市区 域的氮排放特征，分析了基于“氮补偿“措施的减排对策的可行性，从宏观政策 角度探讨了新时期我国城市化低氮发展的建议。同时，利用稳定同位素分析方法 重构城市污水硝酸盐同位素组分的标准范围，从技术角度提高城市水体氮污染溯 源工作的效率性与精确度，旨在从源头上为城市水体氮污染治理提供信息参考。 主要成果如下： （1）北京市海淀区 2014—2015年间城市污水无机氮浓度具有较显著的月变 化，氨氮是城市污水氮主要的存在形式。硝氮为排河尾水主要的污染氮形式，尾 水排放为城市污水处理主要氮排放途径，占总排放 98.35%。北京城市生态系统 污水氮净化过程中，氮排放强度月均为 31.15%，等量污水氮量去除在干冷季中 造成的环境“氮包袱”较大，同时，较为先进的处理工艺有助于减少此类“氮包 袱”。基于硝酸盐同位素的溯源方法能适用于此地区水体氮污染溯源。不完全反 硝化可能是排河尾水中的硝酸盐氮氧同位素组分比率升高的原因。应用基于实测 的污水溯源参考标准有助于提高水体氮污染溯源工作的精确度，为城市水体氮减 排工作的开展提供更有效的信息参考。 （2）北京市 1980—2012年间人均每年食物氮足迹排放在 14.69~22.58 kg N 之间波动增加，平均为 17.78 kg N，接近发达国家高氮消费水平；农村居民人均 食物氮足迹排放在 10.81~15.28 kg N之间波动减少，平均为 12.72 kg N。食物消 费量和消费模式的改变对居民食物氮足迹有一定的影响。随着北京城市化发展， 控制城镇人口数量和提倡合理低氮膳食是减缓区域氮足迹增长的重要途径。 （3）北京市在 2000—2012年间城市化过程中氮排放呈轻微上升趋势，年均 平均值为 0.19 Tg N，主要贡献源为能源燃烧排放。污水处理与垃圾处理导致的 二次排放不可忽视，其逐渐成为城市潜在的氮源。北京市居民生活及经济生产导 致的单位氮排放强度在研究期间间呈降低趋势。前者为人均生活排放3.87 kg N； 而后者为每亿元等值产品服务生产排放 16.74 t N。基于数据包络分析的氮减排效 率评价可知，北京市城市化过程氮减排效率较高，尤其在 2000—2006年间。基 于“氮补偿”机制的减排策略可为日后北京或其他城市氮减排政策提供一个新的 思路。 （4）京津冀区域在 2004—2014年间城市化过程中氮排放呈波动缓慢降低趋 势。其中，河北省一直是区域主要排放源，其气态与液态排放量分别占整个区域 的 79~84%和 74~79%。京津冀区域在研究期间的活性氮排放主要来源于农业活 动，而后逐渐转为工业生产与居民生活。城市化对区域各地氮排放强度的影响并 不一致，区域排放强度为年均 5.8 t N•km-2。基于数据包络分析分析的氮减排效 率评价可知，北京市氮减排效率相对最高，河北省次之，天津市最低。降低河北 省氮排放强度与提高天津氮减排效率是京津冀区域低氮城市化的关键。采用基于 协同“氮补偿”机制的减排策略，有助于实现二市一省互助互补可持续发展战略。 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38713]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冼超凡. 城市生态系统氮代谢排放特征分析[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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