基于物质流分析的密云水库上游流域磷循环研究

论文摘要

磷是水体富营养化的重要限制性因子,现有磷污染的治理措施大多局限在局部和末端的污染负荷削减,长期忽视磷元素代谢系统的整体结构优化与生态效率的提升,不能有效地控制持续恶化的水体富营养化趋势。本文选择密云水库上游流域磷循环系统作为研究对象,把该系统分为种植业子系统、畜牧业子系统、人口子系统和其他子系统四部分,整体系统地分析该区域磷的输入、输出和循环等基本过程,寻找影响水体环境质量的关键途径与机制,得出如下结论:1)种植业系统磷循环出现亏缺现象,亏缺量为2460.52 t,不同区县亏缺量不同;畜牧业系统产品除了满足本区域需求外,大部分外销,外销量1309.35 t,为生产能力的90%;粮食是人口系统磷输入的主要因素,主要以粪尿和生活垃圾形式输出该系统;其他子系统对整个系统的磷循环影响很小。2)化工产品(主要是化肥、饲料添加剂和农药)是该流域磷输入的主要来源,输入量为3430.1 t,为整个流域流域外磷输入总量的43.6%。整个系统向环境输入磷4484.76 t,其中13%(582.41 t)进入非耕地土壤,87%(3902.35 t)直接进入水体。在系统磷输出中,畜牧业系统的贡献最大,为3508.05 t,达到输出总量的78.2%,种植业系统和人口系统的输出量分别是206.78 t和178.43 t,其他系统的贡献最小,为9.1t。3)污染负荷与产业结构和城市化率有关。由于畜禽养殖污染物的高排放性和低处理能力,以畜牧业为主的区县污染物排放量比以种植业为主的区县污染物排放量多。牛又在其中起着主导性的作用,各区县镇级平均磷输出量与镇级平均牛饲养数量间有明显的正相关关系。随着城镇化进程的加快,相应的污水处理配套设施没有跟上,人口对水体的污染也越来越严重。4)系统整体结构不协调,呈现开放型和单向型。研究区种植业系统运行出现磷亏缺,而畜牧业系统则出现磷盈余,整体结构不协调;畜禽和人口排放的粪尿未能得到有效处置和循环再生,导致磷在水体中大量富集,从而造成严重的资源浪费和广泛的生态环境影响,使系统呈现出开放型和单向型的特征。针对密云水库上游流域磷循环系统的结构特征和效率缺陷,应系统地推进物质生产、消费和废物处理的生态化转型,重点提高农业生产和畜禽养殖部门的物质养分循环率,减少化肥农药的输入;减少畜禽养殖,特别是牛饲养的规模和数量,减少饲料添加剂的用量,充分利用本地资源,走绿色养殖和生态养殖的道路;加快城镇基础设施建设,探索城乡生活污染源头控制的新模式、新途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 物质流分析方法
• 1.2.1 物质流分析方法定义
• 1.2.2 物质流分析方法发展历程
• 1.2.3 物质流分析方法框架
• 1.2.4 物质流分析方法指标体系
• 1.3 研究内容
• 1.4 目的意义
• 1.5 技术路线
• 第二章 研究区域概况
• 2.1 研究区域范围
• 2.2 社会经济概况
• 2.2.1 人口状况
• 2.2.2 工农业发展状况
• 2.3 自然环境状况
• 2.3.1 地形地貌
• 2.3.2 气候气象
• 2.3.3 水文地质
• 2.3.4 土壤植被
• 2.4 土地利用状况
• 第三章 密云水库上游流域磷循环框架的建立
• 3.1 流域磷循环概况
• 3.2 各子系统输入输出指标及计算方法
• 3.2.1 种植业子系统
• 3.2.2 畜牧业子系统
• 3.2.3 人口子系统
• 3.2.4 其他子系统
• 3.3 各子系统参数的确定
• 3.3.1 种植业子系统
• 3.3.2 畜牧业子系统
• 3.3.3 人口子系统
• 3.4 其他子系统
• 3.5 小结
• 第四章 密云水库上游流域磷循环分析
• 4.1 各子系统磷流动分析
• 4.1.1 种植业子系统磷流动分析
• 4.1.2 畜牧业子系统磷流动分析
• 4.1.3 人口子系统磷流动分析
• 4.1.4 其他子系统磷流动分析
• 4.2 水体磷污染负荷分析
• 4.3 系统整体磷循环分析
• 4.4 系统物质流结构特征分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢