【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于地表水水質預測領域，具體涉及一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法。
技術介紹
1、糞便會污染水體，超量的營養(yǎng)物質，會造成水體富營養(yǎng)化，嚴重影響飲用水、漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等生態(tài)系統(tǒng)服務；大量的病原菌還會導致疾病的傳播。2017年，全球仍有近20億人喝著受糞便污染的水，面臨感染多種疾病的風險，甚至導致死亡。因此，糞便污染不僅會嚴重污染生態(tài)環(huán)境，還會危及人類生命健康。目前，家庭是人口稠密城市地區(qū)糞便的主要來源，所造成的環(huán)境壓力主要取決于衛(wèi)生水平、是否與下水道系統(tǒng)連接、以及廢水處理程度，并最終排放至地表水體中。
2、富營養(yǎng)化是糞便污染水體的主要后果之一，具體來說，是糞便中的氮(n)、磷(p)養(yǎng)分負荷被排放到地表水體中，導致河流、湖泊等生態(tài)系統(tǒng)中的藻類瘋長，從而破壞水質。減少n、p養(yǎng)分負荷對于地表水體的富營養(yǎng)化恢復至關重要，而城市家庭的糞便中的養(yǎng)分負荷是最有可能減少的潛在來源之一。糞便中n、p物質的產(chǎn)生、轉運、處理、排放過程密切相關于社會經(jīng)濟發(fā)展程度，而最終排放進地表水體中的營養(yǎng)物質含量還會受到氣候變化的影響而發(fā)生一定的改變。因此，估算未來從家庭到地表水過程中的糞便中營養(yǎng)物質含量需要同時考慮社會經(jīng)濟發(fā)展程度和全球氣候變化程度。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術針對現(xiàn)有地表水氮、磷負荷預測未綜合考慮社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響的問題，提供了一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法，本專利
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用的技術方案是：
3、一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法，包括如下步驟：
4、步驟一，調(diào)研基線數(shù)據(jù)，依據(jù)五種共享社會經(jīng)濟路徑ssps構建未來排放情景，并借助全球營養(yǎng)模型(image-gnm)的點源模型，模擬在各種未來情景下的糞便中營養(yǎng)物質的產(chǎn)生、轉運、處理及排放過程，估算排放至受納水體的養(yǎng)分負荷量；
5、步驟二，耦合氣候模式，基于典型濃度路徑rcps預估未來研究城市的溫度和降雨等氣象數(shù)據(jù)，并借助wasp水質軟件中的富營養(yǎng)模塊，模擬并量化在氣候變化影響下的受納水體中營養(yǎng)物質含量的變化情況，從而刻畫出從人類系統(tǒng)到自然系統(tǒng)的營養(yǎng)負荷量的動態(tài)變化，并反饋調(diào)節(jié)人類系統(tǒng)行為；
6、步驟三，依據(jù)得出的受納水體中營養(yǎng)物質的含量變化情況，分析由人類排泄物中的養(yǎng)分排放造成的未來環(huán)境壓力，驗證糞便收集及處理技術在未來環(huán)境中的實施效果，并提出逆向指導和調(diào)整糞便處理計劃的建議，減輕糞便對地表水的污染。
7、上述步驟一中，基線調(diào)研的數(shù)據(jù)資料包括但不限于人口規(guī)模、城市人口、gdp情況、日人均糞便量及尿液量、季人均糞便量及尿液量、年人均糞便量及尿液量、國家及地方環(huán)保政策、研究城市的居民生活習慣、環(huán)保意識、研究城市的衛(wèi)生水平、廁所情況、是否有下水道系統(tǒng)、化糞池處理工藝及處理水平、污水處理廠數(shù)量及營養(yǎng)物質去除水平等城市發(fā)展因素，此外，還包括受納水體的水文水質情況及當?shù)氐臍夂蛞蛩氐龋?/p>
8、上述步驟一中，依據(jù)ssps構建未來各種排放情景以量化社會經(jīng)濟驅動因素影響下的未來從家庭向地表水中排放的來源于糞便的養(yǎng)分含量，其中家庭排放總量與人口規(guī)模成正比，收入水平影響人類飲食中蛋白質的消耗量，污水處理系統(tǒng)連接程度(sc)、污水處理廠的數(shù)量及其對營養(yǎng)物質的去除效率水平(nr)與人均收入、科技發(fā)展水平、環(huán)保政策等有關；
9、上述步驟一中，image是一個集成的評估建模框架，全球營養(yǎng)模型(gnm)是image框架的一部分，該模型描述了全球氮和磷的流動循環(huán)。關于家庭的糞便中的n、p養(yǎng)分排放過程，image-gnm點源模型將人類食品消費作為家庭廢水中n和p的主要來源。假定尿液和糞便的總排泄量等于攝入量減去損失；
10、上述步驟二中，依據(jù)人類社會未來最有可能的生活和發(fā)展方式所描繪的溫室氣體、氣溶膠以及各種外界影響因子造成的直接或間接輻射強迫為基礎所設定的六種典型濃度路徑rcps(rcp1.9、rcp2.6、rcp3.4、rcp4.5、rcp6.0、rcp8.5)對該研究區(qū)域未來時段溫度和降水的變化情況進行預估。
11、與現(xiàn)有方法相比，本專利技術提出了一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法。
12、本專利技術的優(yōu)點主要有：
13、1.本專利技術耦合了人類系統(tǒng)和自然系統(tǒng)，以模擬從家庭到地表水的糞便中營養(yǎng)物質的轉移過程和含量變化；
14、2.首次將共享社會經(jīng)濟路徑(ssps)和典型濃度路徑(rcps)矩陣結合在從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質預測中；
15、3.構建了同時考慮社會經(jīng)濟發(fā)展及氣候變化影響的gnm-ssps-rcps-wasp從家庭到地表水的糞便中營養(yǎng)物質排放的未來估算模型。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術保護點】
1.一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，基線調(diào)研的數(shù)據(jù)資料包括但不限于人口規(guī)模、城市人口、GDP情況、日人均糞便量及尿液量、季人均糞便量及尿液量、年人均糞便量及尿液量、國家及地方環(huán)保政策、研究城市的居民生活習慣、環(huán)保意識、研究城市的衛(wèi)生水平、廁所情況、是否有下水道系統(tǒng)、化糞池處理工藝及處理水平、污水處理廠數(shù)量及營養(yǎng)物質去除水平等城市發(fā)展因素，此外，還包括受納水體的水文水質情況及當?shù)氐臍夂蛞蛩氐取?/p>
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，依據(jù)SSPs構建未來各種排放情景以量化社會經(jīng)濟驅動因素影響下的未來從家庭向地表水中排放的來源于糞便的養(yǎng)分含量，其中家庭排放總量與人口規(guī)模成正比，收入水平影響人類飲食中蛋白質的消耗量，污水處理系統(tǒng)連接程度(SC)、污水處理廠的數(shù)量及其對營養(yǎng)物質的去除效率水平(NR)與人均收入、科技發(fā)展水平、環(huán)保政策等有關。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，IMAGE
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟二中，依據(jù)人類社會未來最有可能的生活和發(fā)展方式所描繪的溫室氣體、氣溶膠以及各種外界影響因子造成的直接或間接輻射強迫為基礎所設定的六種典型濃度路徑RCPs(RCP1.9、RCP2.6、RCP3.4、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5)對該研究區(qū)域未來時段溫度和降水的變化情況進行預估。
...【技術特征摘要】
1.一種在社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化影響下的從家庭排放到地表水的糞便中營養(yǎng)物質含量的估算方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，基線調(diào)研的數(shù)據(jù)資料包括但不限于人口規(guī)模、城市人口、gdp情況、日人均糞便量及尿液量、季人均糞便量及尿液量、年人均糞便量及尿液量、國家及地方環(huán)保政策、研究城市的居民生活習慣、環(huán)保意識、研究城市的衛(wèi)生水平、廁所情況、是否有下水道系統(tǒng)、化糞池處理工藝及處理水平、污水處理廠數(shù)量及營養(yǎng)物質去除水平等城市發(fā)展因素，此外，還包括受納水體的水文水質情況及當?shù)氐臍夂蛞蛩氐取?/p>
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，依據(jù)ssps構建未來各種排放情景以量化社會經(jīng)濟驅動因素影響下的未來從家庭向地表水中排放的來源于糞便的養(yǎng)分含量，其中家庭排放總量與人口規(guī)模成正比，收入水平影響人類飲食中蛋白質的消耗量，污水處理系統(tǒng)...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李洋，趙林，陳達穎，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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