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科研进展

王秀蘅教授团队ES&T:新文基于物质流和统计熵耦合评估中国磷网络资源利用效率

2024年04月28日 水资源国家重点实验室 浏览次数:10

近日王秀蘅教授团队领衔、RISE团队刘刚教授参与在著名学术期刊EST上发表了题为“Smoothing the Phosphorus Resource Stress under the Socioeconomic Development in China”的论文。该项研究构建了耦合MFASEA的磷网络资源利用效率评估模型,描述中国磷网络资源利用效率的变迁,识别影响资源利用效率的敏感磷流,并评估磷管理政策和措施对资源利用效率的影响。采用情景分析法,针对农食系统、能源系统和废弃物处理处置的7种前瞻性的磷管理政策或措施,计算并评价其对中国磷网络资源利用效率的影响,为政策制定和实施提供理论依据。物质流分析与统计熵分析的耦合模型,阐明了1949~2018年中国磷网络资源效率呈U型变化,磷资源利用效率整体提升22.7%。磷资源利用效率下降段的驱动力为磷肥工业发展,上升段的正向驱动力为资源保护政策、末端污染控制和循环型农食系统策略的施行。



  磷参与了植物和动物生长的多个生化过程,是支撑粮食安全的重要战略性资源。作为农业大国,中国以4.6%的磷资源储量供应了全球53%以上的磷需求。然而,随着工业化进程的加速与转型深化,我国正面临着磷资源枯竭、土壤磷积累、水体富营养化等的严峻挑战。对此,我国针对磷矿开采、畜禽粪污管理、水污染防治、大宗固体废弃物处置等发布法律法规或行动方案,为提升磷网络资源利用效率提供了明确指导。基于质量平衡的物质流分析(Material flow analysisMFA)可以系统地说明在一个特定系统的空间和时间尺度中磷的稀缺性和定量的磷转移。然而,MFA缺少浓度指标从而无法对单一流的消散或富集过程进行识别;MFA也会产生大量数据结果,增加了政策制定和评价的复杂性。统计熵分析(Statistical entropy analysisSEA)可以将大量MFA数据简化为一个结果,进行不同时期磷网络在其利用和回收潜力方面的合理比较。这对描述中国磷网络资源利用效率变迁,评价磷网络相关政策的有效性提供了新的视角。

  实验室王秀蘅教授为论文的通讯作者,城市水资源与水环境国家重点实验室为通讯单位。苗静雨为论文的第一作者



责任编辑:吴洁