开展水和碳氮磷元素代谢及其环境效应分析,对于工业园区实现节水减排具有重要的理论指导和决策支撑意义。本研究选取宜兴经济技术开发区为研究对象,在对开发区进行实地调研、现场检测和官方统计等手段获取了120家企业的用水、排水、回用水三个环节的资料和数据,开展了水以及碳氮磷的代谢分析,节水潜力的情景分析,以及不同情景下园区排水的环境影响分析,并在此基础上定性探讨了工业活动对水生态系统服务的影响,为园区水污染防治提供理论指导和决策参考。通过统计分析与水足迹测算方法,对开发区水代谢现状进行分析。分析结果发现开发区企业用排水量大,且集中度较高,主要集中于协联、灵谷两家综合企业,纺织印染企业和化工企业。园区企业回用水率不高,仅为7%。从水足迹测算的结果来看,开发区企业灰水足迹超过总水足迹的四分之三,供应链水足迹高于运营水足迹。可以看出在企业新鲜水取用之外,排污导致的潜在水耗巨大,同时也要关注企业原材料能源输入带入的水足迹消耗。采用元素流分析法对2014年园区产业系统碳、氮、磷代谢现状进行分析。结果显示园区工业系统碳通量为174.73万吨,氮通量为65.04万吨,磷通量为1.20万吨。碳和氮的通量远大于磷,从代谢结构来看,碳和氮的分布更广泛,代谢过程更为复杂。相比于2008年,2014年园区企业碳、氮、磷的代谢结构变化不大。灵谷、协联两家综合企业对园区碳、氮代谢的贡献度较大。在对开发区水代谢和碳氮磷代谢现状分析的基础上,通过假设基础情景、企业节水减排情景、污水厂工程回用情景和用水总量控制情景,对2020年园区120家企业用水量进行预测。结果显示,园区企业节水潜力巨大,在50%深度处理回用比例下进行用水总量控制时,企业运营水足迹几乎为基础情景的一半。在此基础上,我们也通过生命周期评价方法对污水回用过程的环境影响进行分析,并引入生态系统服务的概念,定性解析了工业活动对于水生态系统服务的影响关系。研究表明,污水厂工程回用和园区用水总量控制情景在实现节水减排的基础上,也实现了臭氧层消耗、富营养化、陆地生态毒性三种环境影响潜能的显著下降。工业取水用水、废水排放和废水处理过程会直接造成水资源消耗和水污染从而影响水生态系统服务价值,而工业用地、原料能源消耗及废物排放等过程会间接损害水生态系统健康,使生态系统服务减值。综合来看,开发区进行污水深度处理回用可以获得较好的节水减排效果,且其富营养化、陆地生态毒性等潜能得到一定程度的削弱。