皇甫川丘陵沟壑区小流域生态用水实验研究

一个强烈水土流失小流域(准格尔五分地沟),经过20多年水土保持植被建设,乔灌草人工植被镶嵌分布,覆盖率达80%,在有效遏制水土流失的同时,也消耗相当量的水资源---生态用水。2002年生长季节,采用实验研究方法,测定了该小流域各不同类型植被蒸散量、各不同类型土壤贮水量及降水量等,计算出该小流域四大类型植被生态用水(按大小顺序):①农田为5321.3m³/hm²;②乔木林为4654.8m³/hm²;③灌木林为4047.8m³/hm²;④草原为3244.3m³/hm²。估算出全小流域生态用水量:①各类植被生态用水量约150×10⁴m³;②水库湿地生态用水量约26×10⁴m³;③居民点生态用水量约4000m³。三项合计,即五分地沟小流域总生态用水量约176×10⁴m³。值得重视的问题是:该小流域植被生态用水量和总生态用水量均超出同期降水量(130×10⁴m³)达20×10⁴～40×10⁴m³。这意味着土壤贮水量耗减20～30mm。因此,在生态环境建设中,构建适宜的植被模式,调控生态用水量,将对维持生态系统稳定及其环境改善起重要作用。     

三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

气候变化对阿克苏河流域径流过程的影响

结合阿克苏河源流山区两气象站以及出山口两水文站近50 a的气象、 水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势检验、 突变检验、 方差分析外推、 R/S分析及周期性叠加趋势模型等方法,分析了阿克苏河源流区气候及径流变化的趋势和周期,并予以预测,探讨了气候变化对径流的影响量。结果表明:阿克苏河源流区气温、 降水量及径流量皆呈显著增加趋势,且分别在1989、 1985和1993年发生了显著的增多跃变;气候因子与径流量的Hurst指数均大于0.5,表明其未来仍将保持增加趋势,在2010-2016年径流量的相对最大值和最小值将分别为91.822×10⁸ m³(2014年)和83.43×10⁸ m³(2011年);阿克苏河径流量在整个时间序列存在25 a的准周期,但在突变前以17 a周期为主;气候变化使得阿克苏河源流在1994-2007年增加了224.97×10⁸ m³的来水量,年增加量的最大、 最小值分别出现在2003年和2004年。     

三江平原湿地生态环境受威胁现状及其保育研究

三江平原位于黑龙江省东北隅,是全国著名的面积最大的自然湿地集中分布区之一。经过近50年大面积开发,天然湿地面积约从原来的534×10⁴hm²减少到113×10⁴hm²,仅占本区土地总面积10.39%的现有湿地基本上镶嵌在大型现代化农场群的耕地之中。自然湿地大量丧失,湿地景观破碎化,受到水源不足、水质下降威胁;湿地变成"孤岛"。湿地功能退化,湿地植物丰度下降,生物生产量下降,濒危植物增加,濒危动物,特别是珍稀水禽数量逐年减少。湿地资源开发对区域环境的影响应引起重视。为了改变湿地受威胁、生态与环境退化现状,必须实施湿地恢复、保育工程:即引水灌溉工程、廊道建设工程和关爱湿地工程。     

莫莫格自然保护区湿地潜在土壤养分效益估算

利用GIS手段,运用环境经济学评价方法对莫莫格自然保护区潜在土壤养分效益进行估算,同时对潜在土壤养分效益的空间分异进行探析。结果表明,莫莫格自然保护区湿地潜在土壤养分效益为153×10⁸元,保护区单位面积潜在土壤养分效益为10.6×10⁴元·hm-2;其中,中部湿地潜在土壤养分的效益为12.7×10⁴元·hm-2,东部为12.2×10⁴元·hm-2,西部为7.6×10⁴元·hm-2,即中部>东部>西部。在湿地土壤养分中,有机质、全钾对潜在土壤效益的贡献率大,而全氮、全磷的贡献率最低。潜在土壤养分效益估算及其空间分异研究,弥补了湿地效益评估的空白;同时为湿地的恢复重建、湿地管理提供了必要的理论依据。     

水资源利用对敦煌市生态环境演变的影响分析

基于遥感数据的解译分析,从1987年到2007年敦煌市自然植被面积下降543.69 km²,自然生态系统面积缩小17.62%,土地荒漠化趋势明显。根据实际测定的样方生物量与对应的土地利用类型面积拟合曲线,估算这一时期自然植被的生物量从102.42×10⁴ t下降到72.33×10⁴ t。敦煌市自然植被和人类活动的用水量此消彼长,总用水规模在6.3×10⁸ m³左右。自然植被用水量从1987年的3.072 7×10⁸ m³减少到2007年的2.17×10⁸ m³,净减少达30%。人类活动用水量从1987年的3.315 7×10⁸ m³增加到2007年的4.093×10⁸ m³。疏勒河干流及其支流党河都因为人类活动用水大量增加,挤占了自然植被的用水。特别是农业灌溉占用了绝大部分水资源,成为敦煌生态环境退化的主要原因。恢复和保护敦煌的生态问题,不仅需要调控党河流域的人类活动,也要调控疏勒河干流地区的人类活动。     

基于土壤渗透系数的吉林省湿地补给地下水功能分析

论文借助经验渗透系数法和价值评估方法,通过对吉林省湿地补给地下水服务价值的科学评估,得出吉林省湿地渗漏补给地下水量和价值量,其中每年补给地下水量约99.71亿m³。不同湿地类每年渗漏补给地下水量大小排序是沼泽湿地（46.40亿m³）>湖泊湿地（26.64亿m³）>人工湿地（21.48亿m³）>河流湿地（5.19亿m³）。而不同湿地类中,以内陆盐沼每年渗漏补给地下水量最大,达到每年18.60亿m³,其次是季节性咸水沼泽,每年为14.93亿m³,而水产养殖场最小,每年仅为0.05亿m³。对于吉林省具有不同渗透系数的湿地,其每年渗漏补给地下水量也不同。总体合计吉林省湿地补给地下水价值为401.83亿元。不同湿地类补给地下水价值排序是沼泽湿地（186.99亿元）>湖泊湿地（107.36亿元）>人工湿地（86.56亿元）>河流湿地（20.92亿元）,而不同湿地型补给地下水价值最大为内陆盐沼湿地（74.96亿元）,最小为水产养殖场（0.20亿元）。吉林省湿地补给地下水价值在空间分布上主要集中于3个区域,即以白城市和松原市为核心区域的“沼泽湿地-湖泊湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域,以四平市、长春市和辽源市为核心区域的人工湿地补给地下水区域和以吉林市为核心区域的“沼泽湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域。论文研究结果能够为吉林省湿地保护、湿地恢复、合理利用以及湿地科学管理提供依据。     

引汉济渭调水工程水资源配置研究

为解决关中地区水资源短缺问题,陕西省规划实施南水北调引汉济渭调水工程。在分析调水工程受水区用户、供水系统的基础上,构建了水资源配置网络图,并建立了该系统的水资源配置仿真模型,确定了配置原则。结合调水工程,设定了7种方案,通过长系列计算,得出了各方案的水资源利用情况。2020水平年,调水15.5×10⁸ m³后可增加供水10.69×10⁸ m³,占需水量的38.76%;调水15.5×10⁸ m³与调水10.0×10⁸ m³相比,工业供水保证率提高32.75%。计算结果表明,实施调水工程后可有效缓解受水区水资源短缺,调水量在保证城市用水、改善渭河河道生态环境方面发挥着主要作用。     

1990—2013年中国东北地区湿地生态系统格局演变遥感监测分析

全球变化背景下,湿地生态系统极具敏感性和脆弱性。论文以Landsat TM/ETM+/OLI和国产环境卫星影像为数据源,重建1990、2000和2013年3期东北地区湿地生态系统分布格局;通过将东北地区划分为六大重要湿地分布区,探讨了区域天然湿地与人工湿地的分布和动态空间差异性及其驱动因素。结果表明：1990、2000、2013年东北地区湿地面积分别为11.75×10⁴、10.57×10⁴、10.41×10⁴ km²,湿地率分别为9.45%、8.50%、8.38%。湿地分布具有明显的地域特征,大兴安岭湿地区是最主要的天然湿地分布区,除水田外的人工湿地主要分布在辽河三角洲湿地区。1990—2013年东北地区湿地面积损失严重,损失面积为1.34×10⁴ km²,湿地相对损失率为11.4%,天然湿地相对损失率为14.3%,主要转化为耕地。三江平原湿地区的湿地率下降最明显,天然湿地损失面积为9 935.2 km²;松嫩平原湿地区人工湿地面积增加最明显,增加 1 141.9 km²。气候变化影响叠加人类活动干扰背景下,沼泽湿地是对全球变化响应最显著的湿地类型,损失面积为16 091.4 km²。气候要素和人文因子对湿地影响具有明显的空间差异性,人类活动的变化更加能够主导东北地区湿地面积的变化。     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

北京湿地生态系统重要服务功能及其价值评估

论文基于北京市湿地资源调查数据,重点评估了湿地调蓄洪水、供给水源、净化水质、蒸发降温和维护生境等重要生态服务功能及其价值。结果表明,2014年北京市湿地面积5.14×10⁴ hm²,其中46%为自然湿地,并集中分布在密云、房山和门头沟等远郊区。北京市湿地生态系统年均调蓄洪水20.75×10⁸ m³、供给水源9.44×10⁸ m³、净化水体污染物（COD）4.22×10⁴ t、蒸发吸热3.03×10¹² kJ,并维护着较高质量生境0.96×10⁴ hm²,其经济价值分别为158.95×10⁸、11.89×10⁸、1.69×10⁸、4.21×10⁸和10.84×10⁸元。虽然这些重要生态系统服务的78%来自于北京市远郊区的湖库与河流湿地,但是主城区湿地同样提供着重要的生态服务功能,且受益人群数量较高,因而更需重点保护。     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

湿地要素中碳氮同位素特征与水文连通的关系

为探究湿地三要素中碳氮稳定同位素分布特征与湿地水文连通的关系,选取黄河三角洲恢复区和潮汐区湿地典型样点,分析样点水文连通度、植物/土壤/水体悬浮颗粒物中碳氮稳定同位素分布特征及水文连通度与碳氮稳定同位素间的关系。结果表明：恢复区芦苇（Phragmite australis）、香蒲（Typha orientalis）和盐地碱蓬（Suaeda salsa）三种植物地上及地下部分δ¹³C值存在显著差异。恢复区芦苇湿地水体悬浮颗粒物中的δ¹³C值比潮汐区芦苇湿地的更低。潮汐区三个芦苇样点土壤中δ¹³C值和δ¹⁵N值无显著差异,但与恢复区芦苇土壤存在显著差异;恢复区和潮汐区湿地区域水文连通度分别为0.0520和0.0484,不同样点间水文连通度差异较大;湿地水文连通度与植物地上部分及水体悬浮颗粒物中δ¹³C值呈显著负相关关系,说明水文连通对水体悬浮颗粒物的来源及植物的碳代谢和生长可能存在影响。     

成都秋季大气污染过程VOCs特征及SOA生成潜势

利用在线气相色谱-质谱（GC-FID/MS）监测系统,对成都市城区秋季典型大气污染期间环境空气中的77种挥发性有机物（VOCs）进行连续监测,分析了污染前期、污染中期、污染后期VOCs的污染特征、日变化规律.结果表明,成都市城区典型污染前期VOCs体积分数为38.9×10^-9;污染中期VOCs体积分数迅速增加,比污染前期高3.7倍,达到143.4×10^-9,污染后期VOCs体积分数为35.7×10^-9.污染前期VOCs日变化不明显,污染中期、后期VOCs日变化呈双峰性,分别出现在每天车流量高峰时段.此外,利用气溶胶生成系数（FAC）评估了不同污染阶段VOCs对二次有机气溶胶（SOA）的生成潜势,污染前期、污染中期、污染后期SOA浓度值分别为1.1,3.1,1.5 μg/m³,芳香烃是SOA的主要前体物.     

基于不同空气质量模型的二噁英沉降效果研究

为评估不同空气质量模型（AERMOD、ADMS和CALPUFF）在复杂地形-气象场条件下的干湿沉降模拟效果,利用上述模型模拟我国西南某代表性山地的医废、垃圾焚烧项目的二噁英环境影响,并通过土壤实测数据进行模型分析验证.结果表明：AERMOD、ADMS和CALPUFF模拟的空气中年均浓度依次为1.53×10^-8~4.14×10^-6,5.23×10^-9~3.28×10^-6和2.66×10^-9~2.59×10^-7ngTEQ/m³;AER MOD、ADMS和CALPUFF模拟的固定点位总沉降量依次为4.41~285.72,3.07~268.02和0.02~1.35ngTEQ/m².在扩散、沉降形态上,CALPUFF的模拟结果与其他两种模型均表现出较大差异,AERMOD和ADMS的沉降形态相似,空气中的扩散形态却存在差异.利用土壤监测值验证模型效果发现,AERMOD、ADMS和CALPUFF的相关系数r分别为0.66、0.70和0.83,CALPUFF的模拟结果在空间分布上表现更为优越,可作为相关项目的布点指导模型.     

西安市PM2.5中环境持久性自由基污染特征

环境持久性自由基（EPFRs）是相对传统短寿命自由基提出的一种半衰期较长的新型环境风险物质,可将O₂分子转化为活性氧物质,从而危害人体健康.为研究2018年西安市大气PM_2.5中EPFRs的种类、浓度及其来源,本文利用电子顺磁共振波谱方法对2018全年的大气PM_2.5样品进行EPFRs分析.结果表明：2018年西安市PM_2.5中EPFRs年平均大气浓度为2.16×10¹⁴spins/m³,范围为6.27×10¹²~1.07×10¹⁵spins/m³,呈现冬季>秋季>夏季>春季的季节变化特征.按照EPFRs年平均浓度计算出西安市民每人每天吸入体内EPFRs的量相当于7支香烟,而在冬季雾霾天气高达35支香烟.西安市PM_2.5中EPFRs的年平均g因子为（2.0034±0.0002）,说明其可能主要是以碳为中心的自由基.相关性结果发现EPFRs与SO₂和NO₂显著相关,说明煤炭燃烧源和交通源可能是西安市PM_2.5中EPFRs的重要来源.     

基于混合效应模型的京津冀地区PM2.5日浓度估算

利用2016年182d的MODIS 3km AOD数据与地面监测数据,评估了混合效应模型不同参数组合的模拟性能,得出模型在解释AOD-PM_2.5关系时,对时间序列变异的解释能力要比空间差异更佳.在此基础上,利用混合效应模型建立京津冀地区每日的AOD-PM_2.5关系,模型拟合R²为0.92,交叉验证调整R²为0.85,均方根误差（RMSE）为12.30 μg/m³,平均绝对误差（MAE）为9.73 μg/m³,说明模型拟合精度较高.基于此模型估算的2016年京津冀地区年均PM_2.5浓度为42.98 μg/m³,暖季（4月1日~10月31日）为43.35 μg/m³,冷季（11月1日~3月31日）为38.52 μg/m³,与同时期的地面监测数据差值分别为0.59,0.7,5.29 μg/m³.空间上,京津冀地区的PM_2.5浓度呈现南高北低的特征,有一条明显的西南-东北走向的高值区.研究结果表明,基于每日混合效应模型可以准确评估京津冀地区的地面PM_2.5浓度,且模型估算的PM_2.5浓度分布状况为区域大气污染防治提供了基础的数据支撑.     

三峡水库运行对洞庭湖北部地区水资源开发利用的影响

依据实测原型水文序列,在辨析三峡水库运行与四水流域水利工程运行对江湖水文关系演变特征影响的基础上,重点剖析了三峡水库运行对洞庭湖北部地区水资源开发利用的影响。结果表明:①在江湖水文关系演变过程中,三峡水库运行对洞庭湖水情演变的影响要大于四水水利工程运行的影响;②洞庭湖区水资源比三峡水库运行前(1951—2002年)类似来水情景下减少了185.60×10⁸ m³;③三峡水库蓄水调度运行期,枯水年、丰水年9月15日至10月31日荆南三口入湖平均径流依次减少67.99×10⁸、23.14×10⁸ m³,补水运行期枯水年、丰水年1—3月三口入湖平均径流依次减少4.93×10⁸、11.51×10⁸ m³;④三峡水库运行对洞庭湖区水资源开发利用影响的地区是澧县、安乡县、沅江市、南县、华容县等县市,影响时间为每年10—12月或1—3月,影响的后果是因季节性和工程性缺水造成该区平均每年经济损失约57 359×10⁴元。     

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究

以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水（含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水）为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草（Pontederia cordata）、绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）、梭鱼草+绿狐尾藻组合（Pontederia cordata+Myriophyllum elatinoides）及无植物对照（CK）4个湿地处理,分别于2019年4、7、10、12月采集底泥样品,研究不同植物湿地底栖动物物种组成与优势种、丰度与生物量及生物多样性的季节变化特征,并探讨其与环境因子的关系.结果表明：4个季节共采集到底栖动物27种,以水生昆虫居多（22种）.耐污性较强的霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）和黄色羽摇蚊（Chironomus flaviplumus）为4个季节共同存在物种.与单一植物湿地相比,水质处理效果最好的梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地的底栖动物年均丰度和生物量最低,仅为522ind/m²和52.1g/m²,而无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,分别为3665ind/m²和146.3g/m².夏、秋季各处理湿地底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Margalef丰富度指数（d）和Pielou均匀度指数（J）总体上高于春、冬季.其中,春季Margalef丰富度指数表现为梭鱼草、无植物对照湿地显著高于绿狐尾藻和梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地（P<0.05）,夏季Pielou均匀度指数表现为无植物对照湿地显著低于有植物配置的湿地（P<0.05）,冬季Margalef丰富度指数则表现为梭鱼草、梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地显著高于绿狐尾藻和无植物对照湿地（P<0.05）.Spearman相关分析结果表明,底栖动物物种数与pH值呈显著正相关（P<0.05）,丰度与DO呈负相关,而与其他环境因子呈正相关（P<0.05）;RDA分析结果进一步表明,DO是影响腹足纲的主要环境因子,而寡毛纲和摇蚊幼虫受制环境因子较多,主要与TN、COD相关性较大.