面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法及其应用

为适应水环境风险管理中压力源风险的快速识别需求,构建了土地开发压力源评估方法,并以三峡库区为案例区进行应用研究. 土地开发压力源评估方法首先是基于不同土地利用类型的排污参数来确定敏感土地利用类型和不利转移方向,再采用状态和趋势兼顾的原则筛选流域内敏感单元,然后根据各单元的实际特征逐一确定预警指标,以进行压力源评估和预警级别划分. 案例研究结果表明:重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元是库区水质安全预警的3个敏感单元;其中,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元的预警指标均为敏感土地类型面积比例和发生不利转移的土地面积比例,其中重庆市辖区控制单元的2个预警指标值分别为42.17%、3.43%;涪陵区万州区控制单元分别为32.86%、1.74%;而澎溪河开县控制单元的预警指标仅为敏感土地类型面积比例,其值为32.31%. ③重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元的预警指标最大超标率分别为163%、33%和19%,相应各单元土地开发压力分别为红色预警(重警)、橙色预警(中警)和黄色预警(轻警)级别. 从管理意义上,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元未来需要从优化当前土地利用方式、合理控制未来土地开发的双重角度来降低压力;澎溪河开县控制单元未来应重点关注和降低当前土地利用状况对水质安全的压力. 研究认为,所提出的面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法具有可操作性,其案例研究结果可为三峡库区案例区水环境风险管理提供决策支撑.      

山地城市灾害系统模糊风险评价

灾害风险是当前灾害研究的热点和核心之一。从灾害系统整体角度,厘定区域灾害系统风险,明晰灾害系统风险要素构成及其作用机制,对于科学指导区域综合防灾减灾具有重要意义。在山地城市灾害系统研究的基础上,基于"R=H×E×S/C"的灾害系统模糊风险概念模型,构建了反映山地城市灾害系统"致灾因子危险性、承灾体暴露性、灾损敏感性和防灾减灾能力"四个方面的"山地城市灾害系统模糊风险评价指标体系";提出了对山地城市灾害系统模糊风险进行定量评价与排序的"综合赋权(AHP-EVM)"二级模糊综合评判模型。在上述研究基础上,以重庆市38个区县作为研究对象,对理论模型进行了实证研究,并从整体上初步阐明和解释了山地城市(重庆市)38个区县的灾害系统模糊风险等级及成因。研究得出以下结论:(1)基于"综合赋权"模糊综合评判的"山地城市灾害系统模糊风险"评价结果科学、可靠,能够从整体反映山地城市灾害系统模糊风险水平及其构成。经过与灾情数据对比、专家评判,本研究所得评价结果通过验证,且与"模糊物元评价"所得结果基本一致。(2)重庆市灾害系统模糊风险整体水平居中。其中,渝中区、江北区,渝东北的城口县、奉节县以及渝东南的酉阳县,灾害系统风险等级高,各类灾害发生及造成损失的可能性较大,是未来防灾减灾工作的重点。     

三峡库区稻田土壤重金属污染特征及风险评价

以三峡库区(重庆段)12个区县稻田土壤为研究对象,分析了土壤Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn和Ni含量,采用不同方法评估稻田土壤重金属的污染程度、潜在生态风险和人体健康风险.结果表明,三峡库区稻田土壤8种重金属除Cr外,其它7种重金属平均值均超过三峡库区土壤背景值,且分别有12.32%、 4.35%和2.54%的土壤样品Cd、 Cu和Ni含量超过相关标准的筛选值.8种重金属变异系数为29.08%～56.43%,属于中等及以上强度变异水平,受人为活动影响较大.8种重金属在土壤中均存在污染现象,且有16.30%、 6.52%和2.90%的土壤Cd、 Hg和Pb存在重度污染.同时,土壤Cd和Hg的潜在生态风险较高,整体为中度危害.12个区县中,巫溪县和巫山县污染程度较高,内梅罗综合污染评价为中等污染水平,且综合潜在生态风险也达到中度生态危害水平.健康风险评价结果表明,手口摄入是人体非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径.土壤重金属对成人没有非致癌风险(HI<1),但有12.68%的点位对儿童具有非致癌风险(HI>1).土壤重金属对儿童具有致癌风险(TCR=5.75...     

上海市饮用水源地周边环境中的重金属

对上海市饮用水源地周边环境介质(农田土壤、道路灰尘和蔬菜)中重金属的累积特征进行了研究,分析了重金属的空间结构特征及主要污染来源,揭示了周边环境中重金属对水环境的影响,并对重金属的生态风险状况进行了评估.研究表明:①饮用水源地周边各环境介质中重金属已出现不同程度的累积,道路灰尘重金属Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr和As的平均含量分别为0.80、0.23、148.45、127.52、380.57、63.17、250.38和10.37mg·kg-1;农田土壤含量相对较低,分别为0.16、0.33、30.14、30.66、103.79、24.04、65.75和6.31mg·kg-1;蔬菜中8种重金属的平均含量分别为0.010(Cd)、0.016(Hg)、0.36(Pb)、12.80(Cu)、61.69(Zn)、2.04(Ni)、2.41(Cr)和0.0391mg·kg-1;②通过半方差分析和多元分析,推断人类活动的输入是农田土壤重金属积累的最主要原因,而交通污染则是道路灰尘重金属的主要来源;③蔬菜对土壤重金属的富集系数表现为:Zn(0.589)>Cu(0.412)>0.102(Ni)>Cd(0.059)>Cr(0.061)>Hg(0.061)>Pb(0.012))As(0.007),蔬菜中Cd和Zn主要源于根系对土壤重金属的吸收,其它重金属元素可能主要源于气孔对大气污染物的吸收;④周边土壤是水源地沉积物的重要物源,但沉积物与周边环境介质重金属含量不存在显著性相关;⑤重金属生态风险模糊综合评估结果,农田土壤表现为无警-预警,道路灰尘为预警-轻警,蔬菜为预警-轻警,3种环境介质综合评估结果为预警-轻警.     

基于GIS的三峡库区生态环境综合评价Ⅱ.气候评价

基于三峡库区及周边地区1973-2002年34个气象站点的基本气象数据,计算出各气象站的多年平均气温、大于10℃积温、干燥度、年降水量和年降水变率等。对这些气候指标利用“回归分析+残差修正”的方法进行插值,生成100m×100m的栅格数据,然后利用层次分析法(AHP)建立三峡库区的气候综合评价模型,对三峡库区气候进行综合评价,共分为8个等级。结果表明:三峡库区水热资源丰富,年均温主要在12～19.12℃之间,大于10℃积温平均为4794.56℃,干燥度小于1,年降水量主要在1100～1500mm之间,年降水变率较小,主要在10%～15%之间。气候综合评价等级平均为5.3级,西南部、中部地区气候条件较东部地区好。东部地区气候评价等级最低,小于5级。中部地区气候南北差异较大,河流北岸气候等级在5级以上,气候条件较好;河流南岸相对较差,等级在4～6级之间。西南部地区气候条件最好,评价等级都在6级以上。     

基于层次分析法评估长江上游宜宾段工业园区环境风险

长江宜宾段工业园区中分布着众多化工企业,对周边流域生态环境具有潜在风险.选择环境风险源、管控机制、风险受体3个准则层,包括行业类型、园区企业生产工艺、环境管理体系、环境风险管理体系、受纳水体环境等13个指标层建立评估模型体系;采用层次分析法(AHP)评估了宜宾市6家工业园区(A～F)的环境风险评.结果表明,6家工业园区...     

湖北省土地生态安全预警评价及调控

让绿色主导发展方向,有利于湖北省建成生态省。以湖北省为例,运用PSR模型构建指标体系,采用熵权法、灰色预测模型等对2005-2014年湖北省土地生态安全进行了分析,并对2015-2020年湖北省土地生态安全值进行预测,利用障碍度模型识别湖北省土地生态安全主要障碍因子。研究结果表明:(1)从2005年0.459 6(中警)到2014年0.365 5(轻警),湖北省土地生态安全值呈下降趋势,生态环境朝良性方向发展。(2)用GM(1,1)模型预测湖北省2016年生态安全值为0.354 5(轻警)、2020年为0.295 0(轻警),土地生态安全状态良好,朝着"无警"发展。(3)从准则层障碍度来看,压力层从2005年到2014年呈现着快速下降趋势,而状态层和响应层障碍度逐年趋同;制约其向"无警"等级指标有:自然保护区比重、万元GDP能耗、水土流失面积比例、第三产业比重、森林覆盖率、人均耕地面积、粮食单产等,这是今后调控的重点。     

郑州市某生活区大气PM2.5中重金属污染特征及生态、健康风险评估

为了研究郑州市某生活区大气重金属元素的污染特征,对郑州市某生活区进行潜在生态风险和居民健康风险的评估,利用武汉天虹TH-16A型大气颗粒物智能采样仪对郑州市某生活区大气PM_(2.5)样品进行采集,并用波长色散X射线荧光光谱法(ambient air determination of inorganic elements in ambient particle matter wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry,WD-XRF)分析17种金属元素的质量浓度;用富集因子法、主成分分析法对重金属的来源进行解析;用生态风险指数法和美国环保署的健康风险评价法分别对Cr、Cd、Cu、Zn、Ni、Pb和As等元素的潜在生态风险、居民健康风险进行评估.结果表明,富集因子(enrichment factor,EF)值较高的金属为Cd、Sb、Pb和As,其中Cd的富集因子值最高,为8 657. 6;郑州市某生活区金属元素的来源主要为地壳源/燃煤源、燃油源、垃圾燃烧源、冶金尘源和机动车排放源; Cd、Pb、Zn、As、Cu、Ni和Cr的单因子潜在生态危害指数值分别为70 420. 2、255. 3、204. 6、71. 5、36. 9、24. 0和5. 1;郑州市某生活区的Cd、As和Cr具有致癌风险,Cd的危害最大; Mn具有非致癌风险.     

个旧矿区周边水稻土重金属生态风险及预警

矿区周边土壤重金属污染对区域农产品和人体健康危害极大,为对个旧市大屯镇稻田土壤重金属的潜在生态风险进行定量评价及预警分析,计算了6种重金属元素(Pb、Cd、As、Zn、Cu和Cr)的综合生态风险指数(RI)、地累积指数(I_(geo))和生态风险预警指数(I_(ER))。结果表明:研究区域6种重金属平均风险指数的大小顺序为:CdAsCuCrPbZn,Cd和As元素的生态风险指数平均值40,94.4%的土壤样品处于中等风险以上水平;重金属元素的I_(geo)顺序为CdAsPbCrCuZn,Cd和As元素有超过94.4%的土壤样品处于中等污染以上水平。生态风险预警评价结果显示,66.7%采样点处于生态风险无警级别,33.3%采样点处于生态风险重警级别。综合分析认为,该区域主要是以Cd和As为主的土壤重金属复合污染,对已经达到生态风险重警级别的区域应该采取相应的土壤修复措施,对无警区域应该加强监控防止污染。     

化工企业环境风险综合评价模式及其应用

针对现有化工企业环境风险评价模式在指标筛选与不确定性处理方面的不足,构建了包括源项因子、过程因子和受体因子3项一级指标、14项二级指标的评价指标体系层次结构;并提出了基于模糊层次分析法的指标权重确定方法和基于模糊隶属度的指标风险水平确定方法,计算化工企业环境风险综合评价值,判定风险等级.以上海某化工企业作为案例,验证了本评价模式的有效性;根据评估,若将该企业迁至人口密度较低的工业区(低于2000人/km2)并控制风险物质在容器设备中的充装率(低于80%),可使其风险综合评价值从0.75(Ⅳ级风险)降至0.5(Ⅲ级风险).     

重庆市综合灾害风险模糊综合评价

在重庆市灾害系统研究的基础上,依据科学性、系统性、可靠性和简明性的原则,结合实际选取评价因子,初步建立了重庆市综合灾害风险评价指标体系。以统计资料及政府公开资料为主要数据来源。使用模糊综合评判(FCE)方法构建数学模型,采用二级综合评判对重庆市各评价单元灾害风险度进行评判。根据最大隶属度原则,将重庆市各区县灾害风险度划分为五个等级,并使用GIS软件生成"重庆市灾害风险等级分布图"。最后对评判结果分析得出以下结论:(1)重庆市整体灾害综合风险水平较高;(2)全市存在两个灾害高风险等级中心;(3)沿长江、嘉陵江、乌江干流的各区县综合灾害风险等级高于其他各区县。     

重庆市农地非农化空间非均衡及形成机理

为探寻农地非农化水平空间非均衡及形成机理,确定影响因素对重庆市及所属不同区域农地非农化水平的决定力。研究基于交叉学科视角,利用1997—2013年重庆及所属37个区县（不含渝中区）面板数据,运用Dagum基尼系数和地理探测器模型分析重庆市农地非农化水平的空间非均衡及形成机理。结果表明：重庆市农地非农化水平的时空动态地域性差异特征明显,呈现以区域Ⅰ为中心,区域Ⅱ为中心拓展区,区域Ⅲ和Ⅳ为外围的“中心—外围”空间分异格局;重庆市农地非农化水平空间分布表现出高度非均衡特征,其空间非均衡程度在研究时段内呈现出明显的“W”型波浪变化形态,地区间差距仍是导致重庆市农地非农化水平空间非均衡形成的主因;重庆市农地非农化水平空间非均衡形成机理存在显著分区差异,农地非农化水平受控于多种复杂因素,要素禀赋、经济发展水平、社会发展状况及政策制度环境分别是影响研究区农地非农化水平空间分异的基础条件、内在动力、中坚力量和外在条件;影响不同区域农地非农化水平的主导因素具有显著差异性。综合以上结论：由于研究区农地非农化水平空间非均衡特征明显,并受多因素影响,且各因素对不同区域农地非农化水平的决定作用差异明显,所以开展不同区域农地非农化水平空间非均衡及形成机理研究对于农地非农化管控十分重要。     

上海崇明岛蔬菜地土壤重金属含量与生态风险预警评估

崇明3城镇蔬菜地土壤重金属的总体含量为Cu 29.2 mg·kg^-1、Pb 26.5 mg·kg^-1、Cr 79.4 mg·kg^-1、Zn 91.2 mg·kg^-1和Cd 0.222 mg·kg^-1.除Cd在城桥镇和陈家镇超过国家土壤一级标准(GB 15618-1995)外,其余均低于国家土壤一级标准,并且满足国家对绿色食品产地土壤重金属含量的要求(NY/T391-2000).与上海土壤背景值相比,Cu、Pb、Cr、Zn和Cd分别高出上海土壤背景值 24.3％、24.4％、22.9％、18.8％和65.7％.崇明3城镇蔬菜地土壤重金属生态风险预警评估得出,23个采样点中有3个样点属于中警,10个样点属于轻警,8个样点属于预警,1个样点属于无警,综合评估I_{ER＝1.562,为轻警.3城镇生态风险排序为堡镇（IER=1.799）>城桥镇（IER=1.636）>陈家镇（IER=1.368）,均属于轻警.}     

苏北沿海某滩涂区土壤重金属含量及其污染评价

为揭示沿海滩涂快速发展区土壤重金属的污染风险状况,分别采用潜在生态风险指数法与内梅罗综合污染指数法,对苏北沿海某滩涂区土壤重金属(Pb、Cr、Cd、Hg和As)含量、污染风险及其空间格局进行了评价.结果表明:目前该滩涂区土壤环境质量总体良好,土壤重金属呈轻度潜在生态风险和警戒级综合污染水平,其趋势均为工业园区>居民区>镇郊农田>围垦滩涂;2种评价方法的研究结果均表明,工业发展和城镇化建设是驱动土壤重金属污染风险升高的主因,强烈的人类活动加速了土壤重金属累积,宜采用优化产业布局、加强监测监控和强化源头防治以防控和削减该区土壤重金属危害.      

山地城镇化与资源环境承载力耦合协调发展的时空演变

中国是山地大国,在生态文明建设理念下,如何实现山地城镇化与资源环境承载力的协调发展,已经成为我国亟待解决的重大难题. 基于我国西南地区三省一市(重庆市、四川省、云南省、贵州省)的31个地级市2004—2018年面板数据,运用综合评价法和耦合协调度模型,揭示了山地城镇化与资源环境承载力耦合协调的时空演变特征. 结果表明:①西南地区综合城镇化指数和资源环境承载力均呈稳步增长趋势,二者差距逐渐缩小,但由于发展水平较低,仍处于低度耦合协调阶段. ②在空间格局上,都市圈内城市属于高承载、高发展、中度耦合协调度地区,但重庆市、昆明市以及一些工业型城市由于人口和财富在城市高度集聚,其资源环境承载力显著低于西南地区平均值;以高山大川为界的省际交界地区,由于自然地理上的“分割”,城镇化发育不足,属于高承载、低发展、低度耦合协调度地区. 研究显示,山地城镇化与资源环境承载力之间的耦合关系日趋紧密,应推进以人为本的绿色城镇化道路,使两大系统处于良好的耦合协调状态.      

基于熵值法和GM(1,1)模型的重庆城市生态系统健康评价

应用信息熵值反映数据本身的效用值来计算指标权重系数,建立熵权综合评价模型,对重庆城市生态系统健康进行了评价.根据评价结果和灰理论数学建模特点,建立GM(1,1)灰色预测模型,对重庆市生态系统健康进行了动态预测分析.结果表明:2005~2009年期间,重庆城市生态系统健康总体水平良好,其中各要素指数评价大小依次是活力指数、恢复力指数、组织结构指数、服务功能指数、人群生活指数;2010~2015年期间,重庆城市生态系统健康综合评价值将以e0.1268的增速保持良好发展态势.此外,建立以熵权综合评价为基础的GM(1,1)灰色预测模型对城市生态系统健康进行评价,能够得出更客观、更全面的评价结果.     

宽域灰色聚类法在土壤环境质量评价中的应用

利用宽域灰色聚类法评价土壤环境质量,先构造白化函数,引入修正系数,确定污染物权重,再计算聚类系数实现土壤样本的环境质量等级评判与排序。将此方法应用于太原市5个区县,8项指标的土壤质量评价,并与综合指数法、模糊综合评判法相比较,结果表明模糊综合评判法与宽域灰色聚类法对于5个区县的污染级别的评价结果是一致的,而综合指数法对前四个评价点级别均比上述两种方法低一个级别,三种方法的质量排序大致相同,只有模糊综合评价中认为小店区优于万柏林区。     

区间数的饮用水源地健康风险模糊综合评价

利用区间数表示饮用水源地水环境中污染物浓度的不确定性,构建了基于区间数的饮用水源地水质导致的健康风险评价模型。同时,建立模糊化的风险评价标准体系,将风险评价标准分为低、低-中、中、中-高、高和极高6个风险等级,并运用综合评判法得出健康风险评价的等级。选取饮用水源地水环境中多种污染物为评价因子,将基于区间数和模糊理论的饮用水源地水环境健康风险模糊综合评价模型应用于9个城市饮用水源地水环境健康风险评价中。评价结果表明:重庆、广州、乌鲁木齐等3个城市水源地的水环境健康风险水平较高;儿童和青少年的个人年风险明显高于成人的个人年风险。