香溪河流域水生态系统健康评价

随着人们环境保护意识的增强,河湖生态保护与修复成为社会关注的热点问题,科学的生态健康诊断则是有效进行河湖治理的前提.香溪河作为三峡水库典型支流,探究其水生态系统健康对于长江生态保护具有十分重要的意义.通过收集整理香溪河干支流的生物与生境数据,构建了涵盖水环境、水生生物、物理栖息地三方面共16项指标的水生态系统健康评价指标体系,综合运用专家判断法和熵权法确定评价因子权重,采用河流健康指数（RHI）表征香溪河流域水生态系统健康状况.结果表明:①2017年三峡水库蓄水期香溪河流域水生态系统整体健康水平为良好,优和良等级占比分别为12.5%和79.2%.②健康状况呈现出支流优于干流、非回水区优于回水区的空间分布特点,具体表现为支流南阳河>支流古夫河>支流高岚河>香溪河干流.干流水环境问题相对突出,而支流的河流连通性相对较差.③库湾健康状况的年内变化特征为冬季最好,春秋季次之,夏季最差.研究显示,该评价体系能准确地评估香溪河流域水生态健康状况,同时需重视三峡水库支流库湾的水环境治理.      

大宁河水生态系统健康评价

随着人口增长及社会经济的发展,河流水生态系统健康受到严重威胁.为了解大宁河水生态系统健康状况,选取大宁河2011-2015年水体水质[水温、pH、SD（透明度）、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（TN）、ρ（TP）]与水生态[藻密度、ρ（Chla）]9个主要指标,构建了大宁河水生态系统健康评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对其水体生态系统健康状况进行综合评价.结果表明,2011-2015年,大宁河水生态系统健康状况整体呈亚健康状态,有50.89%的监测样本处于亚健康状态,枯水期健康状态好于丰水期.大宁河各监测断面CHI（综合健康指数）值的季节变化特征为丰水期低于枯水期;年际变化特征为从2011-2015年CHI值呈先升后降的变化趋势,健康状态呈先转好后转差的变化趋势,大宁河水体富营养化趋势明显;空间变化特征为丰水期和枯水期CHI最低值主要位于中下游的白水河、龙门和菜子坝断面,河流水质与人类活动强度密切相关.研究显示,影响大宁河水生态系统健康的关键因子为营养盐指标[ρ（TN）、ρ（TP）]和有机物指标[ρ（COD_Mn）].      

宜兴市土地利用类型与水生态健康相关性研究

利用宜兴市2012年-2014年土地利用数据、水生态健康等相关数据,引用土地利用动态度和土地利用综合程度指数,对土地利用变化和水生态健康现状进行分析,运用相关性分析法测算土地利用类型比例与水生态健康主要指标的相关性.结果表明:耕地、建设用地比例与水生态健康综合指标负相关,湿地、草地、园地、林地用地比例与水生态健康综合指标正相关;建设用地比例与底栖动物负相关;湿地用地比例与营养、底栖动物指标正相关较强.     

基于O/E模型和化学-生物综合指数的淮河流域关键断面生态健康评价

由于人类对河流的过度开发利用,河流生态系统逐步退化,部分河流甚至已丧失生态服务功能.因此,客观评价河流生态系统健康状况,加强河流生态保护与修复是水环境管理的重要工作.本研究于2014—2015年度在淮河流域典型河段的9个关键断面展开了4次水生态状况调查,根据四季水质现状和底栖动物群落结构特征,分别应用O/E模型和化学-生物综合指数法对淮河流域河流生态健康进行评价.结果表明:淮河流域总氮污染严重,处于劣Ⅴ类标准;底栖动物群落结构简单,生物多样性较低,主要以腹足纲和昆虫纲为主且物种分布呈现显著的季节性差异;O/E指数在pc≥0和pc≥0.5阈值条件下的评价结果显示所有断面的健康等级均处于差或极差;除夏季外,化学-生物综合指数评价结果与O/E指数评价结果呈现较好的一致性.水质恶化是物种锐减的重要诱因,是水生态健康状况较差的主要限制因素.     

天目湖沙河水库水生态安全状况长期变化及影响因素

为构建更为合理的个性化水库水生态安全评价指标体系,以我国东南低山丘陵地区水源地型水库天目湖沙河水库为例,基于2010~2020年逐月水生态监测数据,分析了水库水生态安全状况长期变化特征及影响因素,提出了以满足沙河水库水生态服务功能为目标的生态安全评价方法.结果表明,季节上,夏秋季SD相对较低,而总磷（TP）、浮游植物叶绿素a（Chl-a）、高锰酸盐指数和蓝藻生物量（BM_c）相对较高;空间上,不同区域的水体透明度（SD）存在显著差异（P<0.05）,多年均值呈现河流区 < 过渡区 < 湖泊区的现象,其他指标均呈现出河流区较过渡区和湖泊区高的现象;垂向上,5~9月随热分层出现,许多指标出现分层,其中异味物质2-甲基异莰醇（MIB）和Chl-a在水深4 m处出现最大值,硅藻生物量（BM_b）和BM_c最大值分别在水深2 m和0.5 m处出现.基于水生态指标的变化特征认识,应充分考虑水库水生态安全的时空差异性,将水生态安全风险较高的春夏季作为评价期,以Chl-a为核心指标,结合SD和MIB等指标,通过建立关键指标与其他指标的相关关系,构建了沙河水库水生态安全评价体系;评价结果表明,沙河水库10年来水生态安全状况整体优良,但年际波动较大,不同区域的得分差异大,对于存在热分层的区域应采取季节性分3层采样调查数据进行评估.本研究表明在湖库水生态安全管理中选取个性化方案监测评估的必要性;总磷偏高和藻类疯长引发的水体透明度下降和异味物质含量升高是影响亚热带地区水库生态服务功能的主要因素,年际间较大尺度的水文气象条件变化给水库水生态安全带来较大不确定性.     

"水十条"对北京市地表水环境质量改善分析

为深入分析"水十条"对北京市地表水环境质量状况的影响程度,选取2014—2017年间全市地表水逐月监测数据,从水质类别、污染物浓度和总量减排等角度进行综合分析。结果显示:"水十条"的实施有效改善了北京市地表水环境质量,改善水体主要为劣Ⅴ类和Ⅳ～Ⅴ类水体;全市氨氮(NH_3-N)和高锰酸盐指数(COD_(Mn))浓度分别降低55. 9%和25. 9%,月际间变化规律由U型分布转变为整体下降趋势,其中以再生水、再生水和污水混合水为水源的河流改善幅度较大;污染物总量控制成效显著,"水十条"的实施加速了水劣化足迹的下降。因子分析结果显示:城市、农村和自然为影响北京地表水水质的主要因素。其中,城市化水平与污染物浓度呈显著负相关关系,增加生态用水、加强农业污染源和城市非点源的治理力度将推进首都水环境状况的持续改善。     

北运河下游典型河网区水体中氮磷分布与富营养化评价

选择北运河下游典型河网区(闸坝多、水流慢和湖库化)为研究对象,通过为期1 a的水质监控,阐述了河网区氮、磷的时空变化特征,并利用对数型幂函数普适指数公式对其水体营养状态进行了评价.结果表明,河网区水体中TN平均质量浓度为12.50 mg.L-1(NH4+-N占67.41%),TP为1.45 mg.L-1(SRP占80.81%).河网区水体中氮、磷的时空分布特征明显,TN和NO 3--N质量浓度随季节变化特征趋于一致,NH 4+-N稍有不同;TP和SRP质量浓度随季节变化特征基本一致.从河网区进水带至出水带,水体中氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势,其中TN、NH4+-N和NO3--N平均质量浓度分别从19.30、13.22和2.19mg.L-1降至7.98、4.45和1.50 mg.L-1;TP和SRP分别从1.95和1.59 mg.L-1降至1.11和0.91 mg.L-1.富营养化评价综合指数表明,河网区水体在时空尺度上均处于"极富"营养状态.     

综合硅藻指数的建立及其在淡水生态评价中的应用

硅藻在水生态系统中具有重要作用,具有分布广泛、繁殖周期短、对环境变化反应敏感等特点,被广泛用于水体质量监测. 为建立适用于我国水体生态评价的硅藻指数,2017年8月—2018年8月调查了长江下游主要湖泊和青弋江水系的着生硅藻群落结构及环境特征,使用Speraman相关分析研究硅藻指数与环境因子的关系,使用箱形图分析硅藻指数的适用性. 结果表明:①通过研究长江下游主要湖泊和青弋江水系硅藻与环境因子的关系,确定了114种硅藻对水体TP、TN和COD_Mn浓度变化的最优值和耐受值及环境指示,建立了一个适用于青弋江和长江下游湖泊水体环境评价的综合硅藻指数(comprehensive diatom index, CDI). ②Spearman相关分析结果显示,无论在河流水体还是在湖泊水体中,CDI与TP、COD_Mn、TSP和TN的浓度均呈显著相关. ③箱形图结果显示,CDI在河流和湖泊中均呈现随水质梯度增加而变大的趋势,说明CDI可以很好地反映水体的环境质量. 研究显示,使用CDI评价长江下游湖泊及青弋江水系水体质量,得到较好的结果,是一种评价水体质量较好的生物评价方法.      

太湖水体颗粒物散射的剖面分布及其影响因素分析

为了探索太湖水体颗粒物散射的剖面分布特征,掌握水下散射变化机制,2008年11月对太湖3个不同深度的散射系数和后向散射系数分别进行观测.研究分析了它们随深度变化的特征;由衰减系数,计算出太湖水体颗粒物粒径分布函数(PSD)斜率值的剖面分布;根据散射系数与悬浮物浓度的相关关系,推算了悬浮物浓度及组成的剖面分布;根据水体折射指数,分析了不同深度水体散射系数的主导影响因子.在0、50、100 cm这3个深度处的颗粒物散射,分别有14%、17%、12%的样本是由藻类颗粒物主导的,35%、30%、34%是由无机颗粒物和非藻类有机颗粒物主导的,51%、53%、51%是由三者共同主导.结果表明,太湖水体的散射和后向散射系数随深度变化较小,不同湖区太湖水体总悬浮的浓度差异性很大,但是在不同剖面深度上差异较小,浓度差异较大的点基本上都出现在入湖河流旁,太湖水体颗粒物散射系数的主导影响因子除少数靠近入湖河流的样点外,大部分样点在不同剖面深度上差异较小.     

松桃河流域氨氮和锰污染特征及生态风险评价

以地处“锰三角”核心区的松桃河流域为研究对象,应用统计学方法对2011~2019年松桃河流域17个监测断面的18个水质指标进行统计分析,重点研究松桃河流域主要污染物氨氮和锰污染特征、时空变异及来源解析,利用商值法、安全阈值法对松桃河流域氨氮和锰的生态风险进行评价.结果表明:松桃河流域主要受到氨氮和锰污染,两者在P<0.0001水平呈显著正相关,具有同源性,主要来源为电解锰企业废水和渣场渗滤液;氨氮和锰的时空变化基本一致,主要污染断面与电解锰企业、渣场分布密切相关;时间上,除支流木池河有污染加重趋势,松桃河流域污染总体呈现逐年降低趋势.水生生物暴露松桃河地表水体时,熵值法评价松桃河流域有氨氮急、慢性毒性效应风险水体分别占10.37%、44.93%,有锰急、慢性毒性效应风险水体分别占69.81%、77.89%;安全阀值法评价松桃河流域有氨氮急、慢性毒性效应风险水体分别占5.6%、24.33%,有锰急、慢性毒性效应风险水体占34%、90%.两种方法评价结果差异明显,商值法较为保守,其评价氨氮急、慢性、锰急性风险水平约为安全阀值法的2倍.松桃河现行标准值高于氨氮和锰慢性毒性安全允许浓度,现行标准对水生生物可能存在“欠保护”.建议开展基于松桃河流域水生生物区系与水体特征的氨氮和锰水质基准及生态风险研究,为制订区域水质标准提供科学依据,以实现差异化风险管理,保障生态水环境安全.     

北方城市大型景观水系水体循环净化的数值模拟

静湖是中新天津生态城最大的景观湖,并连通故道河及惠风溪等水体一起形成了生态城独特的水生态系统,是北方城市大型景观水系的代表,其水环境改善和保障问题受到较大关注。在对生态城静湖水系水体循环净化设施建设和水质提升工程运行方案实施等重点调查分析的基础上,运用Delft3D FM构建静湖水系数值模型模拟水体水动力、水质演变过程,分析评估了工程运行对水质指标的改善效果。结果表明:静湖水系水质受降雨影响明显,对比汛前、汛后各河段水质浓度变化发现,汛后COD、TP浓度可升高10%,部分河段甚至升高60%,汛后NH₃-N降低20%~30%;通过设置补水、拆除隔离坝、增加循环泵和排水泵等工程措施,静湖水系水动力条件得到较大改善,NH₃-N、TP基本能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准,ρ(NH₃-N)可降低3%~25%,ρ(TP)可降低6%~50%。工程措施应综合考虑水环境本底、污染源治理、水利设施运行等多因素共同制定水质提升策略。     

长江流域生态系统可持续管理策略

长江流域涉及长江经济带发展和长三角一体化发展两大国家区域协调发展战略,但生态环境问题仍然是长江流域可持续发展面临的严峻挑战,加强长江流域生态系统可持续管理策略研究具有重大意义.长江流域的环境管理策略大致经历了以水量管理、污染物排放总量管理和水质目标管理三个阶段.在统一生态环境监管职能、实现五个“打通”的新形势下,长江流域生态环境管理策略必将由水质目标管理快速向生态系统可持续管理转变.在分析长江流域生态系统保护修复取得的积极进展和面临的严峻形势的基础上,提出了长江流域生态系统可持续管理策略:①规划和建设服务于应急预警和管理决策的长江生态系统观测网络,推动不同层级、不同职能部门、空天地一体化的多源数据融合,提高生态环境监测网络的数据时空精度和反应速度,开展水陆统筹、“山水林田湖草”生命共同体综合观测;②加强长江生态系统结构、过程、功能和服务的综合性、整体性研究,主要开展长江流域生态系统综合研究、重点区域生态系统研究和突出生态问题专题研究,不断创新科研与管理深度融合的科研模式,把论文写在祖国大地上;③制定长江社会-经济-自然复合生态系统保护修复可持续发展目标及分阶段分区域目标,促进水资源、水环境、水生态、陆域生态和水陆交错带的持续改善以及生态环境系统与社会经济系统的持续协同;④提出长江生态系统保护修复的整体性、综合性和针对性、差异化的解决方案,推动长江流域生态系统健康可持续发展目标的早日实现和重点区域、突出问题的尽快解决.      

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域、洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.     

西北干旱区典型流域生态系统服务价值变化

论文选择西北干旱区塔里木河流域、玛纳斯河流域、石羊河流域以及黑河流域4个典型流域为研究对象,以1994年土地利用分类图、TM影像,2005年CBERS影像数据为基础,参照谢高地等提出的"中国生态系统服务价值当量因子表",在对这4个典型流域生态系统服务价格根据其消费指数以及不变价格订正的基础上,逐项估计了这4个流域农田、森林、草地以及水体生态系统各项生态系统面积、服务价值及其变化。结果表明,这4个流域提供环境保护的支撑生态系统(森林、草地、水体)面积2005年普遍小于1994年,而农田生态系统面积增加显著,并且相对于较大面积的内陆河流域,小流域内各类型生态系统面积变动比较大,变动速度相对较快;塔里木河流域生态系统服务价值最大,具有较高的稀缺性,但黑河流域生态系统服务价值的增加幅度最大,这两个流域相比,黑河流域各生态系统的服务功能对于该区域人们的生活生产更为重要,影响更直接;塔里木河流域农田生态系统面积增加幅度最大,但其区域内人们对农田生态系统服务价值支付意愿的增长速度却保持最低,这说明该区域内部人们对这种生态系统服务功能的支付意愿与其资源丰富程度并不对称,需要加强宣传水土安全保护与生态经济发展的观念。     

长江经济带生态系统格局特征及其驱动力分析

为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力,采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征,并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明:①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主,三者共占92.63%;上、中游以林地为主;下游城镇化率最高,分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表,快速城镇化特征显著;贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大,农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力,贡献率为65.49%,表现出“下游为重心,向中上游蔓延”的特征,下游贡献率为77.51%,但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游;生态保护与恢复政策为第二大驱动力,贡献率为17.64%,上游贡献为25.90%.研究显示,保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.      

基于格局-质量-服务的生态保护修复成效评估:以额尔齐斯河流域为例

建立生态保护修复工程实施成效评估方法体系,掌握“山水林田湖草”生态保护修复试点工程实施成效,分析评估结果中发现的问题,对于提出新时期生态环境保护修复的对策与建议具有重要意义. 额尔齐斯河流域具有极其典型的“山水林田湖草”生命共同体特征,额尔齐斯河流域生态保护修复工程的实施为探索西北干旱地区生命共同体保护修复模式提供了示范作用. 基于“山水林田湖草”生命共同体理念,从生态系统格局、质量和服务三个角度建立评价指标体系,通过对比非生态保护修复期和生态保护修复期内评估指标的时空变化情况,综合评估额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程实施生态环境成效. 结果表明:①生态系统类型的生态级别整体由“低”向“高”转变,草地生态系统退化趋势得到遏制且面积得到恢复,水域生态系统面积由2010年的1 802.02 km2持续增至2020年的1 994.84 km2,林地生态系统面积仍有所减少. ②工程建设区生态系统质量指数先降后增,其中生态保护修复期内生态系统质量指数增长相对明显. ③生态保护修复工程实施后,各生态系统服务指标变化率均有所增长,其中防风固沙指数增长最为显著. 研究显示,额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程成效显著,但由于工程建设区内生态本底的差异性,整体上各工程分区生态保护修复成效由北向南逐渐递减. 在后续生态保护修复工作中,建议基于额尔齐斯河流域中部和南部自然地理单元分布等区域特征,采取有针对性的对策措施,进一步恢复生态用地和提升生态系统服务.      

基于结构和水环境的城市湿地景观健康研究——以西溪湿地公园为例

景观健康是近年来随着生态系统健康研究不断深入而出现的一个新的景观生态学概念,旨在探讨景观尺度下生态健康的问题。论文针对城市湿地公园的特征,构建能够反映其特征的景观功能分类体系,建立景观结构健康和水环境健康的评价模型,并在分析两者之间关系的基础上,对景观健康进行综合评价,探讨西溪湿地公园景观健康的空间异质性。研究结果表明,西溪湿地公园景观总体处于亚健康的状态,景观健康程度由公园内部向周边呈逐渐降低的趋势,说明湿地公园作为“湿岛”,受到周边环境的强烈影响。其中,景观疾病的区域占公园总面积的20.42%;景观不健康的区域占整个公园的20.97%;景观亚健康的区域占整个公园的34.98%;景观健康和很健康的区域占整个公园的23.63%。研究结果有利于西溪湿地公园开展具有针对性的管理工作,且为其他城市湿地公园的规划和建设提供科学依据。     

Short-term effects of drawing water for connectivity of rivers and lakes on zooplankton community structure

During 28-29,September 2005,water was drawn from Hanjiang River and Houguan Lake to the Yangzi River via Sanjiao Lake and Nantaizi Lake in Wuhan in order to provide favorable conditions for ecosystem restoration.To evaluate the feasibility and validity of drawing water as a means of ecosystem restoration,zooplankton populations were studied 3 times (before,immediately after finishing and a month after drawing water)at seven locations from 27 Sept.2005 to 2 Nov.2005.Water quality in the lakes was mostly improved and zooplankton species richness decreased as soon as drawing water had finished but increased a month after drawing water.Zooplankton density and biomass was reduced in the lakes by drawing water but was increased at the entrance to Sanjiao Lake because of landform geometry change.Before drawing water,most species in Sanjiao lake e.g.,Brachionus sp.and Keratella sp.were tolerant of contamination.After drawing water oligotrophic-prone species such as Lecane ludwigii and Gastropus stylifer emerged.We conclude that drawing water could be important for improving water quality and favour ecosystem restoration.Dilution of nutrient concentrations may be an important role in the effect.     

Short-term e ects of drawing water for connectivity of rivers and lakes on zooplankton community structure

During 28–29, September 2005, water was drawn from Hanjiang River and Houguan Lake to the Yangzi River via Sanjiao Lake and Nantaizi Lake in Wuhan in order to provide favorable conditions for ecosystem restoration. To evaluate the feasibility and validity of drawing water as a means of ecosystem restoration, zooplankton populations were studied 3 times (before, immediately after finishing and a month after drawing water) at seven locations from 27 Sept. 2005 to 2 Nov. 2005. Water quality in the lakes was mostly improved and zooplankton species richness decreased as soon as drawing water had finished but increased a month after drawing water. Zooplankton density and biomass was reduced in the lakes by drawing water but was increased at the entrance to Sanjiao Lake because of landform geometry change. Before drawing water, most species in Sanjiao Lake e.g., Brachionus sp. and Keratella sp. were tolerant of contamination. After drawing water oligotrophic-prone species such as Lecane ludwigii and Gastropus stylifer emerged. We conclude that drawing water could be important for improving water quality and favour ecosystem restoration. Dilution of nutrient concentrations may be an important role in the e ect.     

长江中游地区生态系统服务价值空间分异及敏感性分析

生态系统功能的不断退化是人类当前面临的一个共同挑战,是全球可持续发展研究的焦点问题。长江中游地区生态环境保护对于构建中国生态安全格局具有重要作用,为了深入分析长江中游地区土地利用活动对生态系统功能的干扰程度,基于长江中游地区生态系统服务价值评价结果,采用土地利用变化生态贡献度和生态系统服务价值敏感性方法进行测度。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区地均生态系统服务价值经历了“先增加后降低”的变化过程,山区地均生态系统服务价值高于平原地区、城市群地区、大城市周边县区以及主要交通道路沿线地区,长江中游地区生态系统服务价值总体变化呈现“两纵三横”的空间分布格局;（2）1995-2015年间退耕还林、还水、还湿是长江中游地区生态系统改善的主要原因,毁林开荒、围湖造田以及建设用地对林地和耕地的占用是长江中游地区生态系统恶化的主要原因;（3）食物生产、原材料生产、气体调节、土壤保持和维持生物多样性等五种类型生态系统功能敏感性有所增加,其他类型生态系统功能敏感性逐渐减弱。研究结果可为长江中游地区生态环境保护,保障生态系统服务各项子功能的持续供给提供科学指导。