黄河流域生态环境脆弱性评价、空间分析及预测

生态环境脆弱性是制约经济可持续、高质量发展的重要因素。以2005—2018年黄河流域73个城市为研究对象,构建了黄河流域生态环境脆弱性的评价指标体系,采用主成分分析计算了黄河流域生态环境脆弱指数,并依据自然断点法将评价结果分为极度脆弱、重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱五类。进一步通过空间相关分析揭示了黄河流域生态环境脆弱性的时空演变特征,并利用CA-Markov模型对黄河流域2025年生态环境脆弱性进行了预测。结果表明：（1）黄河上、中、下游生态环境脆弱性分别表现“低—中—高”的分布特征,且生态环境脆弱性变化趋势存在区别：上游虽差异较大但波动相似,中游波动方向相反,下游在2016年之后整体呈下降趋势。（2）黄河流域生态环境脆弱性存在空间相关性,上游呈现低—低聚集,下游呈现高—高聚集,中游空间相关性不显著。（3）预测2025年黄河流域中游地区重度脆弱有所扩张,下游地区极度脆弱向中心区域明显收缩。黄河流域生态环境的治理与保护并非一朝一夕之事,也并非某一流域单独能够完成的,黄河上、中、下游要根据不同的自然条件制定与之相适宜、符合整体发展需要的治理与保护措施。     

区域洪水灾害风险快速评估研究——以上海市为例

根据洪水灾害形成机理,本文构建了一种快速评估区域洪水灾害风险的方法,即用致灾因子危险性和承灾体脆弱性且辅以地形因子来反映区域洪水灾害风险,并以上海市为例,对该区域洪水灾害风险进行了快速评估:首先根据降雨数据对致灾因子进行分析;然后综合灾情损失与致灾因子获得承灾体脆弱性程度;再根据水位信息对地形因子(DEM)进行危险性划分;最后应用GIS图层叠加技术,实现了上海市洪水灾害风险区划。结果表明:上海市闵行区、市辖区洪水灾害风险最高;宝山区、浦东新区和崇明县等沿海地区洪水灾害风险较高;奉贤区和金山区洪水灾害风险较低;松江区、青浦区、嘉定区等内陆地区洪水灾害风险低,其中松江区洪水灾害风险最低。     

清江流域地下水重金属含量特征及健康风险初步评价

为初步明确清江流域地下水重金属的健康风险状况,以清江流域地下水为研究对象,选取研究区流量>50L/s的典型泉、地下暗河供水水源为采样点进行取样,测试分析样品中Pb、As、Mn、Cr、Ni、Fe、Cu、Zn、Cd几类重金属的总含量,结合AHP模型,利用美国环保署（USEPA）的水环境健康风险评价模型,对研究区地下水中重金属对成人与儿童两人群人体健康产生的危害进行评估。结果表明:研究区主要超标重金属元素为As、Pb,各段超标程度顺序为下游>上游>中游,各超标重金属均主要来源于人为输入;化学致癌物As、Cr、Cd为研究区地下水健康风险防控元素,区域综合健康风险顺序为下游>上游>中游,儿童为研究区健康风险主要预防人群。     

福州市溪源江流域洪涝灾害风险地图设计研究

选取福州地区洪涝灾害风险突出的中小流域-溪源江流域作为研究区域,收集历史灾害资料、结合实地孕灾环境和承灾体调查,应用自然灾害风险理论和GIS空间分析方法,对研究区域洪涝灾害孕灾环境、承灾体、致灾因子、防灾减灾能力等因素进行综合分析。通过分析发现,流域内山洪、内涝灾害风险突出,城中村落、苗圃、根雕作坊手工园区等存在较大的洪涝灾害风险。根据分析的结果,从流域洪涝灾害形成和发展的机制出发,面向不同的地图读者对象,重点传达流域风险的特征、来源以及防御的方向上,提出洪涝灾害风险地图设计理念,并制作出四张洪涝灾害风险地图。设计思路可为类似中小流域洪水风险图编制提供参考。     

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。     

流域水环境累积风险评估研究

流域水环境累积风险属于多层次、多准则的复合系统问题,具有一定的模糊和突变特性,在可持续发展的要求下,对流域进行水环境风险综合评估与防控十分必要.建立基于16项底层指标的流域水环境累积风险评估综合指标体系,将突变理论应用于表达和计算累积环境风险,可以形成系统完整的流域水环境累积风险评估研究方法.以流溪河流域为例,通过分区计算分析流域水环境累积风险形势,得出流溪河流域上游水环境累积风险水平较低,流域中游和下游均有较高的水环境累积风险.     

气象灾害系统组成及评估理论体系探讨

结合国内外相关领域的研究情况,对气象灾害、孕灾环境、致灾因子和承灾体等重要概念下了较明确的定义,介绍了孕灾环境危险度这一度量孕灾环境灾害风险的概念,并对承灾体脆弱性、致灾因子强度等用以评估气象灾害的重要参数进行了初步研究,指出灾情是成灾后气象灾害系统的综合状态.最后建立了较完整的气象灾害评估理论体系.     

饮马河流域水环境综合风险时空分布

为评价饮马河流域水环境综合风险,从水环境风险的危险性、暴露性、脆弱性及区域治理能力4个方面构建了饮马河流域水环境综合风险评估体系.选取2000年、2005年、2010年和2015年的水环境数据进行分析,采用水环境污染风险指数法和层次分析法对饮马河流域水环境综合风险进行评估,并绘制了各年度饮马河流域的风险空间分布图,分析了饮马河流域水环境风险空间变化特征.结果表明:2000—2015年,各危险性指标的量化值不断减小;暴露性指标中,耕地面积不断扩大,工业企业个数不断增加,人口密度变化不明显;各脆弱性指标的量化值不断减小;水环境区域治理能力各指标的量化值不断增大.研究显示,2000—2015年,流域内水环境危险性和脆弱性不断降低,暴露性和区域治理能力逐渐升高,水环境风险逐渐降低;其中,长春市一直处于水环境高风险水平,伊通县一直处于低风险水平.      

清江流域地表水重金属季节性分布特征及健康风险评价

为明确清江流域地表水中重金属健康危害程度,本文以清江地表水为研究对象,选取清江主要一级支流入江口及主干流设置采样断面取样,对样品中Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Mn这7种重金属进行测定分析,使用USEPA的水环境健康风险评价模型对研究区丰枯两季地表水中重金属对成人与儿童产生的健康危害进行对比评估.结果表明,研究区主要超标重金属为Mn,集中于下游丹水、沿头溪和平洛溪附近,As略有超标,集中于下游伍家河附近,枯水期各重金属浓度均略大于丰水期,但差异性不大;Cr、Cu、Zn和Cd主要为自然来源,Pb主要来源于道路交通,As主要来源于农业活动,Mn在下游主要来源于采矿业,上游至中游主要为自然来源;地表水中各重金属对成人和儿童所产生的健康危害枯水期>丰水期,主要健康风险危害区域为中游支流和干流,主要产生健康危害元素为As,儿童为主要防控人群,饮用中游支流和干流附近地表水源的村镇居民需要引起格外重视.     

近远程耦合视角下黄河流域产业虚拟水流动与水资源短缺风险传递

为缓解水资源短缺这一黄河流域最大的矛盾,基于虚拟水维度评估其水资源流动及其影响具有重要意义。运用多区域投入产出模型、结构路径分析方法和风险传递模型,从多尺度近远程耦合视角分析黄河流域虚拟水流动和水资源短缺风险传递。结果表明：在区域层面,由黄河流域外部净调入虚拟水可以显著降低流域内部水资源短缺风险。在省际层面,内蒙古、河南在流域内部发挥了较大的虚拟水支撑作用,以四川、内蒙古为源头的省际虚拟水流动能有效缓解流域水资源短缺风险;在部门层面,经由农业部门流向工业、服务业部门,以及能源、原材料部门流向建筑业部门的虚拟水占流域产业虚拟水流动路径的比例较大,且水资源短缺风险传递价值较高。     

碳中和目标下黄河流域产业结构对生态环境的影响及展望

黄河流域生态环境本底脆弱,长期以来面临着水资源短缺、土地荒漠化、水土流失等诸多严峻的生态环境问题。黄河流域以矿业、能源和重化工业粗放式开发为主的低端产业结构,对水资源消耗巨大,产生的污染较为严重,对流域生态环境影响大。在碳中和战略目标下,进行产业结构低碳转型和产业升级、加强水资源保护和合理利用、调整农业农村发展模式、平衡区域发展差距已成为黄河流域产业结构调整的重要方向,也是实现黄河流域生态保护和高质量发展战略的必由之路。     

黄河流域人居环境的地方性与适应性：挑战和机遇

黄河流域由于自然环境、地理区位的特殊性,其人居环境处于不断变化的复杂过程中,并且始终面临着严峻挑战。而人居环境空间与自然、社会各要素的耦合过程,源于人地关系变化进程中呈现出的动态、综合、系统性的适应机制。因而揭示系统适应性机制是解决黄河流域人居环境困境的关键。为此,本文以“地方性与适应性”为视角,邀请来自黄河流域青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等省区的专家学者,从自然地理、社会经济、城乡发展、遗产保护等视角解读黄河流域的人居环境特征,并为适应中国新型城镇化路径寻找可持续策略。核心观点如下：总体而言,黄河流域的人居环境适应性具有多尺度空间关联性和历史地理依赖性;黄河流域承担着重要的生态功能,但不同区段的自然环境面临着土地盐碱化、水土流失、环境污染等问题,需要推动人地耦合关系的绿色化;黄河流域特别是上游沿线聚落具有鲜明的开放性、民族文化多样性和交融性特色,多民族协同共荣发展是必由之路;黄河中上游因复杂的自然环境形成了窑洞等特殊的聚落空间,在快速城镇化进程中面临着转变和消失,留住传统聚落的文化基因,亟需分级分类推进其演化进程;黄河流域城市群的内外辐射带动是流域全境高质量发展的基础,城市结构的优化提升是推动高质量发展的重要途径,实现可持续发展还需要科技创新和产业结构转型升级。     

基于折减系数的地下水污染风险评价方法探究

地下水污染风险评价对地下水污染防治与地下水合理开发利用具有重要意义.目前国内外最常用的是基于DRASTIC模型结合污染荷载的地下水污染风险评价方法.本文对比总结了国内外地下水污染风险评价方法体系,针对目前方法体系的不足,提出基于折减系数的评价体系,通过引进"折减系数"来表征污染物在包气带中的迁移转化过程,最后以石家庄滹沱河冲洪积扇平原区为例进行了地下水污染风险评价.结果表明,研究区污染风险最高的地区多为工业区;其次是滹沱河河道及周边地区地下水污染风险较高,原因主要是该地区包气带基本以砂性土为主,且排污河污染物随河水常年下渗;农业污染源排放量较小,农田区污染风险最低.该方法体系实现了污染物由地表到达地下的衰减过程量化,且简便易操作.此外,该方法把污染物毒性与污染物到达地下水面的量放在同一层次,使得地下水污染风险评价的结果更具说服力.     

黄河干流沉积物重金属的赋存形态特征及污染评价

重金属毒性强、在环境中不易降解,可通过食物链在人体累积,进而对流域生态环境及人类健康产生严重影响.2019年9月,沿黄河干流调查了14个断面,分析了沉积物中6种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn）的总量及其赋存形态,采用地累积指数法、潜在生态风险指数法和风险评价编码法对沉积物重金属污染程度和生物有效性进行风险评价,采用主成分分析和冗余分析解析了重金属的主要来源.结果发现,重金属的含量平均值排序为：Cr>Zn>Cu>Pb>As>Cd,相对于各河段的背景值,Cd的超标率最高,达到85.7%.沉积物中As、Zn、Pb和Cu均以可氧化态为主,Cd以弱酸溶解态和残渣态为主,Cr则以残渣态为主.As、Cr、Cu、Pb和Zn的生物有效性均表现出上游最低,中游升高,下游降低的趋势.风险评价表明Cd是黄河干流污染风险级别最高的元素,极易对生态环境造成严重的威胁,应当优先防控,尤其是干流内蒙古段.PCA和RDA分析揭示了细颗粒泥沙和总有机质对重金属污染的主控作用,因此在黄河流域应重点防控随土壤侵蚀和泥沙迁移流失的重金属污染.     

风蚀与环境若干问题及思考

本文从风蚀对植物生长环境的影响、风蚀与尘暴、人为活动与风蚀三个方面对风蚀与环境的关系进行了评述,并对今后的研究方向提出了建议.     

黄河流域非点源污染负荷估算与分析

以全国水资源综合规划为契机,对黄河流域非点源污染展开研究.利用3S技术,对黄河流域干、支流2000年河道及土壤等方面的空间、属性数据进行分析,结合试验监测数据,应用二元结构模型估算黄河流域不同非点源污染类型的负荷.计算结果表明:(1)2000年黄河流域总磷(TP)、总氮(TN)的非点源污染负荷已超过点源污染负荷;(2)农田是黄河流域重要的氮、磷非点源污染来源,分别占50%和64%;(3)非点源污染负荷空间分布图显示,传统牧区及黄河源区牲畜养殖造成的非点源污染比较突出;(4)城市和乡村总氮污染占流域非点源负荷的比例相对较低,而其总磷污染则对黄河流域有比较大的影响;(5)由土壤侵蚀引起的氮污染远大于磷污染.     

陆浑水库沉积物重金属空间分布特征及风险评价

为了解洛阳市饮用水水源地陆浑水库沉积物中重金属污染程度,采集32个点位的表层沉积物,分析6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的空间分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数和聚类分析等方法对研究区重金属污染程度进行评价、生态风险评价及源解析.结果表明：Cd、Cu、Pb和Zn含量超过黄河流域河南段重金属土壤背景值,分别是其8.8、2.0、6.5、2.3倍,重金属存在明显富集,且主要污染集中于坝前区域.地累积指数法评价结果显示,Cd为强污染,Pb为中-强污染.潜在生态风险指数表明,陆浑水库沉积物重金属风险呈自上游至下游逐渐增强的趋势,总体处于高度生态危害,潜在生态风险指数均值达到312.94,其中Cd为主要贡献因子.富集系数法和聚类分析结果显示：Cd、Cu、Pb和Zn主要为人为源,Cr和Pb以自然源为主.总体而言,陆浑水库沉积物中重金属Cd和Pb污染相对较重,可能会对水库水环境构成威胁.     

黄河沉积物中多环芳烃的分布特征及来源分析

根据黄河干流和支流沉积物中多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs分布特征.结果表明,黄河支流沉积物中PAHs污染明显大于干流,其顺序为依洛河>汾河>蟒河.PAHs的种类与芳环数分布情况表明,黄河支流中的PAHs主要来源于石油烃类污染,依洛河也存在部分矿石燃料煤不完全燃烧的热解成因.沉积物有机污染物风险评价的结果表明,3条支流处于高生态风险区,对该地区的生物具有较大的不利影响.      

基于熵权的黄河流域生态环境演变特征

基于系统论和信息熵理论,对黄河流域1980~2019年重要生态环境指标数据进行熵权分析,结果表明,各项指标的熵权存在随时间序列的动态变化,单一年度的指标权重结构随时间变化不断调整,各项指标在系统中的重要性非恒定.在此基础上,计算得到近40a黄河流域的环境发展指数（EDI）,EDI范围为56.64~76.60.1980~2019年黄河流域EDI总体呈现“稳定-增长”的变化趋势,2003年显著增长,之后EDI持续上升.经过多年的保护与治理,黄河流域生态环境负反馈效应正在显现,系统逐步由混乱无序向稳定有序发展,黄河流域生态环境整体向好.