呼伦湖流域生态安全评价及时空分布格局变化趋势研究

呼伦湖是我国北方第一大湖,具有涵养水源、生物多样性维护、气候调节等重要生态功能,对于维系我国北方生态安全屏障具有重要作用.近年来,随着气候暖干化加剧,呼伦湖面临着湖体面积萎缩、芦苇湿地大面积消失、局部草原区退化严重、土地沙化面积扩大、关键种群缺失等生态安全问题.该研究围绕“水资源-水环境-水生态”三水共生目标,以“山水林田湖草沙”系统观为指导,基于遥感和GIS技术对呼伦湖流域1990—2018年的生态安全时空分布格局进行评价.结果表明:①2018年呼伦湖及其流域的生态安全指数分别为0.495和0.774,分别处于预警和良好状态.②呼伦湖流域生态安全自1990年以来分别经历了骤降期、稳定期和恢复期等3个时期,呈现“一林一草一湖”的生态安全分布格局.③2010年呼伦湖生态安全水平最低,主要分布在新开河入湖口、湖西岸大部分区域、湖中心以及湖东南方向的湾口区域;流域则在2015年的生态安全状况最差,主要位于新左旗中部、海拉尔河流域以及呼伦沟等地,尤其是沿乌尔逊河上游东侧地带表现最为突出.④影响呼伦湖流域生态安全水平的主要因素为入湖径流量、蓝藻水华面积占比和水源涵养量,而长期超载过牧、水体污染物浓缩效应以及湿地面积萎缩是限制生态安全水平进一步提升的重要因素.研究显示,呼伦湖流域生态安全与水资源状况密切相关,湖面面积维持在2 036 km2以上能保障流域较高的生态安全水平.此外,蓝藻水华面积、放牧强度与湿地面积均关系着区域生态安全,建议通过建立蓝藻水华风险防控体系、合理核定载畜量、保护与修复芦苇湿地以改善局部区域生态安全状况.      

干旱区内陆河流域土地利用程度变化与生态安全评价——以新疆玛纳斯河流域为例

以天山北坡玛纳斯河流域为例,在遥感与GIS支持下揭示了流域1989-2002年间土地利用程度变化状况,并进一步对流域生态安全进行了综合评价,最后分析了土地利用程度变化与生态安全的关系。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用程度稳定上升,土地利用总体处于发展时期;②1989-2002年,流域生态安全状况整体有所好转,但局部生态环境出现恶化趋势;③流域土地利用程度综合指数在18~100间的区域生态安全等级有所提高,由1989年主体属于中警状态提高到2002年的预警状态;④不同土地利用程度下流域在较安全和预警状态面积之和有以下顺序：Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ,表明Ⅴ级土地利用程度区即林草地是流域生态恢复和重建的首选和重要组成部分,而沙地则是生态环境治理的难题和关键。最后,提出了通过提高低利用程度区的土地利用程度来确保生态安全的观点。     

青海湖流域生态安全评价

进行流域的生态安全评价,对于改善流域的生态环境,维护区域的可持续发展具有重要 的意义。本文选择自然生态环境状态指数、人文社会压力指数、环境破坏压力指数,构建了青海 湖流域生态安全综合评价指数模型,提取了生态安全指标,对2000 年青海湖流域的生态安全进 行了评价。结果表明,2000 年青海湖流域生态安全属于生态安全预警等级,流域生态安全面临着 较为严峻的挑战。气候变化和人类活动对青海湖流域的生态环境产生的负效应,也因此会影响到 区域的可持续发展,所以必须进行流域的综合治理,改善当地的生态环境。     

生物膜法应用于海河流域湿地生态系统健康评价展望

海河流域是我国人为干扰最为强烈的流域之一,流域内许多湿地的结构功能受损严重,鱼类、底栖生物、大型水生植物缺失,因此鱼类、底栖生物完整性指数(F-IBI,B-IBI)不适用于严重受损的湿地健康评价,在流域尺度上应用具有局限性,而生物膜广泛存在于任何水体中,可以用于流域尺度的湿地健康评价.本文根据生物完整性指数理论,在生物膜基本特征和人为干扰对生物膜的效应机制分析基础上,分析了生物膜评价湿地健康研究进展,探讨了生物膜方法应用于强人为干扰下海河流域湿地生态系统健康评价的可行性和应用前景.并从生物膜整合、尺度转换、健康标准制定、主要影响因子和装置与方法改进5个方面对生物膜法应用于海河流域湿地健康评价进行了展望,以期为海河流域的生态修复和环境管理提供新的思路和方法.     

乌梁素海湿地生态修复总体框架研究

以乌梁素海湿地生态修复为目标,在分析区域经济结构、流域生态环境与乌粱素海物理形态演变的基础上,明确了乌梁素海生态环境保护目标,提出乌梁素海湿地生态环境修复的措施.结果显示:巴彦淖尔市第二产业中一些污染较重的行业在经济结构中占有较大的比例;黄河过境可支配取水量不足;乌梁素海水体面积呈现溃缩状态且水质较差;乌梁素海生态环境修复应从区域产业结构转型、生态补水、区域农业、工业污染源削减及加强流域生态管理五个角度考虑.     

流域、生态区和景观构架及其在海河流域生态评价中的应用

流域、生态区和景观是评估大尺度区域生态质量的构架,阐述了三者合理结合的理论基础. 流域是解决水生态环境问题的整体性构架,但是流域研究的成果缺乏外推的依据. 生态区提供了合适的外推机制,与流域结合使用,可以解决小尺度成果的尺度上推和预测问题. 景观范围界定的主观随机性,使其可以与行政区、生态区和流域等空间范围结合,用于区域生态质量评估. 以海河流域为例,验证了流域、生态区、景观相结合的区域生态质量评估方法体系,包括3个步骤:流域生态区划分;建立以遥感影像为数据源的景观生态质量评价指标体系,并对生态区内的典型行政区开展景观生态质量评估;将评估结果外推到所在生态区. 以流域生态过程为核心整体统筹各生态区,提出上游山区水土保持、平原节水并修复河流和地下水系统、下游湿地保护并增加入海流量的水生态系统恢复对策.      

流域人类活动对鄱阳湖生态安全演变的驱动

分析了20世纪80年代到2008年鄱阳湖生态安全演变趋势及其阶段性特征,深入研究了流域人类活动与鄱阳湖生态安全之间的相关性及鄱阳湖生态安全演变的主要驱动因素. 结果表明,鄱阳湖生态安全状况经历了3个演变阶段,总体呈下降趋势:①其中20世纪80—90年代为快速下降阶段,由很安全状态下降为安全状态;流域社会经济不合理的发展模式,尤其是20世纪50—80年代大规模围垦等人类不合理开发活动,导致该阶段鄱阳湖生态安全状况快速下降. ②20世纪90年代到2002年为缓慢下降阶段,总体处于“安全”水平;伴随着1992年鄱阳湖被列入国际重要湿地以及1998年“退田还湖、移民建镇”等保护措施的实施,使该阶段鄱阳湖生态安全状况下降速度有所减缓. ③2003—2008年为反弹下滑期,总体已接近“一般安全”水平;随着2003年三峡工程试运行以来,鄱阳湖与长江江湖关系发生了较大变化,这一阶段鄱阳湖流域进入了新的发展阶段,致使其生态安全状况进一步下降. 流域社会经济不合理发展模式是鄱阳湖生态安全状况下降的重要原因,对鄱阳湖的过度无序利用直接驱动了其生态安全状况的恶化,湖区人口增长与其生态安全状况下降之间有着很好的相关性,维护鄱阳湖生态系统处于“安全”以上水平,湖区人口密度应控制在350人/km2以内. 按照保护优先的思路,坚持人湖和谐的流域可持续发展模式是保障鄱阳湖生态安全的关键.      

海河流域主要河口区域沉积物中重金属空间分异及生态风险评价

针对海河流域河流污染严重,河口区域污染状况以及陆源河流污染对河口区域影响不明确的问题,选取海河流域10个主要入海河口为研究对象,对其表层沉积物中Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni进行总量及空间分异性研究,采用潜在生态危害指数法进行重金属生态风险评价.结果表明,沉积物中6种重金属元素均有较明显的积累,含量高于海河流域主要土壤类型环境背景值,其中Cu、Ni、Pb达到环境背景值的2.3~2.6倍.重金属污染具有一定的空间分异性,Cu、Zn、Cr、Ni在永定新河、子牙新河、北排河3处的含量较高,4种元素相关系数为R Cu-Zn=0.891、R Cu-Cr=0.927、R Cu-Ni=0.964、R Zn-Cr=0.842、R Zn-Ni=0.939、R Cr-Ni=0.879(P<0.01),具有一定的同源性,并与流域内总人口显著相关,相关系数R分别为0.855、0.806、0.867和0.855(P<0.01).Pb、Cd的空间差异较小,含量范围分别为23.3~95.8 mg·kg-1、0.051~0.200 mg·kg-1,与其它元素及流域内总人口相关性不强,反映出河口区域的Cd和Pb与陆源污染关系不大.潜在生态危害指数评价显示,海河流域河口区域整体为轻微生态风险等级(RI为33.7~116),Cd为主要污染元素,在多数河口Cd均达到中等风险等级(Ei r为18.0~48.9).     

杞麓湖生态安全综合评估

在对杞麓湖近20年来的水生态、流域社会经济、服务功能、生态灾变等进行调查研究的基础上,以20世纪70年代末80年代初杞麓湖的生态安全状况为背景,运用评估模型对杞麓湖1994—2013年湖泊生态安全状况进行了综合评估。结果表明:杞麓湖2013年生态安全状态已处于第5级、"很不安全"的黑色预警状态;生态安全程度近20多年处于较差状况,安全分级多为"一般"和"不安全"。     

海河流域河流生态基流量整合计算

以海河流域为对象 ,对河流生态基流量整合计算模型进行了实例研究 ,提出了海河流域生态基流量的整合计算的基本原则 ,即 :分阶段恢复原则、恢复模式原则、等级制原则和时空优化配置原则 .海河流域生态环境恢复对象包括 2 4条河段和 12块湿地 .根据河流生态基流量整合计算模型 ,计算得到海河流域的河流生态基流量 :高方案为 2 12 5 2× 10 8m3·a- 1 ,中方案为 13 1 79× 10 8m3·a- 1 ,低方案为 69 3 2× 10 8m3·a- 1 .并计算 3年内不同月份的生态基流量 .在高中低方案中 ,生态基流量的最大值均在 8月份 ,最小值均在 2月份 ,按照从大至小的顺序依次为 :8月份、7月份、9月份、6月份、10月份、5月份、11月份、4月份、3月份、12月份、1月份、2月份 .建议管理部门首先保证低方案的生态基流量 ,充分关注枯水年份和枯水季节的生态基流量 ,加强监测和管理生态敏感性强的河段、湿地和河口     

中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析

本文简要综述了中国主要水系沉积物中重金属(Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg、Cr)的分布特征,系统讨论了区域城市化进程对水环境的影响,分析了重金属污染特征及其来源,并采用潜在生态风险指数法评价了中国主要水系沉积物中重金属的潜在生态危害系数和危害指数。结果显示,中国主要水系表层沉积物中重金属的复合污染状况评价结果是:Cd>Hg>Pb>As>Zn>Cr>Cu。其中,Cd元素的Eir值介于41.25～1755.00之间,属于轻微到极强生态危害,其中大部分样点属于强至极强生态危害。Hg元素的Eir值介于115.29～470.83之间,属于强到极强生态危害,其中大部分样点属于很强至极强生态危害。地区对比而言,综合污染状况以海河和珠江较为显著,长江污染最轻。就其来源来讲,海河流域和珠江流域污染来源主要为工业污染,长江和黄河主要是流域岩石风化和土壤侵蚀。     

河流流域生态安全综合评估方法

在国内外生态安全相关研究的基础上,提出了河流流域生态安全的定义. 以河流流域生态安全为研究对象,基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型框架,构建了评估指标体系,并利用多准则群体决策模型的层次分析法和熵权法确定指标权重. 以晋城市沁河流域为例,对该流域2005─2009年生态安全状况进行了综合评估. 结果表明:5年内沁河流域的生态安全综合指数从2005年的0.487升至2009年的0.641,状态从“安全”区域底部逐步提升到顶部,人均GDP增长、单位工业产值COD_Cr和NH₃-N排放强度的降低、污水处理厂投入使用和环保投资的逐年增加是影响其变化的关键因素.      

北运河北京段水生态承载力研究及关键控制要素识别

北运河水系一直存在水资源缺乏、水环境污染、水生态功能不足等问题,未来北京市副中心高标准建设的加速还会增加流域的生态环境负担.因此需明确北运河北京段水生态承载力的时空变化特征,识别其关键控制要素,提升水生态承载力以满足区域发展需求.本文从水资源、水环境、水生态3个方面构建区域水生态承载力评价指标体系,收集1995-2018年北运河北京段的评价指标数据,运用熵权法确定指标权重,分析北运河北京段的水生态承载力状况及关键控制要素.结果表明:1995-2015年,北运河北京段整体处于超载或临界超载状态,2018年水生态承载力有所提升,达到安全承载状态;各子流域间水生态承载力差异显著,其中,位于北运河上游的沙河子流域在1995-2000年处于安全承载状态,在2005-2018年处于临界超载状态,水生态承载状态相对较好,但仍有改善的空间;1995-2018年,清河、温榆河和凉水河等子流域水生态承载状态处于超载状态,水生态承载状态相对较差,需加大水生态承载力提升力度;影响区域水生态承载力的关键要素为河岸带林草覆盖率,其次水环境质量也对水生态承载力具有重要影响.研究显示,北运河北京段水生态承载力的提升需在改善区域生态环境状况的同时加强对水资源的综合利用.      

基于韦伯-费希纳定律的海河流域水库水环境预警评价

水库作为水源地在流域水环境安全中具有重要作用.根据韦伯-费希纳定律(Weber-FechnerLaw,W-F),选取与水库水环境关系密切的水质评价指标,通过确定水环境综合影响指数Ki值与水环境状态之间的关系,建立基于人类感觉强度与外界水环境质量变化关系定量化的水环境预警模型.并以海河流域4座水库为实例进行应用与验证.结果表明:水库Ki值与水环境状态是线性函数关系,水库Ki值与营养指数间是指数函数关系.此模型可以用于流域内不同时空条件下水库水环境状态和富营养化的预警与水环境综合评价.官厅水库水环境综合影响指数Ki值为0.0494,水环境综合预警等级为轻警,主要的污染指标为COMMn、TN和TP.4座水库的Ki值变化范围在0.0107～0.0564之间,密云水库富营养化预警级别为轻警,官厅水库、潘家口水库和岳城水库均为中警;4座水库水环境预警等级空间上差异明显,从高到低顺序为潘家口水库、官厅水库、岳城水库、密云水库.潘家口水库水环境时间上恶化趋势明显,建议加强流域水库水环境的监控和采取更严格的管理措施.     

扎龙湿地水环境质量分析与净化率研究

扎龙湿地是我国第一个以鹤类等大型水禽为主体的湿地生态型国家级自然保护区.它具有宝贵的动植物资源,对生态环境起着重要的调节作用.本文以扎龙湿地水环境为切入点,通过实测数据分析了扎龙湿地的水质状况并对影响因素进行了分析,同时对扎龙湿地的净化水质功能进行了研究.这对于改善湿地水环境,更好地维持湿地生物多样性,维护流域的生态安全和生产生活活动都具有重要意义.     

大连市湿地生态系统健康评价

通过专家咨询法,选取相应指标构建适合大连湿地的生态系统健康评价体系。根据模糊综合评价模型,利用层次分析法确定指标权重和隶属度,采用模糊综合评价模型,计算湿地功能整合性、生态特征、社会环境隶属度,并计算其健康度为0.4977,属于第Ⅳ等级(0.3～0.5)疾病状态。湿地生态功能已不能满足维持湿地生态系统的需要,湿地生态系统已开始退化,对大连市湿地生态系统作出预警分析。     

辽宁双台河口湿地生态安全评价

受人类活动强烈干扰,河口湿地的生态安全问题日益严峻。对湿地生态安全的评价研究应遵循"人—湿地"复合系统思想,文章坚持湿地可持续发展的时空观念,突出人为因素,兼顾自然因素,评价了双台河口湿地生态安全的空间状况,具体探讨了湿地核心地带生态安全的演化机理。结果表明:辽河三角洲地区生态安全水平空间差异较大,西市区、站前区为极不安全,鲅鱼圈区为不安全区,盘山县、双台子区、兴隆台区为临界安全区,老边区、大洼县为较安全区。双台河口湿地核心区所在的大洼地区,近7年来生态安全演变态势较好,由生态临界安全上升为较安全,但仍未达到理想安全状态,与周边县区生态安全等级不高有密切关系。最后提出了双台河口湿地生态安全的对策与建议。     

基于化学与生物复合指标的流域水生态系统健康评价——以滇池为例

水生态系统在人类社会的发展过程中发挥着至关重要的作用,由于人类活动的干扰,水生态系统的健康状况受到严重威胁.因此,本研究在对滇池流域水生态系统状况深入调查研究的基础上,根据水质状态和生态特性,利用层次分析法构建以化学完整性和生物完整性为标准的滇池流域水生态系统健康评估指标体系,计算各样点健康评价指标,综合评价滇池流域水生态系统健康状态.结果表明:滇池全流域水生态系统整体健康状态处于中下水平,流域上游区域健康等级多为良好,流域中游区域健康等级多为一般,流域下游区域健康等级多为一般和极差;滇池湖体健康等级则多为一般和差,尤以滇池北部(草海)健康状况较差;滇池流域河流和水库的健康状态整体比滇池湖泊的健康状态好,河流和水库的健康状态差异性不显著;生物状况是滇池流域水生态系统健康状态较差的主要限制性因素.     

海河流域水生态功能一级二级分区

水生态功能分区是实现流域水环境"分区、分级、分期和分类"管理的基础.通过分析海河流域的陆地和水生态系统特点,确定了一级二级分区的指标体系,一级分区指标包括地貌类型、径流深、年降水量、年蒸发量,反映水资源供给功能的空间格局特征,共划分了6个一级水生态功能区;二级分区利用植被类型和土壤类型的空间异质性,反映流域生态水文过程及水质净化功能的空间格局特征,共划分了16个二级水生态功能区.最后,通过野外调查各个分区的水生态系统结构和生境差异性(水量、水质、河流生境、水生动植物等),对一级和二级分区结果进行了评价.分区结果能够为海河流域的水质目标管理和区域生态环境建设提供支持,分区方法和指标体系也可以为国内其它类似流域的水生态功能分区提供参考.     

特别选题:海河流域水环境演化机理与水污染防治基础 序

海河流域既在全国经济社会发展格局中占有十分重要的战略地位,也是我国水资源最为紧缺的地区,水资源供需矛盾异常突出,自然水循环受到社会水循环强烈干扰;湿地生态系统退化严重;水环境风险偏高。海河流域作为人类活动扰动强度较大和复杂的区域,流域水环境演化机理和水污染防治基础的研究具有重要的理论意义和应用价值。