中亚跨境流域生态脆弱性评价及其时空特征分析——以阿姆河流域为例

生态脆弱性（EVI）的定量评估和长期分析,对于了解区域生态环境动态变化与指导生态环境保护与修复极为重要。但以往研究很少对跨境流域这一特殊单元进行生态脆弱性评价。以阿姆河流域为例,选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的11个指标,通过共线性诊断分析,构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,对1990-2015年研究区EVI进行了定量评价及时空特征分析。结果表明：（1）研究区生态环境呈恶化趋势,大部分区域处于重度脆弱状态,研究时段内重度脆弱性比例的平均值为46.40%;极度脆弱性占比在过去25年内呈增加趋势,从1990年的2.58%增加至2015年的16.97%,增幅为14.39%。（2）生态脆弱性在不同土地覆被类型之间差异巨大,其中草地的EVI值变化最大,裸地的生态环境最为脆弱,林地的生态脆弱性最小;研究区生态脆弱程度整体表现为裸地>灌丛>草地>耕地>城市用地>林地的规律。（3）EVI与地形因子的关系表明生态环境最为脆弱的区域主要位于低海拔地势平坦与高海拔坡度大的地区,而低脆弱性主要分布在海拔2500~3500 m或坡度15~25°的区间上。     

中亚跨境流域生态脆弱性评价及其时空特征分析——以阿姆河流域为例

生态脆弱性(EVI)的定量评估和长期分析,对于了解区域生态环境动态变化与指导生态环境保护与修复极为重要。但以往研究很少对跨境流域这一特殊单元进行生态脆弱性评价。以阿姆河流域为例,选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的11个指标,通过共线性诊断分析,构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,对1990-2015年研究区EVI进行了定量评价及时空特征分析。结果表明:(1)研究区生态环境呈恶化趋势,大部分区域处于重度脆弱状态,研究时段内重度脆弱性比例的平均值为46.40%;极度脆弱性占比在过去25年内呈增加趋势,从1990年的2.58%增加至2015年的16.97%,增幅为14.39%。(2)生态脆弱性在不同土地覆被类型之间差异巨大,其中草地的EVI值变化最大,裸地的生态环境最为脆弱,林地的生态脆弱性最小;研究区生态脆弱程度整体表现为裸地灌丛草地耕地城市用地林地的规律。(3)EVI与地形因子的关系表明生态环境最为脆弱的区域主要位于低海拔地势平坦与高海拔坡度大的地区,而低脆弱性主要分布在海拔2500～3500 m或坡度15～25°的区间上。     

基于山江海视角与SRP模型的桂西南-北部湾生态环境脆弱性评价

为揭示桂西南喀斯特-北部湾海岸带生态环境脆弱性,本研究基于山江海视角,采用生态敏感度-生态恢复力-生态压力度(SRP)模型、无纲量化模型、层次分析法,结合生态环境脆弱性指数,对该区域进行了生态环境脆弱性的评价,为该区域的生态环境治理和恢复提供科学的理论基础和技术指导。结果表明:(1) 2000～2018年三期生态环境脆弱性指数在0.14～0.96之间,平均值在0.52,整体属于中度脆弱。2000年轻度脆弱区面积比重最大为44.96%,中度脆弱区面积其次,重度脆弱区面积最小; 2010年轻度脆弱区和中度脆弱区的面积比重相似,潜在脆弱区面积和重度脆弱区面积减少; 2018年仍然是轻度脆弱区比重最大,重度脆弱区面积增加1 736 km2。(2)随着高程的增加,生态环境脆弱性程度整体有减轻的趋势,重度脆弱比重越来越小。(3)林地主要分布于微度脆弱区和轻度脆弱区,耕地、水域、建设用地和未利用地主要分布在轻度脆弱区,草地主要在微度脆弱区和轻度脆弱区。     

喀斯特小流域不同土地利用方式对土壤物理性状和微生物的影响——以广西都安澄江小流域为例

以广西都安澄江喀斯特小流域为研究单元,分析了不同土地利用方式对土壤表层物理性质和微生物的影响。结果表明:随着自然林地向灌丛地、灌草丛地、草地、人工林地、退耕地和旱地的转变,土壤容重、pH呈增加趋势,而土壤含水量、总孔隙度、电导率逐渐降低。各土地利用方式中,细菌数量最多,均占85%以上,放线菌和真菌相对较少。从总量上看,灌草丛地和草地土壤微生物总量最大,自然林地、灌丛地和旱地次之,退耕地和人工林地最小。各土地利用类型中自然林地和人工林地的土壤微生物多样性指数较高,灌草丛地、草地、灌丛地和退耕地次之,旱地最低。     

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义. 基于遥感 (RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价. 结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田. ②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈. ③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI＜0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI＜0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI＜0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400). 其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域. 特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.      

车尔臣河流域土地利用变化及生态环境效应分析

借助ArcGIS与ERDAS软件,以1990年、2000年、2010年遥感影像Landsat TM/ETM为数据源,提取3期车尔臣河流域土地利用/覆盖利用图.在土地利用类型与区域生态风险之间的经验联系基础上,推求出土地利用类型生态风险指数,进而获得研究区域生态安全指数,建立了车尔臣河土地利用类型与生态环境之间的数量关系.同时,在空间尺度上将研究区分为若干特定研究单元,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明:1990—2010年间,车尔臣河流域总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化两种趋势并存,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征;盐碱地向耕地、林地及低覆盖度草地的转化,低覆盖度草地向林地的转化和未利用地向耕地的转化是环境改善的主导因素,林地与中覆盖度草地向盐碱地和未利用地的转化是环境恶化的主导因素.     

普兰店市土地利用景观格局及其生态环境效应研究

基于研究区2010年的土地利用图形数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,定量分析了普兰店市景观空间格局及其生态环境效应.结果表明：（1）普兰店市旱地景观面积最大、分布最广,其面积比例为47.1％,林地景观的面积比例也较大,草地和沼泽地的面积比例较小.平均斑块面积0.82 km2/个,景观多样性指数为1.35,优势度指数为0.73,均匀度指数为0.62;（2）大部分旱地景观分布在普兰店市南部,林地景观大多分布在北方.城乡用地、水田则相对集中分布在南部沿海地区;（3）普兰店市的生态环境指数为0.40,生态环境质量总体一般.     

土地利用及生态服务价值变化的图形信息特征分析——以松花江流域哈尔滨段为例

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱方法和Costanza的生态服务价值计算方法,在RS和GIS的支持下分析1996~2005年松花江流域哈尔滨段土地利用及其生态服务价值的时空变化特征。结果表明:土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;1996~2005年研究区的生态系统服务价值总量增加314.543×107元,大面积的耕地、草地转化为生态价值系数较高的林地和水域是其主要原因;生态环境增值区域,耕地转化为水域的贡献率最大,为27.61%,生态环境减值区域,林地转化为耕地的贡献率最大,为3.761%。     

二龙山水库水源保护区土地利用变化对生态需水量影响分析

在运用ArcGIS软件解译二龙山水源保护区1989年、2000年和2008年卫星影像图的基础上,提取出土地利用数据;分析了19年间土地利用变化情况,计算各地类生态需水量,剖析了土地利用变化对生态需水量的影响。结果表明:保护区内土地利用变化明显,耕地和草地大幅度减少,林地和城镇面积快速增加;耕地和林地生态需水量占总需水量的45%,水田和林地的变化对生态需水量的影响最为显著;生态需水量共减少了0.317亿m3,总体表现为生态缺水。在水资源短缺的情况下,应科学合理调整土地利用结构,调节水资源供需平衡,以保障生活饮用水水源地的生态安全。     

三峡库区土地利用与景观格局变化研究

在地理信息系统(GIS)支持下,运用ArcGis软件和景观生态学的方法,对1980～2004年三峡库区土地利用和景观结构的时空变化特征进行了研究。结果表明:24年间三峡库区1495.97km2的土地利用面积发生变化,研究区域综合土地利用变化动态度达0.13%,区域土地利用斑块数由50858增加为50998个,平均斑块面积由1.103 km2/个减小到1.10km2/个。区域土地利用空间格局指数中多样性指数增长0.14%,均匀度指数增长0.23%,破碎度指数增长0.22%,优势度指数降低0.30%。土地利用类型变化的面积大小依次是建设用地>水田>旱耕地>草地>水域>林地>未利用地,土地利用的动态转化过程以林地、草地、旱耕地的相互转化与旱耕地向水田的转化为主。     

调水对汉江中下游水质和水环境容量影响研究

南水北调中线工程拟从位于汉江上游的丹江口水库调水 ,研究采用一维圣维南非恒定流方程和一维对流扩散方程模拟预测汉江中下游干流的总体水质状况 ,对多年平均流量条件下汉江中下游的现状水环境容量及调水工程实施后的水环境容量损失进行了预测 ,为南水北调中线工程提供了科学的决策依据。     

汉江生态经济带水生态环境问题及对策

汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.      

南水北调丹江口水库原水有机物分子组成规律及其强化混凝处理的效能对比

以取自南水北调中线工程的丹江口水库原水作为研究对象,考察了丹江口水库原水中有机物的分子量大小和亲疏水性分子组成规律,并确定了其所适用的强化混凝工艺条件.分离试验表明,丹江口原水中有机物主要以小分子量形式存在.其中,1 000组分的溶解性有机碳(DOC)和UV254所占比例最大,分别为39.98%和39.10%,且此区间还具有最高的三卤甲烷生成潜能(THMFP)和含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP).亲疏水性方面,原水中弱疏水性组分含量最高,疏水性有机物的比例用DOC表征时超过80%.强疏水性组分含量最低但是强疏水性组分的THMFP最大,占总量的57.31%,而各组分的NDBPFP则相差不大.混凝试验表明,当采用聚合硫酸铁(PFS,4 mg·L-1)和聚丙烯酰胺(PAM,0.4 mg·L-1)处理丹江口原水时,强化混凝效果最好,可实现较为有效的去除浊度(76.33%)、DOC(25.57%)、UV254(37.78%)及THMFP(23.16%).本研究成果可为南水北调河南受水区既有水厂升级改造与工艺的优化运行提供有效的理论和技术支持.     

丹江口库区湿地生态系统的现状分析及研究展望

丹江口水库是中国南水北调中线工程的水源地,其库区湿地已被列入《中国重要湿地名录》。温地具有截留污染、蓄洪防旱、保护生物多样性等一系列重要的生态功能,因此维持丹江口库区温地生态系统的健康对中线调水工程具有非常重要的意义。在此结合丹江口库区湿地相关的研究资料,概括出库区内三种主要的湿地类型,根据生境状况重点阐述了库区消涨带湿地生态系统的特征,并分析了库区湿地的重要生态功能。在总结了丹江口库区湿地保护现状的同时分析了库区温地存在的生态环境问题,并提出了相应的管理和研究对策,以期从生态学的角度服务于库区湿地生态系统管理及中线调水工程。     

丹江口水库水质总氮超标成因初步分析及控制对策

文章通过分析丹江口水库近20a的水质总氮年变化趋势和库区上游来水、农业面源污染、居民生活污染等因素的关系,初步分析了丹江口水库水质总氮超标的原因,并针对其超标原因提出了防止污染的具体措施。     

丹江口库区土地利用格局与水质响应关系

为探究山地丘陵地区不同土地利用类型对流域水质的影响,利用2014年丹江口库区流域Landsat 8遥感影像数据(分辨率为30 m)和14条入库河流的水质数据,以库区14个小流域为基本研究单元,采用流域分割和多元统计分析相结合的方法研究土地利用类型对入湖河流水质的影响.结果表明:丹江口库区14条直接入库河流ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)和ρ(TP)年均值分别为14.98、4.06、1.32和0.17 mg/L,可将其划分为3组,即清水保育型、轻污染防控型和重污染治理型,各组之间的显著性差异指标为ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)和ρ(TP).冗余分析显示,建设用地对14条主要入库河流水质指标的影响最大,尤其是对重污染河流ρ(TN)、ρ(COD_Cr)和ρ(COD_Mn)的影响较大,应划为蓝线优化开发区;耕地对清水保育型和轻污染防控型河流ρ(TN)和ρ(TP)的影响较大,并且对ρ(TN)的影响大于ρ(TP),划为黄线控制区;林地有助于削减水体污染物,是流域主要清水产流区,划为红线保护区.      

丹江口水库典型消落区土壤氮磷赋存形态及释放特征研究

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,调水工程使得水库蓄水并带来水库水位上升,新增淹没区不同土地利用类型土壤由于淹没浸泡可能使其中氮磷等营养物释放,对水库水质构成威胁.本文通过采集丹江口水库典型消落区5种土地利用类型(滩地、草地、荒地、耕地、果园)的表层土壤,选用磷形态标准测试方法(SMT)和氮形态分级浸取方法对消落区土壤氮磷赋存形态进行分析,同时进行土壤氮磷释放模拟实验来考察消落区土壤"淹没-落干"过程的氮磷释放特征.结果表明,东库湾消落区土壤磷素主要以钙结合态磷(Ca-P)存在,其占TP比例范围为54.7%~82.0%,平均值为69.1%.滩地、草地、荒地土壤生物可利用性磷(BAP)占TP比例也基本超过30%.土壤有机硫化物结合态氮(OSFN)含量在139.1~195.0 mg·kg-1之间,占TN比例范围为18.8%~27.0%,是土壤可转化态氮(TF-N)中主要的赋存形态.土壤释放模拟实验显示,耕地、果园这两类新增淹没区土壤在受淹后其更易向水体释放磷素,而消落区土壤氮素整体上呈现向水体缓慢释放的规律."淹没-落干"前后滩地、荒地的BAP含量下降超过20%,果园BAP含量也降低了16%,草地和耕地的BAP含量则维持相对稳定."淹水-落干"实验后耕地、果园土壤IEF-N含量分别下降22.6%、34.2%,这两类新增淹没区土壤在调水淹没后可能会向上覆水水体释放氮素.     

Distribution and source of microplastics in China's second largest reservoir - Danjiangkou Reservoir

Fresh water microplastic pollution is of pressing concern globally, but its distribution and sources in reservoirs are poorly documented. Danjiangkou Reservoir is the second largest reservoir in China and is divided into the Han Reservoir and Dan Reservoir. In this work, microplastic abundances and morphological characteristics of the reservoir were investigated. The microplastic abundance of 15 main tributaries of the reservoir was also measured. The vertical distribution (in water column and sediment), horizontal distribution (in Han Reservoir and Dan Reservoir) and source of microplastics were analyzed. Microplastics accumulated in the middle layer of the reservoir, and the size and color of the microplastic particles changed from the surface to the bottom, which implies that surveys of surface water are not enough to determine the microplastic contamination for deep water reservoirs. In the surface water, the microplastic abundance in the Han Reservoir was lower than that in the Dan Reservoir (p < 0.05), but microplastic abundance did not differ significantly in the intermediate and bottom water. Tributaries were one of the main sources of microplastics for Han Reservoir but not for Dan Reservoir. Agricultural cultivation in the hydro-fluctuation belt might be an important source of microplastics in the Dan Reservoir, which should be given additional attention. The results of this study can provide valuable information for developing microplastic sampling strategies in deep water reservoirs. Further studies are recommended to investigate the process through which microplastics in the hydro-fluctuation belt enter the reservoir and the sinking behavior of microplastics in the reservoir.     

丹江口水库淅川库区大气降水中无机离子特征及来源解析

大气降水中水化学组成深刻影响着地表水体水质和水生态系统的物质循环. 为探究丹江口水库降水中无机离子的化学组分和来源贡献,以丹江口水库淅川库区为研究区,通过野外调查、原位观测和室内分析,研究了降水中无机离子(F?、Cl?、NO₃?、SO₄2?、Na+、NH₄+、K+、Ca2+和Mg2+)的浓度特征. 结果表明:丹江口水库淅川库区降水中无机离子浓度大小表现为NH₄+(170.0 μeq/L)>Ca2+(115.4 μeq/L)>SO₄2?(112.9 μeq/L)>NO₃?(94.2 μeq/L)>Na+(61.1 μeq/L)>Mg2+(25.9 μeq/L)>F?(12.2 μeq/L)>K+(11.8 μeq/L)>Cl?(10.3 μeq/L),其中NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?和Na+浓度占总离子浓度的90.2%;相关性分析表明不同无机离子浓度之间存在显著相关性(P<0.05),富集因子分析表明陆源人类活动对无机离子浓度的影响较大;正定矩阵因子分析表明,农业源、工业燃煤、土壤扬尘、化石燃料燃烧和生物质燃烧是无机离子的重要来源,其中NH₄+和SO₄2?的主要来源分别为农业源(56.3%)和化石燃料燃烧(78.7%). 研究显示,丹江口水库淅川库区降水中无机离子组分以NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?为主,其主要受陆源人类活动(农业活动和化石燃料燃烧)的影响.      

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.