水生态监测方法研究进展及在黄河流域的应用实践

水生态监测能够为水生态环境监督、管理和保护提供重要的数据和技术支撑。加强黄河水生态监测,维护流域水生态系统健康,对促进黄河流域高质量发展具有重要意义。从常规水质监测、生境监测和生物监测3个方面,分析了中国水生态监测方法的研究进展及在黄河流域的应用实践。结合黄河流域水生态监测尤其是生物监测相对滞后的现状,探讨了流域水生态监测的发展方向。建议加快黄河流域水生态监测能力建设,建立适用于黄河流域的水生态监测与评价标准体系,探索新兴监测技术与传统技术的有机结合。     

我国流域水生态完整性评价方法构建

流域水生态完整性评价是指通过对水生态系统中不同水生态指标(生物和非生物)的监测以及由数学方法综合形成的综合评价指数,来反映水生态系统完整性状况。近年来,世界各国水环境管理政策发生了变化,开始强调生态保护,重视水体的生态质量。中国现行的常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)很难满足水环境管理的需求,难以全面准确地反映水环境质量变化的趋势。因此,在借鉴欧美发达国家流域水生态完整性评价方法的基础上,结合中国目前监测现状以及流域水环境管理需求,构建了包括物理生境指标、理化指标、水生生物指标在内的流域水生态完整性监测与评价方法,以期为中国流域水质目标管理技术体系的业务化运行提供可资借鉴的技术支撑,实现从单一的化学指标监测转向综合的水生态系统监测,实现流域水生态完整性的监测与评价。     

基于生物导向的水生态健康监测及评估概述

环境监测是水生态健康监测与评估的重要环节,基于物理、化学监测的传统水质监测通常仅能提供独立的数据信息,不能全面、直观地反映水环境状况。基于生物等生命体导向的水生态监测通过生物对环境的响应,能够直接反应复杂水体状况,在水环境健康监测与评估中占据重要地位。基于病原微生物、指示生物介绍了生物监测中的常规生物指标,总结了包括藻类、无脊椎动物和鱼类在内的常见指示生物在不同类型污染水体中的环境指示作用。从生物毒性效应出发介绍了常用的毒性效应测试方法、分析了污染物在不同生物学水平的响应,从而指明生物毒性效应在水环境健康评估中的发展优势。再从生态完整性角度阐述了生态完整性评价的一般方法和新兴分子生物学技术在水生态健康评估中的应用。重点指出环境毒理学和分子生物学在水环境监测的优势,以期为更加科学精确地进行水生态健康监测预警提供支撑。     

水生态系统健康评价研究进展

河湖水环境管理与生态系统健康评价密切相关,水生态系统健康评价是目前水环境管理重要的技术手段之一,可为合理开发利用水资源和水环境生态恢复提供科学指导,对水生态环境监测和管理具有重要意义。列举当前国内外研究河湖水生态系统健康的方法与技术,通过对比分析国内外河湖水生态系统健康评价的评价指标和优缺点,总结了常用的几种评价方法并展开评述,提出未来河湖生态管理的发展方向,为推进水环境治理等工作提供相应的参考。     

太湖流域水生态监控系统平台构建研究

从太湖流域水生态监控管理需求出发,研究太湖流域水生态监控系统平台建设目标及建设内容,包括水生态监控数据管理子系统构建、水生态状况评价子系统构建、水生态模拟子系统构建和水生态辅助管理决策子系统构建。集成管理太湖流域水质监测数据、水生生物监测数据、基础地理信息数据,对各类数据进行一体化管理及深度挖掘,自动实现水生态状况评价;构建水生态模拟子系统,对水生态情景、污染物扩散、水生态功能区空间分布及变化趋势进行模拟,并提出水生态辅助决策方案及报告。     

水生态分区管理国际经验与太湖流域应用研究

简述了国外水生态区的发展历程以及国外水生态区在建立生态系统数据库、制定差异化水质标准、开展河流生态监测及评价水体健康等方面进行的应用研究。通过对太湖流域水生态功能分区的研究，指出当前水环境管理存在的问题与水生态区管理的优势，提出应重点从水生态区监测、试点考核、评价、修复等具体操作层面开展应用研究，引导我国水环境管理从水化学指标逐步向水生态综合指标转变，推动建立以水生态系统健康为导向的水环境管理创新体制。     

遥感技术在水生态环境管理的应用与前景

随着遥感数据源的不断丰富,遥感技术不断提高,可以解决越来越多的水环境问题。指出了当前水生态环境管理方面的主要需求,结合目前遥感技术的发展,对国内外的水环境遥感研究进展进行综述。以湖泊富营养化监测与评估、核电站温排水遥感监测及城市黑臭水体遥感监测为案例,具体阐述遥感在水环境管理中的应用方法及成效。未来水生态环境管理发展趋势将以水污染防治为主向水污染防治和水生态修复与保护并重发展。基于此趋势,提出遥感在水生态修复的应用潜力,利于更多地方部门积极有效应用遥感技术,解决水生态环境问题。     

水生态监测技术路线选择与业务化运行关键问题研究

“十二五”期间,中国流域治理将由行政区管理向流域水生态管理转变、由水质达标管理向生态健康管理转变.在实施水生态功能分区的基础上,科学开展水生态监测和评价是实现流域水质目标的重要基础工作.对水生态监测技术路线选择与业务化运行关键问题进行研究,包括水生态表征及监测指标选择、水生态质量参照点的确定及评价分级标准的确定、水生态评价方法的确定以及水生态监测业务化运行体系构建.     

基于环境DNA宏条形码的太湖流域底栖动物监测与生态健康评价

大型底栖动物是生态环境监测和评估的主要目标生物类群之一。环境DNA宏条形码技术的发展为提高底栖动物多样性监测的通量、精准性、标准化程度提供了新的机遇,但该方法在我国尚未有流域尺度的应用先例,其结果的可靠性和对生态环境健康状况的指示性有待检验。率先将环境DNA宏条形码技术用于太湖流域65个点位的底栖动物监测和流域生态健康评价,并与同步进行的形态学监测结果进行了比较。结果表明:①环境DNA方法能检出更多的底栖动物类群,在科、属、种水平上检出的分类单元数分别是形态学监测结果的106%、132%、155%;②基于环境DNA技术的检测方法能够很好地识别形态学监测结果中的优势物种,检出的科级、属级分类阶元能够覆盖形态学监测结果中90%以上的生物量和个体数,同时包含60%以上的物种数;③两种方法对同一物种的检出频次显著相关(R²>0.7,P<0.0001),总体检出一致率达72.3%;④在底栖动物完整性指数(B-IBI)方面,环境DNA方法与形态学方法的计算结果显著相关(R²=0.235,P<0.0001),94%的点位的B-IBI等级划分误差在1级以内,且两种方法的计算结果在底栖动物完整性的流域空间格局描绘上高度重合。综上所述,环境DNA宏条形码技术在太湖流域底栖动物群落监测和评价中的整体应用结果表明,环境DNA监测方法结果可靠,将其进一步规模化应用有望显著提高我国水生态系统生物监测结果的准确性和生态健康评价的技术水平。     

遥感在生态与环境监测中的主要应用领域

遥感是一种以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合应用技术 ,具有宏观、综合、动态和快速的特点。在解决宏观尺度的环境问题时 ,卫星遥感可重复获取多种空间、不同时相和不同波谱分辨率的地球信息 ,是适宜于调查和研究这些主题的唯一的、最有效的工具。本文通过对遥感在环境与生态监测的主要应用领域进行概要阐述 ,旨在抛砖引玉 ,推动遥感在环境与生态监测中的广泛应用。     

浮游藻类环境DNA宏条形码监测引物的比较与验证

环境DNA (eDNA)宏条形码技术通量高、重复性好,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游藻类环境DNA监测仍处在发展阶段,尚缺乏统一的浮游藻类扩增引物。利用同一个野外环境样本,比较8对通用引物在浮游藻类环境DNA监测中的差异,为初步建立规范化的浮游藻类环境DNA监测方法提供支撑。结果表明,不同引物对浮游藻类扩增存在明显偏好性,靶向扩增16S rDNA的引物主要检出硅藻,其次是隐藻和绿藻;靶向扩增18S rDNA的1391、AD3和ANF 3对引物具有较高的浮游藻类扩增效率和物种辨识度,分别检出67、62、63个浮游藻属,其检出的浮游藻类的相对丰度排序均为硅藻>绿藻>隐藻>金藻>甲藻,可以作为通用引物用于浮游藻类环境DNA宏条形码监测。     

湖库水生植被光学遥感监测研究进展和展望

水生植被在湖库生态系统中发挥稳定沉积物、净化水质、平衡水生生态系统等作用,监测水生植被变化对湖库生态环境的监测具有重要意义。梳理了国内外利用高光谱、多光谱光学卫星遥感数据提取湖库水生植被的方法,尤其是针对其中涉及的阈值确定问题进行总结分析,介绍了典型研究区水生植被时空分布和变化以及与水质的关系,最后给出一些水生植被遥感监测的展望。     

Remote sensing of aquatic vegetation: theory and applications

Aquatic vegetation is an important component of wetland and coastal ecosystems, playing a key role in the ecological functions of these environments. Surveys of macrophyte communities are commonly hindered by logistic problems, and remote sensing represents a powerful alternative, allowing comprehensive assessment and monitoring. Also, many vegetation characteristics can be estimated from reflectance measurements, such as species composition, vegetation structure, biomass, and plant physiological parameters. However, proper use of these methods requires an understanding of the physical processes behind the interaction between electromagnetic radiation and vegetation, and remote sensing of aquatic plants have some particular difficulties that have to be properly addressed in order to obtain successful results. The present paper reviews the theoretical background and possible applications of remote sensing techniques to the study of aquatic vegetation.     

遥感技术在环境监测中的应用进展与思考

随着卫星、航空技术及其业务化应用的快速发展,遥感监测已成为天空地一体化环境监测预警体系的重要组成部分。简述了环境遥感业务化的发展及特点,以江苏省为例,详细介绍了水环境、大气环境及生态环境遥感监测的省级具体应用情况。针对新时代生态环境保护工作的管理需求,尝试从同质处理、调查验证、硬件建设、热点挖掘、人才发展等5个方面提出相关建议,以期为省域生态环境遥感监测工作的后续发展提供参考。     

土壤生态环境健康监测与评价技术现状与展望

综述了国内对土壤生态环境健康的研究进展,总结了传统土壤环境监测技术的不足,介绍了土壤生态环境健康监测技术,包括植物、动物、微生物等生态监测方法,旨在通过对各项技术的比较,了解各项监测技术对土壤健康监测和评价现状。对土壤生态环境健康监测与评价技术的发展趋势进行展望,提出未来需要对土壤生态健康监测技术进行标准化和定量化;开展多生物指标联合监测;结合遥感和物联网技术扩大土壤时空监测尺度,形成完整的土壤生态环境健康监测与评价体系,为环境管理部门有效监测土壤生态环境提供依据。     

Artificial intelligence assisted intelligent planning framework for environmental restoration of terrestrial ecosystems

The environmental restoration of terrestrial ecosystems helps to protect the natural world and enhances sustainable land resource development. Modern and efficient approaches for the conservation of ecological functions must be established for more severe land degradation. In this paper, artificial intelligence assisted intelligent planning framework has been proposed to manage the environmental restoration of the terrestrial ecosystem. Facilitating balance of ecosystem service provision, demand, and using machine learning to dynamically build Biological Retreat Configuration (BRCs) that helps better to apprehend the influence of urban growth on environment-related procedures. Such factors can be used as a theoretical reference in the combination of commercial development and eco-friendly conservation. The BRC of the metro area of Changsha Zhuzhou Xiangtan (CZX) has been developed in this study to classify ecological sources using the Bayesian network model efficiently. Using the Least Collective Resistance (LCR) model and circuit theory, the environmental passage and environmental strategy points were established. The BRC was developed by integrating seven environmental factors with 35 ecological policy points. The results showed that the supply and demand of organic unit services (EUS) were spatially decoupled with the deterioration in locations with a significant EUS trend. The urban agglomeration's environmental sources and ecological corridors have been primarily located in forests and waters. The terrestrial environmental pathway has been scattered around the outer edge of the region, while the aquatic green corridor has been extended over the whole town. The environmentally sensitive areas were located primarily around the borders of the growing region and the intersections between land development and forest area. Finally, environmental components have been mainly identified in existing zones of biological defense, which support the effectiveness of Machine Learning (ML) in green sources forecasting and offer novel insight into the development of urban BRCs. The proposed approach has proven to be effective for the planning of assessing environmental restoration in terrestrial ecosystems.     

浮游动物DNA宏条形码多样性监测采样方法研究

浮游动物是水生生态系统的重要组成部分,对环境因子敏感,是水生生态健康状况的重要指示生物.基于传统形态学的浮游动物调查方法无法鉴定桡足类幼体,难以准确了解浮游动物群落组成.DNA宏条形码技术基于DNA序列差异识别物种,为浮游动物群落组成的准确解析提供了新方法.比较了不同浮游动物采样方法(直接过滤法和网富集法)对浮游动物D...