湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

白洋淀水生态综合调控决策支持系统设计

在充分挖掘白洋淀污染源控制、富营养化与沼泽化治理、长效生态节水及流域综合管理协调相关研究成果的基础上,以流域水生态系统健康和生态安全保障为目标,设计了集水生态系统健康诊断、水生态安全预警与应急、水量调控、污染物控制、淀区净化、综合调控、知识库子系统于一体的白洋淀水生态综合调控决策支持系统,为白洋淀流域的水生态安全保障提...     

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

区域水生态文明建设绩效评价及障碍诊断模型的建立与应用

科学评价区域水生态文明建设绩效并明确其障碍因子,是提升区域水生态文明建设绩效的理论依据.本文应用"驱动力-压力-状态-影响-响应-管理"这一思维逻辑解析了人类与区域水生态间的耦合关系,建立了基于DPSIRM模型的区域水生态文明建设绩效评价指标体系,结合未确知测度模型与障碍诊断模型,实证评估了石嘴山市近10年的水生态文明建设绩效并对影响当地建设绩效的障碍因子进行了诊断分析.结果表明：①石嘴山市水生态文明建设绩效逐年升高并呈现差且缓慢提升（2010~2014年）、中级但快速提升（2015~2017年）和良好且较快提升（2018~2019年）这3个发展阶段;②各子系统绩效指数演变趋势各异,但基本都呈现波动上升态势;③各子系统障碍度呈阶段性变化特征,2010~2014年,状态子系统、响应子系统和压力子系统其障碍度均值和达到58.81%,成为制约当地水生态文明建设绩效的主要障碍因子;2015~2017年,压力障碍度均值达到21.73%,是制约当地水生态文明建设绩效的最大障碍因子;2018~2019年,压力障碍度均值达到24.49%,仍是制约当地水生态文明建设绩效的最大障碍因子;④指标层障碍度列在前5位的障碍因子主要分布于压力子系统和状态子系统.综合出现频率和障碍度排序来看,以灌溉水利用系数和万元工业增加值用水量为代表的压力子系统是未来建设中的重点提升方向.本文的研究思路及方法可为类似区域水生态文明建设绩效评价及其障碍因子诊断分析提供理论参考.     

典型养殖型湖泊中的重金属含量及健康风险特征——以宿鸭湖为例

为评估典型水产养殖型湖泊中的重金属含量水平及其人体健康风险特征,系统采集并测定了宿鸭湖湖水、周边地下水、沉积物及鱼体中的重金属含量.在此基础上计算了不同重金属在不同介质间(湖水-鱼体、湖水-沉积物及沉积物-鱼体)的转移因子,并通过健康风险指数计算定量分析了宿鸭湖水生态系统中重金属对人体的健康影响,以及不同暴露途径的风险贡献率.结果表明:Zn、Ba和Sr在不同介质体内含量均较高,而Sn和Cd的含量均比较低.Cr和Zn在鱼体中的均值含量超过WHO鱼类产品中重金属的含量限值,具有潜在毒性;湖水和地下水中的所有重金属浓度均低于饮用水标准中的相关限值;部分沉积物样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量超出环境保护部《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)自然背景值,但低于美国华盛顿州沉积物化学标准(WAC 172-204-320)中的含量限值,已构成轻微污染.不同介质间的转化因子分析表明,鱼体对湖水中的Zn、Sr、Ba、Cu、Cr、Ni、Co、Sn和Cd均存在富集作用;但除Zn以外,鱼体对沉积物中的其他重金属无明显的富集作用;宿鸭湖水生态系统中的重金属Cr对人体的HRI值为1.6,其健康危害效应不可忽视;食用鱼类是导致Cr人体健康危害的主要途径,贡献率高达94%;最后,与非养殖型湖泊相比,宿鸭湖水库中鱼体内Pb和Cr的含量明显偏高,且重金属从湖水到沉积物的转移因子明显偏高,而从湖水到鱼的生物浓缩因子相对较低.     

基于层次分析法的阅海湖水生态承载力评价

为了探明阅海湖水生态承载力状况与变化趋势,作者在2015-2017年冬(1月)、春(4月)、夏(7月)、秋(10月)采集阅海湖水样和水生生物样本,测定高锰酸盐指数等10个水质指标、水生生物密度指标,计算生物多样性指数,构建水生态承载力评价指标体系,采用层次分析法建立层次结构模型,从水生态支持力和水环境压力2个方面来综合评价阅海湖的水生态承载力。结果显示:(1)阅海湖压力指数、承载指数和水生态承载力指数变化规律相同,季节性变化显著,均为夏季最大,冬季最小;(2)阅海湖夏季为较高压、低承载状态,冬季为低压、弱承载状态;(3)2015-2017年阅海湖水生态承载力指数分别为:0.32、0.34、0.33。阅海湖水生态承载能力整体呈弱可承载状况,生态系统抗外界干扰能力和自我恢复能力有待提高,氮是影响阅海湖水生态承载力最重要的指标,应从源头上减少氮等营养盐进入湖泊。     

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.     

基于距离协调发展度模型的乌伦古湖健康评价

人类聚居地湖泊生态系统健康面临严重威胁。科学评估湖泊系统健康成为湖泊科学与生态学交叉学科研究热点。以乌伦古湖为评价区域,基于"压力-状态-响应"模型架构,从生态完整性角度和社会服务功能角度,构建3级体系21项指标的乌伦古湖健康评价指标体系。采用层次分析法与熵权法的主客观赋权法确定权重,建立距离协调发展度湖泊健康评价模型,提出基于"协调性最佳状态"的健康评价分级标准。对2017年乌伦古湖健康状况评价,结果表明:乌伦古湖处于"不健康"和"弱度不协调"状态,生态完整性与社会服务功能2个子系统间协调性不高,社会服务功能发展超过生态承载能力。其中,吉力湖健康状况略优于布伦托海。对乌伦古湖进行生态修复,协调生态完整性与社会服务功能是今后湖泊管理面临的重大决策方向。     

利用水生生物指标识别滇池流域入湖河流水质污染因子及其空间分布特征

入湖河流作为连接湖泊流域"源"(陆地)-"汇"(湖体)的廊道,其水生态系统健康状态是对流域上游陆地生态系统土地利用/覆被变化的响应,而其下游水质污染因子则因流域分水线的封闭性,可以表征上游土地利用/覆被变化对入湖河流水生态系统健康的影响.因此,利用水生生物指标识别入湖河流水质污染因子及其空间分布特征,对于整个湖泊流域的...     

北京市北运河水系底栖动物群落与水环境驱动因子的关系及水生态健康评价

底栖动物可反映多种生态威胁对水环境的积累效应,与河流水生态系统健康状态密切相关.本研究以北京市典型流域北运河流域为例,基于2015年夏季野外采样调查34个站点水生态数据,对底栖动物群落特征进行分析,采用典型对应分析筛选得到水质驱动因子,利用临界点指示类群分析方法探究关键影响因子的指示物种及其阈值,并基于底栖动物完整性指...     

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.     

红碱淖生态环境质量评估及对策研究

红碱淖是中国最大、最年轻的沙漠淡水湖,水域面积67平方公里。通过数据收集统计及打分计算的方式对红碱淖水环境质量、生态环境质量、水生态健康进行定量分析,结果表明,红碱淖水环境质量从1981年至2010年有逐渐恶化的趋势;2010年红碱淖生态系统健康综合指数为59.86,属于中等水平,已经受到了一定影响;生态质量综合评价值为81.6分,具有较高的保护价值。并对造成红碱淖水质和生态系统逐步恶化的原因进行解析,同时提出相应的对策。     

基于PSR的围圩养殖区湖泊湖荡群水生态系统健康评价

以典型围圩养殖区江苏省里下河腹部地区的41个湖泊湖荡为研究对象,分析筛选了围圩养殖对生态系统影响的主要指标,基于PSR方法评价了湖泊湖荡群的水生态系统健康状况.结果表明,选取的养殖面积占比、斑块密度及退圩还湖政策规划等指标能够有效反映区域的围圩养殖特色,全面表征围圩养殖对生态系统压力、状态、响应的影响.评价结果显示,里下河腹部地区41个湖泊湖荡中综合指数等级健康的占比4.9%,亚健康的占比87.8%,不健康的占比7.3%.研究结果可为围圩养殖区湖泊水生态系统健康评价、退圩还湖及水生态修复规划提供重要的技术方法.     

高质量发展背景下的城湖共生关系识别与评价——以长三角合肥—巢湖为例

随着经济社会快速发展,城湖关系出现复杂而多元的变化,给区域可持续发展带来潜在挑战。从优化城市发展与湖泊保护的关系视角出发,在开展城湖共生理论分析的基础上,以长三角地区的合肥—巢湖为研究对象,构建城湖共生评价指标体系,引入Lotka-Volterra模型识别合肥—巢湖的城湖共生模式,采用共生协调度模型测度合肥—巢湖的城湖共生水平。主要结论如下：（1）研究期内城市子系统呈稳定上升趋势,各项指标由差异较大逐渐向均衡发展转变,但科技创新水平有待提升,下一步要加强转型升级和绿色创新。（2）研究期内湖泊子系统呈波动上升趋势,且2014年后趋势放缓;水生态环境相比水污染防治和水资源安全提升明显,但三者近年来增速都放缓,近期要强化巢湖系统保护与综合治理。（3）合肥与巢湖已进入城湖互利共生早期阶段,但共生协调度水平较低,需加强城湖联动、城湖互融,实现合肥与巢湖的高水平共生。合肥—巢湖的城湖关系研究为长三角地区其他城湖系统的共生关系识别以及高质量发展提供了参考和借鉴。     

基于熵权物元模型的城市化地区河流健康评价分析——以湖州市区不同城市化水平下的河流为例

城市化下河流健康评价问题是当前人们关注的热点问题.本文针对城市化地区河流健康不断恶化的问题,选取了与其密切相关的生态水文过程的5个要素9个指标构建了河流健康评价指标体系,并运用熵权物元模型对湖州市区不同城市化水平下的河流健康状况进行了定量评价和动态分析.通过对1991、2001、2006年太湖流域湖州市区河流健康综合关联度的计算分析,得出了研究区河流健康状况朝着病态方向发展的趋势.同时发现河网发育系数变化率、绿地覆盖率和农林业产值增长率等限制因子对河流健康的影响不容忽视.而通过与多指标综合评价方法进行比较,表明熵权物元模型能有效克服权重判定的主观性以及河流健康概念的模糊性和各评价指标之间的不相容性问题,可为平原河网地区的河流健康提供一种新的评价方法.     

基于变权理论和DPSIRM的中国森林生态安全评价

为克服常权权重不能精准刻画生态和经济复杂交互关系的缺陷,结合变权理论和DPSIRM因果框架,构建了包含6个子系统、23个具体指标的中国森林生态安全评价体系.基于2006~2018年的中国统计年鉴数据、林业统计年鉴数据及相关数据资料,运用K-means聚类法和变权理论对中国大陆31个省（市、自治区）（不包含台湾、香港、澳门）的森林生态安全状况进行评价.结果表明：（1）在研究时期内,基于DPSIRM因果框架的中国森林生态安全总指数呈现“W”型总体上升的小幅波动趋势;（2）经过变权处理后,状态子系统平均权重最大达到0.0781,管理和响应子系统次之,分别达到0.0728和0.0640,管理子系统平均得分呈“N”型变化趋势,与其他子系统相互作用显著,对森林生态安全具有全局性影响.（3）研究期内,大部分省（市、自治区）森林生态安全综合评估值呈现平稳上升或先降后升趋势,仅有辽宁、西藏等地区波动下降.区域森林生态安全状况差异明显,西南地区平均得分最高达0.3414,西北、华东、华中地区平均得分远低于各地区平均水平0.2794.（4）中国的森林生态安全状况整体呈改善趋势,但各省（市、自治区）之间森林生态安全状况呈现严重分化现象,传统林业优势地区森林生态安全状况较好,而经济高速发展地区的森林生态风险较大.建议在未来的森林生态安全管理中需重点关注生态脆弱区和经济发达地区,在加强现有森林资源保护的基础上,继续大力实施和推进林业生态恢复工程建设.     

基于压力-状态-响应(PSR)模型的潘安湖湿地水环境健康评价

以PSR模型为框架,选取污水处理率、水质状况、生物多样性、环保投资指数等14个评价指标建立了潘安湖湿地水环境健康评价体系,采用层次分析法确定指标的权重,将湿地水环境健康状况由很健康到病态分成5个级别,利用模糊综合评价法对潘安湖湿地水环境健康状况进行评价。结果表明:潘安湖湿地水环境健康指数为2.8166,属于亚健康状态。其中压力指标得分1.7405,属于疾病状态;状态指标得分3.2563,属于亚健康状态;响应指标得分2.4483,处在亚健康状态与疾病状态之间。该结果可为类似地表水体环境健康评价提供参考。     

基于土地利用视角下的施秉云台山地区生态健康诊断

以施秉云台山地区为研究对象,以1973、1993、1999、2010年四期TM、ALOS遥感影像为基础数据,提取研究区土地利用信息,在此基础上,根据基于压力-状态-响应模型(PSR模型)构建土地生态健康评价指标体系,建立具有地域特色的土地生态健康综合评价模型,利用熵权法确定指标权重,运用多级模糊综合评判模型计算研究区土地生态健康综合指数,并初步分析施秉云台山地区土地生态健康的影响因素。结果表明:(1)1973~2010年耕地、草地面积呈减少的变化趋势,灌木林地面积呈增加的变化趋势,无植被覆盖地面积先增加后减少(1973~1993增加,1993~2010年减少),水域面积波动剧烈,变化趋势不明显;(2)研究时段研究区土地生态健康状况并不佳,土地生态健康综合指数得分不高,且呈先增大再减小的变化趋势,土地生态健康等级位于亚健康与病态之间。该研究以期为施秉云台山地区生态保护提供依据。     

“十一五”期间滴水湖富营养化评价

采用综合营养状态指数TLI(Σ)对"十一五"期间滴水湖富营养化状态、时空分布特征及变化趋势进行了评价及分析。结果表明:滴水湖水质整体处于轻度富营养状态,石皮泐港进水口的综合营养状态指数大于湖区各点位;每年4月-5月和8月-10月两个时间段,滴水湖综合营养状态指数较高;"十一五"期间,滴水湖的富营养化状态呈现不显著下降的趋势。建议加强对水体叶绿素a浓度等生物指标的监测,以更全面地评价滴水湖的营养状态。