Quantitative Appraisement on Ecological Carrying Capacity in Coastal Rapid Developing Region of Hainan Province

Abstract

The ecological carrying capacity, an important indicator to evaluate the sustainable development of the ecosystem, means the potential ability of the natural ecosystem to carry socioeconomic development while the ecosystem is healthy. It is limited by the carrying capacity of natural resources and environment and the elasticity of the ecosystem. It will be greatly significant to study the ecological carrying capacity of Hainan Province, the first ecological province admitted by the State Environmental Protection Administration in China. Not only is the natural ecosystem reflected, but also the effects of human activities are emphasized by integrating the ecosystem health analysis into the ecological carrying capacity research. The research results, using the Factor Analysis tools of software SPSS, indicate that the ecological carrying capacity of Hainan Province fluctuated obviously from 1996 to 2005. The level of the ecological carrying capacity of Hainan Province was relatively high in 1996, and reached into trough from 1997 to 1999. It has steadily ascended to be above the middle level since the 21st century. The results also show that policy factors, especially the implementation of the ‘Ecological Province’ strategy, were important driving forces to influence the ecological carrying capacity. With the population rapidly increasing, the land and water resources per capita have decreased quickly. The amount of the ecological carrying capacity was promoted remarkably by socioeconomic development especially economic growth and technology applications. All of these will provide useful suggestions to establish and enact regional development policies, especially for protecting and reconstructing the ecology and environment of Hainan Province.     

Detailed Ecological Footprint Accounting of Liaoning in 2006

Abstract

Ecological footprint (EF) has received considerable attention as a useful indicator in the context of sustainable development. So far, EF has been used in numerous studies by academies, organizations and government authorities. However, the results of these studies failed to be comparable directly with each other due to imprecise data sets, unmodified accounting methods of pasture and fossil energy, ignored secondary products, undefined process of calculating yield factors and improper biocapacity for biodiversity. In this paper, we elaborated on EF estimating methods from six categories of consumption in order to overcome the limitations above. We adopted precise data and revised methods, calculated EF of some secondary products, introduced weighted factor to calculate yield factors and adjusted biocapacity by an appropriate amount. Meanwhile, we investigated the resource consumption of Liaoning Province in 2006 to assess EF. Its results showed that Liaoning Province overused its natural capital and was in an unsustainable state. We concluded that two specific problems that had arisen in EF assessment and gave some suggestions for Liaoning Province to improve its unsustainable state.     

生态文明建设与可持续发展

可持续发展与中国生态文明理念的提出和演化是一个不断深入、循序渐进的历史过程,与全球形势和中国具体国情发展变化密不可分,两者存在紧密联系。主要体现在:中国生态文明建设与全球可持续发展历程遥相呼应,生态文明理念是可持续发展理论的延伸拓展与中国化,两者的实现途径是一致的;二者都是在资源环境约束和经济社会发展矛盾日益突出的背景下提出的,都强调不同领域的协调和融合,强调环境保护的重要性,但又同样不等同于环境保护。     

生态沟渠-生物滞留池组合控制农村径流污染

生态沟渠和生物滞留池因其良好的径流污染控制能力和生态效益,日益受到广泛关注和应用,但单一的生态沟渠或生物滞留池在农村径流污染控制中常存在氮磷去除效果不稳定和基质易堵塞等问题.将两者串联构建组合系统,利用生态沟渠预处理去除部分污染物,可降低生物滞留池污染负荷和减轻基质堵塞;同时在生物滞留池中设置淹没区并添加天然载体碳源提升系统脱氮效果.研究了载体碳源、降雨强度和干湿交替等条件对生态沟渠-生物滞留池组合系统控制农村径流污染的影响.结果表明,投加稻草和木屑两种天然载体碳源分别将生物滞留池段的TN去除率提升19.9%和20.4%.模拟降雨强度从小雨增至大雨时,外加碳源组合系统COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP去除率平均下降17.0%、 16.8%、 20.4%和17.2%,其中生态沟渠段对4种污染物的去除贡献平均降低16.3%、 13.0%、 24.2%和22.1%.干湿交替运行可提高系统的污染物去除效果,相较连续进水,干旱3周后木屑组TN平均去除率提升12.3%.微生物群落分析结果显示,木屑组和稻草组生物滞留池样品的α多样性高于对照组;投加载体碳...     

梯级拦河堰对典型山地城市河流重金属元素的滞留效应:以重庆市梁滩河为例

梯级拦河堰通过改变水力条件的方式将大量重金属元素滞留到河底沉积物中,滞留在沉积物中的重金属会长期影响地表水质和水生态.在2020年5月采集位于重庆市主城区、布设有梯级拦河堰的典型山地城市河流——梁滩河干流河底沉积物,并监测各河段内沉积物累积量和样品中重金属元素含量以及其它基本理化指标.结果表明,梁滩河干流沉积物ω（As）、ω（Cd）、ω（Cu）、ω（Hg）、ω（Ni）和ω（Pb）均值分别为（4.66±4.78）、（0.361±0.256）、（32.30±14.38）、（0.069±0.039）、（33.47±15.37）和（26.34±11.52） mg·kg^-1,由于污染源空间分布不均和梯级拦河堰对河流连通性的破坏,各点位沉积物重金属含量有着较大的空间变异系数.改进的地累积指数（I_m）显示,Cd是沉积物中污染水平最高的重金属元素;有12.50%的监测点位处于偏中度或中度污染水平,污染主要分布于建设用地集中的上下游区域.潜在生态风险评价指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQGs）显示,除污染水平较高、毒性强的Cd和Hg外,流域内背景值含量较高的Ni也对地表水生态风险形成威胁.在梯级拦河堰的影响下,干流沉积物中滞留As、Cd、Cu、Hg、Ni和Pb总量分别为446.10、47.28、4997.80、10.81、5135.68和4048.16 kg,其中Cd、Ni和Pb会长期威胁地表水生态安全.由于较高的重金属滞留总量和更易形成厌氧环境,各级拦河堰上游附近河段也是重金属内源释放所需关注的重点区域.利用主成分分析和聚类分析解析沉积物中重金属元素来源：Cd、Cu和Pb主要源于居民/工业点源污染;Hg主要源于农业面源污染;As和Ni主要源于自然土壤侵蚀.     

姜湖贡米产地土壤重金属空间分布、源解析及生态风险评价

研究名特优产品土壤重金属分布、来源及其潜在风险对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以姜湖贡米产地为研究对象,对名特优产地土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn进行采样和测定,利用多元统计法进行重金属的相关性讨论,采用ArcGIS 10.2进行重金属空间分布插值分析,利用富集因子法和PMF法对重金属污染进行定量源解析,并进行了潜在生态风险评价.结果表明：①研究区土壤重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn含量均低于农用地土壤污染风险管控标准（GB 15618-2018）规定的筛选值,土壤生态环境风险低;Cr和Ni最大值均超风险筛选值,但风险低;研究区pH主要分布范围为6.05~6.69,是适合水稻生长的pH范围.②墨河对pH和重金属的空间分布具有指示意义.这与元素的表生地球化学特征息息相关;而Hg和Cd受人为影响显示了不同的空间分布特征,Hg沿河流西侧为中高值分布区,Cd的空间分布南北差异较为显著.③基于富集因子法和PMF的定量源解析结果显示,研究区重金属主要来源为耕地农业源、混合源、燃煤源和自然源.各种来源的贡献率分别占24.2%、35.4%、9.5%和30.9%.④研究区Hg中强生态风险指数沿墨河西侧分布,而Cd的中度潜在生态风险点集中在墨河两侧耕地中,其他元素潜在生态风险指数（E_r）均<40.Cd和Hg为研究区主要潜在生态风险元素,而Cd仍是研究区耕地土壤中的主要潜在污染元素.     

岩溶湿地与稻田土壤团聚体细菌群落结构的比较

研究湿地系统中的土地利用变化对土壤团聚体中细菌群落结构的影响,可以为阐明土地利用变化对湿地土壤团聚体稳定性的影响机制提供理论依据.以会仙岩溶湿地和稻田为研究对象,利用高通量测序技术和生态网络分析对土壤团聚体（大团聚体0.25~2 mm、微团聚体0.053~0.25 mm和粉、黏粒<0.053 mm）细菌群落结构进行研究.结果表明：①微团聚体在稻田中占29.64%,显著高于其在天然湿地中的占比（22.20%）.②门水平上,绿弯菌门在稻田土壤大团聚体、微团聚体和粉、黏粒中的相对丰度分别为7.97%、8.56%和7.40%,显著高于其在天然湿地这3种粒径团聚体中的相对丰度（4.93%、4.81%和3.76%）;目水平上,厌氧绳菌目在稻田这3种粒径团聚体中的相对丰度分别为2.35%、3.03%和2.65%,显著高于其在天然湿地这3种粒径团聚体中的相对丰度（0.92%、0.91%和0.43%）.③生态网络分析显示,稻田微团聚体和粉、黏粒网络的节点数、边数和平均邻居数均高于天然湿地,并且在这两种组分中网络的平均连通度更大,特征路径长度更短;稻田大团聚体网络具有更长的特征路径长度、更高的模块性.结果表明,天然湿地改变为稻田后,土壤团聚体细菌群落结构改变,稻田微团聚体和粉、黏粒中细菌群落具有更高的物质循环和信息传递的效率,而稻田大团聚体细菌网络紧密性低,模块性高,其细菌群落结构更稳定.     

西昌邛海沉积物重金属含量时空变化与污染评价

通过对四川省西昌市邛海沉积岩芯10种金属元素全量与表层沉积物7种重金属元素全量和赋存形态的分析,研究了近百年来重金属累积和污染的时空特征及其在表层沉积物中的潜在生态风险.20世纪70年代之前,沉积岩芯中金属元素含量均较为稳定;70年代沉积物中Al、Fe、K和Cr含量呈明显的峰值,与流域降水量增加及围湖造田和毁林开荒等导致的细颗粒表土侵蚀输入有关;90年代以来,随着流域土壤侵蚀强度降低,Al、Fe、K和Cr等含量总体呈下降趋势,而As、Cd、Cu、Pb和Zn含量逐渐升高或较为稳定.富集系数结果表明,沉积岩芯中Cd、Pb和Zn受到不同程度的人为污染;其中Cd污染最重,污染开始于20世纪60年代,90年代以来保持在中等污染水平.表层沉积物中,Cd在西北部湖区含量较高,其余重金属含量空间变化趋势不明显;Cd、Pb和Zn的有效态质量分数平均分别为95%、63%和48%,其中Cd以酸可提取态为主,Pb和Zn主要赋存于可还原态和可氧化态中;其余重金属有效态质量分数平均值小于27%.重金属全量与有效态含量结果均表明,表层沉积物中Pb和Zn为轻度污染或中度污染水平,Cd平均为中度污染水平,但在西北部湖区达到了重度污染水平.基于重金属全量与有效态含量分别估算的表层沉积物中人为源Cd、Pb和Zn的含量较为接近（P>0.05）,说明人为输入的重金属在沉积物中主要赋存于有效态中.综合沉积物质量基准、潜在生态风险指数评价结果及重金属赋存形态,表层沉积物中Cd具有较强的潜在生态风险,其余重金属表现为低生态风险.     

磷基材料对土壤铅稳定化效果及影响因素的Meta分析

磷基材料对土壤Pb有良好的稳定化效果.利用Meta分析法筛选汇总了1997~2022年磷基材料稳定土壤Pb的90篇文献,从土壤性质、稳定化工艺条件和磷基材料类型这3个方面量化分析了磷基材料对土壤Pb的稳定化率、赋存形态转化和对土壤pH的影响.结果表明,从土壤性质来看,土壤碱性越强（pH≥7.5）、土壤ω（Pb）越低（≤500 mg ·kg^-1）和土壤ω（有机质）越高（>0.5%）时,越有利于磷基材料对土壤Pb的稳定化,稳定化率分别为75.21%、34.97%和93.12%.从稳定化工艺条件来看,磷基材料添加量较高（≥10%）、含水率较高（>50%）、养护时间较长（≥30d）和养护温度较高（≥40℃）时,更有利于土壤Pb的稳定化,稳定化率可分别达到80.65%、84.98%、79.39%和41.44%.从磷基材料类型来看,可溶性磷基材料对土壤Pb有很高稳定化率（96.24%）;其使土壤可交换态Pb和碳酸盐结合态Pb向残渣态Pb转化的转化率达到95.93%;可溶性磷基材料多呈酸性,对土壤pH的降低率为7.27%,难溶性磷基材料多呈碱性,对土壤pH的增加率为3.63%.综上,在土壤pH≥7.5、土壤ω（Pb）≤500 mg ·kg^-1、土壤ω（有机质）>0.5%、可溶性磷基材料添加量≥10%、含水率>50%、养护时间≥30 d和养护温度≥40℃时,磷基材料对土壤Pb的稳定化效果较好.可见在实际Pb污染土壤修复过程中,为提高Pb稳定化率,需综合考虑土壤性质、稳定化工艺条件和磷基材料类型等因素的影响.     

黄河中上游能源化工区重点产业发展战略生态风险评价

结合黄河中上游能源化工区重点产业发展战略生态风险宏观性、综合性、复杂性的特点,论文以生态风险景观评价方法及3S技术等为研究手段,综合考虑重点产业发展战略人为风险源及自然风险源,以生态风险受体和终点选择、风险源分析、暴露危害分析、生态风险综合评价及生态风险分区为评价步骤,揭示了重点产业发展战略潜在生态风险空间分异特征。研究结果表明：黄河中上游重点产业战略实施区可划分为三类生态风险监控区,生态风险重点监控区自然风险源分布集中,重点产业人为风险源和自然风险源交织在一起,极易发生生态风险放大效应,生态风险次重点监控区自然生态风险源分布较单一,局部重点产业人为风险源强度增强,将增加区域生态风险水平,生态风险监控区自然生态风险源分布范围较小,潜在生态风险水平相对较低。论文探索了战略环评生态风险评价方法和评价思路,为国内重点产业发展战略生态风险评价提供了借鉴。