生态状况判断的理论基础及在中国的应用

文章系统地总结了影响生态状况判断的六个理论,分别为:可持续发展、跨越式发展、环境库兹涅茨曲线、熵与混沌理论、耗散结构和社会-经济-自然复合生态系统理论。这些理论是人类认识自然的结晶,而且也是区域生态状况判断坚实的理论基础。在阐述理论的基础上,对中国生态状况作出的准确判断,认为中国的生态状况总体上处于治理与破坏的相持阶段,水土流失、土地荒漠化等得到有效遏制、人们的生态意识不断增强,但传统经济结构和发展模式的调整目标尚未完成,退化生态系统还未得到根本恢复,社会经济可持续发展的目标还需很长时间。这些基于理论分析的判断对于对中国生态建设和可持续发展具有重要指导意义。     

全绿吊兰茎叶系统净化室内甲醛及其生理指标变化

为了对全绿吊兰盆栽茎叶系统净化室内空气甲醛污染的效率及其叶片各生理指标的变化特征进行全面研究,采用动态熏蒸系统在甲醛环境下对全绿吊兰进行长达7 d的熏蒸处理,分析盆栽茎叶系统在不同时间段内对空气中甲醛的去除率及熏蒸后叶片的生理变化特性.结果表明,全绿吊兰盆栽茎叶系统在φ（甲醛）为1×10-6、5×10-6及8×10-6时对空气中甲醛的平均去除率分别为54.4%、48.2%和30.7%,并且白天的去除率（71.1%±0.2%）明显高于夜间（36.2%±0.2%）,下午的去除率（60.0%±0.0%）高于上午（50.7%±0.1%）,熏蒸后期的去除率（57.0%±0.2%）高于前期（51.9%±0.3%）.对熏蒸后全绿吊兰盆栽叶片的生理指标测定结果表明,与对照组相比,除了叶片中w（叶绿素）和CAT活性下降外,其余生理指标均表现为上升,其中,电导率和H₂O₂含量的变化最大,φ（甲醛）为8×10-6时分别提高了165.8%和522.2%,而抗氧化酶总活性的增强有效地清除了积累的氧化物,维持了全绿吊兰盆栽的正常生长.另外,经过8×10-6的甲醛熏蒸后,与对照组相比,叶片表面气孔形态变得更加细小狭长甚至完全闭合,但是全绿吊兰盆栽的茎叶外观并无明显受损症状,而且叶片中MDA含量与T-AOC活性在熏蒸后15 d时基本能恢复至正常水平.研究显示,全绿吊兰盆栽对甲醛具有较高的去除能力且有较强的抗耐性及自愈能力,其叶片中各项生理指标的变化则反映了全绿吊兰盆栽与甲醛之间的相互反应机制.      

寒旱区湖泊冰封期有机碳氮同位素研究

为了探究寒旱区湖泊悬浮物和沉积物中颗粒有机碳氮稳定同位素来源与环境相关性,于2019年1月对南海湖冰封期悬浮物和表层沉积物有机δ¹³C、δ¹⁵N及C/N值进行了测定.结果表明：南海湖冰封期悬浮有机质δ¹³C的变化范围为-31.94‰~-27.87‰,δ¹⁵N变化范围为15.16‰~18.66‰,C/N变化范围为3.90~5.13.沉积物δ¹³C值变化范围为-25.39‰~-18.83‰,δ¹⁵N值变化范围为7.04‰~13.66‰,C/N值变化范围为7.66~12.23.悬浮有机质δ¹³C和δ¹⁵N最高值分别出现在进水口区和湖心岛区,沉积物则都为湖心岛区表层沉积物.端元混合模型分析表明,冰封期悬浮有机质主要由内源水生藻类主导,水质保护区藻类贡献率达到82.33%,与该区域浮游植物丰度最高相符.表层沉积物有机质的主要来源为内源水生植物,在水质保护区贡献率高达89.7%.相关性分析表明,在冰封期内悬浮有机质与表层沉积物δ¹³C、δ¹⁵N并没有明显的相关性,在低温情况下悬浮物δ¹⁵N与温度（P<0.025）、硝态氮（P<0.019）呈显著负相关,与亚硝态氮呈显著正相关（P<0.034）.原因主要与外源贡献率和生物作用的同位素效应有关.悬浮物δ¹³C和COD呈极显著正相关（P<0.008）,与盐度呈显著正相关（P<0.046）,COD和悬浮物δ¹³C很可能具有同源性,在湖泊冰封期具有一定的环境指示意义.     

蓄水期三峡水库香溪河沉积物-水系统营养盐分布特征

为研究蓄水期香溪河沉积物-水系统中氮磷营养盐的分布特征,于2016年在香溪河布点采样,分析沉积物-水系统氮、磷及有机质含量,探讨沉积物间隙水和上覆水营养盐"源-汇"特征,并对采样点位进行了聚类分析.结果表明,沉积物中ρ(TN)在河口处含量较高,在中下游区域较接近;ρ(TP)在上游区域明显高于中下游及河口;ρ(O.M.)呈现下游高上游低的分布特征,且各采样点在深度10cm的范围内,ρ(O.M.)的最大值超过了临界点(1.5%),存在一定的释放风险.上覆水的分布上,ρ(DTN)和ρ(DTP)均在干支流交汇处最大,且ρ(DTN)从河口至上游沿程递减,ρ(DTP)沿程变化不大,而间隙水中ρ(DTN)和ρ(DTP)的分布和上覆水体相反,在上游处最大,并从上游向河口处递减.研究期间5个采样点位的DTN、NH_4~+-N、DTP(除CJ点位外)均以"源"的方式向上覆水释放营养盐,而NO_3~--N和PO_4~(3-)-P则是一部分点位呈现为"源",一部分点位呈现为"汇",且氮素的"源-汇"过程较磷素更为强烈,这是因为蓄水期底部的氧化环境和干流水体的倒灌潜入深度和方式差异所致.结合聚类分析结果发现对于沉积物-水系统,CJ、1号、2号采样点特征相近,而3号和4号采样点特征相近.     

嘉陵江出口段水体碱性磷酸酶活性特征

于2011~2016年间,从嘉陵江重庆主城段水域的"磷营养状态-总碱性磷酸酶活性变化-藻华"之间的相关关系入手,通过原位实验总结TAPA与ALGAE及SRP变化规律,结合碱性磷酸酶反应动力学实验确定酶活参数,探讨酶活变化在"藻华"中的生态学意义.结果表明：消落期时,SRP为藻类生长活动主要的磷源."藻华"敏感期SRP含量全年最低,为0.012~0.021mg/L;TAPA全年最高,为10.503~11.587nmol/（L·min）.特征参数V_m和米氏常数K_m值的变化规律验证了"藻华"敏感期各样点碱性磷酸酶对底物的亲合力增高,酶的水解速率有了显著提升;碱性磷酸酶在其他形态的磷转化为SRP的过程中有很大的促进作用,为藻类等微生物生长提供充足的SRP,以利于其在适宜的生境中迅速增殖.     

近60多年来滇池流域干旱特性及重现期分析

根据滇池流域3个气象站、3个水文站、2个水位站、14个水库站建站(1950 s)至2014年的逐月(日)气象、水文观测系列,采用标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)以及干湿指数(Ia)三类干旱指标,按游程理论识别干旱事件、确定干旱历时和干旱烈度两个特征变量;通过小波分析揭示干旱历时和烈度的周期性规律;运用Gumbel Copula函数构建干旱历时和烈度的联合分布,计算干旱联合、同现重现期,及前一场干旱影响下的后一场干旱发生的条件重现期。结果表明,滇池流域干旱趋于严重;气象、水文、农业3类干旱的干旱历时或烈度,均具有100年以上变化周期;近期的干旱(2012-02~2013-04)为1950 s以来最严重干旱,联合、同现重现期分别达120.48和224.41 a,受上一场特大干旱(2009-05~2010-03)的影响,条件重现期高达271.82 a,持续干旱的叠加效应加剧了旱情和灾害程度。从滇池水位变化、区域大气环流异常、三类干旱规律、干旱史料文献及湖泊沉积物等多方面对比分析,印证了成果的科学合理性。     

长江流域的空间结构研究

在认识空间结构内涵与确定研究范围的基础上，运用主成分和聚类分析方法，获得了长江流域的空间分异状况。长江流域空间结构符合核心 边缘结构模式，包括3个一级核心、8个二级核心、两大跨省成长三角、1条主轴、2条辅轴、3条地方轴、1个外围区和1个边缘区。长江流域空间结构的演变，经历了低水平的离散型阶段、极化发展的非均衡阶段、扩散的多核非均衡阶段，未来将向区域一体化的高水平均衡阶段发展。从聚散原理、空间相互作用和国家宏观区域发展战略等3方面，分析了长江流域空间结构的演变机制。长江流域空间结构的优化，要从内部要素与外部力量两方面入手做3件事情。一要加快单个节点的发展和尽快形成核心区域，尤其是上游地区要构建一个以成渝为双核的兼顾南北较大范围的成长多边形；二要加快东西通道的建设和注重主轴与辅轴间的连接通道的构建或完善；三要注重基于市场一体化的区域空间治理体制的创新.     

Potential for rainwater use in high-rise buildings in Australian cities

Rainwater is a traditional but underutilized water resource that has today had a resurgence due to the worldwide water crisis. This paper demonstrates the outcomes of research on the feasibility of rainwater use in high-rise residential envelopes for four Australian cities of Melbourne, Sydney, Perth and Darwin. Different climate patterns and various levels of water demand management were established for determination of storage dimensions; annual tank water use; reduction in both imported water flow and stormwater disposal; and water spillage from tanks. High level water demand management was a profoundly effective tool for reducing potable water supply, especially in combination with rainwater use. The economic feasibility of rainwater use systems were estimated; with Sydney having the shortest payback period compared to other cities either both with 3A rated appliances (8.6 years) or 5A ones installed (10.4 years). That was due to the higher and more consistent rainfall in Sydney. An outcome of this study was that Sydney was likely most suited to rainwater use, followed by Perth, Darwin, and then Melbourne. The objective of this study was to fill in the gap in estimating feasibility of rainwater use in various Australian cities. This investigation endeavors to provide assistance to water authorities and urban planners of Australian cities with the consideration of the potential of rainwater harvesting.     

基于淹水特征的分时段湿地生态系统管理——以南洞庭湖万子湖为例

利用2013年遥感影像和地形图制作地势图,将万子湖湿地洲滩分为27 m以下、27~28、28~29、29~30、30 m以上共5级地势阶梯。利用1983~2013年万子湖逐日平均水位数据分析不同地势阶梯洲滩在春汛期、洪水期、退水期、枯水期等4个时段的淹水特征,结合生物特性和人为干扰分析,确定万子湖湿地生态系统管理的边界范围和策略。研究表明:4个时段中的生态系统管理边界分别为29、31、29、28 m地势阶梯分界线,3个重点时段和管理区域为:春汛期,管理目标是产卵亲鱼保护,28 m以下洲滩是重点管理区域;退水期,管理目标是保障鱼类洄游,28 m以下洲滩和湖槽洄游通道是重点管理区域;枯水期,管理目标是洲滩上鱼类产卵场、幼鱼索饵场和越冬候鸟栖息地的恢复与保护,28 m以下洲滩是重点管理区域。而生态系统管理重点则是去除过度人为干扰(包括洲滩过度开发、过度捕捞),恢复湿地生态系统整体性功能,应坚决停止重点区域内滩涂水面的养殖承包、引淤抬洲、洲滩植树等系列干扰性活动。     

西安采暖期PM2.5及其水溶性无机离子的时段分布特征

为了探讨西安市采暖期大气颗粒物PM2.5及其水溶性无机成分的污染水平,于2010年1月4日—2月1日按一天8个时段(每个时段3 h)连续采集PM2.5样品四周,每周更换一次滤膜。结果显示,西安市采暖期PM2.5的质量浓度时段差异较大,呈现明显的双峰分布特征:21:00—24:00时段(147.516μg/m3)和09:00—12:00时段(141.678μg/m3)。4种被测水溶性无机组分总浓度为39.801μg/m3,占PM2.5总浓度的30.5%。SO24-和NO3-是最主要组分,占到4种无机组分的86.2%。各离子间相关分析显示,Cl-只与NO3-有较强的相关性,表明机动车尾气对Cl-有较大的贡献。SO24-和NO3-时段分布规律较为相似,与PM2.5浓度的时段分布特征相反:在PM2.5污染最轻的15:00—18:00时段,SO24-和NO3-的相对含量达到一天中的最高浓度时段,而在PM2.5双峰时段,它们的含量有所降低。