流域水生态功能区概念、特点与实施策略

我国正处在从传统的水质管理向水生态管理转变的关键阶段,水生态功能区是实施流域水生态系统管理的基本单元. 结合区划理论的发展,对国内外区划研究进展进行了系统总结,界定了水生态功能区的基本概念,提出了水生态功能区的基本特点及其在环境管理中的主要作用,辨析了水生态功能区与水功能区、生态功能区和主体功能区的关系,提出了水生态功能区实施的政策保障体系. 结果表明,水生态功能区是开展水生态系统健康评估、识别水生态功能和确定水生态保护目标的基本单元,具有基于流域单元进行划分、以水生态系统等级结构为主线、区域区划与类型区划相统一、陆地与水体保持一致性等特点;不同功能区在基本概念、法律和政策依据、分区目的、分区体系、分区指标和方法及其在管理中的作用等方面差异显著,水生态功能区是对上述功能区的发展、补充和完善;作为一个崭新概念,水生态功能区的实施需要从法律、机构、政策和技术等方面全面保障,在此基础上构建流域水环境综合管理技术体系,支撑流域生态文明建设.      

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

ISO14000标准中重大环境因素的判别方法

建立符合、有效的环境管理体系是组织实施 ISO14000环境管理标准的主要内容,而判别重大环境因素则是这一过程的基础和关键．本文探讨了判别重大环境因素的原则和标准,总结和介绍了多标准综合评价法、等标污染负荷－排污频率法等重大环境因素判别方法．     

基于粮食安全的河南省农业用水分析及其保障对策

对河南省1995-2010年粮食产量和农业用水现状进行分析,预测未来粮食产量以及农业用水的供需态势,提出河南省粮食安全的农业用水保障对策。结果表明,河南省近几年粮食产量的增加仍然依靠农业用水量的增长而获得,未来如果不采取节水措施,农业用水难以满足6500万t粮食产量的需求,在本文假设的两种情景下,届时缺口分别为23.9亿m3和44.7亿m3,保障程度分别为84.0和79.1%。同时,随外调粮食输出的水量约38.3亿m3,粮食外调加剧了河南省水资源的紧缺程度。为此提出以下建议:提高农业用水效率、设定农业用水红线、给予农业水资源适当的补偿、加强农田水利建设等。按照本文的初步估算,建议的农业用水红线为125亿m3。     

太湖秋季入湖水源中DOM的光谱学特征及通量

秋季是太湖水体DOM含量较高的季节。运用三维荧光光谱和紫外-可见光谱等手段分析了秋季太湖周边不同入湖水源(河水、雨水、污水处理厂水、直排生活污水)中DOM的组成和来源,及对太湖DOM的影响。结果表明:不同入湖水源中DOM的光谱学特征有显著差异。其中污水处理厂进水的ρ(TOC)为(68.5±13.9)mg/L,显著高于其它类型水;而且处理前污水〔ρ(TOC)为(68.5±13.9)mg/L〕、处理后污水〔ρ(TOC)为(21.7±5.15)mg/L〕、直排生活污水〔ρ(TOC)为(25.1±9.74)mg/L〕、河水〔ρ(TOC)为(27.3±1.27)mg/L〕和北太湖湖水〔ρ(TOC)为(27.9±2.35)mg/L〕中DOM浓度高、结构复杂,且均以腐殖质为主,同时类蛋白物质含量也较高;而雨水中的DOM以类富里酸物质为主,且其DOM的f450/500(荧光指数)平均值为1.61,呈现出外源特征,但其DOM结构相对简单。东太湖湖水DOM的f450/500值在1.73~1.92之间,表明其DOM主要为内源生物降解,显示出草型湖区与北太湖藻型湖区DOM组成和来源的显著差异。不同入湖外源DOM相对太湖水体总DOM的贡献为:河水雨水污水处理厂出水直排生活污水。其中河水DOM年入湖总量大(2.42×108kg)且成分复杂,对太湖湖水DOM的组成和含量影响最显著。     

流域土地利用变化的水生态响应研究

流域土地利用变化造成水体物理、化学条件变化,并对诸多水生生物产生影响,进而破坏水系的生态系统结构和功能.研究显示:① 流域土地利用变化将引起水文、底质、生境改变等物理响应,以及水体营养盐、细菌、有毒有害物含量、溶解氧变化等化学响应,分布式水文模型成为研究物理和化学响应的重要工具;② 流域土地利用变化的生物响应表现为水生生物与自然用地类型呈正相关,而与农业用地、城镇用地呈负相关,并且存在明显的尺度效应,统计学分析是主要的研究方法;③ 大尺度的土地利用变化在水文过程下造成河段尺度上的外源物质输入、水文条件、底质结构等物理化学因子变化,是影响水生生物生境的直接原因.存在主要问题:① 流域土地利用变化的生物响应关系机制尚不明晰;② 流域土地利用变化的生物响应是通过物理响应、化学响应来间接作用的,但三者之间的非线性关系十分复杂;③ 水生生物对环境因子变化的敏感性和适用性存在较大差异.因此,未来研究应关注流域水文过程驱动下的物质迁移转化过程及由此带来的物理、化学和生物响应以及三者之间的关系,加强流域水文规律总结和参数率定,构建符合流域特征的参数数据库,并着力构建以保护水生态系统结构与功能为核心的流域山水林田湖系统综合管控模式.      

浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响及阈值

为全面了解浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响状况及进行底栖硅藻群落的保护,本研究对3个水生态区共287个采样点的营养盐因子(NH_4~+-N、TP)及底栖硅藻群落进行调查分析,并通过局部加权回归散点修匀法(locally weighted scatterplot smoothing,LOWESS)探究了底栖硅藻群落的NH_4~+-N、TP保护阈值.结果表明:(1)浑太河3个水生态区NH_4~+-N、TP浓度差异性显著并呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的趋势.(2)底栖硅藻特征指标[运动性硅藻百分比、敏感性硅藻百分比、具柄硅藻百分比、Pielou均匀度指数、特定污染敏感指数(specific polluosensitivity index,IPS)、硅藻生物指数(biological diatom index,IBD)、硅藻属指数(generic diatom index,IDG)]均在3个水生态区间存在差异,运动性硅藻百分比呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的变化,而其余6个生物参数的变化与之相反,表明水生态Ⅲ区底栖硅藻受到的干扰最大,水生态Ⅰ区最小.(3)经LOWESS拟合和独立样本T检验,发现3个水生态区底栖硅藻的NH_4~+-N、TP保护阈值不同,水生态Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的NH_4~+-N阈值分别为0.13、0.30、1.98 mg·L~(-1),TP阈值分别为0.04、0.06、0.20 mg·L~(-1).本研究可为浑太河3个水生态区底栖硅藻群落的保护和水生态区管理提供理论依据.     

辽河流域地表水中典型抗生素污染特征及生态风险评估

利用固相萃取和高效液相色谱-质谱相串联法检测分析辽河流域地表水中5类典型抗生素的污染特征并评估其生态风险.结果表明,辽河流域地表水中抗生素平均浓度大环内酯类最高201.88 ng·L~(-1);其次是喹诺酮类124.27 ng·L~(-1),甲氧苄氨嘧啶113.40 ng·L~(-1),磺胺类93.93 ng·L~(-1),四环素类最低仅为24.37 ng·L~(-1);大辽河水系抗生素污染水平要高于辽河水系;来源解析结果显示人用抗生素所占比例最高为49.1%.抗生素甲氧苄胺嘧啶和脱水红霉素生态风险较高,新民市、沈阳市和鞍山市为流域内抗生素的高风险区域,风险评估结果表明辽河流域地表水已存在一定的生态风险,应引起足够的重视并控制其危害.     

北京清河水体及水生生物体内抗生素污染特征

利用高效液相色谱和串联质谱联用的方法,分析了北京市清河水体和水生生物体内4类抗生素含量水平及污染特征.结果表明:清河水体中QNs(喹诺酮类)和MCs(大环内酯类)抗生素是主要污染物质,ρ(∑QNs)和ρ(∑MCs)的平均值分别为2 238.9和814.9 ng/L;在检测的5种大型水生植物体内,QNs和TCs(四环素类)抗生素是主要污染物质,w(∑QNs)和w(∑TCs)的平均值分别为945.3和389.2μg/kg;在鱼类和软体动物体内,QNs和SAs(磺胺类)抗生素是主要污染物质,w(∑QNs)和w(∑SAs)的平均值分别为3 213.9和653.5μg/kg.抗生素对清河水生态系统的环境风险评价结果表明,OFL(氧氟沙星)、CIP(环丙沙星)和NOR(诺氟沙星)对藻类和水生植物的HQs(危害系数)均大于1,说明在清河水体中这3种抗生素对藻类和水生植物存在环境风险.研究表明,清河水环境存在一定程度的抗生素污染,其中QNs抗生素的HQs较高,其环境风险不容忽视.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.