河流流域生态安全综合评估方法

在国内外生态安全相关研究的基础上,提出了河流流域生态安全的定义. 以河流流域生态安全为研究对象,基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型框架,构建了评估指标体系,并利用多准则群体决策模型的层次分析法和熵权法确定指标权重. 以晋城市沁河流域为例,对该流域2005─2009年生态安全状况进行了综合评估. 结果表明:5年内沁河流域的生态安全综合指数从2005年的0.487升至2009年的0.641,状态从“安全”区域底部逐步提升到顶部,人均GDP增长、单位工业产值COD_Cr和NH₃-N排放强度的降低、污水处理厂投入使用和环保投资的逐年增加是影响其变化的关键因素.      

太子河流域水库建设对河流水文情势的影响

水库建设所导致的河流水文情势变化是造成河流生态系统退化的重要原因之一.在河流水文指标生态学意义分析的基础上,建立了反映基流量、断流、高流量及涨退水率等特征的指标体系,提出了各类指标的计算方法.利用太子河53 a的日流量数据,计算并分析了水库建设前后水文指标的变异,反映水库建设对河流水文情势乃至生态系统的影响.结果表明:①太子河流域水库建设改变了河流的基流过程,减少了汛期基流,增加了汛前基流;②增加了辽阳河段断流的频率和历时;③减少了汛期洪水的发生次数,增加了汛后中小型脉冲流频率和历时.太子河水库建设导致了显著的水文变化,具有负面生态效应.      

长山河水质评价及变化趋势分析

以2015 ～2019年长山河4个水质监测站的监测数据为基础,采用综合水质标识指数法对其历年水质进行评价,利用季节性kendall检验法对各监测断面的高锰酸盐指数,氨氮,总磷等3个监测指标变化趋势进行分析.结果 表明:长山河各断面的综合水质均达到或优于水功能区目标要求,水质污染总体呈下降趋势,其中长山河大桥和长山闸一号...     

应用鱼类生物完整性指数评价荔浦河河流健康

生物完整性指数是河流生态系统健康评价主要方法之一。为评价荔浦河河流健康状况,选择鱼类作为指示生物,构建了基于鱼类生物完整性指标体系。2017年1月、4月、7月和10月对荔浦河4次采样共采集到鱼类21 192尾,经鉴定共计94种,隶属于6目17科62属。以S1(修仁镇)、S10(马岭镇)、S11(双江镇)作为参考点,经过分布范围分析、箱体图判别能力分析及相关性分析等指标筛选过程从25个候选指标筛选出5个指标,即鱼类总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、肉食性鱼类数量百分比、敏感性鱼类数量百分比、产漂浮型卵鱼类数量百分比。将荔浦河河流健康等级分为"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼"5个等级。结果表明,荔浦河青山镇、荔浦县及蒲芦乡河段健康状态为"一般"水平,东昌镇、龙怀乡、杜莫镇及新坪镇河段健康状态为"较差"水平,茶城乡河段健康状态为"极差"水平。筑坝工程、架桥工程和修路工程等人类活动导致荔浦河支流上的健康状况比干流更差。上述研究结果可为荔浦河的河流管理和保护提供理论依据和技术支持。     

两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1%和2%加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu^2+的等温吸附和热力学特征。结果表明:混合土样对Cu^2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg~366.85 mmol/kg,添加等量两性磁化炭时各混合土样对Cu^2+吸附量表现为JL>NB>CX>HC的趋势,且添加比越高吸附能力越强。各混合土样对Cu^2+的吸附为自发、吸热和熵增的反应过程,对Cu^2+的吸附量与温度和pH值均呈正相关关系。当离子强度为0.1 mol/L时,各混合土样(除HC外)对Cu^2+的吸附量最大。     

Inverse uncertainty characteristics of pollution source identification for river chemical spill incidents by stochastic analysis

Identifying source information after river chemical spill occurrences is critical for emergency responses. However, the inverse uncertainty characteristics of this kind of pollution source inversion problem have not yet been clearly elucidated. To fill this gap, stochastic analysis approaches, including a regional sensitivity analysis method, identifiability plot and perturbation methods, were employed to conduct an empirical investigation on generic inverse uncertainty characteristics under a well-accepted uncertainty analysis framework. Case studies based on field tracer experiments and synthetic numerical tracer experiments revealed several new rules. For example, the release load can be most easily inverted, and the source location is responsible for the largest uncertainty among the source parameters. The diffusion and convection processes are more sensitive than the dilution and pollutant attenuation processes to the optimization of objective functions in terms of structural uncertainty. The differences among the different objective functions are smaller for instantaneous release than for continuous release cases. Small monitoring errors affect the inversion results only slightly, which can be ignored in practice. Interestingly, the estimated values of the release location and time negatively deviate from the real values, and the extent is positively correlated with the relative size of the mixing zone to the objective river reach. These new findings improve decision making in emergency responses to sudden water pollution and guide the monitoring network design.

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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.     

赤水河流域浮游细菌群落特征及其与水质的关系

赤水河是茅台酒酿造用水的水源地,其环境承载能力和水质质量与该流域微生物的群落息息相关,而目前赤水河浮游细菌群落组成、功能及其与水质之间的关系研究开展较少.本研究以茅台酒厂采水点为中心,在其上中下游设置了W1~W6共6个采样点,采用16S rDNA Miseq高通量测序技术研究了赤水河浮游细菌群落的组成及其功能.结果表明浮游细菌群落主要由55门、167纲、415目、706科、1431属组成,假单胞菌属（Pseudomonas）和马赛菌属（Massilia）是相对优势种群.此外,W1和W3采样点样品与其他采样点样品相比,群落组成差异较大.冗余分析表明COD_Mn、COD和DO是影响群落组成的显著因素（p<0.05）,其与NH₃-N、pH、TN、Novosphingobium、Stenotrophomona和Pontibacter等参数是该流域浮游细菌群落网络的重要节点.使用PICRUSt2软件对该水源地微生物群落的功能进行预测,结果显示其功能主要涉及代谢（metabolism）、环境信息处理（environmental information processing）、遗传信息处理（genetic information processing）等6类生物代谢通路和碳水化合物代谢（carbohydrate metabolism）、氨基酸代谢（amino acid metabolism）、能量代谢（energy metabolism）、辅助因子和维生素的代谢（metabolism of cofactors and vitamins）等46个子功能.本研究探明了赤水河浮游细菌群落组成和功能及其与环境因子的相互联系,丰富了赤水河地区的第一手研究资料,为改善其水域环境提供了参考.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.     

旁路离线河流净化器技术与系统在温榆河修复中的应用研究

基于自然的修复理念,本研究开发了"旁路离线河流净化器技术与系统",并以温榆河支流龙道河为研究对象,设计并建设了罗马东湖"塘-湿地系统"和龙道河拟自然河道工程.结果表明,该技术与系统可明显改善水质和生物生境,COD、氨氮和总氮平均浓度由（71.86±14.94）、（10.70±1.20）、（16.14±1.37）mg·L^-1降低到（47.59±6.13）、（1.17±0.27）、（3.65±1.73）mg·L^-1,平均削减率分别为31.8%、89.5%和77.4%,氨氮由劣Ⅴ类提升至Ⅳ类标准.龙道河生境质量评分由"一般"等级（94分）提升至"好"等级（151分）.该技术与系统具有不改变干流河道原有状态、不影响干流防洪、水质净化和生态恢复效果好等优点,适于支流丰富、排水灌渠密集或坑塘发达的污染河流生态治理与生态修复.