洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究

水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程,对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响.以长江中游典型通江湖泊洞庭湖为研究对象,着眼于“江湖”“河湖”“人湖”三重作用关系变化,从水文情势、水质、富营养化3个层面剖析了近30年洞庭湖水环境演变态势及主控因素.结果表明:①“江湖”关系变化影响了洞庭湖水沙交换及其年内分配,是湖泊枯水期提前和延长、水沙关系突变等现象的主控因素;“河湖”“人湖”关系变化协同加剧了该现象.②“河湖”关系的失衡和“河湖”统筹管理措施缺位,造成入湖河流长期输送大量营养物质,是湖体氮磷污染较重的根源;“江湖”“人湖”关系变化协同影响着营养盐分布格局,但影响范围及程度有限.③在“江湖”“河湖”作用关系复合影响下,藻类生长条件更为有利,增加了洞庭湖富营养化及水华风险.为保障洞庭湖水环境安全,建议:针对“江湖”作用主导的低枯水位问题,以水资源调控为核心,推进长江与流域上游水库联合生态调度,保障湖泊生态流量;针对“河湖”作用主导的水质恶化问题,以水污染防治为核心,强化流域污染控制,统筹“河湖”一体化监测管理模式,保障湖泊水环境质量;对于“人湖”作用主导的生态破坏问题,以生态空间管控为核心,划定并坚守生态红线,保障生态空间.      

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义.基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价.结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田.②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈.③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400).其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域.特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.     

北京市相对资源承载力分析

相对资源承载力是区别于传统资源承载力的一种计算区域资源承载力的方法.本文采用该方法,分别以全国和国内同等城市--上海作为参照区对北京市相对资源承载力进行了分析.研究表明,近年来北京市相对资源承载力处于超载状态,且有逐渐加剧的趋势.而造成这种状况的根本原因是产业结构不合理导致的资源消耗型的经济发展模式.调整产业结构,转变经济增长模式,从而提升北京市相对资源承载力,对北京实现人口-资源-环境的可持续发展具有重大意义.     

不同时期东洞庭湖水域碳素赋存特征及其影响因素

2022年4月平水期及2022年7月丰水期对洞庭湖区域进行调查采样,同步检测各环境因子;基于水体酸碱平衡、亨利定律及室内实验,计算水体各碳素赋存含量,并分析各影响因素.结果表明:不同时期东洞庭湖水域各碳素赋存含量均呈现出溶解性无机碳(DIC)>溶解态有机碳(DOC)>颗粒态有机碳(POC)>颗粒态无机碳(PIC)的特征.水位变动、水体理化因子、湘江来流和温室气体分压对东洞庭湖水域碳素赋存含量有较大影响;不同时期水温(Temp)、pH值、溶解氧(DO)与叶绿素a(Chl-a)含量对碳素赋存含量影响差异性显著.     

三峡大宁河水体光学特征及其对藻类生物量的影响

基于2012-04-27—2013-01-19大宁河不同水文期的监测数据,确定大宁河水体光学特性的季节变化特征,并探究其对藻类生物量的影响.结果表明:①不同水文期大宁河的Deu(真光层深度)差异显著(P0.01),最高值出现在高水位运行期,为(5.22±2.70)~(8.71±5.20)m;最低值出现在汛限期,为(3.22±0.08)~(3.81±0.14)m.②回归分析结果表明,ρ(SS)能较好地反演真光层深度的时空变化规律,而ρ(Chla)的解释度不高,仅用ρ(SS)即可有效地反推真光层深度.③利用局部多项式回归拟合大宁河Et(总能量密度)和浮游生物量的回归模型,结果表明,在100Et≤300时,藻类生物量随着Et的增加而增大;Et300时则出现"光抑制"现象,藻类生物量随着Et的增加而减少,基本符合藻类生物量随光辐射强度而改变的响应机制.     

三峡库区水环境风险评估与预警平台总体设计与应用

为保障三峡库区水环境安全,提高环保部门的环境预警和应急科学处置能力,根据“平战结合”的平台建设思路,提出了基于面向服务(SOA)可扩展的架构、Webservice数据服务调用模式和模块化功能的平台构建技术,集成了地方环保业务系统的成果,设计和实施了一个体系、一张网、一张图、一张表、一个流程的“五个一”平台工程,研发了集污染源风险识别、环境预警监控、模拟预测、应急评估处置和信息发布5项功能为一体的三峡水环境风险评估与预警平台,并在重庆市环保部门实现了业务化运行应用. 平台研究成果可支撑应急管理和日常管理,并在一系列突发性事件中得到业务应用验证和应用,环境应急响应时间从1~2 h缩短至10~20 min,应急处置时间从原来的1~2 d缩短至1~2 h,显著提高了三峡库区水环境风险评估、预警和防范能力.      

三峡库区及上游流域面源污染特征与防治策略

三峡水库自2003年蓄水运行以来，富营养化问题突出，面源污染防治愈发受到关注。依托2004、2005年生态环境调查成果，在分析三峡库区及其上游流域（简称三峡地区）面源污染负荷特征、面源污染发生原因的基础上，提出了区域面源污染防治策略。研究结果表明：入库污染负荷总量组成中，面源贡献占绝对优势；空间分布上，上游长江干流、嘉陵江及乌江流域贡献占绝对优势，库区区间贡献较小；形态特征上，氮对水体的影响以溶解态为主，磷对水体的影响以颗粒态为主。从面源污染发生过程来看，三峡地区生态环境脆弱、土地利用不合理为土壤侵蚀、污染物迁移转化提供了先决条件；而农村经济增长迅速、耕作管理技术落后亦增大了面源污染的风险。结合上述分析以及三峡地区实际情况，针对性地提出污染控制分区策略、工程措施治理策略、生态经济培育策略、农业耕作管理策略，旨在为三峡水库长效环境保护提供借鉴.     

三峡水库蓄水运行初期(2003—2012年)水环境演变特征的“四大效应”

自2003年三峡水库首次蓄水至2012年工程竣工验收启动,针对三峡水库蓄水运行初期的水环境演变研究较多,但整体性、综合性科学认识仍然缺乏.基于水环境多要素跟踪观测研究,综合采用现场观测、室内试验、数理统计、模型模拟、同位素及保守离子示踪等技术手段,系统剖析了特大型、高变幅水位水库运行背景下水动力变异及其所伴生的水环境演变特征,从水动力、水质、水生态、污染物输移角度,提出了三峡水库水环境演变过程中的“四大效应”,主要包括干支流水动力特性的“分化”效应、上游-干流-支流水质演变“同步”效应、水动力变化对藻类水华暴发的“胁迫”效应、水动力变化对同等负荷条件下污染源危害的“迭加”效应等.考虑到大型水库生态系统的演替和稳定是一个长期过程,建议继续强化长江上游梯级水电开发影响下的三峡水库水环境演变跟踪调查研究,适时开展三峡工程对库区水环境影响的后评估.      

三峡库区及其上游流域水污染防治规划

着眼于以往规划对流域内部生态环境特征和环境问题类型差异考虑不足等问题,开展了三峡库区及其上游流域水污染防治规划研究.构建了基于控制单元的分区、分类水污染防治技术框架,提出在划分控制区和控制单元的基础上,识别控制单元问题并进行类型划分,进而以此为导向规划治理措施.从分区角度将三峡库区及其上游流域划分为3个控制区(库区、影响区和上游区)和49个控制单元(库区5个、影响区15个、上游区29个).从分类角度将流域所有控制单元归类为14个预防型单元、24个改善型单元和11个治理型单元.对赤水河遵义市控制单元(影响区预防型单元)、龙川江楚雄州昆明市控制单元(上游区改善型单元)、长江嘉陵江重庆市辖区控制单元(库区治理型单元)3个典型控制单元提出了各自污染防治方案,方案实施后,3类单元CODCr负荷分别削减0.78×104、1.47×104和2.78 ×104 t/a,氨氮负荷分别削减1 110.7、2 364.9和8 936.2 t/a,满足削减需求,各控制单元水质目标可达标.     

三峡库区生态承载力探讨

为更好地保障水生态安全,基于生态承载力内涵,尝试性提出了流域生态承载力分析思路。结合三峡库区特征,以资源承载力计算为主,以环境承载力对比分析为辅,探讨了库区生态承载力现状,并回顾分析了库区生态承载力变化趋势。研究结果表明:三峡库区目前所能承载的适宜人口规模为1 530.6~1 590.7万人。空间分布上,资源承载力在重点发展区最大,其次是优化发展区,限制发展区最小。1999-2011年三峡库区生态承载力稳中有升,但库区一直呈超载状态,土地资源承载力和经济资源承载力的反方向变化一定程度上反映出库区资源消耗型的粗放经营模式。因当前方法学的不完善,三峡库区生态承载力的合理范围需要进一步论证,但总体上认为三峡库区需要实施积极的人口减载措施、提高资源与环境承载效率,以确保库区水环境安全。