基于生态系统服务价值评估的东江流域生态补偿研究

生态补偿有利于协调区域经济发展与生态环境保护的关系。通过现场调研和数据分析,构建适用于东江流域的生态系统服务价值当量因子表,对东江流域生态系统服务价值进行评估,确定其生态补偿标准。引入生态补偿优先级(ECPS)指标对东江流域19县市生态补偿的迫切程度进行量化。结果表明:(1)东江流域生态系统服务总价值为1 711.41亿元,其中,森林生态系统价值占总价值的86.17%;一类生态服务中调节服务价值最显著;二类生态服务中水文调节功能价值最显著。(2)东江流域理论生态补偿总额度为1 047.26亿元,其中,森林生态系统补偿价值为880.21亿元,占总补偿额度的84.05%,是区域生态补偿的核心。(3)东江流域19县市生态补偿实际额度为68.73亿元,其中,东源县补偿额度最高,为16.76亿元。(4)东江流域19县市生态补偿优先级顺序为东源、安远、寻乌、紫金、新丰、连平、龙川、和平、定南、龙门、兴宁、惠东、博罗、惠阳、河源市区、惠州市区、增城市、东莞和深圳。     

开封市城乡交错区农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

用200 m×200 m网格布点法采集开封市城乡交错区表层土壤样品259个.采用ICP-MS测定了土壤重金属(Cd、Pb、Cu、Ni、Zn和Cr)含量,原子荧光法测定了土壤中Hg和As含量.分别采用污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评价土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,应用IDW空间插值法分析土壤重金属污染和潜在生态风险空间分布,并对重金属的来源进行讨论.结果表明:(1)开封市城乡交错区表层土壤8种重金属元素Cd、Hg、Pb、As、Cu、Ni、Zn和Cr的平均含量分别为1.43、0.37、40.77、7.13、33.92、25.28、180.23、49.00 mg·kg~(-1).(2)各样点8种元素平均PLI为1.93,总体上属于轻度污染.其中Cd和Hg为重度污染,Zn、Pb和Cu为轻度污染,Ni、Cr和As处于无污染状态.各样点8种元素平均RI为765.50,属于很强生态风险.其中Cd和Hg处于极强和很强风险,其余元素为轻微风险.(3)PLI的分布与RI的分布有些相似,高值区位于炼锌厂、化肥厂和化肥河(HF河)临近区域,低值区位于研究区东北部包括开封火电厂周边,总体呈由东北向西南递增的趋势.(4)Cd和Hg既是主要的污染因子又是主要的生态风险因子,其来源主要与炼锌厂和化肥厂的废水排放与污水灌溉、烟尘沉降、交通污染以及农业等人类活动有关.     

北京市不同区位耕作土壤中重金属总量与形态分布特征

采集北京市不同区位(中心城区、近郊平原、远郊平原)的代表性耕作土壤-麦粒匹配样品23组,分析不同人类活动强度影响下耕作土壤中重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)全量、赋存形态以及生物有效性,并探讨其来源差异与健康风险.结果表明:①频繁的交通活动与工业释放致使中心城区(Pb平均含量为35.59 mg·kg-1)土壤呈现出较为明显的Pb富集特征,而长期污水灌溉等农业活动导致了近郊平原局部土壤重金属的明显积累.②土壤中Cu、Zn和Pb主要以残余态(35%～75%)与有机结合态(23%～53%)形式存在,其次是铁锰氧化态(1%～19%),而碳酸盐结合态(n.d.～5%)与离子交换态(n.d.～2%)含量非常少.Pb、Zn和Cu的生物可利用性从中心城区到近郊平原、远郊平原逐渐下降,Cd则呈相反的趋势.近远郊土壤中Cd的离子交换态(13%～31%)与碳酸盐结合态(11%～27%)占有相当高的比例,在4种重金属中生物可利用性最高.③Cd与Zn在麦粒中的含量与土壤中金属的铁锰氧化态含量正相关(P<0.05,r为0.43～0.57);④种植于中心城区与近郊土壤上的小麦籽粒中部分Zn、Pb含量超出了WHO限值,对当地居民健康构成潜在风险.     

北京市郊污灌区镉、铜在小麦中的富集特征

为探讨污灌农田重金属Cd、Cu在小麦中的迁移富集特征及对人类健康的安全性影响,选取北京城郊污灌区17块代表性小麦(Triticum aestivum)样地,运用BCR顺序提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)测定了土壤中Cd、Cu不同化学形态质量比和土壤及小麦根、茎、颖壳、籽粒中消解态全量.结果表明,污灌土壤中Cd、Cu质量比均值分别为0.25mg·kg-1和26.67 mg·kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象.小麦植株各组织中中Cd质量比从大到小为:根(210.09 μg·kg-1)、茎(100.19 μg·kg-1)、颖壳(60.71μg·kg-1)、籽粒(38.33 μg·kg-1).植株地上部分Cd质量比的加权平均值为52.62 μg·kg-1.Cu质量比从大到小为:根(9.47mg·kg-1)、籽粒(6.03mg·kg-1)、茎(3.53 mg·kg-1)、颖壳(2.94mg·kg-1).植株地上部分Cu质量比的加权平均值为5.30mg·kg-1.Cd、Cu富集系数(BCF)分别为0.38和0.27,转移系数(TI)分别为0.25和0.69.土壤中Cd酸提取态(生物有效态)比例和风险评价(RAC)值显著高于Cu.小麦Cd和Cu的有效性系数(BEC)均值分别为0.18和0.28,表明Cu向地上部分转移能力强于Cd,Cu容易被小麦籽粒吸收;小麦籽粒中Cd、Cu最大质量比分别为0.125mg·kg-1和15.48 mg·kg-1,高于食品中污染物限量标准值25%和50%,应对食品安全给予更多关注.从保证粮食安全性角度出发,建议选择种植有效性系数较低的作物品种(如玉米、豆类),以减少重金属向食物链的迁移.     

基于生物监测法的北京空气质量空间分布特征

基于生物监测法,以北京城区为研究区域,采集了不同功能区和交通水平下的20个采样点的油松松针,采用ICP-AES测定了松针中的w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)、w(Zn)、w(S)和w(Ca),对北京城区空气质量空间分布特征及潜在生态风险进行了分析.结果表明:较高的w(Pb)主要分布在北京西南部的工业区和人口密集居住区;位于老城的交通繁忙区和人口密集居住区及西南部工业区的w(Cu)均较高;较高的w(S)主要出现在北京城西南及东南部的工业区.因子分析表明:污染物Pb、Zn、Cd和S主要来源于混合污染源(如工业排放、家用炉灶和汽车尾气);Cu主要由人为活动过程(如金属加工)释放.总的说来,松针中w(Pb)与w(S)高于植物生长的正常范围,对植物生长和人类健康构成了潜在威胁,而Cd、Cu和Zn的污染未呈现潜在生态风险.     

基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田重金属污染源解析

城郊农田是城市农副产品的重要生产基地,其土壤环境质量直接影响人群的健康状况.本研究采用200 m×200 m网格布点法采集DL市城郊农田表层土壤样品246个,分析土壤中重金属Cd、Hg、Zn、Pb、Cu、As、Ni、Cr和Mn的含量分布特征.运用正定矩阵因子分析法(PMF)对研究区9种重金属污染来源及其贡献率进行了解析.结果表明:工业污染源贡献率29.74%,农业与污灌复合污染源贡献率19.93%,自然母质源贡献率35.98%,大气沉降源贡献率14.35%.其中,Hg主要来源于大气沉降源,贡献率为67.23%;Pb、Cu和Zn主要来源于工业污染源,贡献率分别为67.58%、40.65%、35.51%;Ni、Cr和Mn主要来源于自然母质源,贡献率分别为68.82%、67.16%、72.32%;Cd、As主要来源于农业与污灌复合源的影响,其贡献率分别为71.30%、47.53%.由PMF模型解析结果可知,工农业生产等人为因素(64.02%)是造成城郊农田土壤重金属污染的主要来源.     

种植陆地棉原位净化污灌区土壤中镉的可行性

为探讨非食源性作物陆地棉应用于土壤中镉原位净化的可行性,选取华北地区城郊污灌区6块代表性陆地棉样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS),测定了土壤及陆地棉根系、秸秆、果壳、纤维、籽粒中消解态全镉含量.结果显示:污灌土壤中w(Cd)平均值为247.26μg/kg,已出现积累现象;陆地棉植株各组织中w(Cd)为果壳(199.1μg/kg)秸秆(171.8μg/kg)根系(122.9μg/kg)籽粒(107.8μg/kg)纤维(44.8μg/kg);陆地棉植株地上部分w(Cd)的加权平均值为150.2μg/kg,其富集系数(BCF)为0.612,转移系数(TI)为1.22;按陆地棉生物量(干质量)为36 000 kg/hm2计算,种植一季陆地棉可使土壤耕作层中w(Cd)降低2.02μg/kg,降低了0.82%.陆地棉属非食源性经济作物,其地域适应性广,对土壤镉的耐性较强,在污灌区土壤镉的原位净化中具有潜在应用前景.     

城乡交错区农田土壤重金属总量及形态空间分布特征与源分析--以河南省某市东郊城乡交错区为例

开展城乡交错区农田土壤重金属空间变异及其源解析研究,对于维护农田生态系统健康与合理进行土地利用规划具有重要意义.以河南省某市东郊城乡交错区为例,采用200 m×200 m网格布点法采集表层土壤样品共259个.用ICP-MS测定了土壤重金属(Cd、Zn、Pb、Cu、Cr和Ni)含量,基于Arcgis10.1采用IDW插值法分析研究区表层土壤重金属空间变异特征,并结合Tessier的形态提取法分析不同区域重金属的来源特征.结果表明:研究区表层土壤中重金属Cd、Zn、Pb与Cu的含量变异性较为显著,且明显高于对照区.空间分布上,在化工厂与排污河附近存在明显的高浓度区,污灌与化工厂等排污河水的侧渗是造成农田污染的首要原因,化工企业的降尘对农田污染起到了耦合效应;且在这些区域重金属Cd、Zn、Pb和Cu的非残余态含量较高,具有较高的活性和生物可利用性,存在较高的潜在健康风险.而本研究未发现火电厂周围和铁路两侧等农田土壤中有明显的重金属积累现象,且在这些样区重金属多以较稳定的形态存在,活性较低,存在较低的潜在健康风险.除工业源、交通源外,农业源中化肥的不同施用量对土壤中重金属的空间差异也产生了一定的影响.     

农村生态系统健康的基本内涵及评价体系探索

生态系统健康是研究人类活动、社会经济组织、自然系统和人类健康的综合性学科,是人类社会可持续发展的保证,国内外对不同类型的生态系统健康进行了大量研究,指出生态系统健康是在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫受损的恢复能力,实现生态系统的稳定性和可持续性.农村生态系统是一类自然一人工复合生态系统,在综合分析农业生态系统健康和城市生态系统健康概念的基础上,提出农村生态系统是指在不同区域范围的农村地域内,不同类型生态系统间的相互能量关系,以及农村人群和周围环境的相互影响与相互作用的总和.农村生态系统健康是指农村生态系统能够实现农村环境健康目标、生态系统活力目标、农业生产与乡镇企业发展目标,并具有一定的自我调节和对胁迫受损的恢复能力.通过分析已有生态系统健康评价所采用的指标体系,结合农村生态系统的特性,研究构建了由环境健康目标、生态系统活力目标和功能目标组成的农村生态系统健康评价的框架体系,以期明确农村生态系统健康的内涵,为开展评价研究建立初步基础.     

开封城市河流底泥重金属积累生态风险评价及同位素源解析

分析了开封市不同区位3条代表性河流底泥样品中重金属总量及形态.采用改进的Hakanson潜在生态风险指数法评价了不同区位河流底泥的污染情况.使用MC-ICP-MS分析了Pb、Zn和Cu的稳定同位素组成,并基于此尝试解析底泥中重金属污染来源.结果表明：①开封城市河流底泥各重金属含量均超过环境背景值,重金属污染以Cd最为严重,其次为Zn、Cu、Pb、As、Cr和Ni.位于老工业区的化肥河底泥中重金属的平均含量明显高于老城区和新开发区.②从形态分布来看,开封城市河流底泥重金属Cd和Zn的生物有效态含量最高,具有较高的潜在风险.老工业区河流底泥中重金属的生物有效态含量高于老城区及新开发区.③潜在生态风险评价结果表明,位于老工业区的化肥河底泥重金属污染表现为很强生态风险程度的V等级,位于老城区的黄汴河和新开发区的马家河则均表现为强生态风险程度.④基于Pb-Zn-Cu同位素组成表明,老工业区底泥重金属主要来自工业活动,老城区黄汴河和新开发区马家河重金属主要来自生活污水的排放及城市地表径流.