基于GIS的东辽河流域生态安全空间差异评价研究

生态安全建设是协调经济开发与生态保护的重要战略.区域生态安全评价与预警研究具有空间特性、非线性、随机性,研究过程中必须处理大量的空间信息,而空间分析和空间数据管理正是GIS的优势,它使各环境要素的分布态势及彼此间的拓扑关系一目了然,并且图文并茂地展示全流域的生态安全格局.在充分研究辽河流域生态环境状况基础上,选取东辽河流域11个县市区,借助GIS格网赋值技术,讨论了基于GIS的东辽河生态安全空间差异的评价方法.首先,拟定"压力-状态-响应"(P-S-R)指标体系,实地调查并收集资料;然后,数字化流域,运用模糊AHP法赋权并量化计算;最后,建立东辽河流域生态安全指数GRID数据库,进行GIS的空间Interpolate运算和Assembly分析.结果表明,公主岭市是生态安全区,约占全流域面积的10.78%;西丰市和东辽县是生态不安全区,约占流域面积的13.07%;其余8个地区为生态安全中等区,约占全流域面积的76.15%.评价结果与各地区现状生态环境评价基本-致.提出了相应的生态保护建议.     

清河流域水环境质量监测与评价研究

近年来,随着全球各地城市化和工业化进程的不断加快,以及人类对河流水生态系统资源的不合理、掠夺式利用,河流水生态系统遭到严重破坏,各地河流相继出现水质恶化、水文条件改变、物种多样性退化、生境条件恶劣等诸多问题。文章对辽河主要支流清河水生态系统的水质状况进行了研究,并于2012年6月,对清河流域22个监测断面水质状况进行了实地调查,对其水质状况进行了评价,结果表明:22个监测断面中,达到Ⅲ类水质断面的有8个,Ⅳ类7个,Ⅴ类1个,劣Ⅴ类6个。其中6个劣Ⅴ类断面分别因氟化物、氨氮、总磷浓度超标而为劣Ⅴ类。     

辽河保护区河岸带生态恢复技术研究

在分析干流河岸带现状及生境区域的基础上,阐述了辽河保护区河岸带的生态恢复对策、方法及技术。辽河保护区河岸带生态恢复应根据其特点确定河岸缓冲带的宽度,筛选适宜的植被类型,进行缓冲带的生态结构设计,重建河岸缓冲带草生、草灌、林木阻控带等植物群落系统。辽河保护区河岸缓冲带最小有效宽度设置为30 m,当河岸斜坡所占缓冲带比例15%时,河岸缓冲带宽度增加15 m。在河岸带生态系统恢复方法上,辽河保护区福德店—三河下拉段、柳河口—盘山闸段采用正常恢复法,清河口—拉马河口段采用坑塘湿地为主恢复,三河下拉—清河口段采用牛轭湖湿地为主恢复,石佛寺—柳河口段采用自然湿地为主恢复。     

辽河保护区支流河口湿地构建

针对过去几十年中支流污染及生态用水匮乏导致的辽河保护区天然湿地破坏问题,统筹考虑水利工程、生态修复、生物多样性保护等因素,提出在9条污染支流构建以表流牛轭湖湿地、坑塘湿地为主的湿地群,以实现水质良好、生态健康、景观优美河流构建。河口人工湿地面积由支流污染负荷和枯水期水量计算而定,枯水期水力负荷一般选0.01~0.1 m3(m2·d),丰水期水力负荷一般选择0.1~1.5 m3(m2·d),停留时间5~7 d,洪水期1 d。经过河口人工湿地后,设计出水COD Cr降至50 mgL以下,氨氮浓度降至5 mgL以下。支流河口湿地的建设为辽河干流水环境持续改善提供了保障。     

辽河保护区坑塘湿地恢复研究

辽河保护区在清河口—马虎山段100多km河道上的沙坑为建设坑塘湿地提供了基本条件,阐述了辽河保护区坑塘湿地恢复方法、水系连通技术、生态系统恢复技术及建设工程设计方案。在铁岭段、沙宝台段和石佛寺段建设30个坑塘湿地,通过修建宽2~3 m的连通渠实现坑与坑及坑与河道之间的水系流动,可形成三大坑塘湿地群。通过湿地下垫面整治、植被恢复、生境恢复及水文调控与管理恢复坑塘湿地生态系统,通过河流湿地水网建设和水生植物群落重建工程进行坑塘湿地建设,能够实现对干流悬浮物、COD Cr和氨氮的有效去除,增加蓄水量909万m3,有效改善辽河流域生态环境。     

辽河保护区七星湿地表层水与间隙水中氮的时空分布

将大型人工湿地工程技术应用于支流河口,可以有效减轻干流污染物负荷。研究了辽河流域典型支流河口湿地的营养盐迁移转化特征。利用2012年5—7月的采样监测数据分析辽河保护区七星湿地表层水和间隙水中不同形态氮的时空分布规律。结果表明,氨氮浓度为表层水小于间隙水,而硝氮和亚硝氮浓度为表层水高于间隙水;氨氮、硝氮以及亚硝氮浓度随空间的变化趋势均体现为支流河入口处浓度较高,湿地中部及出口处浓度明显降低。水体氨氮浓度表现出随时间推移呈逐渐下降的趋势,硝氮和亚硝氮浓度呈现波动。七星湿地3个月内的氨氮总去除量为1.99 t。     

辽河保护区生态示范区建设模式探析

在对辽河流域水生态、社会经济和自然现状进行调查分析和评价的基础上,针对制约辽河保护区可持续发展的主要因素,结合区域内生态环境特点和自然资源优势,按照可持续发展的思路,提出建设生态恢复与生态功能提高、污染阻控与水环境改善、湿地公园与区域性休闲旅游度假、人居环境改善与河流城市景观建设、生态高值农业与新农村建设5种模式生态示范区。通过示范区的建设,可以实现区域生态、环境和社会效益的相互统一,可为全面建设生态经济高效、生态环境优美、人居环境良好、社会稳定和谐、生态文化繁荣的生态辽河提供决策指导。     

净化槽的应用与管理方法

针对我国广大农村地区经济基础薄弱,居民生活污水分散排放等特点,分析了源于日本的一体化污水处理装置净化槽。经过多年发展,日本净化槽技术日趋完善,在管理方面,也形成了一系列合理的法律法规体系、技术标准体系和服务体系,支撑并规范着净化槽技术的推广和应用。净化槽具有安装简便,运行管理方式灵活的特点,尤其适用于农村污水分散式处理。对净化槽的发展、现有工艺、新技术、应用及日本对净化槽的管理方法进行分析,并指出了净化槽对中国特别是辽河保护区应用分散式污水处理方法的启示。     

不同形态的砷水生生物基准探讨及在辽河流域的初步应用

有毒元素砷在我国各流域分布广泛,主要包括三价和五价两种价态,其毒性差别很大,目前我国缺乏本土的砷水质基准研究,而国外的砷水质基准多以总砷表示,科学性有待商榷.因此,本文分别搜集了三价砷、五价砷和总砷对我国本土水生生物的毒性数据,共获得三价砷12属12种,五价砷18种23属,以及总砷25属29种的合格数据.利用美国环保局推荐的物种敏感度排序法,通过数据分析得出,三价砷的急性和慢性基准阈值分别为84.26μg·L-1和56.55μg·L-1,五价砷的急性和慢性基准阈值分别为1171μg·L-1和633.3μg·L-1,总砷的急性和慢性基准阈值分别为264.4μg·L-1和150.7μg·L-1;总砷的基准阈值与美国现行砷基准值相当,而五价砷基准阈值与三价砷基准阈值体现出数量级的差异,因此,需要分价态考虑砷基准的制定.基于推算的砷基准阈值,用商值法评价了辽河流域枯水期总砷暴露的生态风险.检测结果表明,辽河的总砷暴露浓度范围在2.6~82.4μg·L-1之间,全部位点均无风险,但西辽河段上游支流两点位的砷浓度分别超出三价砷慢性基准阈值的1.20和1.45倍,表明可能存在潜在的砷暴露风险.     

辽河口粪便污染指示菌的时空分布特征

2013年分别于夏季和秋季对辽河口海域的粪便污染指示菌(总大肠菌群、粪大肠菌群和肠球菌)及环境、水化学要素进行分析,研究粪便污染指示菌在海水中的数量、分布特征及其与环境、水化学指标间的相关性,在此基础上,选取河口地区合适的粪便污染指示菌.结果表明:夏季总大肠菌群数量在1.7×105~6.2×106CFU·L-1之间,粪大肠菌群数量在5.0×102~8.7×104CFU·L-1之间,肠球菌数量在1.0×101~2.5×102CFU·L-1之间;秋季总大肠菌群数量在5.0×102~1.1×105CFU·L-1之间,粪大肠菌群数量在4.0×102~1.0×103CFU·L-1之间,肠球菌数量在3~95 CFU·L-1之间.总大肠菌群、粪大肠菌群和肠球菌的数量变化与环境指标之间有着密切联系,特别是与盐度存在显著相关性;粪大肠菌群、肠球菌与水化学指标Si O4-4-Si、NH+4-N、TP和COD之间均存在显著相关性;其中粪大肠菌群与SiO4-4-Si和TP的相关性系数均大于0.742(p0.01),肠球菌与TP和COD的相关性系数均大于0.742.实验结果表明,辽河口粪便污染指示菌的数量在夏季高于秋季,近岸高于远海,其中粪大肠菌群和肠球菌的数量、分布特征与陆源污染物特别是氮磷的输入量密切相关,而且两者之间呈显著正相关关系.粪大肠菌群与肠球菌在一定程度上可以反映河口粪便污染情况,建议采用粪大肠菌群与肠球菌作为河口粪便污染的指示菌.