山东黄河下游流域土壤碳储量及时空变化研究

全球气候变暖及其影响是当前人类面临的重大环境问题之一,大气CO2浓度的剧增为人类生活带来的诸多环境问题越来越严重。土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组成部分,它的微小变化直接影响大气温室气体的浓度。本文利用2003~2010年多目标区域地球化学调查及20世纪80年代全省第二次土壤普查碳数据,对山东省黄河下游流域土壤碳密度、碳储量及时空变化规律和固碳潜力与机制进行了研究,结果表明,1.0 m土层有机碳库约占我国SOCP的3.28%;表现出"碳汇";水稻土碳密度最高、砂姜黑土次之,滨海盐土最低;研究区0~1.0 m土层固碳潜力为1.02×109t,相当于可减少大气中0.081%CO2浓度。通过相关性分析表明,在土壤中增施有机肥和N、P、K肥,以及施用Zn等矿质肥料可有效提高土壤中的有机碳量,提升土壤固碳能力,而含Cl量过高是滨海土壤固碳的破坏性因素。本研究为缓解大气CO2浓度的剧增的环境压力,发挥和提高我国土壤生态系统的固碳潜力提供了科学依据。     

黄河下游近代河床下伏地层的成因及其工程地质性质研究

通过地层分析和室内土工试验等方法,研究了黄河下游河南台前至山东位山河段近代河床下伏的三层地层的成因,研究结果表明:上部黄色砂壤土层系1855a黄河铜瓦厢发生大改道后黄河新近冲洪积沉积物;中部黑色粘土层为湖积沉积物;下部黄色壤土层系古黄河冲洪积沉积物。在此基础上还对黄河近代河床下伏的三层地层的工程地质性质进行了研究,给出了各个地层的干密度、比重、抗剪强度等物理力学性质指标。     

黄河下游山东段生态环境的治理对策

黄河流域唯一的河海交汇区位于山东省,是黄河下游生态保护的主战场,在黄河流域具有重要的生态地位,是实现“黄河战略”陆海统筹的战略支点。本文系统分析了黄河下游山东段在陆海统筹背景下水环境质量、黄河三角洲生态系统、水资源保障及工业固体废物处理等方面存在的主要问题,并提出了实施陆海统筹协同治理、加强黄河三角洲湿地生态保护与修复、加强水资源节约集约和非常规水资源利用、推进工业固体废物处置与资源化利用等建议,以期推进黄河流域生态环境质量全面提升。     

黄河下游钙-磷形态测定及其生态学意义

本文采用改进的Ruttenberg萃取方法对黄河下游表层沉积物钙-磷进行分析测定。结果表明:总磷(TP)含量在672.24μg/g1365.37μg/g,其中主要成分为无机磷(IP),平均占TP的比例为95.85%。自生矿和生物所产生的磷灰石和碳酸钙键合磷,岩屑磷灰石和任何其它剩余的无机相磷含量最高,占TP的89.41%-96.11%,探讨了Ca-P对河流和海洋产生的可能影响。     

黄河下游典型湿地土壤养分及其生态化学计量特征

土壤中碳氮磷钾是植物生长发育所需的必要养分元素,其含量和生态化学计量比能够反映土壤质量与养分限制状况.选取黄河下游河南段的花园口黄河浮桥湿地为研究对象,运用方差分析、冗余分析和线性回归拟合等研究方法,分析黄河下游典型湿地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）及其生态化学计量特征,明确土壤养分的限制性元素,揭示影响湿地土壤养分及其生态化学计量比的关键理化因子.结果表明,湿地土壤ω（SOC）、ω（TN）、ω（TP）、ω（TK）、ω（AN）、ω（AP）和ω（AK）的均值分别为： 5.46 g·kg^-1、0.60 g·kg^-1、0.28 g·kg^-1、17.06 g·kg^-1、13.75 mg·kg^-1、6.54 mg·kg^-1和158.56 mg·kg^-1,其空间分布呈现出从河岸向滩地波动增加的变化趋势,高植被盖度区普遍高于低植被盖度区,且土壤SOC、TN、TP和TK之间具有较强的相关性;土壤C/P、C/K、N/P和N/K呈现出和土壤养分一致的变化趋势,而C/N则相反;土壤SOC、TN、AN、N/P和N/K变异系数超过50.00%,其空间差异性较强;湿地土壤C/N均值为11.882,接近中国土壤均值,而C/P和N/P的均值分别为49.119和4.516,两者均低于中国土壤平均水平,并且土壤N/P远小于14,研究区土壤受N限制;土壤黏粒占比和电导率共同解释了土壤养分变异与其生态化学计量比变异的61.4%和43.9%,是影响花园口黄河浮桥湿地土壤养分和生态化学计量比的主要理化因子.研究结果有助于加深对黄河下游湿地土壤养分及其影响因素的认知,为黄河下游湿地生态修复与管理提供重要科学依据.     

AnnAGNPS模型在流溪河下游流域农业非点源污染模拟应用

本文在珠江三角洲地区选取流溪河下游流域.借助GIS和RS以及相关资料率定模型参数,应用连续-分布式参数模型AnnAGNPS分别模拟了1998年、2000年和2002年三年的面源污染,并对污染负荷的空间和时间分布特征进行了分析,对于利用GIS和RS技术应用AnnAGNPS模型来计算流域面源污染提供了一种比较新的方法和思路,对我国其他地区尤其是经济较发达而环境污染问题较突出的地区研究面源污染具有重要的参考价值.     

黄河下游引黄灌区地下水重金属分布及健康风险评估

为了解黄河下游引黄灌区地下水重金属污染水平,在引黄灌区豫、鲁两省采集59个地下水样品,定量分析了11种重金属元素(Ba、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Se和Zn)的含量及空间分布特征,应用健康风险评价模型评价了地下水中重金属污染所引起的健康风险.结果表明,地下水中Fe和Zn的平均浓度较高,分别为0.496 mg·L-1和0.445 mg·L-1.Fe、Mn、Se和Zn出现超标现象,超标率分别为:27.12%、27.12%、15.25%和5.09%.采用Inverse Distance Weighted插值法得到了黄河下游引黄灌区地下水重中金属含量的空间分布,发现地下水中超标的重金属主要分布在武城县、范县、东阿县、禹城市和冠县等区域.健康风险评价表明,非致癌物质通过饮水途径引起的健康风险高于皮肤暴露,但致癌物质的皮肤暴露致癌风险高于饮水途径.饮水和皮肤暴露途径中,致癌物质的个人年风险均以Cr最大,分别是Cd的7倍和28倍,但二者均低于最大可接受风险水平(5×10-5a-1).非致癌物质(Ba、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Se和Zn)的饮用水健康风险集中在1.13×10-9～6.06×10-8a-1,皮肤接触健康风险集中在1.73×10-13～3.46×10-10a-1,均小于最大可接受风险水平.     

基于水文模型的缺资料流域缺水特征分析——以岷江茫溪河流域为例

针对当前流域水资源短缺分析时空尺度偏大、精度偏低的问题,建立了一种适用于缺资料流域缺水特征分析的方法,即采用SWAT模型计算流域水资源总量,基于统计数据计算流域需水量,研究流域缺水量的月尺度变化特征,并将该方法应用于茫溪河流域,从不同时间、不同空间与不同行业角度开展流域缺水特征分析。结果表明:茫溪河流域多年平均水资源总量为56 460万m³,可利用水量为10 599万m³,河道外需水量为12 650万m³,缺水量为3 134万m³;受降水和农业灌溉影响,茫溪河流域缺水主要集中在非汛期,尤其是灌溉需求较大的4月和5月。     

黄河下游水体悬浮颗粒物中金属元素的地球化学行为

为调查黄河下游颗粒物的风化状况以及重金属变化规律及其污染程度,于2009年6~7月调水调沙期间(每日)及2010年4月至2011年11月(每月中旬)对垦利浮桥水体颗粒物进行采样调查.样品经消解后采用ICP-AES测定其中Al、Na、K、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、V的含量.采用化学风化指数(CIA)来衡量硅酸盐的化学风化程度,结果表明,黄河流域颗粒物化学风化程度为中等,近30年来颗粒物化学风化程度没有明显变化.黄河下游颗粒物中重金属(Cu、Zn、Cr、Ni、V)浓度呈现出冬季高夏季低的变化规律,调水调沙期间重金属浓度降低后期略有回升,这一变化规律主要是受泥沙的稀释及颗粒物粒径等因素影响.重金属富集因子(EF)的计算表明,黄河下游Zn具有中等程度的污染,其他元素无明显污染.提取3个因子对黄河下游颗粒物的化学组成因素进行分析,颗粒物主要受风化的影响,同时也受径流量以及人类活动的影响.     

黄河下游堤防地质信息管理及安全评价系统（LHEGIS）开发

在对黄河下游堤防地质信息分析的基础上，根据系统需求，建立了黄河下游工程地质灾安评价系统。该系统将数据库管理和图形管理系统有机结合，不仅实现了数据库的输入，输出，统计分析，以及其与图形属性库之间的转换与管理，而且实现了信息的空间查询，空间分析，图形编辑，输出和图形管理，系统同时提供堤岸稳定性评价的方法和其它实有工具，为黄河下游堤防安全管理和规划提供了辅助决策工具。本文主要从系统功能需求分析，设计原则和开发方法，系统基本框架，及开发实施等五个方面，对系统开发进行了较详细地介绍。     

黄河流域水污染现状分析及控制对策研究

近年来,随着黄河流域工农业生产的发展,对黄河水资源的利用越来越广泛,但由于缺乏完善的污染防治措施,导致了水质日趋恶化。本文总体评价了黄河流域水质污染的现状,对流域污染源进行了的总结,对于由于水质污染而带来的危害进行了的分析,同时针对水质管理中存在的一些问题,提出了一系列非工程与工程的水污染防治措施。     

黄河流域可供水量究竟有多少?

摘要:黄河是我国水资源最紧张的河流之一,但关于黄河流域可供水量,几个很权威的文献却差别很大,高的达到692×10⁸m³,低的低到580×10⁸m³。而20世纪90年代又出现了黄河流域天然径流大为减少的情况,平水年份下河川天然径流量比多年平均减少110×10⁸m³。所以,黄河流域的可供水量究竟有多少是急迫需要弄清的问题,因为它关系到黄河流域的水资源可持续利用战略决策。论文的研究结论是:在2010年水平年,在平水年条件下,黄河流域的可供水量只有550×10⁸～560×10⁸m³,其中地表水390×10⁸～400×10⁸m³,地下水160×10⁸m³。所以,黄河流域的可供水量比原来估算的最低数580×10⁸m³还低20×10⁸～30×10⁸m³,而比原来估计的最高数692×10⁸m³要低20%,差140×10⁸m³。这就给黄河流域的水资源供需平衡对策提出了更严峻的问题。     

黄河流域水污染风险分区

黄河流域生态环境保护和高质量发展已上升为国家战略,对黄河流域开展水污染风险分区评估具有重要的理论和现实意义.现有研究多集中于突发性水污染风险分区,累积性水污染风险分区鲜有案例.本研究以2019年为基准年,基于环境统计数据、 DEM数据、水质监测断面数据和基础地理数据,以1 km×1 km网格为基本单元,采用环境风险场评估法对黄河流域开展突发性和累积性水污染风险分区评估.结果表明：（1）黄河流域突发性高风险区面积为1 349 km²,占比0.2%,突发性较高风险区面积为3 864 km²,占比0.5%;累积性高风险区面积为5 834 km²,占比0.7%;累积性较高风险区面积为25 382 km²,占比3.1%;（2）兰州市、乌海市、巴彦淖尔市、包头市、宝鸡市、济南市和东营市等部分地区突发性、累积性环境风险均较高;（3）从黄河干流两岸分布来看,黄河干流兰州段、白银段、中卫段、乌海段、巴彦淖尔段、郑州段、德州段和东营段等突发性、累积性环境风险均较高.     

黄河干流水质评价与时空变化分析

在黄河流域生态保护的实施中,分析流域的水质污染状况以及时空变化规律,成为保证流域水安全的首要任务.为了全面了解黄河流域近年来的水环境状况,基于流域8个监测断面2004～2018年的水质数据,使用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、层次聚类分析和主成分分析等多元数据分析方法,结合改进的综合水质标识指数(WQI),...     

黄河流域甘肃段工业行业水污染物空间排放特征

为研究黄河流域甘肃段工业废水污染的空间排放特征,运用系统聚类法,构建水污染物空间分类模型,引入污染综合评价指数,测算空间关联特征,揭示黄河流域甘肃段工业水污染物排放空间集聚效应.结果表明,2017年黄河流域甘肃段总工业企业数量为7 224家,企业类型以小型和微型为主.化学需氧量（COD）排放主要集中在安定区、麦积区和西固区,氨氮（NH⁺₄-N）、总氮（TN）和总磷（TP）排放主要集中在西固区、安宁区和红古区,农副食品加工业、酒/饮料和精制茶制造业、化学原料和化学制品制造业及电力/热力生产和供应业是主要贡献源.黄河流域甘肃段57个县区可分6种污染类型,水环境污染综合评价指数在空间整体上存在明显空间正相关,高值簇和低值簇集聚现象显著.研究结果可为管理部门制定差异化的水环境管控对策,实行分区分级的精细化管理提供科学支撑.     

黄河下游“二级悬河”典型河段近期治理工程环境影响研究

根据黄河下游“二级悬河”“槽高、滩低、堤根洼”的特点,结合国务院发布的《黄河流域防洪规划》,分析工程建设的必要性以及对黄河下游河道进行改造的重大意义,进行了工程实施对黄河下游河道水文情势、水生生态、淤填区陆生生态、土地利用方式、水土流失、退水等环境影响研究。针对工程实施所带来的环境影响提出相应的水环境、生态修复、防护和保护等措施。     

黄河流域水资源承载力评价

定量评价水资源承载力,可为有效调控水资源,提高水资源承载力和消除水资源超载区提供依据。从水资源承载力新内涵出发,构建“量—质—域—流”的四维水资源承载力评价指标体系,确定指标评价等级标准。针对水资源承载力评价涉及许多不确定因素以及指标间存在耦合关系等特点,采用可考虑指标间耦合关系的EFAST算法计算权重,结合可处理评价不确定性问题的联系熵模型进行水资源承载力评价。以黄河流域为例,计算得权重与熵权法进行比较,对2015年流域61个地市的水资源承载力状况进行了综合评价。结果表明：EFAST算法计算权重比熵权法更合理;黄河流域水资源承载力处于Ⅰ级（极高）、Ⅱ级（较高）、Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（较低）和Ⅴ级（极低）的地市数量占评价总地市数的比例分别为0、4.9%、18.1%、63.9%和13.1%,其中Ⅳ级和Ⅴ级分布在除青海省外的其他省区的地市。     

基于GRACE卫星时变重力场模型的黄河中游地区水储量变化研究

论文以水循环发生巨大改变的黄河中游地区作为研究对象,利用GRACE卫星时变重力场模型以及黄河中游地区的水文数据,通过水循环系统的概化、子流域划分以及Mann-Kendall非参数检验等方法,对黄河中游地区以及各个子流域水储量变化进行研究。主要结论如下：近10 a,黄河中游地区水储量以年均3.79 mm等效水深的速度增加,而引起水储量增加的主要原因是该地区径流损失量减少,年均减少量超过2.93 mm等效水深;黄河中游地区水储量的空间变化差异性较大,水储量增加最大的区域是龙门—三门峡区间,年平均增加4.59 mm等效水深,而增加量较小的是三门峡—花园口区间,年平均增加2.71 mm等效水深,水储量增加居中的则是河口—龙门区间,年平均增加3.47 mm等效水深。     

黄河沿岸地带水资源短缺的症结与对策探讨

20世纪90年代以来,黄河多年持续断流,已经严重影响到沿岸地带社会经济发展和人民生活。论文针对黄河水资源短缺矛盾的主要症结,即社会经济发展造成需水量猛增;水资源利用效率低下,浪费严重;缺乏完善的水资源管理体系和制度;水质污染严重;水利工程调蓄能力不足等方面,提出几点缓解水资源矛盾的建议与对策:①建立完善的市场经济机制,包括对水资源实行资产化管理,建立有偿使用制度、利益补偿机制、改革投资体制等;②强化以流域为单元的水资源行政管理和立法监督,促进水资源合理配置和优化调度;③调整产业结构,建立节水型农业、工业以及城市等国民经济体系;④加快实施南水北调工程和水利工程建设等。     

基于LMDI模型的黄河流域碳排放时空差异及影响因素研究

全面核算能源消费产生的碳排放量并明确其时空演变的影响因素是制定、实施及评估黄河流域碳减排策略的依据和保障。选取黄河流域9省(区)作为研究区,采用LMDI模型,计算了2003—2019年黄河流域能源消费产生的碳排放量,并对其时空差异及其影响因素进行了分析。结果表明：(1)从时间序列演化特征来看,在2003—2019年,黄河流域的碳排放量整体呈增长趋势,但增长幅度逐年收缩;(2)从空间分异特征来看,黄河流域上、中、下游的碳排放量呈西低东高的区域格局;(3)能源消费强度效应与经济增长效应分别是减缓和促进区域碳排放量增长的关键性因素,人口规模效应对于碳排放量表现为正向驱动作用,但影响程度较小,能源碳排放强度的抑制作用十分有限。最后,针对各影响因素提出了碳减排措施的对策建议。