黄河流域城市PM2.5时空分异特征及污染物解析

分析揭示黄河流域城市PM_2.5时空分异特征,对打赢大气污染防治攻坚战,推动黄河流域空气污染跨区域协同治理机制的建立和完善,以及流域绿色高质量发展具有重要意义.本文以中国空气质量在线监测分析平台456个监测站点的PM_2.5浓度监测数据为基础,运用莫兰指数和标准差椭圆方法分析黄河流域70个城市2015—2021年PM_2.5的时空分异特征、演变格局,并基于皮尔逊相关系数分析法对其污染源进行解析.结果表明：(1)PM_2.5浓度的月度、季节变化特征明显.月均浓度呈底部宽缓的“U”型分布,12月或1月达到最大值;冬季平均浓度最高、春秋季次之、夏季最低,冬季浓度是夏季的1.9～2.6倍;年均PM_2.5浓度整体趋降,且表现为下游>中游>上游的空间分异性.(2)PM_2.5的空间聚集表现为上游“低—低”集聚、下游“高—高”集聚、中游城市的空间聚集特征不显著,空间正相关集聚的城市数量以先增后减的趋势变化,负相关集聚特征的城市较少.(3)PM_2.5     

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

黄河流域城市绿地生态需水时空特征分析

界定了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的内涵与特征,构建了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的计算模型,对黄河流域45个地级以上城市的绿地生态需水与生态灌溉需水进行计算与分析.研究结果表明:①黄河流域城市绿地年生态需水量为44 749.7×104m3,年生态灌溉需水量为22 783.5×104m3.约占2000年黄河流域城市市区供水总量的4.85%.其中90.2%的生态灌溉需水集中在绿地植物的生长期(4～10月份);②植物需水和生态灌溉需水表现出不同的月变化趋势和空间分异规律.月生态灌溉需水的计算结果为黄河流域城市绿地生态用水的合理配置提供了科学依据.     

七大流域氨氮水生生物水质基准与生态风险评估初探

氨氮是我国流域水环境管理的国控指标之一,为评估不同流域的氨氮基准差异性,以七大流域(松花江流域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域和珠江流域)为研究对象,基于水质参数对氨氮毒性的影响,借鉴US EPA(美国国家环境保护局)水环境基准技术方法,分夏季和非夏季2种情况推算了各流域氨氮水生生物基准值. 结果显示:①流域和季节的不同导致氨氮基准值的差异均很明显,不同流域的氨氮基准值差异可超过6倍,同一流域不同季节的氨氮基准值差异可超过2倍. ②淮河流域夏季和非夏季氨氮基准值均为最低,夏季氨氮急、慢性基准值分别为0.37和0.06 mg/L,非夏季分别为0.81和0.15 mg/L. ③氨氮暴露生态风险初步评估结果表明,珠江流域风险较小;松花江流域、辽河流域、长江流域次之;黄河流域风险较大;海河流域和淮河流域风险最大,海河7个断面中有2个存在高风险,淮河27个断面中16个存在高风险. 根据各流域不同季节氨氮基准值及氨氮暴露生态风险的差异,建议对不同流域、不同季节实行差异化管理.      

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。     

松桃河流域氨氮和锰污染特征及生态风险评价

以地处"锰三角"核心区的松桃河流域为研究对象,应用统计学方法对2011～2019年松桃河流域17个监测断面的18个水质指标进行统计分析,重点研究松桃河流域主要污染物氨氮和锰污染特征、时空变异及来源解析,利用商值法、安全阈值法对松桃河流域氨氮和锰的生态风险进行评价.结果表明:松桃河流域主要受到氨氮和锰污染,两者在P<0....     

黄土丘陵沟壑区生态风险时空动态及其风险分区—以陕西省米脂县为例

目前,黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区生态风险评估已成为地理学与生态学应对生态系统管理的研究热点之一。以黄土丘陵沟壑区米脂县为研究区,构建“风险概率—敏感性—损失度”（PSI）的三维评价框架,并以子流域为评价单元进行数据整合,分析了米脂县2009-2015年准则层与综合生态风险的时空分异及其重心转移,并基于风险主导因子给出米脂县风险防范分区及降险对策。结果如下：（1）2009-2015年风险概率分别为49.93%、52.92%,有上升趋势;生境敏感性分别为0.61、0.60,下降了1.6%,生境质量趋好;损失度分别为0.42、0.46,损失度增加。（2）生态风险呈现中间高南北低的空间分布;研究期间生态风险值分别为0.14、0.15,风险有所升高;风险重心向西南转移跃入银州川道且风险演化主体方向为西北—东南走向。（3）风险预警区、生态恢复区、预警恢复兼顾区、自然调控区面积占比分别为7.53%、6.57%、23.86%、62.04%。基于风险主导因子的风险防范分区可有效进行风险消解,促进区域生境的可持续。     

黄河流域国家生态文明建设示范区发展水平测度及其时空差异

以黄河流域36个国家生态文明建设示范区为对象,从生态本底、绿色经济、人居环境和制度文化4个维度筛选出21项关键指标,构建黄河流域生态文明建设发展水平测度指标体系,全面探析生态文明发展水平及其时空差异。结果表明：所有指标体系中,水质达到或优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类比例、单位地区生产总值用水量、城镇污水处理率这3个与水资源相关的指标权重较高,分别为0.095 3、0.069 9和0.060 6,水资源利用和管理是影响黄河流域生态文明建设的关键因素;2016—2019年,36个示范区生态文明建设取得了一定进展,生态文明指数由0.645 3增长到0.735 4,人居环境、制度文化、生态本底和绿色经济指数增幅分别为31.22%、14.08%、12.68%和6.69%。流域内示范区生态文明建设水平呈上游和中游较高且相近、下游相对较低的特征,不同地区生态文明建设的侧重点应有所不同,上游应注重生态保护和系统治理,中游在污染治理和人居环境建设方面有待加强,下游需进一步推进经济绿色化发展水平。

     

福州市土地生态系统服务时空分异特征

采用价值系数法估算非建设用地生态系统服务价值,应用防治成本法和替代成本法估算建设用地对生态系统服务的影响价值,并借助“力矩平衡点”法计算区域土地生态系统服务价值空间分布重心,在此基础上,分析了福州市土地生态系统服务价值时空分异特征.结果表明:福州市土地生态系统服务价值从1993年的95541.91×106元降低至2004年的91437.19×106元,而后又增加至2009年的99192.32×106元.林地对福州市土地生态系统服务价值的贡献最大,水域次之,两者约占总服务价值的87%~92%,而建设用地的负面影响逐渐加大.土地生态系统服务价值空间分布重心在不同时期的转移路径,与福州市城市化发展方向正好相反,同时在一定程度上也受区域环境可持续发展保护战略的影响.根据福州市各县(市)区土地生态系统服务价值的空间分布特征,将福州市划分为3个生态功能区:人工调控生态区、半自然半人工恢复生态区和自然调控生态区.     

青藏高原农牧业生态风险时空变化特征与分区防控

青藏高原地区是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地,农牧业是青藏高原涵盖范围最广的产业,明晰其生态风险对实现青藏高原农牧业可持续发展具有重要意义。构建了青藏高原农牧业生态风险评价体系,并以216个县域为评价单元,分析1990—2015年农牧业开发综合生态风险的时空分布及其重心转移规律,并结合区域农牧业开发强度实现农牧业生态风险权衡分区。结果表明：（1）青藏高原综合生态风险总体有上升趋势,呈“东部多核聚集、西部零星散列”的分布格局。（2）风险重心向西北方向移动,风险主趋势方向转为西北—东南走向。（3）青藏高原限制开发区面积占比最大为50.84%,其次为发展预警区与自然恢复区,青藏高原整体农牧业开发强度较高,应在保障高原生态安全屏障功能的情况下减缓农牧业开发。针对区域特征提出农牧业发展方案,以期为青藏高原地区农牧业开发生态风险防范及发展规划提供科学指引。     

西安市大气降尘污染时空分异特征

在西安市位于工业区、商业区、居民文教区和旅游区的4处国家环境空气质量控制点设置大气降尘采样器,用湿法逐月收集2014年度大气降尘样品并测试降尘量,采用ICP-MS法测试4点位各季大气降尘混合样品重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd的含量,研究大气降尘量及大气降尘重金属污染水平及时空分异特征。结果表明,西安市大气降尘污染严重,工业区、商业区、居民文教区、旅游区降尘量年均值分别为17.84、15.99、15.46和11.76 t/(km~2·(30 d)),远超国外相关标准;大气降尘量季节变化显著,表现为冬季春季夏季秋季,各功能区降尘量除秋季差异不显著外,其余各季差异明显,且表现出工业区最大,商业区、居民文教区次之,旅游区最小的趋势;大气降尘重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd质量浓度均值分别为438.1、454.9、61.1、149.5、41.4和7.8 mg/kg,分别是陕西省土壤背景值的20.5、6.6、2.9、2.4、1.4和83.0倍,Pb、Cr、Cd污染严重,富集显著;除Pb、Zn季节变化不显著外,Cu、Cd、Ni显著呈现冬季最高、春季次之、夏秋季最小的季节变化特征,Cr表现为冬季最高、其余季节较小;受城市功能区区分不明显及高空大气环流作用影响,西安市大气降尘重金属空间差异不显著。     

三峡库区表层沉积物重金属含量时空变化特征及潜在生态风险变化趋势研究

三峡工程建设以来,三峡水库干支流水文形势已发生了重大变化,造成水体悬浮物沉降条件改变,可能导致库区表层沉积物性状发生变化.通过对2000~2015年三峡水库干流江津至坝址段和嘉陵江、御临河、乌江、小江、大宁河、香溪河等主要支流表层沉积物中重金属污染物含量水平、时空变化及潜在生态风险变化趋势分析,结果表明,三峡库区在2000~2015年长江干流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素各断面含量平均值区间分别为46.5~85.7、43.8~65.1、784.2~910.6、8.44~11.91、0.193~0.236 mg·kg~(-1);支流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素含量平均值区间分别为16.5~85.6、25.8~74.8、573.7~996.3、6.96~13.31、0.160~0.232 mg·kg~(-1).三峡水库干流局部河段左右岸表层沉积物中重金属含量存在较明显差异;铜、铅、锰、砷、汞元素在表层沉积物中含量变化趋势各异,不同水期干支流表层沉积物中重金属含量存在一定程度波动,其中汞元素变化最为明显.不同元素在不同断面随时间变化趋势不完全一致.库区沉积物中铜、铅、锰、砷等元素含量呈现显著的正相关,但砷与其他元素相关性低;汞元素与其他重金属之间无明显相关性.地累积指数法评价表明,三峡库区表层沉积物重金属总体处于较低富集水平,但汞元素污染值得注意;长江干流及除乌江外主要支流大部分时段表层沉积物重金属潜在生态风险指数变化较小,只在部分时段出现升高的情形;乌江表层沉积物重金属潜在生态风险指数2008年前处于相对较高水平,但2008年后下降并趋于稳定.     

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.     

长三角城市群大气环境效率时空分异研究

城市群大气环境效率的科学测度,是实现节能减霾和区域绿色高质量发展的重要前提条件。该文以2012-2020年长三角城市群为研究对象,利用三阶段DEA模型和Malmquist指数,从静动态两个角度测算大气环境效率,分析时空分异特征。研究发现：长三角城市群大气环境效率仍有提升空间,其中纯技术效率是导致效率整体偏低的主要因素;省域大气环境效率差异明显,上海最高而安徽最低;以效率均值为临界点,城市群可归类于“高-高-高”、“高-低-高”、“低-低-高”、“低-高-低”、“低-低-低”5种类型;研究期内大气环境全要素生产率呈现逐步增长趋势,其中技术进步起到了最主要促进作用。在此基础上,对于如何更好提升长三角城市群乃至全国大气环境治理水平,作者提出系列对策建议。     

黄河流域PM2.5时空分布格局及人口暴露研究

文章基于PM_2.5遥感反演数据和人口格网分布数据,构建人口暴露风险指数模型,采用Theil-Sen Median与Mann Kendall检验法,识别2000-2020年间黄河流域PM_2.5质量浓度值和人口暴露风险指数时间演化特征,通过空间探索工具,刻画其空间变化特征。研究结果表明：(1)PM_2.5质量浓度平均值为46.53μg/m³,研究期内呈现出“快速增长—波动变化—持续下降”的态势。PM_2.5污染不同等级面积比例变化明显,总体呈现出高浓度区域减少、低浓度区域增加的态势。(2)PM_2.5年均质量浓度空间上东高西低。历年PM_2.5年均质量浓度空间局部自相关显著。低值区域主要分布在青海、甘肃、宁夏、内蒙古等省份。高值区域集中分布在山西南部、陕西关中地区、河南中部、山东北部区域。(3)除2000年和2020年外,研究时段内均有90%以上人口暴露于PM_2.5年均质量浓度35μg/m³限值以上,且...     

黄河流域水生生物的多样性监测与保护对策

近年来,黄河流域水环境质量大幅改善,生态治理成效显著,但流域生态保护和高质量发展仍面临生物栖息地逐渐减少或丧失、生态功能严重破坏、水生态系统退化等多重问题的制约,生物多样性保护任务异常艰巨.本文针对流域内水生生物的多样性监测与保护现状及其问题,提出了通过健全地方水生态监测技术标准、加快监测网络体系建设、落实水生生物保护...     

重要生态功能区干旱时空演变特征及对关键资源的影响:以黄河流域为例

基于温度-植被-降水的综合干旱指数（TVPDI）、地表径流、植被净初级生产力和粮食产量等数据,利用数据空间化方法、Slope趋势分析及Pearson相关分析等方法,探究了黄河流域从2001~2020年这20年间干旱时空变化特征以及对水资源、粮食资源和植被资源的影响,试图探究干旱与关键资源之间的相互影响.结果表明:①黄河流域干旱空间分布由东南向西北呈阶梯状加重,全流域有60.6 %的区域处于干旱状态;从变化看全流域干旱整体上呈逐年下降趋势,有94 %的区域由干旱逐渐向湿润转变,从春季到冬季干旱呈现先减轻后加重的趋势.②从流域重要资源的时空变化看,起关键作用的地表径流量有53 %的区域呈现增加趋势,且主要分布在流域西南地区;表征植被资源的植被净初级生产力（NPP）及表征粮食资源的粮食产量亦呈增长趋势.③干旱与3类资源呈现显著的空间关联度,干旱程度越高对地表径流量、植被生产力和粮食产量产生的影响越显著,但近年来变湿的地区,其重要资源并未显著增加,这说明干旱对3类重要资源的影响具有时间滞后性,且其滞后性在空间分布上具有显著差异性和地域分异规律.研究对于黄河流域农业生产和抗旱减灾、生态保育具有重要理论意义.     

黄河流域水分亏缺时空格局变化研究

针对黄河流域水资源匮乏日益严重的状况,根据国家气象局整编的1957~2001年(45a)黄河流域93个气象站点气象资料,应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith法计算潜在蒸散量,研究黄河流域水分变化特点,尤其是水分亏缺时空格局。 同时,应用克里格(Kriging)插值法生成黄河流域区域的水分亏缺分布图。研究结果显示黄河流域水分亏缺的空间分布格局变化十分复杂,受气候、地形和地貌等多种因素影响,具有明显的地域特点。总体上,水分亏缺由北向南逐步递减,流域北部水分亏缺由西北向东南依次递减;流域水分亏缺在年际间的变幅具有增大趋势,在年内也表现出明显的季节变化特点,春季、夏季的亏缺量比较大,而冬季和秋季的亏缺量比较小,且在不同区域之间存在明显差别。     

东北三省农田生态系统碳排放时空分异特征及驱动因素研究

根据2000—2014年东北三省碳排放的相关数据,结合空间探索性分析及地理加权回归等模型方法,对研究区农田生态系统碳排放量的空间集聚性、差异性及其重要驱动因素进行研究.结果表明:东北三省农田生态系统碳排放量存在比较显著的全局空间正相关,自相关性在整体上表现出逐渐增强的趋势,到2014年全局Moran's I指数达到最高值0.3395.在局部空间相关关系上,东北三省农田生态系统碳排放量的高-高区域集中在黑龙江省和吉林省,低-低地区主要集中在辽宁省,表现出不平衡的发展格局.人均GDP对农田生态系统碳排放有负效应,总人口数对农田生态系统碳排放的影响从正效应转变为负效应,化肥施用对农田生态系统碳排放影响程度的空间分布格局发生了较大变化,代表生产技术水平和能源消耗的农业化肥施用量和农业机械总动力因素对农田生态系统碳排放的影响较大,东北三省农田生态系统碳排放和农业机械总动力相关程度有逐渐趋同的趋势.