2015—2017年“2+26”城市生态文明发展水平评估及动态变化分析

“2+26”城市是我国实施大气污染防治攻坚战的重点地区之一.为量化评估“2+26”城市生态文明建设取得的成效,在全国生态文明发展水平评估的研究基础上,进一步完善了评估技术方法,基于双基准渐进法评估了2015年和2017年“2+26”城市生态文明发展水平,揭示了该区域生态文明发展的短板;对比分析了2015—2017年生态文明发展水平的年际变化及其主要原因,特别是空气质量改善对该区域生态文明发展水平提升的影响.结果表明:①2017年“2+26”城市生态文明中国指数（ECC）得分为64.98分,整体上达到一般水平,但与长三角、珠三角等城市群以及全国平均水平相比,生态文明发展水平相对落后,依然存在生态环境质量较差、区域与城乡发展不协调、经济发展与环境保护不协调等短板.②2015—2017年“2+26”城市生态文明发展水平明显提升,ECC得分增加了3.64分,高于长三角、珠三角等城市群及全国平均水平,地表水环境质量、主要水污染物排放强度及主要大气污染物排放强度是其生态文明发展水平提升的主要贡献指标.③2015—2017年“2+26”城市空气质量改善不明显,对生态文明发展水平提升的贡献相对较小,这可能与气象条件变化、大气治理成效的滞后效应有关.研究显示,“2+26”城市生态文明发展取得了明显成效,但依然存在突出短板,应优化国土生态空间、转变经济发展方式、建立协同发展机制,补齐短板,从而进一步提升生态文明发展水平.      

厦门市城市绿地雨洪减排效应评价

城市绿地在对雨水的渗透、滞留和调蓄方面具有非常显著的作用,能够有效削减城市的雨洪流量,缓解内涝压力.以海绵城市试点——厦门市为典型区,在日降雨数据、土地利用数据、土壤类型数据、城市绿地空间分布数据和城市建成区空间范围数据等多源数据的支撑下,系统评价了厦门市建成区城市绿地的雨洪减排效应.其中,雨洪减排效应的实物量通过SCS（Soil Conservation Service）模型进行评估,价值量则利用替代市场法进行估算.结果表明:2010年厦门市单位城市绿地削减的雨洪径流深为262.28 mm,削减的雨洪径流总量为4 385.40×104 m3,减排服务价值为2.75×108元;2015年单位城市绿地削减的雨洪径流深为335.77 mm,削减的雨洪径流总量为7 634.37×104 m3,减排服务价值为5.49×108元.城市绿地面积、降水量及其时程分配是影响城市绿地雨洪减排效应的关键因子,在其共同驱动下,2015年厦门市城市绿地的雨洪减排效应较2010年显著增加.研究显示,SCS模型在数据输入和参数率定等方面具有显著优势,能够在地理空间上连续模拟厦门市整个建成区的产流量,进而实现行政区单元和城市绿地类型单元雨洪减排效应的双重评价,3种城市绿地类型（乔木、灌木和草本）单位面积的雨洪减排效应并无明显差异,受绿地面积支配,厦门市80%的城市绿地雨洪减排效应由乔木绿地产生.      

厦门市绿色植被降温服务功能核算及其时空动态特征

为了准确核算厦门市绿色植被降温服务功能,收集厦门市2010年和2015年18个气象站点数据,采用30 m空间分辨率Landsat卫星数据和250 m空间分辨率、16 d合成的MODIS植被指数产品,在已有基于能量平衡估算模型的基础上,通过考虑植被覆盖及降温服务时长,构建了绿色植被降温服务功能核算的改进模型,并对厦门市2010—2015年绿色植被降温服务功能时空动态特征进行分析.结果表明:①改进模型能够较为准确且合理地描述绿色植被降温服务功能的时空变化特征.②厦门市北部山区由于高植被覆盖度降温服务功能高于南部城市建成区,而城市建成区中的城市绿地也具有明显的降温作用.③2010—2015年各区降温服务功能实物量整体呈增加趋势.其中,同安区降温服务功能实物量变化量最多,为166.12×106 kW·h;湖里区变化量最少,为9.72×106 kW·h;其余各区变化量都在40×106~75×106 kW·h范围内.④森林在降温服务中贡献最大,达60%以上.相比2010年,2015年降温服务功能实物量除了灌木林地变化率为-4.29%外,其余绿色植被类型均呈增长趋势,如森林和农田的增长率为11.97%、14.23%,草地和城市绿地的增长率为87.45%、92.11%.研究显示,厦门市2010—2015年的绿色植被降温服务功能总体呈明显增强趋势,其中城市绿地的降温服务功能增强尤为明显.      

厦门市生态系统供水服务量化与价值评估

突出的水污染问题严重影响生态系统供水服务,针对现有研究对水质影响和供水价值的评估考虑不足,尚无法将水质、供水服务及其价值与管理措施相联系,难以满足水资源和水环境管理的决策需求等问题,综合考虑水资源和水环境,建立了水质水量-供水服务-供水价值的联系,应用于厦门市生态系统供水服务评估并提出管理建议.采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型模拟水量,引入主要污染物超标当量和水质当量的概念评估水质,采用市场价值法和环境恢复成本法评估其价值.结果表明:2015年厦门市生态系统供水量为9.26×108 m3,供水价值量为14.82×108元,比2010年分别增加了1.77×108 m3和2.60×108元.2015年和2010年厦门市水质恶化导致供水价值量分别损失0.31×108和0.27×108元.厦门市供水服务具有较强的时空异质性和水体差异性,发掘潜力较大,受到总体下降的水质影响,建议从提升水源涵养能力和改善水质这两方面入手开展研究,以提升供水服务.该研究方法操作简单,评估结果易于比较和被决策者理解,但对经济发展程度的影响和水质定价考虑不足,在今后研究中应将地方经济发展程度纳入评估体系,并修正水污染处理成本.      

紫外光强化Fe(Ⅱ)-EDTA活化过硫酸盐降解直接耐酸大红4BS

为探索硫酸根自由基对偶氮染料的降解能力,以直接耐酸大红4BS（下称大红4BS）为模拟污染物,通过UV/Fe（Ⅱ）-EDTA/PDS（PDS为过硫酸钠）体系,探讨了初始c（PDS）、Fe（Ⅱ）/EDTA（摩尔比）、无机盐阴离子等对大红4BS降解的影响.结果表明,大红4BS的脱色率随着初始c（PDS）的增加而增大,当c（PDS）超过15 mmol/L时无显著变化.Fe（Ⅱ）/EDTA比在5:1时效果最好,5 min时使0.038 0 mmol/L大红4BS的脱色率达到93.6%.反应符合二级动力学模型.HCO₃-、Cl-、NO₃-、SO₄2-等无机盐阴离子表现出明显抑制作用,c（无机盐阴离子）在100 mmol/L条件下,脱色率分别降低66.9%、13.2%、12.1%、9.43%.利用紫外可见光谱,依据其结构与特征吸收的关系,初步推测自由基离子对大红4BS降解的途径:苯环最先遭到破坏,随后偶氮键断裂、萘环开裂.研究显示,UV光可有效强化Fe（Ⅱ）-EDTA活化过硫酸盐形成SO₄-·自由基,对偶氮染料具有很好的脱色能力,最佳反应条件[PDS:Fe（Ⅱ）:EDTA（摩尔比）为15:5:1]下,大红4BS在10 min时脱色率高达98.1%.      

基于生态服务供给成本的三江源区生态补偿标准核算方法研究

为了对生态保护地区进行合理补偿,亟需构建生态补偿标准的核算方法.通过对适用前提、现实条件、方法确定性等方面的比较,提出了相对准确可行的、基于生态服务供给成本的核算方法.在此基础上,构建理论分析框架,阐释了生态服务供给成本由加强生态建设和环境治理投入的显性成本和隐性成本构成,其中隐性成本又包括直接限制资源环境要素利用的成本和间接影响相关要素的成本;最后,将该核算方法应用于三江源区生态补偿研究.结果表明:三江源区生态服务供给的显性成本包括生态保护与建设成本、农牧民生产生活基础设施建设成本和生态保护支撑项目成本;直接限制资源环境要素利用的隐性成本为畜牧业、水电业、矿业的损失扣除旅游业增加之后的变化量;间接影响相关要素的隐性成本为因保护措施而带来的整体经济发展降低扣除直接限制资源环境要素的成本后的部分.以2013年为例,三江源区生态保护的显性成本为9.4×108元,隐性成本为22.4×108元,其中直接限制资源环境要素的成本为10.6×108元,间接影响相关要素的成本为11.8×108元,补偿额度应为31.8×108元.由于基于生态服务供给成本的核算方法仅考虑了经济损失,未来可结合生态环境方面的成本和效益做进一步完善.      

基于生态保护成本的三江源区生态补偿资金估算

为了量化生态保护成本作为生态补偿的理论最低标准,以三江源区为例,将生态保护成本作为生态补偿标准下限,从实际需求角度分析基于生态保护成本的生态补偿标准核算范围与指标体系,结合相关政策和调研资料,采用费用分析法对生态保护成本进行动态核算,以2010年为基准年,确定与量化2011—2030年三江源区16县1乡的生态补偿标准.结果表明:① 2011—2030年三江源区生态补偿标准下限为4 095.4×108元,其中,2010年为177.7×108元,2011—2020年为2 069.5×108元,2021—2030年为2 025.9×108元.② 按补偿资金的不同投入类别,生态保护与建设投入的补偿下限为1 728.6×108元,居民生产生活改善投入的补偿下限为1 250.4×108元,基本公共服务能力投入的补偿下限为1 116.4×108元.③ 2011—2030年,三江源区土地生态保护投入由12元/（hm2·a）增至180元/（hm2·a）,农牧民生产生活改善的投入由4 500元/人增至8 000元/人.生态补偿资金的差异主要源于草地退化严重程度、人口分布相对集中程度等方面,这将有助于缓解三江源区“人-草-畜”这一核心矛盾,同时有助于推进三江源区生态补偿机制的建立.      

基于能值理论的三江源区生态系统服务物质当量研究

鉴于生态系统服务的多样性和评估方法的复杂性使得生态系统服务研究难于纳入到政府决策和政绩考核的问题,以三江源区为例,提出生态系统服务物质当量的概念,并发展了基于能值理论的物质当量估算方法;进而通过构建用于调节生态系统类型之间与生态系统内部差异的均衡因子和调整因子,发展了生态系统服务快速核算方法.结果表明:三江源区主导生态系统服务(包括水源涵养、土壤保持和生态系统固碳)所具有的能值量为2.74×1022sej/a,标准物质当量(即物质当量单位)的能值基准值为1.58×1017sej/(km~2·a),由此估算的物质当量为173 618.80当量/a,单位面积物质当量为0.56当量/(km~2·a),其中,水源涵养、土壤保持和生态系统固碳服务的物质当量所占比例分别为52.72%、28.14%和19.14%.三江源区主导生态系统服务物质当量的空间分布特征表现为从东南向西北逐渐递减的变化趋势;分县(乡)估算的主导生态系统服务物质当量的空间分布与其单位面积物质当量存在较大差异,前者的高值区主要位于治多县、曲麻莱县和杂多县,后者则主要位于尖扎县、同仁县、久治县和班玛县.基于直接评估法估算的各县(乡)单位面积物质当量与基于快速核算方法估算结果的决定系数为0.72,均方根误差为0.25当量/(km~2·a).研究结果有助于实现生态系统服务的快速评估.     

莠去津对野生植物群落下土壤微生物功能多样性的影响

为探明亚致死剂量农药对土壤微生物多样性影响,基于大田控制试验,采用Biolog-ECO微平板技术分析喷施亚致死剂量的莠去津对野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:① 莠去津的喷施浓度对土壤微生物群落利用全部碳源的能力无显著影响（P>0.05）,但与喷施处理后第30天相比,处理后第60天的土壤微生物群落利用全部碳源的能力有所降低,其中处理Ⅰ〔喷施浓度（以质量浓度计）为1 200 g/hm2〕、处理Ⅲ（喷施浓度为300 g/hm2）显著下降（P < 0.05）,而CK（对照组）、处理Ⅱ（喷施浓度为600 g/hm2）降低程度不显著（P>0.05）,并且其各处理间土壤微生物群落对全部碳源的利用能力大小为CK >处理Ⅲ >处理Ⅱ >处理Ⅰ.② 喷施处理后第30天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力最强,对羧酸类碳源的利用能力相对较弱;喷施处理后第60天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力降幅最大,处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别下降了0.63、0.78、0.85、0.76.③ 喷施除草剂后第30天处理Ⅱ的Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他处理（P < 0.05）,而第60天各处理间多样性指数无显著差异;与喷施处理后第30天相比,第60天各处理多样性指数都有所下降,但没有显著差异（P>0.05）.④ 对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析结果显示,提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为86.6%,主成分1能够区分喷施处理后两个时期的土壤微生物群落特征.⑤ 冗余分析（RDA）表明,pH是土壤微生物利用碳源能力差异的重要影响因素之一.研究显示,除草剂莠去津的施用可在一定程度上降低野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性.      

土壤包气带含水率对氯代烃垂向迁移影响的模拟研究

氯代烃类挥发性有机物在土壤包气带中的垂向迁移是该类污染物呼吸暴露风险的重要途径.为探究氯代烃在土壤包气带中的垂向迁移规律,通过室内土柱模拟试验,研究土壤包气带含水率对不同氯代烃〔TCE(三氯乙烯)、PCE(四氯乙烯)〕气相扩散速率的影响,并通过线性拟合筛选出更准确的气相有效扩散系数预测模型.结果表明,土壤含水率与氯代烃气相有效扩散系数呈显著负相关〔R=-0.89,P < 0.01,n=7(TCE);R=-0.86,P < 0.01,n=7(PCE)〕.随着土壤含水率由0.5%增至40.0%,TCE气相有效扩散系数(D_T)由0.035 9 cm2/s降至0.002 5 cm2/s,平衡时间由13 h增至91 h,平衡时气体浓度由4.22 g/m3降至0.31 g/m3;PCE气相有效扩散系数(D_P)由0.033 9 cm2/s降至0.001 1 cm2/s,平衡时间由15 h增至103 h,平衡时气体浓度由3.01 g/m3降至0.12 g/m3.与Penman模型、Marshall模型模拟值相比,Millington-Quirk模型模拟值与氯代烃气相有效扩散系数实测值的拟合程度更好(R>0.95,P < 0.01,n=7).研究显示,土壤包气带含水率的增加对氯代烃气相扩散有明显的抑制作用.