基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明：1）研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm²/人,平均人均生态赤字为2.87 hm²/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2）2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3）基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4）影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

     

黄河流域城市群工业增长与碳排放脱钩关系研究

采用Tapio脱钩模型和LMDI分解法,在城市群尺度开展黄河流域工业增长、能源消费和碳排放耦合关系研究,以探索城市群与工业低碳转型和高质量协同发展。结果表明：呼包鄂榆城市群的工业经济与碳排放近似同步增长约23倍,关中平原和中原城市群则表现出明显的不同步现象;呼包鄂榆城市群的脱钩状态自2014年后由增长连结转为扩张型负脱钩,关中平原城市群脱钩状态自2007年后由增长连结转为弱脱钩,中原城市群始终处于弱脱钩状态;工业规模始终是3个城市群碳脱钩的主要抑制因素,能源强度对关中平原、中原城市群碳脱钩始终起到促进作用,但对呼包鄂榆城市群的影响自2014年后从促进转为抑制作用。建议结合国家2030年前碳达峰行动方案,制定差异化的城市群工业绿色转型与碳减排政策措施,进一步遏制呼包鄂榆城市群“两高项目”盲目发展,加快工业结构升级和节能改造,提高关中平原和中原城市群工业能效和减碳能力。

     

永定河怀来段水体富营养化评价

为了解海河水系水污染防治重点区域永定河怀来段污染特征,于2016年11月—2017年10月进行了为期一年的监测。选择6个采样点的6项监测指标,阐述河流氮、磷的时空变化特征,并采用氮磷比和对数型幂函数普适指数公式法分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,评估水体富营养化程度,解析富营养化风险。结果表明:永定河怀来段水体污染较为严重,其中TN浓度超过《国家环境保护标准“十三五”发展规划》中地表水环境功能区划分Ⅲ类水体浓度限值的13.25倍,有机氨(ON)和N O 3 - -N为TN的主要存在形式;TP浓度均值为0.64 mg/L;各指标具备农业面源污染特征。水体中氮、磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮、磷浓度呈现季节性变化规律;在空间尺度上,水体中氮、磷分布特征相似。永定河怀来段氮磷比年均值为32.78,水体浮游植物总体处于磷限制状态。平水期表现出磷为限制性营养元素,枯水期、丰水期氮磷比适合藻类大量的生长繁殖。永定河怀来段水体时空变化大多处在富营养化阶段,水体富营养化评价综合指数(EI)枯水期最大,为228.11;丰水期最小,为213.06;平水期居中,为218.30。永定河怀来段河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,河流干流流速为0.43~1.45 m/s,远大于水华爆发的临界流量,干流大面积蓝藻水华现象的风险较低。     

惠济河底泥重金属污染特征及潜在生态风险评价

连续5 a对惠济河(开封市区段)8个断面的底泥样品中Cu、Zn、Pb、Cd及Cr 5种重金属的浓度进行分析,并采用单因子污染指数法、综合污染指数法、地积累指数法、潜在生态风险指数法进行生态风险评价。监测结果表明:8个断面中除最上游孙李唐庄桥断面底泥未受重金属污染外,其余断面底泥均有不同程度的污染,以皮屯桥断面底泥污染最重,达严重污染。综合污染指数法评价结果表明:惠济河底泥Cd为重度污染,Cu和Pb为轻度污染,Zn为轻微污染,Cr为无污染;除皮屯桥断面底泥综合污染指数高达6.74外,其他断面综合污染指数为0.55~1.89。地积累指数法评价结果表明:惠济河底泥首要重金属污染物为Cd,平均流域地积累指数高达3.50,处于污染等级4,即偏重度污染;此外,Cu、Pb偏中度污染,Zn轻度污染,Cr无污染。潜在生态风险指数法评价结果表明:惠济河底泥中Cd为强生态危害,其他重金属为轻度生态危害;重金属污染综合评价为强生态危害,这主要是Cd浓度过高造成的,其最高潜在生态风险因子达2 233.50,出现在皮屯桥断面。     

基于控制单元划分的大辽河流域污染物空间分布及来源解析

为明确大辽河流域污染物特征及污染物来源,建立“流域—控制单元—行政区”空间拓扑关系,对2019年大辽河流域国控断面水质情况、各控制单元内污染物入河量及空间分布特征进行分析。结果表明：1）大辽河流域28个水质监测断面中,逐月水质均能达到《水污染防治行动计划》中考核目标的占29%,超标污染物以COD、NH₃-N为主,超标断面中,COD、NH₃-N主要来源为城镇生活源、农村生活源和分散式畜禽养殖,TP主要来源于不同土地利用类型污染源和城镇生活源;2）2019年COD、NH₃-N、TN、TP污染物入河量分别为59 195.5、3 115.5、18 229.7、538.3 t/a,从污染源贡献上看,总体呈现为城镇生活源>农村生活源>分散式畜禽养殖污染源>不同土地利用类型（含林地、草地、耕地、城镇用地）污染源>工业源>规模化畜禽养殖污染源;3）污染物入河量空间分布均呈现中部>西南部>东北部,其中控制单元C3、C6、C8、C11、C13、C15、C17是重点管控单元,以上重点管控单元中,COD、NH₃-N、TN、TP污染物入河量贡献率分别为68%、73%、77%、72%;4）污染物入河量估算结果与通量模拟值之间误差均小于20%,可用于研究区范围内污染负荷估算。

     

入田泥沙对黄河三角洲地区土壤物理性状的影响——以小开河引黄灌区为例

为研究入田泥沙对小开河灌区自然土壤的影响,用分析化验和工程测试等方法,分析了引黄泥沙和输沙入田后土壤颗粒组成、容重、孔隙状况等物理性状。结果表明:引黄泥沙中0.02～0.002mm的细粉粒比例最高,平均39.31%。小开河自然土壤中0.05～0.02mm的粗粉粒比例最高,为53.41%,泥沙中细粉粒和粘粒含量明显高于当地土壤。输沙入田使灌区土壤中0.02～0.002mm的细粉粒和﹤0.002mm的粘粒比例明显增加,0.02mm的颗粒比例下降,虽有效避免了因渠首集中沉沙造成的土壤沙化和生态环境恶化,但增加了土壤的粘重程度。农田耕作在一定程度上增加土壤通气孔隙比例、降低土壤容重,但土壤毛管孔隙度依旧稳定在40%左右,毛管作用旺盛,使土壤通气状况不能满足作物需求。在黄河三角洲地区输沙入田的泥沙处理,应结合当地土壤的基本性质和水盐运动规律配置泥沙,以免增强当地土壤紧实、通透性差的性状。     

黄河三角洲不同植被类型土壤酶活性的季节变化

黄河三角洲自然保护区的酶活性季节特征一定程度影响了该地植被分布类型,为研究黄河三角洲自然保护区不同植被土壤酶活性的季节特征,分别选取碱蓬（Suaeda salsa）、柽柳（Tamarix chinensis）、芦苇（Phragmites communis）、刺槐（Black Locust）和高粱（Sorghum）5种典型植被作为研究对象,分别在4个季节采集不同深度土壤,测定土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶活性。结果表明,土壤脱氢酶活性规律表现为碱蓬>柽柳>刺槐>高粱>芦苇,其他酶活性总体变化规律表现为刺槐>柽柳>高粱>芦苇>碱蓬;在同一季节中,不同植被间酶活性存在显著性差异,柽柳和刺槐林土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性普遍高于其他群落,碱蓬最低;土壤酶活性与土壤基础理化指标有着密切关系,土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性和蔗糖酶活性之间存在极显著性正相关（P<0.01）,过氧化氢酶,脲酶和蔗糖酶与有机质、碱解氮呈显著性正相关（P<0.01）,脱氢酶与速效磷呈显著性正相关与pH之间呈负相关（P<0.01）;在0—...     

River network structure shapes interannual feedbacks between adult sea lamprey migration and larval habitation

Adult sea lampreys (Petromyzon marinus) migrating upstream to spawn follow a pheromone released by instream larvae. The size (i.e. flow) of a tributary dilutes the concentration of this pheromone, such that the downstream propagation pattern of larval pheromone must be influenced by patterns in the relative sizes and numbers of confluent tributaries. We developed an individual-based model to explicitly test the resulting hypothesis that river network structure influences the migration decisions of adult lampreys following the larval pheromone, and in turn the distribution of larvae. First, we initialized the model using randomly generated river networks, and found a strong positive relationship between network diameter and larval aggregation. Larvae aggregated over time, and the degree and rate of this aggregation depended on network diameter. Second, we initialized the model using a river network based on the Muskegon River, Michigan, and compared model-generated larval distribution to available field survey data. We found a significant correlation between model-generated larval abundance and field-measured larval densities (r₂ = 0.54; p < 0.0001). We also found an inverse relationship between subwatershed area and the degree to which path-dependent effects influenced larval abundance in that subwatershed. Our results overall suggest that larval distribution across a watershed results from a system of context-dependent interannual feedbacks shaped by network structure and the past migratory and spawning behavior of adults.     

珠江八大入海口表层沉积物中DDTs和HCHs残留调查

于2010年8月-2011年5月4次采集珠江八大人海口表层沉积物,采用气相色谱-电子捕获（GC—ECD）法分析沉积物中DDTs（p,P’-DDE、P,P’-DDD、0,P’-DDT、P,P-DDT）和HCHs（α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH）的污染现状。结果显示,珠江8大人海口表层沉积物中DDTs总含量介于1．02—3．08μg·kg-1之间（以干质量计,下同）,平均值为1．91μg·kg-1;HCHs总含量介于0．21—0．41μg·kg-1之间,平均值为0．31μg·kg-1。DDTs平均含量大于HCHs,其中P,P。DDT对污染的贡献最大,含量范围为ND～7．66μg·kg-1,平均值为2．12μg·kg-1。大部分样点伽（α-HCH）／w（γ-HCH）比值小于3,说明研究区α-HCH大都被降解,或者林丹正取代工业HCHs成为珠江口水环境中HCHs输入的主要来源;甜（DDT）／w（DDD＋DDE）比值大于2,表明沉积物中除早期农药残留外,仍然有新的DDTs类农药输入。     

长江口海域表层沉积物污染及其潜在生态风险评价

根据2004年8月份长江口海域表层沉积物的监测基础资料,采用单因子污染参数法和Hakanson前在生态风险指数法,通过分析长江口不同水域表层沉积物中典型污染要素PCB,Hg,Cd,Pb,As的质量分数,评价了长江口表层沉积物的质量状况。定量确定了长江口表层沉积物的潜在生态风险程度、主要污染因子和潜在生态风险因子;分析了近年来长江口表层沉积物总的潜在生态风险和单个污染要素的潜在生态风险的变化趋势。结果表明:长江口表层沉积物质量状况良好,各典型污染要素的质量分数值均小于背景值,典型污染要素的平均综合指数Cd为1.37,典型污染要素的污染程度由高至低顺序为As>Pb>Hg>PCB>Cd,As是主要环境污染因子;长江口各水域表层沉积物总的对水域均只具有低潜在生态风险,其由高至低的排列顺序为杭州湾北岸>长江口南支>长江口北支>长江口外;各典型污染物对水域也均只具有低潜在生态风险,其由高至低顺序为Hg>PCB>Cd>As>Pb,Hg是主要潜在生态风险因子;近年来,长江口表层沉积物总的潜在生态风险和单个污染物的潜在生态风险均呈现增加趋势。