沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮（TN）面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10⁴ t,2017年最小,为4.69×10⁴ t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km²,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.     

黄河流域生态补偿研究进展与展望

黄河流域是我国重要的生态功能区,在全国经济社会发展格局中具有重要作用。生态补偿作为保护流域生态环境、促进人与自然和谐的重要手段,在推动黄河流域高质量发展过程中具有重要作用。本文从流域区段、评价方法、影响效应、优化思路、保障机制等方面对黄河流域生态补偿的理论和实践成果进行了综述,同时提出加强多学科协同攻关、构建具有区域特征的生态补偿模式、加快建立以海定陆的生态补偿机制、注重生态损害形成机制和程度评估、加强构建多元化生态补偿保障体系等未来研究中需要深化和完善的几点建议,以期为中国经济高质量发展阶段黄河流域生态补偿的理论与实践研究提供启示和借鉴。     

阿克苏河年径流变化的非线性特征

以阿克苏河流域的托什干河、库玛拉克河和阿克苏河干流为例,基于1957-2008年的径流序列,运用小波分析和R/S分析方法分析了阿克苏河径流过程的非线性特征,揭示了流域径流的变化规律,得出以下结论:①库玛拉克河、托什干河及阿克苏河干流的年径流序列均呈增加的趋势,且都以20世纪80年代后期为分界点分为两个阶段:前期径流较少,处于枯水期;后期径流较多,处于丰水期。②阿克苏河流域年径流量变化存在较长周期,长周期中又包含着短周期;其中,18 a和22 a的周期贯穿于整个时间序列,为流域径流的第一主周期。③流域内三条河流各个时段径流量的Hurst指数值几乎都大于0.5,表明流域径流的时间序列具有长期持续的特征;从各条河流最后一个时段的Hurst指数可以推断,在2008年后的一段时间里流域径流量将会继续保持增加趋势。     

海河流域草地生态系统服务功能及其价值评估

草地生态系统为人类提供了畜产品和生命支持两个方面的多种服务功能,但人们常关注产品提供功能而忽视生命支持功能。研究采用联合国千年生态系统评估框架,构建了海河流域草地生态系统服务功能的评估指标体系,并以2005年为基准年,运用市场价值法、影子价格法等多种方法对海河流域草地生态系统进行经济价值评估。结果表明,海河流域草地面积为6.67×10¹⁰ m²,提供产品、固碳、保持土壤、净化环境等8项服务功能的总价值为2 216.28×10⁸元,单位面积价值为3.32元/(m²·a)。其中,提供产品的价值量最大,占总价值的31.3%,其次是固碳和营养物质保持功能的价值,分别占总价值的26.8%、22.2%。海河流域草地生态系统除了具有重要的产品提供功能外,固碳、营养物质保持等生命支持功能的巨大经济价值也不容忽视,平衡兼顾草地生态系统的产品提供功能和生命支持功能有助于促进海河流域经济社会发展与生态保护的协调。     

基于RS与GIS的长江三角洲生态环境脆弱性综合评价

使用空间主成分分析法构建评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,结合遥感数据与地理信息系统软件,对长江三角洲生态环境脆弱性进行了综合评价,并对脆弱性成因进行了分析. 结果表明,长江三角洲生态环境极度和重度脆弱区主要分布在其中部的太湖流域和浙江中西部,占整个研究区的20.10%;轻度和中度脆弱区遍布于整个研究区,占55.25%;微度脆弱区主要分布在江苏北部和浙江东部,占24.65%. 总体来看,长江三角洲大部分区域的生态环境属轻度和中度脆弱. 影响长江三角洲生态环境脆弱性的自然因素有≥35 ℃日数、旱涝分布、海拔高度、归一化植被指数（NDVI）年累加值、景观多样性指数和土壤侵蚀强度;人为因素有人均耕地面积、人均水资源、人均废水排放量、人均废气排放量、化肥施用强度、土地利用变化、“三废”综合利用产品产值、人口密度和GDP. 极度和重度脆弱区生态环境的主要特征是自然灾害发生频率大、资源匮乏、污染强度大、土壤侵蚀严重和生物多样性低.      

2008年秋季珠江三角洲污染气象分析

利用2008年10月15日至11月20日珠江三角洲从化、广州、开平三地的加强观测资料,分析了加强观测期间珠江三角洲的污染气象特征.结果表明,观测期间,造成珠江三角洲空气污染的天气形势可分为冷锋前部型、高压底部型、高压脊控制型3类.冷锋前部型易造成珠江三角洲中部和东北部污染;高压底部型易造成珠江三角洲西南部污染;高压脊控制型易造成珠江三角洲局地性污染.珠江三角洲城市群污染与盛行东北风且日平均风速小于2m/s有密切关系,大部分时间珠江三角洲西南部出现污染,是由于污染物沿着主导风向输送并累积造成.     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.      

浙江西苕溪水环境容量模型与参数灵敏度分析

针对浙江西苕溪河月流量丰枯悬殊较大、流速小、存在倒流的特点,建立了零维反复流水环境容量模型.以水功能区为基础划分计算单元,选取频率P=50%、75%、90%和近10年最枯月流量为设计水文条件,分别计算了西苕溪CODCr、氨氮、总氮、总磷的水环境容量值;对模型参数进行了蒙特卡罗模拟分析,95%置信水平下,CODcr环境容量置信区间为[17982 t/a,45489 t/a],氨氮为[493t/a,1624t/a],总氮为[435 t/a,1332t/a],总磷为[20t/a,147t/a];模拟结果给了流量、降解系数不确定条件下水环境容量的所有可能值,为决策者提供了更全面的信息.参数灵敏度分析结果表明,各站流量对各污染物环境容量均最敏感,方差贡献占73.3%~99.1%,而降解系数中除k2对CODCr具有一定影响外,其余影响最小,说明计算水环境容量时,选择合适的设计流量极为重要.     

Modeling estuarine-shelf exchanges in a deltaic estuary: Implications for coastal carbon budgets and hypoxia

The export of wetland-derived materials to the coastal ocean (i.e., the “Outwelling” hypothesis) has received considerable attention over the past several decades. While a number of studies have shown that estuaries export appreciable amounts of nutrients and carbon, few studies have attempted to estimate the importance of estuarine sources for the coastal carbon budgets in river-dominated coastal ecosystems. A novel tidal prism model was developed to examine estuarine-shelf exchanges in the Barataria estuary, a deltaic estuary located in the north-central Gulf of Mexico. This estuary has been the site of a massive wetland loss, and it has been hypothesized that carbon export from the eroding coastal wetlands supports the development of a large hypoxic zone in the coastal Gulf of Mexico. The model results show that the Barataria estuary receives nitrogen through the tidal passes and releases carbon to the coastal ocean. The mean calculated tidal water discharge of 6930 m³ s⁻¹ is equivalent to about 43% of the lower Mississippi River discharge. The annual total organic carbon (TOC) export is 109 million kg, or 57 gC m² yr⁻¹ when prorated to the total water area of the estuary. This carbon export is equivalent to a loss of 0.5 m of wetland soil horizon over an area of 8.4 km², and accounts for about 34% of the observed annual wetland loss in the estuary between 1978 and 2000. Compared to the lower Mississippi River, the Barataria estuary appears to be a very small source of TOC for the northern Gulf of Mexico (2.7% of riverine TOC), and is unlikely to have a significant influence on the development of the Gulf's hypoxia.     

Different proxies for the reactivity of aquatic sediments towards oxygen: A model assessment

Information on benthic carbon mineralization rates is often derived from the analysis of oxygen microprofiles in sediments. To enable a direct comparison of different sediment environments, it is often desirable to characterize sediments by a single proxy that expresses their “reactivity” towards oxygen. For this, there are three commonly used proxies: the oxygen penetration depth (OPD), the oxygen flux at the sediment-water interface (DOU), and the maximum volumetric oxygen consumption rate (R_max). The OPD can be directly determined from the oxygen depth profile, while the DOU is usually obtained by a linear fit to the oxygen gradient either in diffusive boundary layer. The oxygen consumption rate R_max requires the fitting of a reactive-transport model to the data profile. This article shows that the OPD alone is a suboptimal proxy, because it shows a strong dependence on the half-saturation constant K_s, and secondly, because it is sensitive to the particular re-oxidation conditions right above the oxic-anoxic interface. Similarly, the volumetric oxygen consumption rate R_max is rather strongly dependent on the kinetic model formulation employed. To show this we fitted three different (Bouldin, Blackman and Monod) kinetics to the same oxygen data profiles. When fitting these models, the R_max values obtained differed by 20% for exactly the same oxygen profile. Accordingly, if one reports R_max values, it is crucial to specify the kinetic model alongside. Overall, DOU emerges as sediment reactivity proxy which is the least model dependent.