辽河流域氨氮水质基准与应急标准探讨

水质基准是水质标准制/修订的科学依据,针对我国流域状况进行水质基准研究,并以此为依据制/修订我国相关水质标准已成为迫切需求.针对辽河流域的水生生物分布和水质状况,借鉴美国氨氮基准方法学,对氨氮毒性数据进行分析,得出了以水体温度和pH值为自变量的辽河流域氨氮急性和慢性基准函数方程,由方程可知,pH值8.0,25℃时,辽河流域的氨氮急性和慢性基准分别为3.06,0.364mg/L.利用荷兰和澳大利亚的水质基准技术对推算结果进行了验证和比较,结果表明3种方法得值在同一数量级,且荷兰基准技术方法相对保守.此外,基于生态风险评估对氨氮水质基准向应急水质标准的转化进行了探讨.     

水环境中藻毒素生态风险的物种敏感性分布评价

藻毒素对人体的健康风险已受普遍关注,然而其对水生态物种敏感性分布的影响尚不明朗。本研究采集已有实验数据,利用种间相关性分析(ICE)模型和物种敏感性分布评估(SSDs)方法,筛选了64个水生生物物种的71组急性毒性数据(EC50),构建水生生物对肝毒素(节球藻毒素、柱孢藻毒素)和神经毒素(类毒素、贝毒素)的SSD方程。在此基础上,计算不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF)以及保护95%物种基础上藻毒素对水生生物的生态风险阈值(HC5),比较不同类别生物对藻毒素的敏感性以及藻毒素对水生生物的生态风险。结果表明:(1)在95%物种保护保证率下,节球藻毒素、柱孢藻毒素、类毒素和贝毒素对全部物种的HC5值分别为74.96、205.39、194.39、0.3μg·L~(-1),贝毒素水生态风险最高,柱孢藻毒素最低。(2)柱孢藻毒素、类毒素对无脊椎动物的HC5值分别为122.93、95.19μg·L~(-1),低于全部物种的HC5值,无脊椎动物受柱孢藻毒素、类毒素影响较其他物种大。(3)物种潜在影响比例可明确表征敏感性,柱孢藻毒素、类毒素在各浓度暴露情景下对无脊椎动物的PAF值均高于脊椎动物,显示无脊椎动物的敏感性较高。     

NMR代谢组学在水生软体动物生态毒理研究中的应用

随着核磁共振(NMR)技术的不断发展,基于NMR的代谢组学方法已经逐渐成为研究水生动物在代谢水平响应环境变化的一种有效方法。水生软体动物作为重要的环境监测生物,近年来人们在其相关研究中取得了不小的成果。文章总结了利用NMR的代谢组学方法研究各类环境胁迫因子对水生软体动物代谢影响的成果,主要综述了水生软体动物不同组织内代谢物组成和含量对环境胁迫的响应,同时对水生软体动物生态毒理代谢组学研究中存在的问题和今后的发展方向进行了讨论和展望。     

天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价

草地退化是当今世界面临的一个极为严峻的生态问题。植被覆盖度作为草地退化监测的重要指标之一,在草地退化、荒漠化治理方面起着重要的作用。为了构建适合于天山北坡典型草地植被覆盖度监测模型,便于对草地及时、快速的监测分析,研究利用新疆阜康市2008年9月Landsat TM遥感影像数据和相应的实测数据,分别探讨5种植被指数(NDVI、RVI、GNDVI、SAVI和MSAVI)与植被覆盖度的线性和非线性(二次多项式、指数、对数以及幂函数)关系,以便获得最佳监测草地状况的植被指数和模型。研究结果表明,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度的相关性最好(P<0.01),而NDVI和RVI较差;通过5种植被指数和植被覆盖度进行回归分析,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度分别建立模型最佳,即:y=138.45x-1.248 2(R²=0.502 7,P<0.01)和y=2 596.66x²-561.54x+38.488(R²=0.605 3,P<0.01),精度达到90%以上。该研究结果说明不同的植被指数适用的条件不同,为今后利用3S技术深入研究荒漠退化草地植被状况的快速监测和科学管理提供支持。     

沉水植物黑藻腐解对微囊藻休眠体复苏的影响

模拟沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)生物量(以湿质量计)分别为0、10、25和50 g时,在17℃下腐解过程中对微囊藻(Microcystis)休眠体复苏的影响,并通过测定沉积物和上覆水的理化指标,探究腐解过程中环境因素的变化及其对微囊藻复苏的影响.为期84 d的腐解试验结果显示,沉水植物黑藻的腐解对微囊藻休眠体复苏具有抑制作用,且黑藻生物量越高抑制作用越强.另外,水体及沉积物中的TN、TP和总有机物含量,沉积物表面的光照强度及pH均随黑藻的腐解时间及黑藻生物量的不同而变化.黑藻的腐解会使沉积物中w(TN)升高;与无黑藻组相比,黑藻生物量越多释放到上覆水中的TN越多,但由于沉积物的吸附及微生物的作用,各试验组中上覆水ρ(TN)呈逐渐下降趋势;黑藻的腐解引起沉积物w(TP)显著升高,并在短时间内造成上覆水中ρ(TP)增加,64 d后复原到初始水平;沉积物及水体中的总有机物含量呈先升后降的趋势,在腐解后期水体中ρ(TOC)基本恢复到初始水平.在腐解过程中抑制微囊藻复苏生长的因素可能包括ρ(TP)的升高及光照强度和pH降低.      

基于生物毒性的松花江氨氮水质评价

以US EPA(美国国家环境保护局)保护淡水水生生物的氨氮基准为基础,建立了基于生物毒性的氨氮水质评价流程,对松花江2003—2010年17个监测断面的氨氮进行了水质评价并提出不同评价结果的应对措施. 结果表明,松花江干流水质整体较好. 按变化趋势来看各断面水质呈逐渐好转的趋势,干流有5个断面在4个评价周期内的评价结果均为A,有2个断面水质评价结果分别由C1、B1好转为A,有4个断面在4个评价周期内有超标情况发生;支流有2个断面在4个评价周期内的评价结果为A,其余4个断面的氨氮污染负荷较高,呈不同程度的超标情况. 按超标断面的河段分布来看,松花江氨氮水质指标呈干流好于支流,上游好于中、下游,丰、平水期好于枯水期的特点. SHJC(松花江村)至HLHX(呼兰河下)断面范围内的超标可能是由于城市密集、工农业发达、氨氮产生负荷较高所造成的;JMSS(佳木斯上)至TJ(同江)断面主要受到pH等水质因子的影响,使该河段范围内仍然存在一定的超标现象.      

山西省永定河流域林草植被生态需水研究

以山西永定河流域及周边17 个气象站点1957—2000 年的气象资料为依据,在GIS支持下,从时空角度定量分析了山西永定河流域林草植被生态需水及其在不同植被类型、流域不同地区及植被生长期内的分配。研究结果表明: 山西永定河流域植被建设最小生态需水量为1 628.5×10⁶ m³,对应的盈余水量为653.5×10⁶ m³,适宜生态需水量为2 709.5×10⁶ m³,对应的生态缺水量为427.5×10⁶ m³;降雨总体上能满足相应面积草、灌、乔植被生长期最小生态需水及草地适宜生态需水,基本满足灌木植被的适宜生态需水,不能满足乔木植被适宜生态需水;生态缺水较多的区域主要是大同、怀仁和左云等地,缺水时段集中在4—6 月。关键词:生态需水;林草植被;GIS;山西永定河流域     

鄱阳湖湿地烧荒遥感监测及其影响分析

鄱阳湖湿地属于我国生态功能区划重要区,兼有洪水调蓄和生物多样性保护的生态服务功能。该区域建有9个国家和省级自然保护区。近年来,全球变暖引发的区域性干旱气象灾害频发,造成鄱阳湖区水体和湿地水位下降、甚至干涸,大量薹草滋生,时有湖区烧荒现象,严重威胁到鄱阳湖湿地自然保护区安全及区域生态环境。2012年初,针对新出现的多起烧荒事件,研究结合遥感快速监测、植物地面调查和GIS缓冲区分析等方法,及时掌握第一手的烧荒区域面积、分布和地面火烧区域与非火烧区域植被生长状况,并经对比和分析获得一些初步认识:①此次春季烧荒区域总斑块95个,烧荒总面积10278.6196hm²,烧荒面积最大的斑块面积1293hm²,烧荒区主要分布在永修县吴城镇鄱阳湖国家级自然保护区和新建县南矶山湿地自然保护区;②火烧后薹草萌发与生长的数量要显著提高,前期地表生物量与盖度也高于未火烧区,但生长后期地表生物量与盖度要低于未火烧区;在萌发与生长的全过程,火烧后薹草的高度均显著低于未火烧区;在生长后期,火烧后薹草群落物种丰富度与生物多样性要明显低于未火烧区;③烧荒地缓冲区分析表明受烧荒影响最大的土地覆盖类型仍是干涸的湖底和邻近农田,随着缓冲区范围的扩大,受影响的森林和农村聚落类型比重加大,应引起足够重视。基于以上三个方面的分析,提出了相关的鄱阳湖区湿地资源保护和烧荒地管理的建议。     

塔里木河下游植被覆盖变化遥感定量分析

在RS与GIS技术支持下,采用空间模型分析法,以2 a为一研究时段,定量分析塔里木河下游输水后植被覆盖变化。结果表明:输水11 a来,Ⅳ级低覆盖植被、Ⅴ级裸地及沙地仍是研究区主要地类。与2000年相比,2010年Ⅰ级极高覆盖植被、Ⅱ级高覆盖植被、Ⅲ级中覆盖植被、Ⅳ级低覆盖植被均呈现逐级增加的趋势,分别增加了986.76、 681.84、 1 091.88、 8 641.89 hm²;Ⅴ级裸地、沙地减少了11 420.37 hm²。整个研究时段,Ⅲ级与Ⅳ级间、Ⅳ级与Ⅴ级间的转化为研究区主要转化类型。随着输水次数和年输水量的稳步增加,研究区植被覆盖类型将向覆盖度、面积稳步增长的平衡态发展,而随着输水量的减少,植被覆盖又转向类型变化频繁的非平衡态。植被覆盖度的增减变化客观反映了输水状况(输水量、输水持续时间),持续、稳定的输水是植被覆盖(覆盖度、面积)稳步增长的前提。     

高光谱植被覆盖度遥感估算研究

以北京大学"无人机遥感载荷综合试验场"为试验区,采集草地植被覆盖度(Vegetation Cover, VC)和相应样方冠层高光谱反射率数据,并对比研究了高光谱反射率三种变换形式(小波能量系数、主成分和植被指数)与VC之间的关系模型。结果表明:在三种变换形式中,植被指数模型(R²大于0.8,RMSE小于等于0.018 8)优于基于小波变换和主成分分析的VC模型;经过对高光谱数据进行小波分解获得的第二和第四小波能量系数与VC之间存在显著的对数相关(R²分别为0.811和0813;RMSE分别为0.019 9和0.019 8);以多个小波能量系数作为自变量的VC多元回归模型明显优于基于主成分的多元线性回归,R²和RMSE分别提高0.058和0.030;将高光谱EVI模型与TM-EVI数据相结合生成的试验区VC空间分布总体上呈北部和南部植被覆盖度高(分别>75%和>55%),中部相对低(15%~55%)的特征,与其土地利用/覆被特征相吻合。