Assessment and management of urbanization-induced ecological risks

The urban ecological risk incurred during the processes of urbanization has been constantly accumulating, creating a severe challenge for China to achieve sustainable urban development. At present, research on systematic evaluation of urban ecological risks is still inadequate, especially at an urban ecosystem level. In this special issue, we use Xiamen City as an example to identify the sources and receptors of urban ecological risks, to develop a methodology system of urban ecological risk assessment, and to propose a method for the management of urban ecological risks. This special issue contains 11 research articles resulting from a comprehensive research project funded by China’s National Natural Science Foundation. The innovations reported in this special issue include a framework of urban ecological risk assessment and a standardized procedure for carrying out urban ecological risk assessment using multiple stressors and endpoints.     

我国地表水中磷酸三苯酯的多层次生态风险评估

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)在电缆材料、塑料制品中被大量使用,是地表水中检出频率最高的有机磷酸酯类阻燃剂之一,近年来受到广泛关注。本文通过文献检索TPP的地表水环境暴露浓度以及对水生生物的毒性效应浓度,利用风险商(hazard quotient,HQ)和概率生态风险评价法(probabilistic ecological risk assessments,PERA)对我国主要地表水中的TPP进行多层次生态风险评价。结果显示,TPP在我国地表水中的浓度为0.2～96.3 ng·L~(-1),以生存为测试终点的急性毒性数据推导出的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)为36.49μg·L~(-1),而以繁殖、发育和生长等为测试终点的慢性毒性数据推导出的PNEC值为1.30μg·L~(-1)。基于急、慢性毒性数据计算的风险商均小于0.1。我国地表水中TPP对0.1%到1%的水生生物造成繁殖、发育和生长等慢性毒性影响的概率分别为1.40%和0.04%,存在较低的潜在生态风险。     

某金属冶炼企业土壤As污染特征及潜在生态风险评价

以某金属冶炼企业原址用地土壤为研究对象,采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法探讨土壤As污染累积、潜在生态风险和空间分布特征。结果表明：研究区土壤采样点位超标率为98.85%,2.5~14.0 m深度范围土壤As污染较重、潜在生态风险较高,尤以6.0~10.0 m深度范围内相对最高。从As污染成因看,0~1.0 m深度范围土壤As污染主要受企业生产活动影响;1.0~14.0 m深度范围土壤As污染除受企业生产活动影响外,还与大量回填的含As较高的硫铁矿渣、极强碱性土壤环境、土壤渗透性有关。从As污染空间分布特征看,垂直方向上As污染浓度在0~10.0 m深度范围内随深度增加呈升高趋势,地表10.0 m以下随深度增加呈下降趋势。水平方向上,地表以下5.0、10.0、12.0 m剖面深度处As污染羽分布随深度增加呈增大趋势,12.0 m以下呈减小趋势。土壤As污染分层评价结果与地表以下特定剖面深度处土壤As污染评价结果一致性较好,土壤As污染较重的区域潜在生态风险亦相对较高。可见,采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法综合评价土壤As污染与潜在生态风险,具有较高的可靠性。     

水文变异条件下潦河生态流量计算研究

气候变化和高强度人类活动改变了流域的自然水文循环过程,导致水文序列出现变异,严重影响了流域水文生态系统的稳定性.目前,基于水文变异条件下的河道内生态流量计算已成为当前变化环境下生态水文学研究的热点问题之一.以江西鄱阳湖西北部的潦河为例,采用水文时间序列变异检验方法分析径流变异性及成因,应用水文模型对水文变异后的径流进行还原,以Kolmogorov-Smirnov（K-S）、Anderson Darling（A-D）和概率点据相关系数（PPCC）3种检验法确定月径流的最优概率分布函数,进而提出水文变异条件下最适宜的潦河生态流量计算方法.结果表明:①潦河万家埠站径流在1972年发生水文变异,突变点后流域年径流增加了12%,降水量的增加和蒸发量的减少是其主要驱动要素.②采用分布式时变增益模型（DTVGM）对径流进行还原,率定期和验证期的相关系数和Nash-Sutchliffe效率系数均大于0.78,径流模拟值和实测值拟合程度较高,表明基于DTVGM进行径流还原是可行的.③基于还原后的径流,对5种概率分布函数进行拟合优度综合检验,确定逐月最优分布函数,并估算月河道生态流量.与Tennant法、最枯月平均流量法、7Q10法等方法比较,基于最优分布函数的生态流量结果更具确定性与合理性.在气候变化和人类活动引起径流变异的背景下,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法能够更科学地体现水文变异对生态需水过程的影响,研究结果可为潦河流域水生态保护和水资源管理提供数据支撑,也可为变化环境下水资源规划和配置提供科学依据.      

北京湿地生态系统重要服务功能及其价值评估

论文基于北京市湿地资源调查数据,重点评估了湿地调蓄洪水、供给水源、净化水质、蒸发降温和维护生境等重要生态服务功能及其价值。结果表明,2014年北京市湿地面积5.14×10⁴ hm²,其中46%为自然湿地,并集中分布在密云、房山和门头沟等远郊区。北京市湿地生态系统年均调蓄洪水20.75×10⁸ m³、供给水源9.44×10⁸ m³、净化水体污染物（COD）4.22×10⁴ t、蒸发吸热3.03×10¹² kJ,并维护着较高质量生境0.96×10⁴ hm²,其经济价值分别为158.95×10⁸、11.89×10⁸、1.69×10⁸、4.21×10⁸和10.84×10⁸元。虽然这些重要生态系统服务的78%来自于北京市远郊区的湖库与河流湿地,但是主城区湿地同样提供着重要的生态服务功能,且受益人群数量较高,因而更需重点保护。     

我国干旱半干旱煤矿区环境问题及对策

近年来,伴随着东部地区煤炭资源的枯竭,我国煤炭开采的重心逐步由东部湿润地区转移到西部干旱半干旱地区。生态环境脆弱是干旱半干旱区自然本底特征,大规模的煤炭开采一定程度上改变了当地的环境现状,带来了诸多环境问题。基于"井工"和"露天"两种不同煤炭开采方式,文章分析了干旱半干旱区煤炭开采造成的主要环境问题,并基于生态累积效应理论,分析了采煤活动的生态累积评估方法。最后,针对存在的主要环境问题提出了相应的对策与策略。     

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。     

武汉集中式饮用水源地土壤重金属的时空分布特征及生态风险评价

研究了武汉市19个集中式饮用水源地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的时空分布特征,采用单因子污染指数和综合污染指数分析重金属污染程度,利用潜在生态风险指数评价重金属生态风险,通过相关性和聚类分析重金属的来源.结果表明,武汉市中心城区水源地土壤重金属的含量普遍高于远城区,同时长江干流附近的水源地土壤重金属含量普遍高于长江支流.Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的单项潜在生态风险指数平均值均小于40,属于轻微风险程度.Cd的单项潜在生态风险指数平均值在80~160范围内,属于强度风险程度.武汉集中式饮用水源地土壤重金属的综合潜在生态风险指数平均值为142.12,属于轻微风险水平.相关性分析表明,武汉集中式水源地土壤重金属Cu、Pb和Cr来源相似,均与交通有关;Ni、As、Cr和Cu来源相似,均与冶金生产有关;Zn、Hg和Cr来源相似,均与防腐和催化化工有关.武汉白沙洲水厂和堤角水厂周边土壤长期定点监测表明,2017年后武汉集中式水源地土壤各种重金属含量均呈现显著下降趋势,其生态风险在未来将进一步降低.     

太湖流域安吉县城绿地系统水生态服务功能

论文对太湖流域上游区域安吉县城绿地系统的水生态服务功能进行了系统研究。在资料收集和实地调查的基础上,研究将安吉绿地分为居住区及单位附属绿地、公园绿地、道路绿地和防护绿地。研究表明安吉县城绿地系统具有明显的减少地表径流和净化水质的水生态功能。2008年,安吉县城绿地系统共减少地表径流400.3×10⁴ m³;削减雨水径流污染物COD 16.0 t、TN 7.91 t、NH₄-N 0.22 t和TP 0.29 t。绿地系统的水生态服务功能与绿地面积以及植被组成相关,在安吉县城绿地系统中,总截留降水和去除污染物最多的为居住区及单位附属绿地,其次为公园绿地、道路绿地和防护绿地。     

跨流域调水生态补偿机制探讨

跨流域调水工程已经成为解决我国缺水地区水问题的重要手段之一,而由跨流域调水引发的生态补偿问题是制约调水工程社会、经济效益发挥的关键因素。目前跨流域调水生态补偿机制设计主要是沿用流域内生态补偿的一般理论与方法,导致跨流域调水生态补偿主体缺失、补偿对象不全面、补偿标准不合理、补偿方式单一,极大地限制了跨流域生态补偿实践的开展。通过比较分析流域内生态调水与跨流域调水在受工程影响、水权转移形式、涉及的利益主体关系、生态补偿主导部门、生态补偿核算标准等方面的特征,提出了以区域水权为理论基础,以生态补偿客体、补偿标准、补偿形式以及补偿保障体系为主要内容的跨流域调水生态补偿机制框架。