湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

因子回归和交互联合探索区域植被覆盖度的影响因素——以三江源地区为例

利用SPOT VEGETATION数据获取的归一化植被指数（NDVI）,分析三江源地区植被覆盖度（FVC）的空间异质性,围绕自然和人类活动因素,基于因子回归与交互作用联合探索自然因素和人为因素对三江源地区植被覆盖的影响.结果表明：（1）三江源地区植被覆盖度整体呈现明显的空间异质性;（2）总体上FVC空间分布的影响因素表现为自然环境因素>人类活动因素;（3）降水是影响三江源地区FVC的主要驱动因子,解释力达0.777;（4）因子交互发现：驱动解释系统呈现双因子增强,说明从系统的角度来看不存在独立起作用的因子,年降水量与其他因子的交互作用最强;（5）降水梯度影响了三江源地区FVC空间异质性的解释程度.随着降水增加,因子解释力趋稳,在降水量较多的三江源东部地区,FVC趋向于更易受高程和气温的影响;（6）数据结果亦验证了因子独立的全局最优筛选仅仅是模拟因变量特征的最优函数,其解释效果与因变量的驱动解释不能完全等同.     

不同养殖水体溶解氧与环境因子关系的比较

根据2003年7月到2004年6月间对厦门铁道公司东山牙鲆工厂化养殖车间和同安湾网箱养殖区养殖水体水环境监测的资料分析整理而得.研究结果表明:东山牙鲆养殖车间的DO、NH4-N、NO2-N均达到了二类渔业水质标准,但COD偏高,超出四类渔业水质标准.在工厂化养殖中,由于受人为的影响,DO与其他环境因子不存在线性关系.而在同安湾,NH4-N、NO2-N、DO和COD均达到了二类渔业水质标准,同时DO与COD,DO与NH4-N之间都存在较好线性关系.     

中国城镇污水处理厂温室气体排放趋势及驱动因子识别

为实现我国城镇污水处理厂绿色发展,助力实现“双碳”目标,通过测算2014-2020年我国各省(自治区、直辖市)城镇污水处理厂温室气体排放量(不包括西藏自治区和港澳台地区数据,下同),分析各省份污水处理厂水-能关系及空间格局变化趋势,并基于随机森林模型识别影响城镇污水处理厂温室气体排放的驱动因子,探究各因子对碳排放总量的影响程度.结果表明：(1)我国2020年城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO₂当量计)为33.26 Mt,较2014年增长了45%.全国人均排放量为22.9 kg/a,单位GDP排放强度为3.19 kg/(10⁴元),吨水排放强度为0.589 kg/m³,均存在北高南低的特征.(2)华北地区城镇污水处理厂温室气体间接排放占比最高,天津市水-能关系最为合理,GWFRE(灰水足迹削减率)与eGWFR(单位能耗下的灰水足迹削减效率)分别为4.57、9.14.(3)全国城镇污水处理厂温室气体排放的空间自相关性逐年加强,热点区域面积逐年减小,冷点区域面积逐年增加,局部格局呈显著的南北分异.(4)驱动因子中人口数量、...     

太原市大气PM_(2.5)中铅同位素特征研究

使用ICP-MS测定太原市2009年夏季至2010年春季典型月份中存在于PM2.5上的铅(Pb)及同位素特征,分析了铅的浓度水平、季节变化特征,探讨了铅同位素丰度比特征,并由富集因子法初步解析了铅的来源。结果显示,太原市环境大气中存在于PM2.5上的Pb含量为270.83ng/m3,低于我国环境空气质量标准(GB3095-2012)中对颗粒物中铅的年均限值,在国内属中等水平。冬季存在于PM2.5中的Pb浓度水平最高,与取暖燃煤排放有关;扬尘中的Pb富集则对春季的Pb污染有较大贡献。Pb与PM2.5的相关性显示夏季和冬季二者来源一致,皆为燃煤排放;206 Pb/207 Pb与208 Pb/206 Pb的同位素丰度比特征也表明PM2.5中Pb的主要源于燃煤排放,由于冬季煤炭消费量较高,其燃烧排放对PM2.5中Pb的贡献高于其他季节。采样期间PM2.5中Pb的富集因子(20.45)显示,Pb主要源于人为活动的排放;春季的富集因子(10.76)接近10,表明春季时自然源的Pb对PM2.5的贡献较大。     

呼伦贝尔草原生态功能区防风固沙功能重要性主要影响因子时空变化特征

以呼伦贝尔草原生态功能区为研究对象,选择了植被覆盖度、地形因子、土壤可蚀性、大风日数和湿润指数作为防风固沙功能重要性的评价指标,综合采用构建专家判断矩阵和层次分析法建立了评价指标体系。利用ETM影像数据和地理信息系统技术对呼伦贝尔草原生态功能区三期(2000—2003年、2004—2007年和2008—2011年)的防风固沙功能重要性进行了评价,并分析了各单因子重要性和综合重要性的动态变化和空间分布格局。结果表明,植被覆盖度是影响防风固沙功能重要性的关键因子。2000—2011年,呼伦贝尔草原生态功能区的防风固沙功能重要性呈先升高后降低的趋势;空间分布由东向西逐渐升高,沙带地区防风固沙功能重要性较高,温性草甸草原区和温性草原区防风固沙功能重要性较低。     

千岛湖溶解氧的动态分布特征及其影响因素分析

基于2011~2012年1~12月千岛湖6个站点的溶解氧浓度实时监测数据,分析了千岛湖溶解氧的垂直分布以及时空分布特征,并探讨了影响水体溶解氧动态分布特征的影响因子.结果表明,溶解氧分布特征有明显的垂向差异以及季节差异.冬季,平均溶解氧值较高,除大坝前站点,其余各站点溶解氧无显著垂向差异;夏季,溶解氧垂向差异显著大于春秋两季.水深较深的小金山、三潭岛和大坝前站点其夏季溶解氧最大值出现在真光层,分别达到11.59、12.52和10.96 mg·L-1.千岛湖表层溶解氧最大值出现在春季,而最小值出现在秋季.相关性分析结果表明,溶解氧与水温、pH、叶绿素a浓度的相关性存在季节性差异.夏季,水温与溶解氧存在极其显著的线性相关,温度热力分层是影响溶解氧在夏季垂直分布的关键因素.春夏季,pH、叶绿素a浓度与溶解氧的相关系数较高,主要与浮游植物光合作用有关.     

大庆库里泡浮游植物群落时空变化及其与环境因子的相关性

库里泡是黑龙江省大庆市重要的排污、泄洪湖库之一。近年来,由于大庆市生活及工业污水排放总量逐年增加,库里泡水体质量有所下降。为掌握库里泡浮游植物群落结构特征及水环境状况,于2019年春、夏、秋3季在库里泡共设置了13个采样点,对浮游植物群落及其与水环境变量的相关关系进行了研究。利用群落相似性分析(ANOSIM)检验浮游植物群落的组间及组内差异;采用相似性百分比(SIMPER)分析辨别对群落时空格局有显著影响的物种;通过冗余分析(RDA)确认环境变量及浮游植物优势种的生态分布特征,并对主要影响因子进行辨别。结果显示:研究期间共鉴定出浮游植物106种,隶属于6门8纲13目23科49属。库里泡的浮游植物群落组成为绿藻-硅藻型,而蓝藻、隐藻、甲藻、裸藻种类相对较少,占比仅为25%。其中,优势种有15种,主要为狭形纤维藻(Ankistrodesmus angustus)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)等。ANOSIM和SIMPER分析结果表明,季节差异和生境差异对库里泡浮游植物群落结构的构建具有一定的驱动作用。RDA结果表明,影响库里泡浮游植物群落时空格局的主要环境变量为水温、总磷和总氮。营养状态指数评价结果显示,库里泡水质为中度富营养。经与近10年间的库里泡相关研究对比发现,库里泡水体浮游植物群落结构较为稳定,浮游植物优势类群略有改变。     

长春市净月区颗粒物重金属污染特征及健康风险评价

为了解长春市净月区不同粒径颗粒物重金属的污染特征及健康风险,于2017年4—6月采集PM_1、PM_(2.5)、PM_5、PM_(10)及总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定8种重金属(Pb、Cd、Cr、Ni、V、Co、Sb、Mn)及Al浓度,采用富集因子法判断8种重金属的富集程度,进一步结合健康风险评价模型对人群健康风险进行评估。结果表明,净月区4月PM_(2.5)、PM_(10)、TSP均超出《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准。8种重金属中,Sb、Pb浓度相对较高,Pb主要富集在细颗粒物(PM_1、PM_(2.5)、PM_5)上,Cd、Ni、Mn、V、Sb主要富集在粗颗粒物(PM_(10)、TSP)上,富集因子排序为SbCdPbCoCrNiVMn。Cd、Cr、Ni、V、Mn的非致癌风险熵(HQ)小于1,非致癌风险水平可接受;Sb的HQ大于1,对人群存在非致癌风险。Pb、Cd、Cr、Ni的致癌风险值R大于10~(-6),存在致癌风险。     

天津典型道路环境PM2.5中重金属的粒径分布及健康风险评价

2015年7月3—17日,采集天津3条典型道路路边道路交通环境中不同粒径段的PM_(2.5)样品,分析其中的12种金属元素,并开展健康风险评价。结果表明:(1)3种典型道路上PM_(2.5)均超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中二级日均限值(75μg/m~3)。主干道、次干道、快速路上PM_(2.5)中金属元素累计质量浓度分别为0.68、0.74、0.67μg/m3。(2)多数金属元素的粒径分布存在明显差异。Zn和Cu为轮胎和刹车片磨损标志物,峰值在较大粒径颗粒物上。Sb通常作为添加剂以Sb2S3的形式加入到刹车片中,峰值出现在0.2～1.0μm粒径段。(3)Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb的富集因子10,受到人为源的作用。对于儿童和成人群体,全部道路路边环境的非致癌风险危险指数均大于1,具有非致癌风险。PM_(2.5)中Cr、Co、Ni、As、Cd的致癌风险基本上均超过美国环境保护署推荐的可接受风险阈值(10-6),具有明显的致癌效应。