海岸带陆海气氮磷污染协同治理:监测、模拟与决策

陆海统筹已成为美丽海湾建设和海岸带可持续发展的关键战略。其中,陆海气氮磷污染协同治理是持续改善近岸海域生态环境质量的关键,但其缺乏理论指导与技术支撑。梳理了陆海气环境介质与界面过程的监测、模型(流域-河流模型、河口-近海模型、大气沉降模型等)的研究现状、技术难点和发展趋势。为加快推进流域-海域综合治理,亟须建立陆海气氮磷污染监测-模型-评估-决策体系。建议加快陆海气界面氮磷通量监测技术开发与应用,构建陆海气集成或耦合模型,在不同时空尺度上探究氮磷污染来源、主要输移通道、跨界面过程和机制。提出了未来研究重点:1)基于监测与模型提升海岸带生态系统的科学认知;2)构建陆海统筹视角的富营养化评估与生态系统健康评估方法;3)创新分区分类环境容量核算与分配方法;4)研究海岸带环境污染多目标治理优化方案;5)开展海岸带社会-经济-环境系统互馈模拟与多主体协同决策,助力生态环境治理能力现代化。     

福建省流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制

溶解氧是衡量水环境质量和生态系统健康的关键参数,当前我国海岸带地区的低氧问题突出,但缺乏对流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制的研究.基于2011~2020年福建省135个地表水（含河口）和66个近岸海域监测点位数据,系统分析了年际和季节两个时间尺度溶解氧的时空演变规律,选取低氧（溶解氧饱和度位于10%分位之内）站位数据,采用数理统计和随机森林模型分析方法,重点研究了河流、水库、河口和近海这4种类型水体的低氧特征及其调控机制.结果表明,溶解氧饱和度近海最高［（98.2±10.2）%］,河口最低［（79.2±17.9）%］.与"十二五"（2011~2015年）相比, "十三五" （2016~2020年）河流和水库的低氧检出频率有明显降低,但河口变化不大.统计有低氧检出的点位,河流和水库的多年平均低氧检出频率在秋季最高,河口在夏季最高.水库和河口低氧问题最为突出但机制不同,水库河段的低氧与夏季径流携带大量有机质输入、层化导致底层水持续耗氧、秋季混合上涌或通过大坝泄流有关,河口的低氧与污染输入、潮水顶托和还原性物质耗氧有关.需要建立系统治理与分区管控制度,进一步加强流域-近海污染控制有助于减缓水体富营养化和低氧问题.     

白龟湖自然保护区冬季鸟类多样性分析

鸟类是湿地生态系统的重要组成成分,也被认为是最好的生物指示物种。2019年12月至2021年12月采用样线法和样点法对白龟湖自然保护区鸟类多样性进行调查,共记录到鸟类94种,隶属于13目34科。其中,国家Ⅰ级保护动物2种,国家Ⅱ级保护动物11种,河南省重点保护鸟类4种。自然保护区内鸟类Shannon-Wiener指数(H)为3.71,均匀度指数(J)为0.57,Simpson指数(D)为0.84,Margalef指数(M)为9.73,优势种为白骨顶(Fulica atra)。IUCN红色名录濒危等级中极危1种,濒危2种,近危2种,易危1种。东洋界、古北界和广布种鸟类分别为9、34和51种。冬候鸟、夏候鸟、留鸟和旅鸟分别为30、9、26和29种。不同生境中多样性指数也有所不同,H、J和D指数均以乡村农田、人工灌木丛和公园生境为较高,以湖泊、河流河汊和石滩滩涂生境为较低;但M指数以湖泊、乡村农田和河流河汊生境为较高,以公园、人工灌木丛和石滩滩涂生境为较低。此次调查不仅丰富了白龟湖自然保护区鸟类名录,而且为保护该湿地冬季鸟类提供了科学依据。     

基于XGBoost选择迁移条件提升LSTM模型河流水质预测能力

准确预测河流水质变化是流域水环境管理的重要基础。目前常用的基于数据驱动的深度学习模型依赖大量的监测数据训练,然而很多河流数据缺乏,无法满足水质预测精度要求。提出了一种基于极端梯度提升模型(XGBoost)的迁移条件选择方法,利用全国河流自动监测站点的水质参数(水温、pH、溶解氧、总氮)数据集,研究建立长短期记忆神经网络(LSTM)模型库,通过迁移学习条件的优化,提升LSTM模型的预测能力。结果表明：1)采用不同源域和迁移方式训练出的模型,其预测精度有很大差异;2)基于XGBoost模型选择最佳迁移条件,迁移模型的预测误差(RMSE)降低了9.6%～28.9%,LSTM模型预测精度明显提升;3)选取合适的迁移方式、选用性质接近的源域数据、增加训练数据量均可以提升迁移模型的预测精度。该建模方法可应用于实测数据少的河流水质预测,为流域水环境精细化管理提供技术支持。