基于PLUS模型的黄河流域生态系统服务评价及多情景预测——以陕西段为例

生态系统服务长期供给与最大化是社会可持续发展的重要前提,应准确掌握生态系统服务变化趋势。基于多源数据,借助InVEST模型和生态系统服务评估体系构建等方法理论,综合分析了2000—2020年黄河流域陕西段各类型生态系统服务的时空演变特征,并利用PLUS模型对2035年其土地利用及生态系统服务变化情况进行模拟预测。结果表明:(1)2000—2020年黄河流域陕西段综合生态系统服务值整体表现出“南高北低”的分布特征,各生态系统服务优势区域同样集中在研究区南部。(2)2000—2020年研究区内综合生态系统服务值表现为先降后升,且提升明显,高值区域由南到北不断扩大;除土壤保持服务外,其余类型生态系统服务值在研究时段内均有一定提升,且各生态系统服务间具有明显的空间分异性。(3)相较于自然发展情景,生态保护情景下林地面积提升显著,研究区中北部服务等级提升明显;建设优先情景下建设用地面积大幅增长,沿黄水系服务等级降低区域聚集明显;可持续发展情景下林地和建设用地均有扩张,研究区北部服务等级提升明显。研究结果能够为黄河流域生态综合整治及高质量发展提供科学参考。

渭河陕西段干支流多环芳烃分布特征及潜在生态风险研究

【目的】为研究渭河陕西段干支流多环芳烃的时空分布特征,分析其来源与潜在的生态风险,【方法】采用气相色谱-质谱法(GC-MS)连续2 a对研究区内30个采样点水体的15种多环芳烃进行了定量检测分析,使用异构体比值法解析其来源种类及贡献程度,并运用苯并(a)芘毒性当量生态风险评价(TEQBap)和终生致癌风险评价(ILCR)分析其潜在风险。【结果】结果显示:渭河陕西段水体中ΣPAHs范围为0~93.00 ng·L^(-1),检出平均值为9.67 ng·L^(-1);单体浓度范围为0~30.50 ng·L^(-1),其中苯并蒽和芴的检出浓度最高,检出平均值分别为3.25 ng·L^(-1)、2.83 ng·L^(-1);在环数占比上,多环芳烃主要以三环、四环和五环的中高环形态存在。【结论】结论表明:渭河陕西段平水期各多环芳烃浓度相比丰水期有所增加,丰水期各多环芳烃种类分布相比平水期较为单一;各采样点处多环芳烃小于轻污染水平,与国内外其他河流相比处于较低水平;多环芳烃主要来源为煤等化石燃料及生物质的燃烧,并具有一定的生态风险,致癌风险不容忽视。

汉江流域生境质量时空变化特征及驱动力分析——以陕西段为例

生境质量是生物多样性维持能力的重要表征,深入分析生境质量的时空分布特征及其驱动机制,对保障区域生态安全和提升人类福祉具有十分重要的意义。为探析汉江流域(陕西段)生境质量的时空分布特征及驱动机制,本研究运用InVEST模型评估了2000—2020年流域生境质量,利用冷热点分析和地理探测器,明确了其集聚状况,剖析了流域内生境质量空间变化的驱动机制。结果表明:2000—2020年汉江流域(陕西段)生境质量空间分异明显,整体呈西北高东南低的分布态势,以较高和中等生境质量为主,但整体呈现缓慢下降的趋势;汉江流域(陕西段)生境质量在空间分布上具有正相关性,在空间分布格局上存在高-高、低-低集聚特征;土地利用、海拔和归一化植被指数对流域内生境质量贡献较大,土地利用/覆被和其他因子的交互作用明显。

秦岭(陕西段)植被碳汇时空变化与气候关联性研究

秦岭是我国重要的生态安全屏障,研究植被净生态系统生产力时空变化与气候关联性,对解释植被的碳汇变化具有重要意义。本文基于谷歌地球引擎云计算平台,利用净初级生产力数据、气温数据、降水数据和太阳辐射数据,采用Theil-Sen Median回归分析、变异系数和偏相关性分析对秦岭(陕西段)2000—2021年植被净生态系统生产力时空变化和气候因子关联性进行研究。结果表明:①2000—2021年,秦岭(陕西段)植被净生态系统生产力在空间分布上呈西部高、东部低,由西向东逐渐递减格局。年均净生态系统生产力为595.91 gC/(m^(2)·a)且基本全部是碳汇区(NEP>0)。②2000—2021年,秦岭(陕西段)植被净生态系统生产力平均趋势系数为-0.007,趋势变化呈稳定状态。③2000—2021年,秦岭(陕西段)植被净生态系统生产力稳定性在空间分布上呈显著异质性,其中92.03%面积的区域持续发挥着碳汇功能。④2000—2021年,秦岭(陕西段)植被92.62%面积的区域净生态系统生产力与降水呈正相关,54.34%面积的区域净生态系统生产力与太阳辐射呈正相关,96.63%面积的区域净生态系统生产力与气温呈正相关,表明气温是影响该地区最重要的气候因子。本文对提高生态系统碳汇价值和尽早实现我国“双碳”目标都具有积极意义。

渭河流域(陕西段)河流生境质量分布格局及驱动力分析

探究河流生境质量分布规律及其驱动力是管理河流生态环境,促进河流生态系统高质量发展的重要基础。以渭河流域(陕西段)的河流为研究对象,收集了2023年10月研究区42个调查断面的生境质量数据,构建了渭河流域河流生境质量评价体系,运用组合赋权法计算了渭河流域河流生境质量指数,探讨了渭河流域(陕西段)河流生境质量的分布特征。利用相关性分析、逐步回归模型和通径分析,揭示了渭河流域河流生境质量的驱动因素,并在此基础上提出了渭河流域河流生境质量的提升对策。结果表明,1)渭河流域河流生境质量总体良好,生境质量指数在1.93-3.81之间,其中,2.38%的调查断面生境优秀,35.7%的调查断面生境良好,50%的调查断面生境一般,11.9%的调查断面生境较差。河流水环境状况最好,河流形态与结构指标分异较大;河流生物得分最低,是制约渭河生境质量的主要因素。支流生境质量普遍好于干流,并均呈现出由上游到下游生境质量逐渐下降的空间变化特征。2)底质组成、河道蜿蜒度、岸坡稳定性、栖境复杂性及周边土地利用方式都是影响渭河流域(陕西段)河流生境质量的主要因素。3)河道蜿蜒度是对陕西段渭河流域河流生境质量直接影响最显著的因子,底质组成是间接影响作用最大的因子,两者都具有正向影响。研究结果可为河流生境质量驱动因子研究提供思路,同时为恢复渭河流域河流生境质量、完善河流生态环境保护政策、维护河流生态系统可持续发展等方面提供理论和现实依据。

南水北调中线水源区陕西段水土保持和生态补偿现状及发展对策

陕西省秦岭区域汉江、丹江流域是全国水资源配置的战略水源地,是南水北调中线工程和省内引汉济渭工程的核心水源涵养区。南水北调中线工程使陕南整体被划入主体功能区的限制开发区,经济发展受到很大制约,面临缺乏项目资金但有治理要求、缺乏补偿机制但有限制性法规的突出矛盾,为了破解当前不利局面,迫切需要从国家层面给予当地政府更多的政策和项目支持。从陕西省工作实际出发,阐述了水源区水土保持和生态补偿现状,分析了存在的问题,并从三个方面提出了建议和对策,尤其是要完善生态补偿政策和机制,加大生态补偿力度,尽快启动实施“丹治”“十四五”规划,探索生态产品价值实现机制和路径,以弥补水源区因保护生态环境而做出的巨大牺牲,彰显主体功能区建设大局和“一泓清水永续北上”政治担当。

渭河(陕西段)河道自净需水量研究

建立了河段自净最小需水量计算模型。为了使研究区段内的水质达标,该区段内的自净需水量应该是从区段内所有河段最小需水量中取其最大量。应用该方法分达标排污和现状排污对渭河(陕西段)河道自净需水量做了计算。结果分析表明:渭河河道自净需水量随年径流流量变化不大,自净缺水严重,主要出现在非汛期,达标排污较于现状排污,自净需水量大幅度下降,自净缺水主要出现在1,2,12三个月。

渭河陕西段水体中重金属的时空动态变化特征研究

基于2008—2012年渭河流域陕西段水体26个断面的重金属监测数据,以Hg、Cd、Cr6+、Pb和As为研究对象,采用单因子水质标准比较法、重金属污染指数法(HPI)和秩相关系数法等对该段水体中重金属污染的时空动态变化特征进行研究。结果表明,渭河流域陕西段水体重金属综合污染程度年际变化呈显著下降趋势,年内变化特征各异,没有明显的规律性,Cr6+污染程度呈不显著上升趋势,Hg、Cd、Pb和As污染程度呈下降趋势,其中Hg下降趋势显著。渭河流域陕西段水体重金属综合污染程度空间分布呈现明显的区域性差异,其中西安段变化幅度最大,是影响渭河陕西段水体重金属质量浓度分布的主要河段。

渭河陕西段鱼体肌肉中重金属污染研究

运用原子吸收及原子荧光仪,按照国家标准测定方法,对渭河陕西段7种鱼体肌肉中Pb、Cd、Hg、As等4种重金属进行测定。结果表明：4种重金属（Pb、Cd、Hg、As）在7种渭河鱼体肌肉中的残留范围分别为0~0.80 mg/kg、0~0.022 mg/kg、0~0.465 mg/kg和0~0.032 mg/kg（湿重）,除17.4%的样品中Pb超过食品安全国家标准的限量外,其他样品中重金属元素均低于限量标准。赤眼鳟肌肉中Pb含量与其他鱼类Pb含量差异显著（p〈0.05）,其他元素在不同鱼类肌肉中差异不显著（p〉0.05）。渭河鱼体肌肉中重金属污染指数均低于0.5,属于微污染和轻污染程度,但从重金属单项污染指数看,Pb却达到中污染水平,且无论是含量还是检出率均高于其它3种元素,说明渭河陕西段重金属污染以Pb为主,其食用安全性存在一定风险,应加强污染源排查管理并定期监测。

渭河陕西段水环境容量研究

运用一维稳态水质模型和水环境容量模型,采用段首控制高功能区和段末控制低功能区相结合的方法计算渭河陕西段水环境容量。根据水质、水文监测资料和沿岸排污情况,计算了丰水年、平水年、枯水年各频率年COD的水环境容量。水环境容量计算结果与渭河现状排污量进行对比,得出渭河陕西段中下游现状排污量已远超出功能区段的水环境容量,结合排污资料对污染严重功能区COD进行削减以及对削减量进行分配。

渭河陕西段河床沉积物重金属污染分析

测定了渭河陕西段6个断面沉积物4种重金属元素含量,探讨了沉积物重金属垂向分布特征,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染程度及潜在生态风险做了初步评价.研究结果表明,研究区域河床沉积物主要为Cu、Cd污染,个别点位Cu和Cd为中度或轻度污染,尤其是草滩断面的Cd含量,严重超过背景值,平均超标为3.1倍,且该断面大部分点位Cd为中度污染,表现为较重生态风险.各断面污染程度由重至轻排序为:F、C、A、D、E、B,潜在风险程度由重至轻排序为:F、D、C、E、A、B.F断面的污染程度较高,潜在生态风险较大.

渭河陕西段水体主要污染物特征分析

运用主成分分析法,结合SPSS统计分析软件,对渭河陕西段4个实验点2013年3月和6月水体中的TN、TP、NH3-N、石油类等11个水质监测指标进行分析,对渭河的水环境质量进行综合评价.结果表明:(1)渭河水体受有机污染和重金属污染严重;(2)综合得分表明:6月污染程度高于3月,草滩在3月和6月污染变化剧烈,3月污染程度高于6月;临潼在3月和6月污染均不严重;眉县和华县均有污染,但华县污染程度更高;(3)主成分分析法与综合污染指数法、内梅罗指数法进行比较,得出主成分分析法是一种切实可行的水质评价方法.

渭河干流陕西段综合治理前后的水质变化与趋势

[目的]讨论渭河干流陕西段综合整治项目启动以来河道水质的变化趋势,检验整治工程的治理成效,为后续河道的污染防治提供一定技术支持。[方法]基于2010—2016年渭河干流陕西段主要监测断面的水质数据进行水质综合评价,应用Mann-Kendall检验法阐述水质变化趋势,运用重标极差分析法(R/S分析法)查明水质的未来变化趋势。[结果]2016年渭河干流陕西段河道水污染已由2010年的重度污染转为轻度污染,劣Ⅴ类水质断面比例减少了58.8%,Ⅳ—Ⅴ类断面比例增加了55.5%,Ⅰ—Ⅲ类断面占比保持平稳;宝鸡市、咸阳市、西安市和渭南市4个出境断面枯水期化学需氧量(COD)、NH3-N浓度普遍高于丰水期,治理后西安市出境断面污染削减最为显著,但是西安市出境断面仍然是4个断面中污染最为严重的断面;4个出境断面NH3-N浓度均呈现高度显著下降趋势且未来持续性较强;咸阳、西安、渭南市出境断面COD浓度呈显著下降趋势,但是未来持续性较弱,宝鸡市出境COD浓度呈不显著上升趋势且会延续。[结论]综合治理后,河道污染程度明显减轻,水质变化明显,但部分断面污染物浓度有上升趋势,需引起特别关注。

渭河陕西段河床沉积物的粒度参数分析

在渭河陕西段选取眉县、咸阳、西安、临潼、华县5个研究点,通过对河床沉积物样品的采集与粒度分析,分别采用Folk-Ward图解法公式和McManus矩法公式,对5个研究点沉积物的粒度参数进行计算和比较。结果显示,两种方法计算得出的5个地点沉积物平均粒径和分选系数基本相同,但偏度和峰度计算结果相差较大。图解法计算结果中除西安草滩外,其他4个采样点粒径均符合正态分布;矩法计算出的偏度和峰度的数值超出了所规定的描述范围。从两种分析方法来看,渭河表层沉积物粒度分析更适合用图解法进行计算和描述。

渭河陕西段表层沉积物重金属污染特征及潜在风险

为了解渭河陕西段表层沉积物重金属的污染特征,采用ICP-MS分析了13个采样断面表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 8种重金属的含量,并对其来源和生态风险进行了评价。结果表明:渭河陕西段8种重金属的平均含量顺序依次为Mn>Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd;除Ni外的其余7种重金属的平均含量均超过陕西省A层土壤背景值。各断面表层沉积物重金属的潜在生态风险指数(RI)介于111.4~7 043.7,其中23.1%的断面有极强生态风险,46.2%的断面为中等生态风险,其余为轻微生态风险。Cd污染最为严重,对各断面的潜在生态风险介于较强生态风险与极强生态风险之间,对RI的贡献平均为85.2%;其余7种重金属在所有断面均属于轻微生态危害。渭河陕西段表层沉积物As、Cd、Cu和Zn主要为工业与农业来源;Cr和Ni主要为自然来源;Pb和Mn与城市污水和交通污染来源有关。

G316陕西段地质灾害及对策分析

随着公路建设的不断发展,公路沿线地质灾害越来越多,危及公路的安全和正常运营。论文通过对G316国道陕西段地质灾害详实调查,在分析自然条件和地质条件的基础上,公路沿线地质灾害具有种类多,分布广、活动频繁,危害大的特点,常冲毁道路、耕地、房屋,危及人民的生命财产安全,同时研究了该段公路沿线地质灾害的分布特征、形成机制、危害及对策措施。研究表明,该段公路的地质灾害与工程地质条件、公路本身建设及人为因素等因素有关。所以,应结合上述特点因地制宜地治理灾害,达到治理灾害和保持公路生态环境相协调为目的。

西气东输管道陕西段工程建设中的土壤流失及防治

西气东输管道陕西段工程建设穿越多种生态环境敏感的地区,地形地貌复杂,生态环境脆弱,建设施工过程中引发新的水土流失。将水土流失防治区分为风蚀防治区和水蚀防治区,根据各自的特点,制定防治措施,实现管道工程建设与沿线生态环境同步进行的目的。

渭河陕西段径流系列的一致性分析

水文资料是工程设计的基础资料,其资料的一致性直接影响工程设计结果的合理性。本文采用渭河陕西段林家村,咸阳,华县三站1951-2010年的年径流资料,定性分析、定量检验了其序列的一致性。结果表明:①径流序列的趋势、突变及参数等的变化并不足以表明其一致性的改变,需要进一步的检验;②通过定量检验表明:1969-1971年的突变并未通过显著性为0.05的一致性检验,而1991-1994年的突变却通过了显著性为0.05的一致性检验,说明渭河陕西段径流序列的一致性改变发生在1991-1994年间。

汉江流域陕西段非点源污染特征解析

基于收集的汉江流域陕西段27个气象站点的逐日降雨数据、安康站水量水质数据及2017年流域内各区县统计年鉴数据,利用小波分析法、径流分割法、输出系数法及等标污染负荷法等方法分析降雨周期及空间分布、非点源污染负荷通量量化及农业源污染物负荷空间分布特性三方面内容。结果表明:1)研究区域降雨量有27 a的主周期,降雨量和降雨强度空间分布趋势不一致,但高值中心均位于镇巴县;2)汉江干流安康段2011—2017年的水文频率在5%~97%之间,非点源污染物TN、TP、COD、NH 3-N通量的多年均值分别为:4260.1 t、351.8 t、8.67万t和1987.6 t,其占比在41.4%~86.7%之间;3)等标污染负荷空间分布有较强的一致性,TN污染主要来源是农业用地,TP、NH 3-N污染主要来源是畜禽养殖,COD污染主要来源是农村生活。未来汉江流域陕西段非点源污染治理应根据各区县污染源情况制定因地制宜的方案,最大程度地减轻源头污染。

黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布特征

[目的]对黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布特征进行研究,为维护区域土地生态环境提供科学依据和技术支持,为其他类似型区域提供参考。[方法]利用DPSIR构建土地生态安全评价体系,运用熵值法、自然断点法和改进后的TOPSIS法对2000—2020年黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空特征进行分析。引入障碍度模型,进行障碍因子诊断。[结果]①土地生态安全综合值从2000年的0.4487上升到2020年的0.5353,综合安全水平由中级升至良好;②2000—2020年中北部区域由中级上升为良好水平,南部保持中级水平,总体呈现向好发展趋势;③土地生态安全评价单项结果各不相同,趋势呈现不同变化;④2000—2020年准则层指标障碍度年变化率,驱动力、状态和压力以年均5.81%,6.81%和5.51%速度增加;影响和响应以年均26.74%和33.43%的速度下降;⑤主要因子障碍度从2000年的农民人均纯收入和森林覆盖率变成了2020年的粮食总产量、人均建设用地面积和人均生态用地面积。[结论]黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布达到良好水平,距离优质仍有差距。因此,在未来需要找准黄河干流沿线区域定位,坚持分类指导、因地制宜,绿色发展,赏罚同行,推进土地生态安全再上一个台阶。