社会-生态综合视角下海岸带生态监管框架与应用——以深圳为例

海岸带作为海洋与陆地两大生态系统的连接与桥梁,既是国民经济、社会发展的重要区域与战略中心,也是生态环境破坏和污染的热点区域。以往针对海岸带区域开展的城市化对生态环境的影响研究,主要利用30 m空间分辨率的Landsat数据分析城市扩张对自然生态系统的侵占,如自然用地减少、景观异质性降低、填海造陆速度变快等,而针对污染产业、人类活动等引起的河口水质污染、水温异常、自然岸线退化等复杂生态环境问题关注不足,难以满足陆海统筹管理、综合防治的需求。因此,研究围绕海岸带面临的主要问题,面向海岸带生态环境综合管制,构建了“问题识别-格局量化-地面调查-生态监管”的综合框架,通过明确生态环境问题,量化社会-生态格局,开展实地调查,制定生态监管目标和策略。通过融合高分影像、兴趣点、道路等多源异构数据并结合地面调查,准确识别影响生态环境的社会-生态格局因子,实现空间显性的生态监管。进一步以深圳为典型案例,探讨该概念框架的应用,将深圳市海岸带划分为了四类共980个生态监管单元,其中包括153个优先保护单元,主要为分布在海岸带东部的林地,7个生态风险较大的核心管控单元,597个几乎分布在海岸带西部的重点管控单元和223个涉及人类日常活动的一般管控单元,并分别提出了相应的生态监管策略,以期为陆海统筹的海岸带综合管理提供科学支撑。

松花江流域氮时空分布特征及源解析研究

松花江流域是我国氮污染较为严重的流域之一,为了研究松花江流域氮时空变化特征和主要来源,结合松花江流域2003—2018年国控断面NH 4+-N、TN及相关指标的监测数据和典型断面采样检测数据,采用季节性Kendall检验法分析了松花江流域ρ(NH4^+-N)、ρ(TN)和ρ(COD Mn)的历史变化趋势,利用Origin 8.0软件绘制了ρ(NH4^+-N)、ρ(TN)和ρ(COD Mn)的沿程分布图及水期规律图,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明:①松花江流域城市污染排放对水体氮浓度具有较大影响,城市下游断面氮浓度远高于城市上游断面,并且松花江流域支流氮浓度高于干流.②时间维度上,松花江流域水体中不同水文期ρ(NH4^+-N)和ρ(TN)变化规律为枯水期>平水期>丰水期,ρ(COD Mn)变化规律为枯水期<平水期<丰水期.③季节性Kendall检验法分析结果显示,松花江流域90.0%的断面ρ(NH4^+-N)呈下降趋势,62.5%的断面ρ(TN)呈上升趋势,且上升趋势断面主要集中在支流伊通河、阿什河上.④13个典型采样断面δ15 N-NO3(硝酸盐氮同位素)和δ18O-NO3(硝酸盐氧同位素)值域范围分别为1.52‰~11.15‰、-13.82‰~1.32‰,水体氮主要来源于含氮肥料、土壤侵蚀造成的有机氮输入以及人畜排泄物和城市生活污水输入.研究显示,近15年来松花江流域干流水体氮污染情况呈好转趋势,但重要支流水体氮污染仍严重,城市污染排放是流域水体氮污染的重要影响因素之一,需要加强对城市生活污水及化肥和粪肥等农业面源输入的管控.

黑龙江流域典型断面水体DOM荧光特性分析

为研究黑龙江流域水环境腐殖质的组成、时空分布特征及来源特征,通过野外调查、静态浸泡试验和动态淋溶试验,利用三维荧光激发-发射矩阵结合平行因子分析(EEM-PARAFAC)及荧光定量指标,分析水体DOM(dissolved organic matter,溶解性有机物)的荧光特性和来源特征.结果表明:①ρ(COD Mn)在平水期和丰水期出现了畸高现象,平水期和丰水期水体DOM的相对含量高于冰封期.水体DOM识别出4种荧光组分〔长波段类腐殖酸(C1)、短波段类腐殖酸(C2)、类富里酸(C3)和类色氨酸(C4)〕,其中类腐殖质总贡献率在50%以上,属于类腐殖质主导型.平水期、丰水期和冰封期水体DOM的FI(荧光指数)值分别为1.48~1.61、1.51~1.63和1.52~1.79,BIX(生物源指数)值分别为0.56~0.75、0.55~0.73和0.61~0.92,HIX(腐殖化指数)值分别为5.84~13.42、5.70~15.78和2.84~12.05,表明水体DOM是陆源和自生源贡献相结合,具有自生源特征和强腐殖质特征.②通过静态浸泡试验模拟土壤溶解,识别出5种荧光组分,除C1~C4外,还识别出类酪氨酸(C5);通过动态淋溶试验模拟降雨过程,识别出4种荧光组分(C1~C4).土壤DOM的荧光特性与水体DOM相似,表明水体DOM与土壤DOM具有相似的来源.③3个水期各荧光组分的荧光强度均与ρ(DOC)呈线性相关.其中,C1、C2和C3的荧光强度与ρ(DOC)均呈显著线性相关,平水期、丰水期、冰封期C1的相关系数分别为0.7762、0.8524和0.9568,C2的相关系数分别为0.4783、0.2659和0.8784,C3的相关系数分别为0.6582、0.8025和0.9545;但C4的相关系数差别较大,分别为-0.0644、0.0219和0.8474,说明类腐殖质荧光组分是DOC的主要来源.研究显示,黑龙江流域水体DOM以类腐殖质为主,水体DOM具有强腐殖质特征,源头水的背景值较高.

甘河着生藻类群落结构及其与环境因子的关系

2018年8月(丰水期),在嫩江支流甘河,调查了19个点位的着生藻类群落结构和水环境特征。并运用聚类分析、Mcnaughton优势度分析和IBD(biological diatom index,硅藻生物指数)3种方法研究了甘河着生硅藻群落结构和优势种清洁状况,使用主成分分析、Spearman相关分析和冗余分析等统计分析方法研究了甘河着生硅藻群落和环境因子的响应关系。结果表明:甘河共鉴定出着生藻类90种(属),以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,生物量丰富。丰水期甘河水生态环境质量状况较为健康,着生硅藻主要由清洁种构成,其中Achnanthidium minutissimum优势度0.48,为绝对优势种。聚类分析结果表明,甘河采样点位可分为3组;其中组1和组2点位主要位于甘河上、中游,上、中游水质、生境质量较好,健康程度较高,优势种均为清洁种,上游Achnanthidium minutissimum优势度达到了0.64;组3点位均位于甘河下游,下游人为干扰较强,健康程度较其余两组偏低,Nitzschia palea和Nitzschia paleaeformis等耐污种在组3的优势度较高。导致甘河着生硅藻群落清洁度由上游到下游逐渐变差的主要水环境因子为电导率、总磷和高锰酸盐指数,其中影响中游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为高锰酸盐指数,影响下游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为电导率和总磷。由此可见,着生硅藻群落可以较好的指示甘河流域水体有机污染程度和营养富集程度。

同位素技术在流域水体硝酸盐氮溯源中的应用研究

氮元素是水体环境中必不可少的营养元素之一,但过量的含氮物质会影响水生生态环境的平衡,当前中国重点流域正面临着严重的氮污染问题。解析水体中氮素来源是控制氮素污染的基础,近年来同位素技术常用于识别复杂的氮污染来源。对流域水体中氮元素的同位素源解析方法技术进行综述,总结分析当前技术方法应用现状并展望未来研究发展趋势,对于精准治理水体氮污染具有重要意义。

松花江流域水质多元统计分析研究

本研究选取松花江流域32个研究断面,收集2003年-2019年监测数据,通过相关性分析、主成分分析和因子分析研究流域环境质量状况,解析松花江流域水体主要污染影响因子。结果表明①NH+4-N和TN是平水期最主要的水质影响参数,NH+4-N、TN、BOD5和COD是丰水期主要的水质影响参数,NH+4-N、TN、NO-3-N和TP是枯水期最主要的水质影响参数。②T和DO是水体污染物浓度的影响因素之一,生活源是枯水期水体主要污染来源。平水期和丰水期工业污染影响增大。

松花江流域丰水期氮的源解析研究

松花江流域是中国氮污染较为严重的流域之一,为了解松花江流域丰水期水体中氮素的主要来源,研究选取36个典型断面进行采样,测定氮氧稳定同位素,解析水体中氮污染的主要来源。结果表明利用δ15N-NO3和δ18O-NO3的值范围分别为2.07‰~14.24‰、-3.99‰~8.03‰,主要来源于含氮肥料、土壤有机氮输入、生活和粪肥污水,根据Iso source模型计算得到三类污染源的平均贡献率分别为27%,41%和32%。丰水期松花江流域需要进一步加强对含氮化肥和城市点源污水排放的管控,需重点关注干流哈尔滨段及支流伊通河-饮马河流域氮污染情况,提高预警能力和监管力度。

广东省近岸海域微塑料赋存特征与风险评价

微塑料在海洋环境中广泛存在,成为了一种备受关注的新污染物.为揭示广东省近岸海域表层海水中微塑料的污染特征,自江门至汕头选择了9个海湾(河口),通过现场采样、氧化消解、目视识别和成分鉴定等方法探究微塑料的分布和组成特征,解析其潜在来源,并结合污染负荷指数法和聚合物风险指数法评估其生态风险.结果表明,广东省近岸海域30个表层海水样品中均检出微塑料,微塑料的丰度范围为70~920 n·m^(-3),平均丰度为(295.3±175.3)n·m^(-3).空间分布上,微塑料的最高丰度出现在珠江口,最低丰度出现在神泉湾.组成特征上,微塑料的主要成分为聚丙烯(31.2%)、酚醛树脂(16.0%)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(15.3%)和聚乙烯(10.9%),主要形状、颜色和尺寸类别分别为纤维(57.5%)、透明(72.0%)和0.5~1 mm(32.8%).微塑料的可能来源主要包括水产养殖、渔业捕捞、航海、旅游、市政污水排放和洋流输送.模型评价结果显示,微塑料的污染负荷风险较低,但聚合物风险处于中-高水平.研究结果为广东省塑料污染治理行动方案提供数据基础,并为海洋微塑料污染防治工作提供支撑.