太阳能利用工程对生态系统、生物多样性及环境的影响与应对

太阳能利用工程是减缓气候变化、实现“双碳”目标的重要措施,全面认识这些工程对生态环境的影响,对科学规划和实施工程有重要的理论和现实意义.该文总结分析了太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境的影响及应对方面的研究,对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究方向提出了展望.结果表明:①在一些太阳能利用工程区,土壤有机质和养分含量及植被盖度增加,而一些工程区却降低;工程建设对植被和土壤的干扰导致水土流失;工程占用土地和耗水及影响微气候条件等对生态系统碳排放和能量平衡造成影响;区域性布局这些工程对植被功能也将产生一定的影响,包括工程设备遮荫造成一些作物产量下降或增加.②工程设施引起的水分改变和遮荫使一些植物的丰富度增加,使一些植物种子在土壤种子库中的存活率提高,但光伏板对鸟类和昆虫等动物将会造成碰撞以及不适宜的产卵而将可能带来死亡风险;施工过程导致的植被清除和景观破碎化等对生物多样性也将造成不利影响;施工过程造成的水网损失、破碎化以及洗涤沙尘而耗水对水生生物多样性也将造成不同程度的影响;光伏板对草地土壤微生物多样性也造成一定影响.③施工期和运营期间将带来扬尘、噪声、废弃物等污染;不合理生产、利用光伏材料对生态环境也将造成负面影响.有效应对这些不利影响的措施包括:①科学规划选址,加强生物多样性保护措施的规划设计,循环利用光伏材料和加强科学管理等;②加强环境影响评价,实施生态恢复方案,加强生态系统及生物多样性保护和水土流失治理等;③发展屋顶和浮动式太阳能装置及光伏农业技术;合理选择和利用光伏材料,加强固体废弃物治理和风险管理,有效落实环境影响评价措施等.目前研究太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境影响及应对方面尚不充分,随着太阳能利用工程规模的扩大,需要加强这些工程对生态系统、生物多样性及环境方面的不同影响与应对方面的研究.

秦岭北麓沣河流域矿区生境质量的时空演变及驱动因素分析

秦岭是中国的“中央水塔”,研究秦岭北麓矿山生境质量的时空演变特征对区域生态保护和可持续发展意义重大。为了评估小流域背景下人类活动对矿山生态环境的影响,该研究针对沣河流域内的重点工程祥峪铁矿区,基于遥感影像提取其1985、2002、2010年和2022年土地利用变化,结合InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型和地理探测器定量分析该矿区生境质量变化与驱动因素。结果表明:祥峪铁矿区的土地利用变化主要由旱地逐步转变为林地和工业用地,疏林地转入面积达到18245505.71 m^(2),退耕还林还草工程取得显著成效;祥峪铁矿区生境质量指数由0.50下降为0.49,标准差由0.06增加为0.09,说明生境质量有所下降,空间差异不断扩大,区域整体平均生境退化度降低,但工业用地迅速扩张对周边林地产生持续影响;生境质量变化是自然因素和人文因素共同作用的结果,其中,土地利用变化是造成生态环境脆弱的主要原因,对生境质量变化的解释力达到0.82。该研究可为分析其他类似矿区生态环境演变,推动景观格局的优化和生态文明建设提供科学参考。

露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性研究

为了揭示露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性的动态特征和变化模式,以内蒙古北电胜利露天煤矿4个排土场为研究对象,选取Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数、植被盖度、植被高度、地上和地下生物量8个指标,构建了基于群落结构稳定性与群落功能稳定性的排土场边坡植被恢复群落稳定性评价体系,采用综合评价法对处于人工植被恢复中的内排土场和恢复年限分别为4 a、5 a、8 a的沿帮排土场、南排土场和北排土场的南、北方向边坡植被恢复群落稳定性进行综合评估,并对群落稳定性因子与土壤含水量、有机质、全氮、全磷、全钾等环境因子间关系进行分析,探究影响排土场边坡群落稳定性的影响因素。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,边坡植被群落稳定性整体呈稳步上升趋势,但与草原站背景值相比,其综合评价指数处于较不稳定或不稳定状态。(2)随着恢复年限的增加,排土场边坡群落稳定性由结构稳定性主导转向功能稳定性主导。恢复初期受人工影响,物种多样性提高,结构稳定性较高,随着时间的推移,结构稳定性波动下降,功能稳定性上升,其中地下生物量增长迅速,生物量向地下转移,进而形成矿区特有的植物群落结构稳定与功能稳定转变特征。(3)从坡向来看,随着恢复年限的增加,边坡群落稳定性逐渐由南坡优于北坡转变为北坡优于南坡。(4)南坡的结构稳定性与环境因子的相关性较高,而北坡的功能稳定性与环境因子相关性较高,表明不同坡向的群落采用了不同的响应策略以适应环境的变化,丰富的有机质和全氮含量对排土场边坡群落功能性稳定性会产生积极影响。

“三生”空间视角下苏南水网乡村景观生态风险评价——以石头潭片区为例

苏南水网乡村是新型城镇化建设的先行区,然而快速经济建设对“三生”空间景观格局造成较大干扰,引发的景观生态风险变化值得关注。研究以苏州市石头潭片区为例,选取1990、2000、2010、2020年4期土地利用数据,基于景观格局指数构建景观生态风险评价模型,定量分析研究区“三生”空间景观生态风险时空分异特征。结果表明,1)1990-2020年石头潭片区“三生”空间面积变化显著。生态空间面积稳步增加;农业生产空间面积逐年缩减;工业生产空间、城镇生活空间与农村生活空间扩张显著。“三生”空间类型转移以农业生产空间转向城镇生活空间与工业生产空间为主。2)研究区“三生”空间与景观生态风险存在关联性,高风险区主要分布于澄湖等水域生态空间,中风险区主要为沿湖荡分布的农业生产空间与农村生活空间,低风险区多为成片聚集分布的城镇生活空间与工业生产空间。1990-2020年石头潭片区景观生态风险等级不断上升,较高、高风险区面积逐步扩张,面积占比分别上升14.43%、7.50%。3)石头潭片区景观生态风险存在显著空间正相关性;生态风险指数空间分布以高-高与低-低聚集为主,空间分异特征明显。

基于氧化应激生物标志物的抗生素制药废水生态风险评价

近年来我国制药产业发展迅速,由此产生了大量的制药废水。制药废水尤其是抗生素制药废水的排放,对水环境造成了潜在威胁。以石家庄市某制药厂达标排放的抗生素制药废水为研究对象,将斑马鱼暴露于不同浓度的抗生素制药废水中(体积分数为10%、40%、70%),分别于第3、6、9、12、15天测定斑马鱼肌肉组织中活性氧自由基(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)和磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)6项氧化应激生物标志物的活性或含量,并基于生物标志物测定结果计算基于改进的综合生物标志物响应指数(IBR v2)以评价其生态风险。结果表明:抗生素制药废水的胁迫使斑马鱼肌肉组织产生了氧化应激反应,但不同实验组之间的响应时间存在差异,暴露第6天时,70%实验组的ROS含量、CAT活性、GSH含量、MDA含量和γ-H2AX含量均较对照组发生了显著的变化(p<0.001),响应时间早于10%和40%实验组,表明高浓度抗生素制药废水胁迫能够快速诱导斑马鱼产生氧化应激反应;基于6项肌肉组织氧化应激生物标志物的IBR v2值计算结果显示,达标排放的抗生素制药废水仍具有较高的环境风险,且高浓度的制药废水产生的生态风险更加快速和持久。本研究可为抗生素制药废水生态风险评价和相关排放标准的制定和完善提供参考。

上海黄浦江水系常见鱼类重金属含量及健康风险评价

黄浦江是兼具饮用水源、航运、排洪排涝、渔业、旅游等功能的上海“母亲河”,鱼类资源丰富。为了解黄浦江水系鱼类重金属污染状况,测定了黄浦江水系15种优势鱼类和主要经济鱼类肌肉中Cu、Zn、Fe、Mn、Pb、Cd、Cr、As、Hg的含量。结果表明,除As外,所有鱼体中的重金属含量均低于国家标准限值或农业行业标准限值。综合污染指数分析结果显示:淀山湖水域翘嘴鲌、大鳍■为重金属中度污染(2.03.0);苏州河水域翘嘴鲌、兴凯■为中度污染,大鳍■为重度污染。健康风险分析结果显示,除As外,Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、Mn等的健康风险指数均小于1,对人群的健康风险不显著。复合重金属危害系数(TTHQ)分析结果显示:黄浦江水域似鳊的TTHQ值为0.957;苏州河水域光泽黄颡鱼、刀鲚、似鳊、翘嘴鲌、■、大鳍■、日本鳗鲡、兴凯■的TTHQ值均大于1;淀山湖水域泥鳅的TTHQ值接近1,翘嘴鲌、黄颡鱼、■、大鳍■的TTHQ值大于1。以上鱼类均存在复合重金属健康风险。目前,淀山湖水域仍有专业渔民开展捕捞作业,因此,应对当地居民重金属健康风险作长期监测。

基于GIS的大汶河流域生态敏感性研究

生态敏感性评价在推进区域经济高质量发展、制定区域生态环境政策和地区城乡规划布局中扮演重要角色。以黄河下游山东省大汶河流域为研究区域,依据气象因素、地形因素和社会经济因素三个层面选取了12项敏感指标因子构建了大文河流域生态敏感评价体系,并利用地理信息技术软件GIS与层次分析法对其进行生态敏感性综合评价。研究表明:大汶河流域气象敏感性主要表现为中高敏感度,地形敏感性主要表现为中低敏感度,社会经济敏感性主要表现为中高敏感度;综合敏感性评价中,大汶河流域极低度敏感区和低敏感区面积为3024.35 km^(2),占全流域面积的27.24%,适宜进行高强度的土地开发;中度敏感区面积为2738.76 km^(2),占全流域面积为24.67%,可适度开发利用土地;极高敏感区和高度敏感区面积为5319.07 km^(2),占全流域面积为47.93%,不适宜对土地进行开发利用。

基于钚铍中子源的硼表辐射屏蔽分析

压水堆核电站一回路水中硼浓度的连续监测装置称为硼表,在硼表正常工作过程中,需要使用活度满足硼浓度在线监测要求的中子源。为了确保操作人员在调试、使用硼表过程中,人员受照剂量不超限值,并掌握硼表周围的中子、伽马剂量分布情况,使用MCNP软件对基于钚铍中子源的硼表进行了辐射屏蔽计算,测量了硼表探测装置外部六个方位的辐射剂量分布,并将计算结果与测量结果进行了对比。研究结果表明,探测装置外部的中子、伽马剂量率计算值与测量值符合较好,硼表探测装置周围剂量率分布测量结果表明剂量率随距离下降趋势明显,只要控制操作时间及操作距离,可确保人员辐射安全。

基于PSR优化模型的玉龙雪山生态系统多样性评价

为对玉龙雪山自然保护区生态系统多样性保护成果做出比较科学的定量评价,以云南省丽江市玉龙纳西族自治县第三次全国土地调查、第七次全国人口普查、2020年林地一张图、2022年自然资源统一确权登记成果等为主要基础数据,在众多评价模型中,对保护区首次选取较为贴合、稳定的PSR模型,从压力、状态和响应等3个层次对保护区生态系统多样性进行定性和定量的评价,最终得到综合评价指标体系值7.21,表明该保护区生态系统丰富,完整性较强,受人类干扰较少,生物多样性维持功能较强。

巢湖流域水生态系统状况变化研究

基于已开展的巢湖流域水域生物资源调查,综合2013、2023年水质、浮游植物、着生藻类、底栖动物和大型水生植物等资料,分析巢湖水域生物环境状况变化。结果表明:经过10年治巢项目的实施,巢湖流域整体水质有了明显改善,以南淝河和十五里河的水质改善最为明显。浮游植物群落组成发生较大变化,蓝藻门密度比由33.33%降为2.76%,硅藻门、金藻门密度比由11.43%、0.83%分别上升为26.62%、1.76%。底栖动物多样性呈上升趋势,耐污类群密度呈下降趋势。着生硅藻多样性指数总体呈增长趋势,优势群类依然主要为双壳缝目、无壳缝目和单壳缝目,大型水生植物群落优势种组成变化相对较小。本研究可为山水工程生态修复效果科学评估和生态修复方案制定提供数据支撑。

基于基线遥感生态指数的鄂尔多斯市生态质量分析

鄂尔多斯市是黄河流域重要的草原荒漠过渡带和农牧交错带,研究其生态质量变化对支持黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。以MODIS遥感影像为数据源,通过改进常规归一化及主成分方法,计算鄂尔多斯市基线遥感生态指数(Baseline remote sensing ecological index,B_RSEI),分析该区域2001—2019年的生态质量时空变化特征。结果表明:(1)B_RSEI具有稳定的方向性和整体性,能更好地反映生态质量长时序变化,2001—2019年鄂尔多斯市B_RSEI呈现起伏增长和东高西低的空间分异性。(2)地表含水量指数是促进B_RSEI的主要因素,是解释B_RSEI分布的主要单因子,地表温度是抑制B_RSEI的主要因素,其交互作用最大。(3)鄂尔多斯生态质量以改善为主,占总面积的67.13%,准格尔旗、康巴什区、伊金霍洛旗地区生态治理效果显著。研究表明鄂尔多斯市生态质量整体改善,B_RSEI有利于分析生态质量年际变化,为鄂尔多斯市生态治理和黄河流域高质量发展提供参考依据。

乌梁素海浮游植物群落特征及湖区富营养状态研究

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地,是重要的天然水生态屏障。为摸清乌梁素海浮游植物群落结构、水体富营养状态及环境因子的影响,于2022年7月和9月在乌梁素海湖区设置3个采样点,对浮游植物和水环境指标进行调查监测,并对湖区营养状态和影响浮游植物的环境因子进行分析研究。结果显示:(1)两次调查共鉴定浮游藻类8门108种(属),绿藻和硅藻在种类上占主要优势。共筛选优势种7种,丰度的主要贡献物种为蓝藻门,其中伪鱼腥藻和环离鞘丝藻是绝对优势种。(2)Shannon-Wiener多样性指数均值为2.15,湖心水体污染程度高于湖区的南部和北部。(3)营养状态为轻度富营养~中度富营养。(4)浮游植物丰度受电导率、总磷和溶解氧影响,建议重点对总磷加强监测,并采取有针对性的措施进一步改善乌梁素海生态状况。研究成果可为乌梁素海水生态保护治理提供参考。

松辽流域生态环境时空动态评价及驱动因素分析

目前,我国高度重视以流域为基础的生态文明建设。及时有效的评估流域生态环境质量时空变化并分析其驱动因素对于制定流域协同性保护以及以流域为基础的生态文明建设十分重要。本文基于以数据为关键要素的,依托于遥感产品得到的绿度指数、湿度指数、干度指数、热度指数四项指标运用主成分分析方法建立松辽流域生态环境评估模型,并探索生态环境质量变化情况及其原因。结果表明:①松辽流域的生态环境质量整体优良,呈“东北优,西南差”的空间分布。②2000-2020年,松辽流域生态质量总体呈变好局势。第一个十年生态质量得到巨大改善,第二个十年处于生态保护维护阶段。③从空间分布上看,生态评级较差及以下等级面积明显收缩,优良等级面积显著向外扩张。④人类的社会经济生产活动对于生态环境的质量评估有至关重要的作用,如何平衡社会经济生产与生态环境保护之间的关系是帮助生态环境恢复的关键。

湖南省生态环境承载力评价及障碍因素研究——基于DPSIR-TOPSIS模型

基于DPSIR概念模型构建了湖南省生态环境承载力评价指标体系,采用TOPSIS分析法和障碍度模型,对湖南省2011—2020年生态环境承载力和障碍度进行了综合评价。结果表明:从承载力评价结果来看,2011—2015年湖南省生态环境承载力处于缓慢上升期,综合系统贴近度增长了0.068,子系统贴近度平均增长了0.059;2015—2020年处于快速增长期,综合系统贴近度增长了0.315,子系统贴近度平均增长了0.383;但至2020年,综合贴近度仍未达到“优”的等级,有待进一步提升。从障碍度分析来看,2020年,状态、压力为主要障碍系统,人均土地资源量、人口密度、水利、环境和公共设施管理业占固定资产投资比重、人口自然增长率为主要障碍指标。综合来看,提高湖南省生态环境承载力要从状态、压力子系统入手,如人口密度、人口自然增长率等指标,合理制定人口发展规划,调控局部区域人口密度,积极应对人口老龄化,加大二胎三胎政策推行力度,实现人口-资源-环境协调发展及人口的可持续发展。

基于景观生态风险评价的湘江流域生态安全格局构建

[目的]进行湘江流域景观生态风险评价,构建生态安全格局,为该地区的区域生态保护修复工作的开展提供参考。[方法]从自然环境、人类社会以及景观格局三个层面选取11个指标构建湘江流域景观生态风险评价指标体系,运用空间主成分分析法对湘江流域景观生态风险进行综合评价,基于评价结果构建综合生态阻力面。结合InVEST模型、形态学空间格局分析与景观连通性分析识别生态源地,采用电路理论识别生态廊道、生态夹点及障碍点区域,构建湘江流域生态安全格局。[结果](1)人类社会对湘江流域景观生态风险影响最大。高景观生态风险在城市群及各地级市形成多个高值中心向外延伸,低景观生态风险区主要分布在东南部以及南部林地。(2)共提取出32个生态源地,面积20415.89 km^(2),占流域总面积的22%。识别出生态廊道64条,总长度共1888.25 km,确定筛选出50处生态夹点和41处生态障碍点,分别占流域总面积的0.8%和0.6%。(3)划分出生态保护区、生态改善区、生态修复区、生态关键区,并制定不同的生态保护与优化措施。[结论]合理构建生态安全格局是生态经济可持续发展的重要保障。基于湘江流域景观生态风险分析,对生态源地、生态廊道以及关键节点部分采取相对应的措施和方针进行生态修复与保护维护生态安全。

基于GIS的青岛市绿地景观生态格局与网络构建

定量化研究绿地景观生态格局和网络构建能够为城市绿地系统和国土空间的科学规划提供理论依据与方法支撑。研究基于无线电高空测候(RS)和地理信息系统(GIS)技术,运用总体景观生态格局分析和梯度分析方法,选取12个景观指数,对沿海城市——青岛市的绿地景观生态格局从斑块类型水平和景观水平两方面进行了定量研究。结果表明:斑块类型水平上,区域绿地以大型斑块为主且占优势地位,防护绿地以大中型斑块为主,二者虽空间分布不均匀,但生态效益较好;附属绿地以中小型斑块为主,缺乏大面积绿地建设,景观破碎度高但符合公众游憩需求;公园绿地以小型斑块为主且数量较少,在城区集中分布。景观水平上,城市绿地景观类型较齐全,但整体破碎度高,中部地区景观破碎度高,南部与中北部地区绿地类型多样,景观破碎度高且景观形状较复杂。在此基础上,进而分析了青岛城市绿地景观生态格局存在的问题,提出了“一轴、三核、廊汇成网、节点密布”的城市绿地生态网络优化与构建方案,以提高各类城市绿地连接度水平,发挥绿地生态系统的整体效益。

无定河流域浮游动物群落结构特征及水质生物评价

为探究无定河流域浮游动物群落结构特征及其水质状况,于2021年春秋季对无定河干流、6条支流及3个淤地坝水体展开生态调查。共鉴定出浮游动物125种,其中原生动物40种、轮虫54种、枝角类15种、桡足类16种,秋季物种数(103种)高于春季(76种),均以小型浮游动物为主。浮游动物优势种共31种,以臂尾轮虫和龟甲轮虫等富营养型水体指示生物居多,春季优势种优势度整体高于秋季。春季浮游动物平均密度(360.9个/L)和平均生物量(0.600 mg/L)均高于秋季(83.6个/L、0.298 mg/L),且春秋季淤地坝水体中浮游动物平均密度和生物量均高于河流。非度量多维尺度分析也表明:河流与淤地坝2种水体中的浮游动物群落分布存在差异,采用冗余分析进一步探明,主要差异为河流和淤地坝2种水体中影响浮游动物群落分布的环境因子不同,其中化学指标(溶解氧、盐度、亚硝氮、硝态氮、溶解磷、叶绿素a)和物理指标(水深、透明度、浊度)分别是影响河流和淤地坝水体中浮游动物群落结构的主要环境因子。水质生物评价结果显示,春秋季水质均为无定河干流最优,支流次之,淤地坝水质最差,且干流中下游水质优于上游。

基于GMD-GRA-TOPSIS的成渝城市群资源环境承载力评价

城镇化的快速发展给城市带来压力,导致资源短缺、环境污染等问题,制约城市的可持续发展,资源环境问题也是制约成渝城市群可持续发展的重要因素。该文基于DPSIRM模型构建评价指标体系,利用GMD-GRA-TOPSIS模型对2010-2020年成渝城市群资源环境承载力进行对比,再采用灰色预测模型对成渝城市群未来资源环境承载力进行预警。结果表明,2010-2020年,成渝城市群各市资源环境承载力趋势各异,在资源环境方面具有一定的承载能力;在地区分布上,相邻城市具有直接效应,地理上的接近,更容易受到彼此的影响,相隔城市具有间接效应,或受上层政策、区域发展规划等影响;在预警评价上,2025年成渝城市群资源环境承载力警情状况整体较稳定,且局部有改善趋势,为城市发展提供有效改进思路。

基于栅格数据的辽中南城市群人居环境自然适宜性测评

以辽中南城市群为研究对象,基于1km×1km栅格数据,建立了基于地形起伏度、植被、水文、温湿指数的人居环境自然适宜性综合评价模型,对人居环境自然适宜性进行了综合评价与合理分区。研究结果表明:①辽中南城市群人居环境自然适宜性受地形条件限制较小,受水文、植被、气候条件限制较大。②辽中南城市群人居环境自然适宜性指数范围为19.03~84.15,在空间上总体呈现出西高东低的态势。③中度适宜地区分布最广,高度适宜地区与不适宜地区面积最小。④辽中南城市群64.48%的人口分布在中高度适宜地区。

水生态评价方法研究进展及展望

水生态系统是人类赖以生存的基础,近年来气候变化和水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动导致水生态系统严重受损,水生态系统的保护和修复已成为全球面临的重大挑战。科学合理的水生态评价方法是实现水生态系统稳定、健康和可持续管理的基本保障,也是目前我国各相关管理部门高度重视的关键问题,多个部门围绕水生态评价展开了积极探索与实践。本文系统回顾了水生态评价方法的发展历程并阐释了水生态评价的内涵,梳理了常用的水生态评价方法,明晰了各方法的基本理念和应用场景,分析了各方法的优点和不足,提出了基于生态完整性的水生态健康评价方法,最后对目前我国水生态评价需进一步完善的工作进行了展望。本文以期与相关领域研究者和管理者在水生态评价理论和方法方面进行探讨,为我国水生态考核工作提供理论支持。