辽河流域河流栖息地评价指标与评价方法研究

建立了由底质、栖息地复杂性、速度-深度结合特性、堤岸稳定性、河道变化、河水水量状况、植被多样性、水质状况、人类活动强度和河岸土地利用类型所构成的河流栖息地评价指标体系,确定了各指标的等级划分以及栖息地综合指数的计算方法.结合2005年辽河流域河流生态调查结果,对流域内所调查的28个河段的栖息地质量状况进行了具体评价,并进一步分析了河道栖息地综合指数与河流理化因子、底栖生物以及小流域土地利用状况的相关关系.结果表明:①辽河流域28个河段的栖息地质量状况差异显著,其中10个河段达到了较好等级以上,6个仅为中等水平,12个河段为较差等级以下;②栖息地质量与理化因子、底栖生物指标具有显著相关性,表明栖息地质量是影响水质与生物状况的重要因素;③小流域的人类未利用土地比例与栖息地质量显著相关,表明小流域土地利用程度对栖息地环境质量影响较大,是恢复与保护河流栖息地质量的重要条件.

辽河流域水生态分区研究

依据河流生态学中的格局与尺度理论,对流域水生态分区的内涵进行辨析,从理论上对区划方法进行了研究.通过对辽河流域自然要素及水生态特征的分析,建立了辽河流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系.结果表明,辽河流域包括2级水生态区,一级区可根据流域水资源空间特征差异进行划分,其目的是反映大尺度水文格局对水生态统的影响规律,二级区是根据地貌、植被、土壤和土地利用等自然要素进行划分,目的是反映流域尺度的地形、地貌及植被对河流栖息地环境特征的影响.在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将辽河流域划分为3个一级区、14个二级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结.对水生态分区在流域管理中的应用进行研究,提出了基于水生态区的环境管理技术支撑体系.

生态系统健康理论在流域水环境管理中应用研究的意义、难点和关键技术——代“流域水环境管理战略研究”专栏序言

系统总结了国际河流水环境管理的发展趋势,对国际上基于河流健康的水环境管理体系与关键技术进行了分析.针对我国河流生态环境的问题与管理现状,在借鉴国外管理经验和方法的基础上,以全国环境管理关键技术研究为契机,阐述了生态系统健康理论在我国流域水环境管理中应用的意义、用途和关键技术.

中国七大河流水资源开发利用率阈值

从二元水循环角度分析地表水资源开发利用率的影响因素,说明地表水资源开发利用率与河道生态需水、回归水及其污染物浓度之间有着密切的关系。以河道生态需水、污径比为约束条件,分析了水资源开发利用率与消耗系数之间的关系,其呈现出logistic曲线增长趋势,随着消耗系数的增加,允许水资源开发利用率经历逐渐增加→最大值→下降的趋势,波动的范围从20%→50%→40%。以我国七大河流为例,估算了在当前水资源消耗水平下地表水资源允许开发利用率的阈值。结果表明:松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江的阈值分别是34%、38%、45%、36%、38%、31%、32%。与现状水资源开发利用率比较的结果是,松花江、长江、珠江等3条河流的水资源开发利用率在其阈值范围之内,辽河、海河、黄河、淮河等4条河流的开发利用率均超过了最大允许开发利用率。

巢湖流域河流沉积物N_2O释放对水体溶存N_2O贡献研究

2010年11月在巢湖支流丰乐河与杭埠河采用现场培养和实测方法研究了沉积物N2O释放对水体(水柱)溶存N2O的影响,并采用NO-3削减法估算了沉积物的反硝化速率。研究结果表明,丰乐河与杭埠河N2O平均溶存浓度分别为0.26±0.10(SD)μgN-N2O·L-1和0.18±0.04(SD)μgN-N2O·L-1,饱和度分别为186%和151%,表明两条河流为大气N2O的潜在释放源。丰乐河与杭埠河沉积物-水界面N2O平均释放通量分别为0.39±0.44、0.15±0.16μgN-N2O·m-2·h-1,由此可分别贡献水体中约89%和45%的溶存N2O。对河流沉积物的反硝化速率估算结果表明,丰乐河与杭埠河沉积物反硝化速率分别为0.12±0.07、0.10±0.05mgN·m-2·h-1,与已有的沉积物反硝化速率报道相比较低。

我国环境流量研究的几个关键问题探讨

对环境流量的特点、表征指标、环境流量的概念模型、环境流量的量与质、环境流量的风险评估等几个关键问题进行了论述。指出未来我国环境流量应该尽快开展河流保护目标与环境流量之间的机理研究、表征环境流量的特征值研究、环境流量的风险评估等,以推进我国环境流量理论与实践的结合。

枯水期环渤海16条河流N_2O释放通量研究

研究了枯水期环渤海16条河流N2O溶存浓度及释放通量,分析了河流N2O与氮浓度的响应关系,讨论了河流的N2O释放系数。结果表明,枯水期16条河流TN浓度介于5.53~37.49 mg/L,均超过Ⅴ类水标准。河流N2O处于过饱和状态,其溶存浓度及饱和度变化范围分别为0.02~40.10μmol/L和203%~390 245%。N2O溶存浓度与NH4＋、TN显著正相关,表明河流氮负荷增加会极大促进N2O的产生和释放。研究采用5种常用通量模型对N2O释放通量进行了估算。结果表明,不同模型间通量结果差异很大。BO04方法估算通量最大（均值217.27μg N2O-N/（m2·h））,分别是LM86模型结果的5.5倍、W92a的2.3倍、W92b的2.9倍及RC01方法的1.7倍。W92b通量均值与5种方法的通量均值较为接近。研究对16条河流N2O排放系数的计算结果表明,其整体变化范围介于0.002 9~0.008 0,均值为0.005 8,高于IPCC的建议值0.002 5。因此,文章建议加强河流N2O实测与估算通量的对比研究,以减少在缺乏实测通量时由于模型选择不当造成的通量误差。

流域水环境风险评估与预警技术研究与示范项目(2009ZX07528)

流域水环境风险评估与预警技术研究与示范项目（2009ZX07528）是郑丙辉研究员主持的国家水体污染控制与治理科技重大专项“十一五”项目，由中国环境科学研究院牵头组织，环境保护部华南环境科学研究所、北京北大软件工程发展有限公司、环境保护部南京环境科学研究所、辽宁省环境监测实验中心等共计73家单位合作完成。该项目于2013年10月26日在北京通过了国家重大水专项办组织的专家验收。

辽河流域河流底栖动物完整性评价指标与标准

根据2005年4月期间辽河流域25个样点的底栖动物数据(参照点12个,受损点13个),通过指数值分布范围、相关关系和判别能力分析,从20个候选指数中筛选出了辽河流域的B-IBI构成指标体系,包括总分类单元数、EPT分类单元数、摇蚊分类单元数、前3位优势分类单元个体相对丰度、敏感类群个体相对丰度和粘附者个体相对丰度6个生物指数.其中总分类单元数、EPT分类单元数、摇蚊分类单元数反映群落丰度,前3位优势分类单元个体相对丰度反映个体数量比例,敏感类群个体相对丰度反映生物耐污能力,粘附者个体相对丰度反映小生境质量.采用比值法计算每种生物的指数值,并将各个生物指数值加和得到B-IBI指数值.根据参照点B-IBI值的25%分位数值确定健康等级标准,并对小于25%分位数值的分布范围进行4等分,提出了底栖动物完整性评价标准:B-IBI>3.66为健康,B-IBI=2.75～3.66为亚健康,B-IBI=1.83～2.75为一般,B-IBI=0.92～1.83为差,B-IBI<0.92为极差.评价结果表明,辽河流域25个样点中9个为健康,8个为亚健康,2个为一般,3个为较差,3个极差.B-IBI与水质状况、栖息地环境质量显著相关,其中与DO、栖息地指数呈显著正相关,与CODCr、CODMn、BOD5、悬浮物、氨氮、总磷、总氮、电导率呈显著负相关.

基于二元水循环的河流生态需水水量与水质综合评价方法——以辽河流域为例

通过考虑水的自然循环与水在人类活动影响下的循环(二元水循环),后者包括水资源开发利用率、耗水率、污水排放浓度影响,探讨了二元水循环下河流生态需水“质”与“量”的综合评价,以区别以往仅从自然水循环(一元)出发评价河流生态需水的缺陷。建立了二元水循环下的河流生态需水的水量与水质计算方法,并确定了河流生态需水的“质”与“量”的评价标准,实现了河流生态需水水量与水质的综合评价。以辽河流域为例进行实证分析,计算了一元水循环下西辽河、东辽河、辽河干流、浑太河、东北沿黄渤海诸河等水资源分区的河流生态需水,分别占径流的39.3%、63.0%、43.9%、43.3%、43.5%,采用Tennant推荐流量及等级进行评价,结果是:除西辽河属于“中”等级外,东辽河、浑太河、辽河干流、东北沿黄诸河等均在“好”等级以上,东辽河达到“极好”等级。与之对应的二元水循环下的河流生态需水比例分别是57.5%、74.1%、60.8%、60.3%、60.4%,综合评价结果显示:从水量角度评价,西辽河不能达到生态需水“量”的标准,其余能够达标,从水质角度评价,西辽河、浑太河、辽河干流、东北沿黄诸河等均不能够达到“质”的标准,东辽河可以达标。从“量”与“质”相结合的角度评价,仅有东辽河可以达标。因此,水质状况是决定辽河流域河流生态需水是否满足生态系统需求的主要问题。

春季长江口及毗邻海域浮游动物空间分布及与环境因子的关系

于2009年4月15-23日在长江口及其邻近海域进行了32个站位的浮游动物生态调查,分析了浮游动物的种类组成、优势种、丰度和生物量的空间分布,并利用PRIMER生物统计学软件中的PCA、BIOENV和RELATE程序分析了浮游动物与环境因子的关系。共发现浮游动物成体72种,浮游幼虫9种,合计种类数为81。中华哲水蚤（Calanus sinicus）、五角水母（Muggiaea atlantica）和拿卡箭虫（Sagitta nagae）为主要优势种。调查海域的浮游动物可分为河口半咸水类群、近岸低盐类群、广盐类群和外海高温高盐类群4大类。浮游动物平均丰度为100.1个/m3,平均生物量为154.1 mg/m^3。丰度和生物量都是长江口外过渡区最高,杭州湾最低,经统计分析,影响浮游动物分布的主要的环境因子是盐度、温度和chla。

三峡水库入库河流大宁河土壤重金属分布特征

对三峡水库实验性蓄水172 m回落至166 m后入库支流大宁河回水淹没迁建区浸没土壤、消落带土壤和172 m以上背景土壤中重金属含量进行了测定,该地区Cu,Pb的平均含量较高,Zn,Cr的污染最为严重。地累积指数法评价结果显示,Cu、Pb、Zn、Cr的相对污染程度较高,Cd处于较为清洁状态。重金属元素污染程度排序为Cr>Zn>Pb>Cu>Cd。生态风险评价结果表明该地区Cr为极强生态危害等级;Cu,Cd,Pb为低生态风险;Zn为中等或强生态风险等级,生态危害程度的排序为Cr>Zn>Cd>Pb>Cu。

渤海湾主要入海河流入海口沉积物有机氯农药污染特征及其来源分析

本文以渤海湾主要入海河流(蓟运河、永定新河、大沽河、独流减河、子牙新河、北排河)入海河口为研究区域,利用超声提取技术,使用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)方法测定了样品中的有机氯农药的含量。研究结果表明,上述主要入海河流河口沉积物的OCPs含量在34.0～518.3 ng.g-1之间(以干质量计),以大沽河的污染最为严重。各河流的主要OCPs分布模式不同,其中永定新河、子牙新河OCPs污染以DDTs为主,蓟运河和北排河则以HCHs为主,独流减河七氯污染最为严重。与国内外其他地区沉积物相比,该地区沉积物中OCPs污染处于较高水平。主成分分析结果表明主要入海河流中都存在着OCPs的近期输入。

成都平原城市群经济社会与资源环境协调发展评价

城市群是城市化进程中出现的一种新的城市空间组织形式,在国家和区域经济发展中具有重要的地位。文章构建了成都平原城市群经济社会与资源环境协调发展评价的指标体系,运用主成分分析法确定了各项指标的权重,并采用协调发展度评价模型,对成都平原城市群所包括的7个城市的协调发展状况进行了定量评价。结果表明,该城市群经济—社会—资源环境系统三个系统之间的协调发展度为0.59,各城市的协调发展度界于0.53～0.68之间,各城市发展过程中所面临的问题差异较大。在未来一段时间内,发展经济与保护环境是成都平原城市群面临的两大任务。在加快经济社会发展的同时,应注重城市群内的分工协作,加大资源环境保护的力度,提高城市群的整体效益。

辽河流域生态需水估算

从辽河流域存在的环境问题出发,在确定主要生态需水类型的基础上,基于水资源分区,分别估算各水资源分区的不同类型的生态需水,包括枯季河道生态需水、汛期输沙需水、入海需水、地下水恢复需补充的水量、河口湿地生态需水等。针对辽河流域季节性河流的特点,提出了枯水季节最小流量法的枯季河道生态需水计算方法。计算结果表明,辽河流域生态需水总量为130.44×108m3,占地表径流的48.3%,其中浑太河、东辽河2个水资源分区的生态需水量占地表径流的比例在60%以上,辽河干流生态需水量占地表径流的53.5%,其余水资源分区生态需水量占地表径流的比例均在50%以下。研究结果为流域水资源配置及水环境保护与恢复提供科学依据。

生物操纵方法调控湖泊富营养化研究进展

随着流域资源的不合理利用与农业面源污染的持续加剧,我国湖泊富营养化已呈现出日益严重趋势,由此引起湖泊生物多样性下降、生态系统退化等一系列生态环境问题。文中简要概述了湖泊富营养化的现状、发生机理及其危害,详细论述了利用生物方法调控湖泊富营养化的研究进展。具体包括种植水生维管束植物、生物浮床技术、微生物净化技术、生物链调控技术等,并对各种方法的适用性、经济性、限制条件进行评价。着重介绍了通过构建具有削盐、控藻、碎屑功能的复合生物链,来调控湖泊富营养化水平,分析了藻类、水生维管束植物、浮游动物、鱼类之间的相互关系及其在维持湖泊生态平衡中的作用。另外,对目前湖泊富营养化治理过程中存在的问题及今后发展趋势进行了分析与展望。

丽江市城市化与经济增长关系研究

城市化水平与经济增长之间存在着密切关系。本文以丽江市1990～2006年统计数据为依据,建立了丽江市城市化模型。该模型符合城市化与经济增长的一般模型,呈现对数关系。应用该模型预测了未来丽江市的城市化水平以及相应的人均GDP,2010年、2020年城市化率分别为15.57%和18.29%。从特殊的自然地理背景、多民族的特点以及隐性城市化现象等方面,解释了丽江市城市化率较低的原因,指出丽江市城市化并不符合一般的周一星模型,而是有其自身发展的规律,为该地区制订城市化与经济之间的协调发展策略提供了科学依据。

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律.结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异.沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH4+-N)和w(NO3--N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH4+-N)却呈相反的趋势,w(NO3--N)没有明显变化.沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<动态信息0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响.孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH4+-N)和ρ(NO3--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH4+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO3--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH4+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH4+-N)的影响.分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性.对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义.基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价.结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田.②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈.③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI<0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI<0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI<0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400).其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域.特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.

三峡库区及其上游流域水污染防治规划

着眼于以往规划对流域内部生态环境特征和环境问题类型差异考虑不足等问题,开展了三峡库区及其上游流域水污染防治规划研究.构建了基于控制单元的分区、分类水污染防治技术框架,提出在划分控制区和控制单元的基础上,识别控制单元问题并进行类型划分,进而以此为导向规划治理措施.从分区角度将三峡库区及其上游流域划分为3个控制区(库区、影响区和上游区)和49个控制单元(库区5个、影响区15个、上游区29个).从分类角度将流域所有控制单元归类为14个预防型单元、24个改善型单元和11个治理型单元.对赤水河遵义市控制单元(影响区预防型单元)、龙川江楚雄州昆明市控制单元(上游区改善型单元)、长江嘉陵江重庆市辖区控制单元(库区治理型单元)3个典型控制单元提出了各自污染防治方案,方案实施后,3类单元CODCr负荷分别削减0.78×104、1.47×104和2.78×104t/a,氨氮负荷分别削减1 110.7、2 364.9和8 936.2 t/a,满足削减需求,各控制单元水质目标可达标.