无人机核查技术在县域生态环境质量监测评价中的应用

随着经济社会的快速发展和人口的不断增长,生态环境受到了一定程度的破坏,特别是重点生态功能区范围内的自然生态破坏对生态环境影响尤为明显,因此重点生态功能区生态环境监测评价是监测重点生态功能区生态环境保护工作成效和问题的重要手段。重点生态功能区往往有着复杂的生态系统,传统的监测方法难以实现全面高效对其生态质量开展调查和监测。无人机技术以其高精度、高分辨率和高效率的数据收集和分析优势,成为重点生态功能区县域生态环境质量监测评价的重要手段之一,有助于提高监测评价效率以实现更加有效的环境监管。

基于生态质量指数的湖北省县级尺度生态质量时空动态变化研究

生态质量是区域生态建设的重要组成部分,科学准确地评价生态质量对于保护环境、促进人类可持续发展至关重要。本研究根据《区域生态质量评价办法(试行)》,基于土地利用、遥感影像和环境统计数据等,以县区为评价单元,研究了2016—2020年湖北省生态质量的时空动态变化。结果表明:1)在整体尺度上,湖北省生态质量状况良好,均为“一类”;其中,2017年生态质量指数值为5年来最高值,2019年最低,整体上呈“N”形变化趋势。2)在县区尺度上,103个县区的生态质量等级主要为“一类”和“二类”,生态质量呈“中心低、四周高”的空间分布格局。3)生态格局指数和生态胁迫指数是影响湖北省生态质量的主要因素,两者均与生态质量指数呈显著强相关(p<0.05),相关性系数分别为0.8598和-0.8981。4)水源涵养功能区内生态质量指数和人为胁迫指数间相关系数为-0.2523,两者无显著相关性(p<0.05);城市区内生态质量指数与生态宜居指数间相关系数为0.3705,呈较弱的正相关(p<0.05);其他区域内生态质量指数与生态活力指数间关系极弱,相关系数为-0.1760。研究结果可为区域生态环境保护和管理提供科学参考。

重点生态功能区县域生态环境质量监测与评价指标体系应用及思考

本文结合“十四五”国家重点生态功能区县域生态环境质量监测与评价指标体系在县域生态环境质量监测与评价工作中的应用,对比分析了其与“十三五”指标体系的变化,对该指标体系应用对县域生态环境保护工作的推动促进作用做了阐述,最后就如何更好地贯彻落实指标体系做了思考。要综合灵活运用考核结果,不仅从转移支付资金基数更可以从县域政府党政实绩方面综合评价重点生态功能区县域生态环境保护工作成绩。

水生生物环境DNA监测技术的发展、应用与标准化

水生态系统是保障国家生态安全的重要基础。水生生物在水生态系统中扮演着核心角色,是研究水体演变的重要依据,是维护水生态健康的关键。传统水生生物调查和监测通常采用形态学方法,但其存在专业知识要求高、难以标准化和自动化及费时耗力等缺陷。环境DNA(Environmental DNA,简称eDNA)技术是一种通过监测环境中存在的DNA片段来识别特定生物物种的方法,可以实现基于水体中DNA分子进行水生生物的鉴定和监测,为水生生物的常态化监测提供了一个准确、便捷、可标准化和自动化实施的方案。文章介绍了eDNA技术的基本原理,总结回顾了eDNA技术从萌芽到广泛科研应用的发展历史和过程,介绍了基于eDNA的宏条形码和宏基因组等各类水生生物鉴定监测技术;阐述了eDNA技术在保护种、入侵种及生物类群监测和水生态评估等各领域的应用;分析了eDNA技术当前面临的物种参考序列数据库不完善等各类挑战;提出了通过优化完善数据库、样品采集方法、评价指标和参数、样品保藏、数据分析和存储等来推动eDNA技术标准化和自动化,以解决当前面临的挑战。同时,基于eDNA技术当前的发展阶段,提出了在我国水体结合专业形态分类鉴定开展水生生物eDNA技术标准化监测的实施建议。

湖北省典型流域片区地表水溶解氧时空变化及驱动因素

溶解氧(DO)是反映地表水水质状况的重要指标,是精准开展流域综合治理的关键参数之一。收集湖北省200座水质自动监测站2021—2022年地表水自动监测数据,研究DO时空变化特征并进行聚类分组,采用相关系数法、多元线性回归定量分析16个流域片区DO浓度变化的驱动因素,并提出流域治理建议。结果表明:1)时间上,湖北省地表水DO浓度存在显著季节性差异,表现为冬季>春季>秋季>夏季,其中5—10月存在显著昼夜变化。2)空间上,全省16个流域片区分为低氧区、中氧区和富氧区。低氧区为四湖片区和汉江下游片区,DO浓度和饱和度均较低,且夏季低氧发生频率高;富氧区集中在清江片区和汉江丹库以上片区,夏季易出现DO过饱和;其他流域片区为中氧区,DO饱和度稳定在较高水平。3)影响因素上,低氧区表现为复合型污染,富氧区主要受水生植物生长的影响,中氧区主要受水温影响。结合不同流域片区DO浓度变化特征,提出从“三水”统筹角度,分级分区开展流域系统化治理,即低氧区加强污染源头管控和过程控制,富氧区防控水华发生风险,中氧区严格排污总量控制。

湖北省中心城区典型绿地土壤污染特征及风险评价

为研究湖北省中心城区道路绿地、小区绿地、公园绿地等3种典型城市绿地土壤中金属元素和有机氯农药残留的污染特征,文章采集了全省17个中心城区的535个表层土壤样品,检测了土壤中10种金属元素和8种有机氯农药残留含量,并进行了污染状况、潜在的生态风险和人体健康风险评价。结果表明:全省中心城区3种类型绿地土壤环境质量整体较好,综合污染等级均为安全;金属污染处于潜在的轻微生态风险;有机氯农药残留造成致癌风险较小,不会对人体健康造成威胁,非致癌风险基本可以忽略。

湖北省地表水水质评价指标及监测方式研究

选取湖北省100个国控断面2019年1—12月手工和自动监测数据,采用因子分析和聚类分析相结合的方法对水质评价指标进行优化筛选,结果表明,高锰酸盐指数、氨氮、总磷、pH、溶解氧等5项指标可以代表湖北省地表水水质的主要影响因子,从而实现水质监测指标的降维。对手工和自动2种监测方式进行比对,证明自动监测pH、溶解氧、高锰酸盐指数、总磷和氨氮5项水质评价指标的数据、评价结果与手工监测具有较强的一致性,用自动监测5项指标进行水质评价是合理、可行的,并能减轻手工监测的工作量。

土壤环境污染及监测技术发展研究

在社会经济不断发展的背景下,或多或少存在环境污染的问题,土壤环境污染是其中之一。土壤环境作为国家环境中重要的组成部分,关系到整个大环境的循环和发展,做好土壤环境监测,有助于及时获取土壤环境污染信息,研究土壤环境污染监测技术,有助于对相关污染进行提前预防。基于此,本文结合相关资料,立足土壤环境污染的类型,对土壤环境污染监测在应用中的主要技术和应用要点进行阐述,以期为相关工作提供参考。

结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取20002020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4~5天是最佳预测时间。

梁子湖水体中环境激素的分布及生态风险评价

该文对枯水期、平水期和丰水期梁子湖水体中2种双酚类和9种类固醇类(5种雌激素、3种雄激素和1种孕激素)环境激素(EH)的浓度水平及分布特征进行了研究,并进行生态风险评价和内分泌干扰效应分析。结果表明,梁子湖水体中有双酚S(BPS)、双酚A(BPA)、雌三醇(E_(3))、17α-乙炔雌二醇(17α-EE_(2))、雌酮(E_(1))、康力龙(SZ)和孕酮(PG)7种环境激素检出。从检出浓度和检出率来看,BPA和PG是梁子湖水体主要的环境激素污染物。枯水期、平水期和丰水期的环境激素总浓度(∑EH)分别为ND~18.17 ng/L、ND~4.21 ng/L和ND~3.50 ng/L,且枯水期和丰水期∑EH最大值均出现在梁子湖入湖口处。与国内外其他湖泊相比,梁子湖水体中双酚类和雌激素的浓度处于中等偏下水平,雄激素和孕激素的污染处于比较低的水平。生态风险评价结果表明,枯水期和平水期分别有50%和63%点位的环境激素总风险商RQs大于1,对水生生物存在高风险,主要是17α-EE_(2)的贡献,其余处于低风险或无风险;丰水期整体处于低风险或无风险。内分泌干扰效应分析结果表明,枯水期和平水期个别点位的总雌激素毒性当量(EEQs)值大于1 ng/L,表现出一定的雌激素活性;其余点位的EEQs值均小于1 ng/L,不会产生明显的雌激素效应。3个水期全部点位的总雄激素毒性当量值均小于1 ng/L,雄激素效应均不明显。该研究有助于了解梁子湖水体中双酚类和类固醇类环境激素的污染特征,可为梁子湖水体中环境激素的生态风险评价提供参考。

“十二五”以来湖北省声环境质量变化趋势研究

本文对湖北省近九年(2011—2019年)各区域道路交通、各类声环境功能区的噪声监测数据进行统计分析,总结分析了声环境质量现状及年际变化趋势,并对污染防治提出了相关建议。

环境介质中抗生素分析技术研究进展

对国内外标准和文献报道的环境介质中抗生素分析技术进行综述。介绍了不同类型抗生素的基本性质,总结了它们在环境中的污染特点。结合国内外现行标准和公开发表的文献,总结了当前水质、土壤等环境介质中抗生素的分析方法,包括理化检测技术和免疫检测技术。比较了液相色谱法、气相色谱法、光谱分析法、酶联免疫法、电化学分析法等方法的特点,高效液相色谱质谱法是当前分析环境介质中抗生素最广泛、最稳定、最成熟的方法,其他分析方法尚待完善。现阶段对环境中抗生素的分析以地表水为主,对废水、土壤和沉积物的研究较少。这些技术和方法可为实验室建立抗生素分析方法提供重要参考依据;同时,为满足环境监测多样性的需求,抗生素分析技术仍然有巨大的发展潜力和良好的研究前景。

黄石某区域湖泊沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为了解黄石某区域湖泊污染状况,采集某湖泊26个表层沉积物,分析Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni、As和Hg 8种重金属含量,平均值由高到低为C湖>A湖>B湖。采用地累积指数法和潜在生态危害指数法,对湖泊的污染状况和潜在生态危害做出评价。地累积指数污染评价表明A湖、B湖、C湖均受到一定程度的重金属污染,尤其是Cd污染程度较重。黄石某区域湖泊沉积物中各重金属污染的程度依次为Cd>Cu>As>Hg>Zn>Pb>Ni>Cr。潜在生态风险评价表明A湖、B湖和C湖均处于较高的生态风险状态,Cd是生态风险因子中的主要元素,潜在生态危害顺序依次为C湖>A湖>B湖。综合分析,C湖沉积物中重金属污染最重,Cd的污染需重点监督。

2015-2020年湖北省PM_(2.5)和臭氧复合污染特征演变分析

为揭示湖北省PM_(2.5)和臭氧(O_(3))复合污染演变特征,基于湖北省17个地市的空气质量国控点和武汉市大气超级站组分监测数据,全面分析湖北省17个地市2015—2020年PM_(2.5)和O_(3)的时空变化特征及相关关系,探讨PM_(2.5)和O_(3)协同效应的成因机理.结果表明:①2015—2020年,湖北省PM_(2.5)显著改善,平均降幅为4.7μg/(m^(3)·a),但冬季负荷仍较高,主要集中于中部地区;O_(3)污染凸显,平均增幅为3.8μg/(m^(3)·a),污染集中在4—10月的暖季,东部地区最严重,近两年超标天数已与PM_(2.5)相当.②湖北省PM_(2.5)和O_(3)关联日趋密切,协同效应显著,日评价指标显示夏季二者呈显著正相关(相关系数为0.57),近两年当PM_(2.5)浓度≤50μg/m^(3)时,相关系数高达0.63;冬季PM_(2.5)浓度与Ox(O_(3)+NO_(2))浓度呈正相关,尤其2020年东部城市二者相关性高达0.46,显示大气氧化性对PM_(2.5)二次污染的重要性.③以武汉市为例,归纳PM_(2.5)和O_(3)复合污染的成因,暖季低PM_(2.5)背景下,高温、中等湿度和弱风速的气象条件以及VOCs和NO_(x)等前体物的高浓度排放,使得受VOCs主控的光化学反应加剧,易造成O_(3)污染,从而加强PM_(2.5)二次生成;冬季高的大气氧化性,叠加不利气象条件,促进颗粒物的二次生成,导致重污染时PM_(2.5)组分以硝酸盐等二次无机组分为主.研究显示,湖北省PM_(2.5)和O_(3)协同控制重点为,在保持现有NO_(x)控制力度基础上强化VOCs控制,遏制暖季和东部区域O_(3)浓度上升,加强冬季和中部PM_(2.5)治理.

基于自动化分析的风险检测验证技术在环境自动监测中的应用探讨

大气、水质环境自动监测中的自动化系统通过互联网传输环境质量数据,实现环境质量的实时监督,系统中的数据已成为判断环境好坏的重要依据;网络传输是自动监测信息系统的重要一环,其安全性直接影响环境监测数据的真实性和准确性。而网络安全风险检测是保证网络安全的基础工作,探讨在环境监测系统中如何引入自动化的安全风险分析及验证技术,发现环境自动监测系统中的网络安全隐患。

船载自动监测系统在水质监测中的应用

水质监测是开展水生态环境评价、监管的基础性工作之一。随着对水生态环境保护与管理要求的提高,人工水质监测与自动水质监测相结合的模式应用越来越普遍。以船舶为载体的水质自动监测系统开展巡测,可实现高密度样品采集、检测及信息的实时传输,在长江泸州以下干流水域的实践中取得了良好效果。系统的应用可弥补常规监测断面间距过大、人工监测频次低、固定站房式水质自动监测站近岸取样等不足,对人工监测和自动监测形成有效补充;船载水质自动监测系统能够实现定点、定深、定时监测,可以在河流污染带监测、入河排污行为的监管以及偷排行为的溯源、水污染应急动态监测等工作中发挥有效作用,既可应用于长江干流等河道较宽且水质可能存在岸别差异的河流,也可应用于滇池、太湖、丹江口等大型湖泊、水库水生态环境监管。

基于第二次全国污染源普查结果的移动源污染现状分析——以湖北省为例

湖北省第二次全国污染源普查结果显示,移动源已成为空气中氮氧化物的首要来源,占全省总量的62.46%,移动源颗粒物、挥发性有机物的排放量也分别占全省总量的1.73%和22.08%,移动源污染防治的紧迫性日益凸显。本文深入分析湖北省移动源的数量、结构、分布和污染物排放情况,发现重型货车、农业机械、工程机械、小型客车和大型客车是移动源污染物排放的主体,排放的氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物占移动源排放总量的87.55%。其中,重型货车、农业机械、工程机械和大型客车是移动源氮氧化物控制的重点,小型客车是移动源挥发性有机物控制的重点。从区域上看,湖北省应重点加强武汉市、襄阳市机动车污染防治。受重型货车数量影响,随州市、荆门市、黄冈市和宜昌市机动车污染亦不能忽视。

环境监测在环境保护中的作用与发展分析

随着我国经济不断发展和进步,如何保护环境已经成为当今热议话题,其中,环境监测为保护环境提供途径,对环境保护工作效率是十分重要的。在开展环境保护过程中,在一方面,减缓环境保护人员工作压力,使得环境保护工作更加合理和科学。另一方面,环境单位可以用环境监测显示的数据信息,及时调整环境保护方式,设计出针对性解决方案,为我国未来环境保护工作方案制定和改革奠定良好基础。本文重点探究环境监测在环境保护中的作用与发展,并提出针对性意见。

近70年来梁子湖水生态环境演变

文章结合文献资料以及监测数据,对梁子湖水生态环境的演变过程进行了系统梳理。分析表明,江湖阻隔及闸坝的人为调控改变了梁子湖原有的水文节律。20世纪80年代以前,梁子湖水质良好;1986—2004年期间水质年季、年内波动显著,超标时有发生;2005—2010年,水质有所改善,但自2010以来,梁子湖富营养化趋势明显,并已由贫营养演变为中营养-轻度富营养的状态。水生态系统退化趋势明显,浮游生物及底栖动物优势物种由清洁种转变为耐污种,夏季蓝藻水华风险增高,软体动物大量消失,沉水植物衰退严重,鱼类物种数减少且小型化趋势明显。水文节律的破坏、污染物的累积、渔业生产活动的影响及洪水导致的持续高水位等是驱动梁子湖水生态环境演变的主要因素。梁子湖水生态环境治理需从污染源控制、生境改善、鱼类种群结构优化等几个方面综合考虑、长远规划,最终恢复梁子湖的清水稳定状态。

西凉湖沉积物重金属及营养元素分布特征及污染评价

以西凉湖沉积物为研究对象,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估其重金属元素的污染情况,利用综合污染指数法和有机污染指数法评价其氮、磷元素及有机质的污染情况。结果表明,西凉湖沉积物整体受到重金属污染水平较低,Cu、Zn、As、Hg污染情况在空间分布上相似,少数点位Cd、Ni、Hg元素达中度或重度污染,归因于养殖饲料和交通运输。西凉湖沉积物中氮、磷元素污染评价结果显示,磷元素污染情况相对较轻,80%的点位处于中度污染水平;氮元素污染情况严重,所有点位均达重度污染;氮、磷元素的综合评价中所有点位均达重度污染。有机污染指数法评价结果显示,所有点位有机污染指数均大于0.50,达重度污染水平。结合氮、磷元素的评价结果,将外源污染归因于西凉湖曾经过度发展渔业造成的营养输入。