大汶河水生态环境健康状况与土地利用的相关性

为了解大汶河水生态环境现状及河岸带土地利用类型对其影响,基于2017年4月大汶河流域水生态调查数据,采用主成分分析和相关分析方法对流域地形、水文、水环境因子、主要水生生物因子和栖息地质量5个方面共19个候选指标进行筛选和优化,构建了大汶河生态系统健康评价多指标体系并用于大汶河水生态健康评价。结果表明:水环境因子和水生生物类型指标在健康评价指标体系中所占权重较大;大汶河水生态系统健康状况评价结果主要以一般和较差为主,分别占总采样点的58.33%和20.83%,仅瀛汶河上段、大汶河南支上段和大汶河干流下段部分断面处于健康或亚健康水平;城镇村及工矿用地、耕地和交通用地与大汶河生态健康综合指数呈负相关,是该流域水生态系统受到破坏的主要因素。     

北京市白河和潮河流域生态健康评价

选取北京市重要的饮用水源密云水库上游白河和潮河流域,结合北京山区流域生态现状,构建了涵盖水域生境结构、水生生物、生态压力和陆域生态格局与功能、生态压力5大类13项指标的评价指标体系,开展了流域生态健康评价。结果表明白河和潮河流域的健康状态整体处于良好等级,但水生生物和陆域生态格局状况相对较差。14个子流域的健康状况差异并不显著,琉璃河、白河下段、汤河上游的健康状况相对较好,潮河中下段和小汤河的健康状况相对较差。流域内不合理的畜禽养殖、岸边带种植及民俗旅游是导致流域生态健康退化的主要原因,建议加强污染负荷排放的控制和监管涉水活动对水生生境的干扰以改善流域健康状况,并重点关注可指示水生态系统早期退化的生物指数,以实现可持续性和适应性的流域管理,保障密云水库的水生态安全。     

水生态功能分区研究中的基本问题

重点流域水生态功能一级二级分区研究是当前我国正在开展的一项重要工作,如何进行科学、合理的分区是值得深入探讨且亟待回答的重要问题。从水生态功能分区与水生态区划的关系、水生生物在分区中的应用、以及如何选取合适的定量分析方法等方面入手,阐述了对分区目的、指标体系和技术方法等关键问题的理解。并建议:(1)统一选用流域水生态系统结构、功能空间差异的环境驱动因子作为分区指标体系;(2)用生境尺度的水环境、水生生物指标来验证分区结果;(3)尽可能统一定量分析方法,以便为不同流域间分区结果的比较,以及为将来在全国尺度上开展分区工作奠定基础。     

水生态一、二级分区技术框架

水生态功能分区是流域水环境分类、分级、分区、分期管理的基础。回顾总结国内外水生态功能分区工作的基础上,针对我国流域水生态功能一、二级分区工作,提出了一个可供参考的分区指标体系,探讨了流域尺度水生态分区技术框架的构建以及可能存在的问题。该技术框架主要由3部分内容组成:环境要素对水生态因子的驱动机制、分区指标体系和分区技术。作为技术框架的理论依据,驱动机制分析首先以水-陆生态水文耦合模型为框架对环境要素如何影响水生态系统功能进行阐述。指标体系是技术框架的基础部分,主要包括水生态因子和环境要素两大类,其中一级分区指标包括气候、水文和地貌等要素,二级分区指标包括水质、水生动植物、藻类、土壤、植被、土地利用和社会经济要素。针对一、二级水生态功能区采用"自上而下"和"自下而上"的分区方法,为技术框架付诸现实提供了保障。为正在进行的各大流域水生态功能分区工作提供一定的参考依据,同时也希望在这些具体分区工作的基础上能进一步完善本分区技术框架。     

基于周丛藻类的雅鲁藏布江流域水生态系统健康评价

为评估雅鲁藏布江流域水生态系统的健康状态, 研究于2013年10月、2014年4月和2014年7月, 在雅鲁藏布江流域干流及其4大支流上设置了26个采样点, 先对河流每个点位的海拔、坐标、河道底质类型及构成比例、河岸植被类型、水电工程等环境数据进行收集, 随后采集周丛藻类群落数据, 并在此基础上构建了周丛藻类生物完整性指数(P-IBI)评价指标体系, 结果显示: 调查期间, 雅鲁藏布江流域干支流共观察到周丛藻类7门10纲23目34科70属(种), 硅藻门(35.71%)、绿藻门(32.86%)和蓝藻门(20.00%)为前3个优势门类, 周丛藻类的优势种均属于硅藻门, 该水域属硅藻-绿藻-蓝藻型水体。周丛藻类Shannon-Wiener多样性指数的变幅为4.84—9.41, Pielou均匀度指数的变幅为2.41—4.80, 则表明雅鲁藏布江流域整体为轻污型-清洁型水体。周丛藻类的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与P-IBI评价指标体系共同说明: 雅鲁藏布江流域干流上下游及其4大支流水生态系统的健康状态优于雅鲁藏布江流域干流中游的健康状态。研究雅鲁藏布江流域水生态系统周丛藻类的群落特征和水环境的健康状态, 一方面能为西藏土著鱼类食性、摄食机制等的研究提供饵料数据基础, 另一方面能对河流水生态系统的健康状况进行科学评价, 从而保障西藏水生态安全。     

巢湖流域生态安全评价研究

目前,巢湖流域的生态安全问题非常突出,已严重影响流域社会经济的可持续发展。基于巢湖流域社会经济、水体环境质量及水生生态系统的数据资料,应用驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,提出了基于水环境和水生态的巢湖流域生态安全评价框架模型和指标体系,并采用熵权物元模糊评价法进行巢湖流域生态安全评价研究。研究结果表明,2003和2007年巢湖流域整体处于生态安全中度风险状态,水体环境质量的变化和水生生态系统的演替将严重威胁巢湖流域的生态安全,水体中的TP浓度、NH-N浓度以及TN浓度是决定巢湖流域生态安全的最关键因子。     

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。     

河流山区段水生态安全评估——以太子河为例

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全.本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7%;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9%;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4%.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.     

美国流域生态健康评价体系的发展和实践

为了达到《清洁水法》规定的水质目标,美国环境部门在过去20多年的实践中逐步发展形成了涵盖整个流域,包括水文、化学、生物等多重指标在内的全国性流域综合生态健康评价体系.该体系已经成为美国流域水质管理系统的重要组成部分,为水环境保护和水生生态系统恢复提供了有力支持.本文从法律行政框架、生态功能分析、生态健康指标、综合评价体系和流域监测系统等方面系统总结了美国环境管理部门,特别是联邦环境保护局在流域生态健康评价方面的发展和实践;并介绍了美国水生资源调查采用的河流、湖泊、河口、海湾、湿地流域健康评价系统.在此基础上,根据我国水环境保护和治理的实际情况,提出了建立流域生态健康科学评价和决策支持体系建议.     

地下水生态系统健康评价指标体系的构建

地下水生态系统是重要的生态系统类型,由于地下水资源不合理的开发利用和污染物排放强度的增大、并长期积累,已导致许多地方产生生态环境劣变,甚至酿成难以弥补的严重后果,地下水生态系统健康问题已经成为许多国家和地区重点关注的环境问题之一.在科学把握地下水生态系统健康的概念和内涵的基础上,从系统结构特征、生态功能、资源功能、系统保护以及社会环境等5个方面选取了29个典型指标构建了地下水生态系统健康指标体系,对关键评价指标的意义进行了具体分析.出于服务于地下水生态系统健康评价的目的,对重要指标的评价标准进行了划分,并探讨了地下水生态系统健康评价的主要方法及发展方向,研究成果在一定程度上可以丰富生态系统健康评价研究理论与方法体系.     

基于周丛藻类群落结构的新疆额尔齐斯河生态健康评价

周丛藻类对水环境变化较为敏感,可迅速而灵敏的反映水质健康状况。本研究于2019年对额尔齐斯河周丛藻类群落结构和水环境特征进行了系统调查,并运用周丛藻类生物完整性指数(Periphytic algae index of biotic integrity, P-IBI)对生态健康进行了评价。结果表明:额尔齐斯河周丛藻类有6门41属102种,以硅藻门为主。周丛藻类密度和生物量的时间变化趋势为:9月>7月>5月,空间分布趋势为中下游>上游、支流>干流。主成分分析(PCA)与典范对应分析(CCA)显示,影响周丛藻类群落结构的主要环境因子有水温、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、pH、悬浮物,不同月份的环境影响因素有所差异。额尔齐斯河周丛藻类多样性指数(H′)、丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)的平均值分别为3.52、3.02、0.75,显示额尔齐斯河流域整体水质为寡污或无污。P-IBI分析结果显示:5个采样点为健康状态,1个采样点为亚健康状态,3个采样点为一般状况,1个采样点极差,表明额尔齐斯河整体生态健康状况趋于良好。本研究可为额尔齐斯河的水环境监测提供...     

图们江下游湿地生态系统健康评价

湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统,图们江流域湿地生态系统的健康对该区乃至东北亚地区综合生态系统网络的建设具有重要意义。选择图们江流域下游为研究区,基于压力-状态-响应(PSR)模型,在压力系统、状态系统、响应系统三个层面选取30个指标构建了图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和多级模糊综合评判法对研究区湿地生态健康状况进行综合评价,其结果为0.5878,处于亚健康状态。其中,压力系统的健康指数为0.5292,响应系统的健康指数为0.6866,状态系统的健康指数为0.5116,各等级隶属度S=(16.83%, 25.37%, 16.76%, 16.97%,24.07%)。主要表现在研究区域湿地的补水水质差,导致湿地水质污染加重,富营养化现象严重;并且由于人为因素,湿地大面积退化,景观破碎化加剧,功能逐渐丧失,生产力水平下降;急需对本区域湿地进行保护与管理。     

基于遥感生态指数的新疆玛纳斯湖湿地生态变化评价

以2000、2006和2016年3期的Landsat遥感影像为基础数据源,结合前人研究成果和实地考察,借助RSEI指数,对玛纳斯湖湿地生态环境进行监测和评价。结果表明:利用主成分分析技术集成植被指数、湿度分量、地表温度和土壤指数建立的RSEI指数具有一定的适用性,可较好的对玛纳斯湖湿地生态环境质量状况及其时空变化进行监测和评价。2000、2006和2016年RSEI指数均值分别为0.227、0.183、0.234,对RSEI指数进行分级处理后,发现流域生态环境质量"较差"等级居于主导地位,"优"等级有所增加,湿地生态环境质量向好的方向发展。气候变化和人类活动共同作用于玛纳斯湖湿地产生的生态环境效应,日益增强的人类活动是湿地退化的主要原因,多年来粗放型的农业发展使玛纳斯河流域人口、经济与生态环境之间的关系严重失调。从优化水资源配置角度提出对主要源流流域水土资源大规模开发的同时,应重视尾闾湖泊湿地的生态价值与可持续发展。     

城镇化背景下深圳典型流域鱼类群落特征及驱动因子

理解城镇的快速发展对河流鱼类群落结构的影响,是城镇河流科学管理和生物多样性保护的关键基础。本研究于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）,选取我国城镇化典型城市-深圳域内两个处于不同城镇化程度的代表性流域,应用多重统计方法比较分析了流域间鱼类群落结构的差异,并探讨了驱动鱼类群落变异的关键环境要素。结果发现,城镇化程度高的观澜河流域其鱼类种类组成、优势类群、生物多样性指数与城镇化程度低的坪山河流域有明显差别。 具体表现为：城镇化程度高的流域土著敏感种类如异鱲、吸鳅等几近消失,优势类群为外来入侵耐受种类,其物种多样性显著低于城镇化程度低的流域（P<0.05）。同时,外来鱼类在城镇河段其数量占比平均达92.5%,广泛分布于深圳城镇河流中。在环境因素方面,城镇化程度高的观澜河流域水体理化指标总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数均显著性高于城镇化程度低的坪山河流域（P<0.05）。基于Bray-Curtis距离的冗余分析显示：城镇用地占比和总氮是影响观澜河和坪山河流域鱼类群落差异的主要因素。城镇化进程中河流生境的改变已影响到土著鱼类的生物多样性。因此,推动以恢复土著鱼类生物多样性的河流生态治理与保护是今后水生态目标管理的重要方向。     

钱塘江中游流域不同空间尺度环境因子对底栖动物群落的影响

溪流底栖动物群落结构受不同空间尺度环境因子的共同作用。基于2010年钱塘江中游流域60个样点的大型底栖无脊椎动物和环境变量数据,寻找与研究流域底栖动物群落结构变化密切相关的关键环境变量,解析流域尺度和河段尺度的环境因子对底栖动物群落的相对影响。PCA分析表明该区域的主要环境梯度是流域内的土地利用类型及其引起的溪流物理生境退化程度和水体营养状态。CCA分析发现影响底栖动物群落的流域尺度的关键环境变量是纬度、海拔、样点所在流域大小、森林用地百分比,河段尺度是总氮、总磷、钙浓度、二氧化硅浓度和平均底质得分。偏CCA分析得到两种尺度环境因子对底栖动物变异的总解释量为26.4%,流域尺度和河段尺度变量分别为总解释量的50%和31%;方差分解结果表明研究区域大型底栖无脊椎动物受到两种尺度环境因子的综合影响,且流域尺度环境因子较河段尺度环境因子更为重要,体现了其在溪流生态系统保护、恢复、监测和评价中的重要参考价值。     

基于土地利用变化的细河流域景观生态风险评估

以辽宁省细河流域为研究对象,利用1985、1995年和2005年3个时期的Landsat TM及2015年Landsat OLI遥感数据,进行了细河流域土地利用解译,定量分析了流域近30年来土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论引入景观生态风险评价模型,将研究区划分为340个生态风险评价单元,基于地统计学和空间自相关方法,对1985—2015年细河流域景观生态风险时空分布特征及空间关联格局进行了评价。结果表明:(1)自1985年以来,研究区的6种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1985—2015年流域高、较高和中生态风险区面积增加,且向流域南部转移;低、较低生态风险区面积减少,且向流域北部集聚;流域整体生态风险呈增高趋势。(3)研究区各时期景观生态风险呈现正的空间相关性,在空间上趋于集聚。人类活动干扰导致景观破碎,是影响该区域景观生态风险最重要的原因。     

清潩河(许昌段)流域生物群落特征及其与环境因子的关系

以清潩河(许昌段)流域为研究对象,通过野外调查和室内测定,对水生植物、河岸带植物和大型底栖动物的群落特征、水体和表层沉积物的环境因子特征进行研究,分析清潩河流域内的生物多样性.结果表明: 流域内共有水生植物12种,河岸带植物66种,大型底栖动物10种.群落间环境因子变异较大,其中,水体的铵氮、总氮、总磷、表层沉积物的氧化还原电位、重金属镉、汞、锌的变异显著.典范对应分析表明: 水体理化性质如化学需氧量、温度、pH、溶解氧、总磷是影响水生植物的关键环境因子;水体氧化还原电位、pH和表层沉积物的镍、汞、有机质、铅、镉是影响河岸带植物分布的关键因子;表层沉积物的pH、温度、氧化还原电位、砷、铅、镍和水体温度是影响大型底栖动物的关键环境因子.清潩河(许昌段)流域水质污染严重,生物群落多样性低,沿河的污水处理及保护与恢复生物类群的工作迫在眉睫.     

基于陆地-水生态系统耦合的海河流域水生态功能分区

水生态功能分区是针对水生态系统特征的陆地生态系统划分,是为流域水生态管理提供生态背景和基本单元。陆地-水生态系统的耦合是水生态功能分区的核心,但多停留在个别小流域进行理论探讨,大型流域的实际案例较少。针对海河流域独特的气候、地貌、水文和人类活动特征,提出了水生态功能分区的三级指标体系。一级二级区针对气候、地貌、水文背景进行"自上而下"的分区,三级区针对人类活动对水资源、水环境、生境影响,采用"自下而上"的分区方法。最终,海河流域划分了6个一级区、16个二级区和73个三级区。研究充分体现了"以水定陆、以陆控水"的基本原则,以及"自下而上"和"自上而下"分区方法的优点,结果可为海河流域水生态管理提供科学依据,为水资源空间调配与合理利用、产业结构布局与区域协调等服务。     

河岸带土壤重金属元素的污染及危害评价

测定了金水河流域河岸带土壤部分重金属的全量和土壤水溶液的离子含量,运用污染指数和生态风险评价法对流域内土壤重金属进行评价.不同土地利用类型中,漫滩V、Cr含量最高(130.89、363.29 mg·kg-1),草地Ni、Pb、Ti、Mn、Zn、Cu含量最高(32.52、24.61、4378.09、1289.62、91.44、29.71 mg·kg-1).这主要是因为草地、漫滩能够有效吸附和沉积重金属,同时人类活动明显增加重金属生态危害.金水河流域河岸带土壤Cr、Pb、Zn均超过土壤环境质量标准(GB 15618-1995).与此同时,河漫滩白浆化棕壤和钙质粗骨土碳酸钙含量高,对Pb、Zn有较强的吸附和固定作用,能够有效吸附和沉积重金属;河漫滩人类干扰较重,造成其重金属含量较高.评价结果表明,流域河岸带内重金属环境污染达到中、重度污染,生态危害等级为轻微到中等级别.提高土壤腐殖质含量是减轻污染危害及增强土壤自净能力的重要措施.