水生态系统中宇宙发展现状

水生态系统中宇宙指人工构建的河流、湖泊、湿地、海洋等水生态系统近自然模拟装置,可以控制一定的物理、化学要素和生境条件,开展生物群落响应研究。中宇宙实验可以弥补传统实验室小型装置模拟要素过于简单,而野外现实系统复杂不可控制和难以开展对比实验的局限。本文列举了当前国际上多个科研机构长期运行的水生态系统中宇宙,将其归纳为流水型中宇宙、围隔装置、陆基模拟池、移动式水槽4类,各类中宇宙一般包括物理-生物模拟系统、自动调控系统、监测分析系统、中央控制系统。近年来,我国水生态系统的研究逐渐从单一环境要素向生态系统整体转变,对中宇宙模拟实验的需求愈加迫切。建议我国水生态系统中宇宙建设应提高结构复杂性,并与野外现场监测相结合,共同支撑更大尺度系统的整体模拟。     

典型移民城市食物氮足迹估算分析——以深圳市为例

城市食物源氮消费产生的环境排放是全国氮污染的重要源头,城市食物氮足迹评估可反映维持城市人口基本食物需求的活性氮排放以及对周边环境的潜在影响。以典型移民城市深圳市为例,基于改进N-Calculator模型的基础上,估算了2010-2015年间因城市人口流动导致的城市食物氮足迹变化,并分析其时空异质性及其与城市化间的关系。结果表明：深圳市不同类型城市居民食物氮足迹不一致,其中常住户籍居民人均食物氮足迹从14.63 kg N a^-1增加至15.17 kg N a^-1,高于非户籍居民食物氮足迹13.09 kg N a^-1,其主要体现在瓜果、肉类、水产品等食物消费上。总体上,深圳城市食物氮足迹呈增长趋势,5年增幅11.50%,增幅最大为常住户籍居民食物氮足迹,但目前深圳非户籍居民的食物消费主导着城市食物氮足迹。深圳城市内部区域食物氮足迹呈高度空间异质性与聚集性,各区域增长量差异明显,街道尺度城市食物氮足迹增长热点主要分布在城市的西部沿海区域,部分热点区域单位增长量数量级比肩区级尺度单位的增长量,城市区域食物氮足迹与人口城市化的关联性不明显,但与经济城市化存在一定的关联性。当前城市移民落户趋势及居民高氮饮食倾向不利于城市氮足迹的削减,减少食物生产上游活性氮流失为深圳市贯彻粤港澳大湾区协同可持续发展的关键。     

基于生态足迹的成都市可持续发展研究

近年来随着环境问题的不断恶化环境可持续发展面临严峻挑战, 而生态足迹方法作为一种区域可持续发展的定量度量方法, 在评价生态可持续发展和生态保护方面得到了广泛的应用。利用基于修正后的生态足迹模型并结合万元GDP生态赤字、生态协调系数, 分析成都市近8年来可持续发展状况。结果表明: 2008—2015年人均生态足迹呈现整体下降趋势, 年均减少3.64%; 人均生态承载力逐年下降, 年均减少2.29%; 人均生态盈亏一直处于亏损状态, 总体趋势向良好转变, 但本质上生态赤字却越发严重; 人均万元GDP生态足迹不断下降, 研究区资源利用率不断提高; 年均生态均衡系数为1.2415, 生态系统处于不稳定状态。成都市可持续发展形势十分严峻, 未来可通过提高生态承载力控制生态足迹, 从而提高可持续发展能力。     

工业水足迹评价与应用

大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水环境问题最重要的原因之一。对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。以发展和完善工业生产过程的水资源综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处理等环节。其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输3个方面收集数据、处理并核算。最后,从产品、企业、行业和区域4个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。     

基于ArcView-WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价

地下水生态系统是生态系统的重要类型,随着社会经济的发展,地下水资源与环境压力日益增大,地下水生态系统健康问题已经成为人类重点关注的环境问题之一。以ArcView为平台,以下辽河平原硝酸盐氮浓度为响应因子,并从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面建立证据因子的图层数据库,利用证据权重法(WOE)对下辽河平原地下水生态系统健康进行评价,得到硝酸盐氮后验概率分布图。结果表明:下辽河平原的西北、东北部、东南部及抚顺和辽阳地区地下水生态系统健康处于相对高和较高概率区,东部山前冲洪积平原及下辽河平原的周边地区处于中等概率区,下辽河平原的中部平原、南部滨海平原地区处于相对低和较低概率区。将地下水水质监测点硝酸盐氮含量与后验概率分布图进行对比分析,发现二者对应性较好,这说明WOE可以用于地下水生态系统健康评价,其概率表现形式能够有效的弥补传统生态系统健康评价结果是一个具体值(或等级)而无法反映生态系统健康不确定性的不足。     

水资源生态足迹计算方法

Wackernagel创立的生态足迹模型是一种较好的评价可持续发展与利用的方法,但是在该模型中,仅评价了的地表水域的渔业功能,忽略了地下水和地表水作为水资源的其他功能.分析生态足迹模型及水资源的特点后,在其理论框架下设立水资源帐户,并阐述了该帐户的内涵,建立了水资源生态足迹以及水资源生态承载力的计算模型,确定了计算水资源帐户生态足迹所需的3个关键参数即全球平均水资源产量、全球均衡因子和地区产量因子,按水资源利用的一般分类对水资源帐户进行了细分.通过利用该模型对江苏省1998～2003年水资源生态足迹的计算,结果表明,计算结果可以客观的评价江苏省水资源可持续发展与利用的情况,证明了模型的正确性和科学性,从而弥补了生态足迹模型的不足.     

湖北省近20年生态足迹演化

运用生态足迹模型,对湖北省1985--2004年的生态足迹进行了时间序列的测度.结果表明:20年间,湖北省人均生态足迹需求均大于其人均生态承载力;比较其同时段不同尺度范围的生态赤字/盈余时发现,湖北省生态足迹在省与国家尺度上处于不可持续发展状态,而在全球尺度上处于可持续发展状态.在各种土地类型中,人均耕地生态赤字最大,人均林地处于生态盈余状态,且人均生态足迹需求增长最快的是水域,人均生态承载能力增长最快的是林地;总体上看,湖北省的人均生态足迹和人均GDP持续增长,而万元GDP的生态足迹一直呈现下降趋势;控制建设规模、保护耕地、增加新技术投入量是解决湖北省人均生态赤字过高的重要途径.     

基于环境污染账户核算的生态足迹模型优化——以珠江三角洲城市群为例

针对传统的生态足迹分析模型在账户设置中忽略对环境污染核算的缺陷,本文提出了涵盖污染账户的生态足迹模型,将污染物进行合理转化进而纳入核算账户,在生态足迹核算中增加了污染足迹的计算,在生态承载力核算中增加了环境承载力的计算,并通过2005年珠江三角洲城市群的生态足迹对优化的生态足迹模型进行了验证.结果表明,通过优化模型计算得出的2005年珠江三角洲城市群的生态足迹结果与该区的实际发展特征和空间结构具有较高的吻合度.说明优化的模型在内涵上为环境污染在生态足迹模型中进行了较准确的定位,使结果能更全面地反映人类活动对生态环境的影响,在核算的完整性和客观性上均优于传统的生态足迹核算体系.     

内蒙古鄂托克早白垩世恐龙足迹化石8号点风化机理研究*

内蒙古鄂托克旗查布地区是罕见的恐龙足迹等遗迹化石分布区,分布着大量白垩纪恐龙足迹化石。这些足迹化石在野外遭受着不同程度的风化破坏, 为此在足迹密集的核心区8号点建立了野外地质遗迹博物馆保护原址。跟踪观察后发现室内足迹化石的风化程度相较于露天保存更加严重, 尤其在馆内靠近四周围墙的区域, 足痕表面酥粉破碎, 有的足迹甚至完全消失。为研究8号点足迹化石的风化原因, 本文对8号点馆内外赋存于同一层位的岩石进行取样, 使用偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)、压汞(MIP)、离子色谱(IC)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及扫描电子显微镜能谱 (SEM-EDS)等方法进行分析, 结果发现室内岩石的孔隙率更高, 孔径更大, 可溶盐含量是室外上层的2倍, 室外下层的约11倍, 种类以NaCl和Na2SO4为主。模拟实验显示, 相比冻融作用, Na2SO4更具有破坏性。由此认为导致鄂托克遗迹博物馆内恐龙足迹化石风化的机理是由地下水和降雨形成的地表水共同作用的结果, 尤以Na2SO4为主的可溶盐产生强烈的水盐活动。同时, 之前用作加固的硝基清漆保护效果不明显, 并尝试提出保护性建议。     

基于数据包络分析的江苏省水资源利用效率

采用水足迹理论分析江苏省2000-2010年水资源的真实利用情况,同时从投入产出的角度出发,选取农业用水量、工业用水量、生活用水量、COD排放总量、固定资产投资总额和从业人员数作为投入指标,GDP和粮食产量作为产出指标,运用数据包络分析中的C2R和BC2模型对这11a间江苏省的水资源利用效率进行评价.研究表明:2010年江苏省的水足迹为778.28m3,总体呈缓慢上升趋势.农业用水、工业用水和虚拟水贸易是江苏省水资源利用中的主要组成部分.11a间DEA有效年份占64％,投入冗余和产出不足均为0,即投入和产出达到最优状态.在DEA无效年份中存在冗余,存在资源浪费和污染高排放的情况.可以通过DEA投影结果对其进行改进,实现资源的最优配置.