陕甘宁地区降水稳定同位素特征及水汽来源

依据全球大气降水稳定同位素观测网络(GNIP)和已有研究中陕甘宁地区的大气降水氢氧稳定同位素资料,并结合相关气象数据,分析了陕甘宁地区大气降水氧稳定同位素的时空分布特征及其影响因子,并建立了大气降水线方程.结果表明:3省大气降水线的斜率、截距由小到大依次为:甘肃、陕西、宁夏,且均小于全球大气降水线方程的斜率、截距,表明3省的降水过程受蒸发作用影响程度沿宁夏、陕西、甘肃增强;陕甘宁地区大气降水中δ18O值在时间变化上,表现为夏秋季节富集、冬春季节贫化,从空间分布来看,由西北至东南,加权平均δ18O值呈减小趋势;3省降水中δ18O温度效应显著,但不存在降水量效应,这体现了中高纬度大陆性气候的特征;高程效应的定量关系为-0.12‰·(100 m)^-1,纬度效应更显著(纬度每增加1°,降水中δ18O相应贫化0.27‰);采用HYSPLIT模型对各站点的水汽来源进行追踪,气团聚类轨迹表明,夏半年主要有来自孟加拉湾的水汽、东南季风水汽和西风带水汽,冬半年以西风带水汽为主.     

渭河流域生态系统服务权衡优化研究

研究生态系统服务之间以及与土地利用类型之间的复杂关系,进行生态系统服务导向下的土地利用优化,对实现社会经济与生态保护协调可持续发展具有重要的意义。以渭河流域关中-天水经济区段(简称关天段)为研究对象,在子流域尺度估算了2000—2013年的生物多样性、固碳和产水3种生态系统服务量,定量化研究彼此之间的权衡和协同关系;并利用CA-Markov模型预测2050年土地利用变化情景,以此测算未来情景下的生态系统服务并引入生产可能性边界(PPF)方法,进行权衡与协同分析,探究2050年最优生态系统服务下的土地利用格局。研究得出:(1)2000—2013年研究区的总产水量呈增加趋势。秦岭与六盘山地区总固碳量较大,生物多样性质量较高;而关中平原地区人口和城市分布较多,固碳能力较差,生境退化度普遍较高。(2)固碳与生物多样性之间呈现协同关系,而产水与生物多样性和产水与固碳之间均表现为权衡关系。(3)绘制了2050年的生态系统服务下的最优帕累托效率曲线,并进一步进行权衡协同分析,得到相对应的土地利用优化图。将生态系统服务及权衡需求纳入到土地决策和优化管理过程中,将有助于研究区的生态,社会和经济达到共赢状态。     

蒙陕大型煤矿开采区水质化学特征与健康风险

以蒙陕大型煤矿开采区地下水为研究对象,采用水质分析仪、离子色谱、原子荧光分析仪(AFS)、等离子质谱(ICP-MS)等分析仪器和方法对地下水样品的理化性质、水体主要阴阳离子和As、Hg、Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni等22种水体参数进行了测定,并运用模糊综合评价法和化学致癌物的健康风险评价模型对水质进行了评价。结果表明,蒙陕大型煤矿开采区地下深水(300 m)均属于一级水质,水质良好,危险金属污染并不明显。其主要阳离子含量总体呈现出Mg2+Na+Ca2+K+的特征,主要阴离子的含量总体呈现出SO42-Cl-NO3-F-的特征,主要的水质类型为SO4·Cl-Na型和重碳酸盐型。虽然大多危险金属对成人和儿童的致癌和非致癌风险均在可接受范围内,但危险元素Cr和As,无论成人还是儿童,其健康风险值均高于其他元素,说明Cr和As比其他元素更容易引起成人和儿童的健康风险,相比之下,危险金属Cr对儿童的致癌风险最大,而As对成人致癌风险较大。从各危险金属总体健康风险数值来看,危险元素引起成人和儿童总健康风险不容忽视,儿童总健康风险大于成人,尤其是在哈拉沟煤矿、王渠沟煤矿和瓜地湾露天煤矿区地下水危险金属总健康风险已经超过ICRP推荐的最大可接受风险值5.0×10-5a-1,应该引起高度重视。     

基于SolVES模型的关中-天水经济区生态系统文化服务评估

随着人类对于生态系统服务的需求持续增加,生态系统服务的评估逐渐成为研究热点。其中文化服务因其自身的无形性常在研究中被忽视且难以衡量。选取关中-天水经济区为研究区域,应用Sol VES模型并生成5种价值指数地图和价值总和地图来评估该区域生态系统的文化服务。结果表明:审美价值在秦岭山脉和城市公园等区域较高;娱乐价值在娱乐机会较多、交通便利的城市和秦岭北麓区域更高;文化与历史价值集中在历史文化底蕴深厚的城市地区;精神价值在与城市距离较近、有山川分布的森林公园更高。Sol VES模型在大范围区域的应用取得了较好的效果同时为政府进行生态建设和规划提供了科学依据。     

西北地区降水稳定同位素的云下二次蒸发效应

利用GNIP提供的我国西北地区的8个站点和本研究的2个站点的降水同位素数据以及相应的气象数据,结合HYSPLIT模型和水滴蒸发模型,分析了我国西北地区降水δ¹⁸O和d的时空分布,对该区二次蒸发效应进行了存在性判定与定量讨论,并探讨了二次蒸发效应的敏感因子.结果表明: 夏季风期间,新疆地区δ¹⁸O和d值由南向北均走低,陕甘宁地区由南向北,由东向西δ¹⁸O值整体上升,d值呈现下降趋势;冬季风期间,西北地区由南到北,由东向西δ¹⁸O值整体上逐渐减小,新疆地区d值由南向北升高,陕甘宁地区由南向北d值呈现下降趋势,由东向西有微弱的增大.我国西北地区夏季风时期的大气降水线的斜率、截距(6.80,-0.07)显著低于研究区全年的大气降水线方程的斜率、截距(7.27,3.37)和冬季风时期的大气降水线的斜率、截距(7.46,6.07),表明夏季风期间二次蒸发作用较强.研究区夏季风时期的蒸发比率均值为4.49%,高于冬季风时的3.65%,而黄土高原周边站点冬季风时期的蒸发比率高于夏季风时期,这与黄土高原近年来干旱加剧密不可分.另外,二次蒸发作用的强度随相对湿度、降水量和水汽压的增大而减弱,随温度(大于0 ℃)的升高而增强,但各因子在不同范围时对二次蒸发作用的影响有差异.     

农业结构转型对生态系统服务与人类福祉的影响——以西安都市圈两种农业类型为例

研究城市化地区农业类型转变对农业生态系统服务与人类福祉的影响,对调控都市农业发展、维持农业生态系统服务以及提升农户福祉等具有重要意义。以西安都市圈两个农业类型转变的村庄为案例,通过入户调查对村域的生态系统服务价值及人类福祉进行测算,分析农业转型下生态系统服务与人类福祉的相互影响。结果表明:(1)农业结构转型过程中,以粮食耕种为主的马家村的生态系统服务价值由2000年141.88×10~4元减少至2017年117.58×10~4元(降幅为17.13%);而以蔬菜种植为主的火箭村生态系统服务价值由727.23×10~4元增长至1753.23×10~4元(增幅达141.08%),其变化主要源于农业劳动力、农户行为及农业类型的影响。(2)不同农业类型下人类福祉差异明显,以蔬菜种植为主的火箭村人类福祉比以粮食种植为主的马家村高出89%;表明由传统粮食种植转向现代都市农业可以提高人类福祉,在各福祉指标中农业纯收入对农户福祉影响最为显著。(3)不同农业类型下生态系统服务与人类福祉的相关程度不同,但都与农产品供给呈正相关,与农业纯收入呈负相关。以传统粮食种植为主的马家村村民对生态环境的关注度较低,而转向蔬菜种植的火箭村对水质等生态环境的关注度开始提高。生态系统服务价值和农户福祉的提升与农业类型显著相关,因此,可通过政府引导农户规划农业用地类型以优化景观格局,从而维持农业生态系统服务的可持续发展。     

基于项目制学习的“环境工程微生物学”研究型实验探索

项目制学习是一种以学生为中心,倡导主动性学习、咨询性学习的教育方法。为了提高"环境工程微生物学"课程实验的系统性,增强其科研性,我们进行了基于项目制学习的环境工程微生物学研究型实验的探索。本文对实验设计、实施、评价等方面的问题进行了讨论与总结。通过这种教学模式的实践,能够使学生对环境工程微生物学研究有更系统性的认识,提高了学生的自主学习能力,培养了学生科研探索的精神,对教学效果的提高具有明显促进作用。     

西安地铁二号线建设对土地利用变化的影响

以西安地铁二号线周边800 m范围为研究区,利用2005、2011、2017年Google Earth高分辨率影像解译得到土地利用数据,分析轨道交通建设对于周边土地利用的影响,并结合CA-Markov模型进行预测。结果表明:(1)城市轨道交通的建设加快了周边的土地利用类型的转变,主要表现为以农林用地为代表的低密度低收益的土地利用类型向居住用地等高密度高收益的土地利用类型转化;(2)通过对站点进行分类,发现站点类型的转变集中发生在轨道交通开通运营阶段,且站点类型逐渐向着特征型站点转变;(3)CA-Markov模型预测结果表明,未来站点周边交通设施用地和二类居住用地的面积比例将会进一步增加,而三类居住用地和工业用地的比例将继续缩减。对轨道交通周边土地利用变化的定量分析发现,地铁站点周边土地利用类型较为破碎,且部分地铁站点没有很好地与周边建筑融为一体,周边土地类型有待于进一步优化,以实现土地利用方式的最优化和土地收益的最大化。     

西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.