洞庭湖流域区域生态风险评价

对于生态系统 ,灾害性事件的产生多为外界胁迫因素与系统内部生态结构不稳定性因素共同作用的结果 ,因此对流域生态风险进行评价时应充分考虑系统内部的生态结构与外界的胁迫性因素。目前国内外对于外界胁迫性因素的研究多集中在自然灾害 (如洪涝灾害 )以及外界污染物主要集中在重金属类的排入 ,而事实上 ,其他类型的污染物 ,如氮、磷等也将对生态系统产生一定的危害 ,由于这些污染物浓度在个别地区超标程度较高并可能对受体产生巨大的影响 ,因此将该类污染物作为一类重要因素纳入生态风险评价体系中是非常必要的 ,而由此得出的评价结果也更为系统和全面。以洞庭湖地区的东、南、西三部分作为研究区域 ,根据其特殊的背景 ,将工业污染、农业污染及血防污染作为其污染类风险源 ,引入由氮毒性污染指数、磷毒性污染指数、重金属类毒性污染指数共同构成的毒性污染指数与自然灾害指数和系统本身的生态指数 ,包括生物指数、多样性指数、物种重要性指数以及脆弱性指数完成了对洞庭湖流域的区域生态风险评价。     

流域生态风险评价研究进展

流域生态风险评价是流域生态环境保护与管理的重要研究内容,与一般的区域生态风险评价相比,具有其独特的流域特征。在已有研究基础上,对流域生态风险评价进行了概念界定与特征分析,并按照风险源、生态受体、生态终点的分类标准对流域生态风险评价进行了类型划分,简要评述了流域生态风险评价的相关研究主题,并尝试构建反映流域时空尺度变化规律的生态风险评价概念模型。最后针对流域生态风险评价的研究现状,重点讨论了目前存在的不足及未来的研究趋向。     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价

非点源(NPS)污染已成为全球关注的环境问题。由于NPS特点、实验手段和监测数据的局限,其研究多采用数学模型进行时间和空间模拟。模型模拟提供了一种成本低效率高的手段来评定区域非点源污染。选择连续农业非点源污染AnnAGNPS(Annualized AGricultural Non-Point Source)模型,构建该模型数据库,模拟秭归县黑沟、兰陵溪、杉木溪等3条典型流域和县域径流、泥沙和营养物质的输出。结果表明：AnnAGNPS模型对3条典型流域的径流模拟能力高于对泥沙和养分的模拟,径流模拟误差均在可接受范围之内,说明模型中采用的径流预测(SCS曲线)法对研究区的地理气候条件是适用的;对3条典型流域泥沙输出模拟误差较高,对氮磷等养分输出模拟的误差最高,通过调整RUSLE和HUSLE等子模型的输入参数来减小泥沙模拟误差;对小型降雨径流事件,模型泥沙、养分模拟误差有偏大趋势,对较大降雨径流事件,模型泥沙和养分模拟误差有偏小趋势;2006年秭归县县域模型模拟的地表径流量为363 mm,泥沙输出为19.6 t/hm2,总氮输出为122 kg/hm2,总磷输出为28 kg/hm2,有机碳输出为581 kg/hm2,模拟结果与相关文献研究和政府统计数据较为相符;AnnAGNPS模型对NPS污染物输出模拟具有一定的不确定性,但作为一个较好的高级农业流域管理工具,该模型可以在三峡库区地理气候条件下使用。     

利用综合评价方法和等级模型评价乐安江水体重金属污染

采用1992-1995年在江西乐安江所获得的野外调查数据。对化学、毒理学和生态学数据的性质进行分析比较,分析了不同类型评价参数的性质和综合利用时存在的问题。并提出了三者综合的评价方法和一个等级模型。来评价江西省乐安江河流重金属污染及潜在的生态影响。结果表明对于复杂的河流生态系统,采用多指标综合评价方法是描述污染和预测污染生态效应的一种有效途径。     

流域水环境污染模型及其应用研究综述

流域水环境污染模型是研究流域水环境问题的重要工具,通过对整个流域系统及其内部发生的复杂污染过程定量化描述,识别污染物主要来源和迁移途径,估算污染负荷,评价其对流域水环境的影响,可为流域规划与管理提供决策依据.本文对当前国内外广泛应用的流域水环境模型,尤其是模拟污染负荷的模型进行了系统总结,主要包括污染负荷模型(GWLF与PLOAD)、受纳水体水质模型(QUAL2E与WASP)、以及集成污染负荷与水体水质的综合流域模型(HSPF、SWAT、AGNPS、AnnAGNPS、SWMM),着重介绍各模型的结构原理与主要特点,讨论模型实际应用的局限性.此外,还对其他水质模型(CE-QUAL-W2、EFDC和AQUATOX)与综合流域模型(GLEAMS和MIKE SHE)进行了简要的总结.最后,通过对单个模型独立运用和多个模型联合运用的案例分析,探讨了流域水环境污染模型的发展趋势与应用前景.     

东江下游流域突发性重金属复合污染生态风险评价

流域突发性重金属污染事件发生不确定性较高,难以预测和防控,严重威胁流域生态安全、人群健康乃至社会稳定。本研究以东江下游流域为研究区开展生态风险评价,基于“多风险源(危险性)-多胁迫因子(联合暴露)-多风险受体(脆弱性)-生态风险”的风险传递框架,运用贝叶斯网络,计算东江下游流域突发性Cr⁶⁺-Hg²⁺复合污染生态风险,概率化表征风险不确定性,进而提出流域风险防控与管理措施。结果表明：(1)东江下游深莞惠地区67家涉重金属风险源均会对其子流域造成生态风险,惠州市的生态风险明显高于深圳市和东莞市;(2)东江下游西枝江子流域的生态风险最为显著,其次是东江下游干流子流域和东江下游河网区子流域;(3)基于敏感性分析,“河流水体脆弱性”是造成东江下游流域生态风险的主导因子。研究结果可为东江下游流域生态风险防控与管理提供理论支持。     

乐安江沉积物中金属污染的潜在生态风险评价

选择污染严重的乐安江河流沉积物为对象,利用风险因子Ｅ和风险指数ＲＩ等定量诊断工具开展沉积物中重金属污染的潜在生态风险评价。根据风险指标体系和空间分异规律,将流域划分居不同特征的４种生态风险功能区。对比评价效果。潜在生态风险评价与地积累 情况大同小异,可以相互补充和借鉴。     

污染场地地下水渗流场模拟与评价——以柘城县为例

地下水数值模拟技术可以定性、定量描述地下水系统中大量的不确定性和模糊因素。由于不合理的开发利用水资源,拓城县土壤和地表水受到污染严重。以拓城县作为研究区,通过探讨研究区的水文地质概念模型、地下水流运动的数学模型,求解该模型,确定研究方法。同时,结合地下水各类监测因子,对研究区的污染场场地地下水进行模拟评价,包括了参数率定和模型预测两部分,从而确定最合理的地下水开采方案。     

海河流域面源污染风险格局识别与模拟优化

面源污染是海河流域面临的主要水生态环境问题,如何通过流域景观格局优化实现对面源污染的控制一直是研究的热点问题。通过最小累积阻力模型,以海河流域为研究对象,将流域景观要素及影响流域景观过程的外部因子相结合,对海河流域面源污染风险格局进行了识别,并将阻力格局与海河流域实测水环境指标进行相关性分析及验证,在此基础上对流域污染风险进行识别与优化模拟。结果表明海河流域有40%以上(130380 km2)区域面临高污染风险,集中分布在中南部平原地区以及山区河谷地带;对此设置河流植被缓冲带进行格局优化模拟分析,通过比较不同措施格局优化阻力值变化趋势表明,对于二级河流水系,加强河流两岸600—1600 m范围的人类活动管控,可以有效降低污染物输出,显著降低流域面源污染发生的风险。在面源污染风险等级较高的平原地区,设置300—400 m植被缓冲带,可将风险等级降低50%,设置700—800 m岸边植被缓冲带即可达到最佳效果;而在山区地区因风险较低,设置400—500 m的植被缓冲带即可达到最佳效果,能够将污染风险在现有基础上降低30%—40%。这一研究结果对海河流域景观格局优化和面源污染风险控制提供科学参考。     

基因芯片在地下水污染研究中的应用北大核心

为了较系统地了解基因芯片在地下水污染研究中的应用进展,调研了基因芯片技术及其在地下水污染研究中应用的有关文献,简述了基因芯片原理、分类及实施流程,总结了系统发育寡核苷酸芯片和功能基因芯片在地下水污染研究中的最新应用进展,探讨了基因芯片检测性能、数据分析和应用等方面存在的问题和措施,在基因芯片性能改进和应用方面提出了进一步研究的方向。     

Copper complexation by natural organic matter in contaminated and uncontaminated ground water

Abstract

Ground-water samples were collected from an uncontaminated and a contaminated site. Copper complexation was characterized by ion- selective electrode (ISE), fluorescence quenching (FQ), and cathodic stripping voltammetric (CSV) titrations. All of the samples were titrated at their natural pH values and some of the samples were also titrated at other pH values. For a total Cu concentration of 10^?6 M, the free Cu²⁺ concentrations in the samples from the uncontaminated site were all less than 10^?7 M, while free Cu²⁺ in the samples from the contaminated site were all less than 10^?8 M. For a particular sample and total Cu concentration, the free Cu²⁺ concentration decreased as the pH increased. Relative to ISE, FQ underestimated and CSV overestimated the degree of Cu²⁺ binding. The Cu²⁺ -complexing properties of the ground waters are similar to many published results for the same pH and for ligand concentrations normalized to T.O.C. Chemical equilibrium computations indicate that organic complexes would dominate Cu speciation in the uncontaminated ground waters for 10^?7 to 10^?5 M total Cu. In the contaminated ground waters, sulfide complexes would be the predominant Cu species for total Cu less than the total S(?11) concentration. Organic complexes would dominate Cu speciation for total Cu greater than total S(?11).     

Predicting vegetation water content in wheat using normalized difference water indices derived from ground measurements

Vegetation water content (VWC) is an important variable for both agriculture and forest fire management. Remote sensing technology offers an instantaneous and non-destructive method for VWC assessment provided we can relate in situ measurements of VWC to spectral reflectance in a reliable way. In this paper, based on radiative transfer models, three new normalized difference water indices (NDWI) are proposed for VWC [fuel moisture content (FMC), and equivalent water thickness (EWT)] estimation, taking both leaf internal structure and dry matter content into account. Reflectance at 1,200, 1,450 and 1,940 nm were selected and normalized with reflectance at 860 nm to establish three water indices, NDWI₁₂₀₀, NDWI₁₄₅₀ and NDWI₁₉₄₀. Good correlations were observed between FMC (R ² = 0.65–0.80) and EWT (both at the leaf scale, R ² = 0.75–0.81 for EWT_L and at the canopy scale, R ² = 0.80–0.83 for EWT_C) at various stages of wheat crop development.     

水华爆发的突变模型——以巢湖为例

面对湖泊水库富营养化的严峻形势,水华防治是当务之急,而根据富营养化现状对水华进行准确的判定和预报更是重中之重.从水生态系统的角度出发,综合考虑TP、T、Chla和DO等4个对巢湖富营养化乃至水华影响最为突出的因子,构建了巢湖水华突变的尖点模型,通过模型来模拟巢湖富营养化引发水华的情势.在对巢湖2000～2003年时间序列的监测数据进行数据拟合的基础上,发现南淝河入湖区断面处逐月TP、T、Chla和DO数据的演变规律符合突变理论的尖点模型特征.经检验,模型的相对误差控制在10%左右,具有较好的拟合精度.根据模型的突变判别,巢湖的水生态系统2003年7月在南淝河入湖区断面处发生了突变,这一模拟结论与该断面2003年8月爆发水华的实际情况相一致.研究表明,水华突变模型的建立,准确地反映了巢湖富营养化引发水华的实际情况,系统地勾勒出富营养化状态下水生态系统各要素间的动态响应模式,揭示了水华爆发的突变机理.通过水华突变模型的构建,不仅能够对巢湖水华的发生进行判断和预报,还可以对各项防治措施的实施效果进行预测和模拟,进而为综合整治方案的优化和统筹提供科学依据.水华的爆发是多诱因的综合作用结果,是营养物质长期累积、由量变到质变的演化过程,作为目前唯一的一种研究由渐变引起突变的系统理论,突变理论满足水华研究的数理要求,为水华现象的数值模拟提供了可行的解决方案.     

A model for water uptake by plant roots

We present a model for water uptake by plant roots from unsaturated soil. The model includes the simultaneous flow of water inside the root network and in the soil. It is constructed by considering first the water uptake by a single root, and then using the parameterized results thereby obtained to build a model for water uptake by the developing root network. We focus our model on annual plants, in particular the model will be applicable to commercial monocultures like maize, wheat, etc. The model is solved numerically, and the results are compared with approximate analytic solutions. The model predicts that as a result of water uptake by plant roots, dry and wet zones will develop in the soil. The wet zone is located near the surface of the soil and the depth of it is determined by a balance between rainfall and the rate of water uptake. The dry zone develops directly beneath the wet zone because the influence of the rainfall at the soil surface does not reach this region, due to the nonlinear nature of the water flow in the partially saturated soil. We develop approximate analytic expressions for the depth of the wet zone and discuss briefly its ecological significance for the plant. Using this model we also address the question of where water uptake sites are concentrated in the root system. The model indicates that the regions near the base of the root system (i.e. close to the ground surface) and near the root tips will take up more water than the middle region of the root system, again due to the highly nonlinear nature of water flow in the soil.     

应用原生动物群落评价枯水期白洋淀的水质现状

应用PFU微型生物群落监测方法,对长期处于低水位状态下的白洋淀水质进行了综合评价。结果表明,白洋淀水域受府河污水的影响,淀内的内源性污染,对原生动物群落造成了极大的影响。与20世纪90年代的资料相比,淀内中心区4个采样点原生动物的群集种类数(1d)急剧下降,而丰度上升了1．28倍,表明内源性污染对白洋淀水质的影响加剧。     

引水和疏浚工程对杭州西湖轮虫群落结构的影响

1990年、1995年和2003年观察了引水和疏浚工程支配下浅水、富营养化杭州西湖（Ⅰ-Ⅲ站）浮游轮虫的群落变化,研究内容包括种类组成和优势种演变、密度和生物量、以及生物多样性指数。西湖轮虫的第一优势种由引水前的螺形龟甲轮虫（Keratella cochelearis）,引水后演变为1990年的裂痕龟纹轮虫（Anuraeopsis fissa）和1995年的暗小异尾轮虫（Trichocerca pusilla）,疏浚工程后针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）上升为西湖轮虫第一优势种。不同采样站中,引水促使了Ⅰ站（进水口）轮虫优势种的演变和轮虫丰度的显著下降,并使轮虫生物量与水体叶绿素a含量之间的相关性最强（相关系数达0.7080,p〈0.01）;疏浚促使了Ⅲ站（出水口）轮虫优势种的演变和抑制了轮虫丰度的快速增加,并使轮虫生物量与水体高锰酸盐指数之间的相关性最强（相关系数0.5440,p〈0.25）。Ⅰ-Ⅲ站轮虫生物量与水体综合营养状态指数之间均有显著的正相关性。随着引入西湖水量的显著减少、疏浚工程的实施和西湖自身富营养化的推进,Ⅰ站和Ⅱ站轮虫的丰度急剧增加,生物多样性持续下降,Ⅲ站轮虫丰度增加较缓。这预示着Ⅰ站和Ⅱ站水体的富营养化进程快于Ⅲ站。     

引水和疏浚工程支配下杭州西湖浮游动物的群落变化

研究了引水和疏浚工程支配下浅水、富营养化杭州西湖浮游动物群落的长期变化,包括浮游动物的优势种类组成、密度及生物量与水环境因子的相关分析.疏浚后的2003年调查中,西湖3个采样站的定量样品中共发现69种浮游动物,其中原生动物26种,轮虫27种,枝角类和桡足类各8种.Ⅰ站浮游动物年平均生物量从1990年的0.186mg/L上升到2003年的0.705mg/L,Ⅱ站和Ⅲ站分别从0.665mg/L和0.740mg/L上升到1.399mg/L和1.195mg/L.浮游动物数量组成中原生动物和轮虫平均占99%,并占78%的生物量.在1980～2003年期间,一些优势种类如砂壳纤毛虫（Tintinnoinea）、针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）和长额象鼻溞（Bosmina longirostris）等显著增加了它们的丰度和优势度;暗小异尾轮虫（Trichocerca pusilla）的优势度在引水后的1990～1995年增加了,但在疏浚后的2003年下降了;而20世纪80年代的一些优势种如毛板壳虫（Coleps hirtus）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochelearis）和短尾秀体溞（Diaphanosoma brachyurum）等在3个采样站中失去优势种地位或消失.原生动物和轮虫生物量在营养水平较高的Ⅱ～Ⅲ站明显高于营养水平较低的Ⅰ站;长肢秀体溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）、长额象鼻溞、颈沟基合溞（Bosminopsis deitersi）和汤匙华哲水蚤（Sinocalanus dorrii）在营养水平较低的Ⅰ站具有较大的密度和生物量,而微型裸腹溞（Moina micrura）和粗壮温剑水蚤（Thermocyclops dybowskii）则在营养水平较高的Ⅱ～Ⅲ站具有较大的密度和生物量.西湖各类浮游动物在不同湖区形成不同的分布格局主要由引水水流和水体营养状态差异造成.1990～2003年期间,在采样站变异下,浮游动物中轮虫年平均生物量与水体年平均pH值和叶绿素a含量之间分别有极显著和显著的正相关关系,与水体透明度之间有极显著的负相关关系.引水后的1995年,与轮虫生物量最密切的生态因子是叶绿素a含量,而疏浚后水体碱性环境是影响轮虫生物量最密切的生态因子.     

基于水文地貌法模型的城市湿地水环境功能评估——以南京仙林典型湿地为例

我国正处于快速城市化发展过程中,许多湿地被改造利用成为城市湿地。如何科学评估城市湿地功能及其改变程度,是科学认识城市湿地的重要内容。基于水文地貌法,通过选取区域受城市化影响小、生态系统结构与功能接近于自然湿地的湿地作为参考湿地,利用遥感和GIS的手段以及野外实地调查方法,从湿地水环境功能角度,对南京仙林区域内典型城市湿地的水环境特征与功能进行评估。结果表明:(1)城市湿地水环境功能明显降低,其蓄水功能、净水功能、水文调节功能明显低于参考湿地;(2)受城市化景观复杂性影响,城市湿地水环境功能的改变程度呈现个性化特征,纪家边、采月湖和西湖西这3个湿地可以作为城市化过程中湿地改造的典范。这一结论可为城市化区域内湿地的合理开发利用以及湿地的保护、恢复提供科学依据。     

胡杨、灰叶胡杨P-V曲线水分参数的初步研究

运用P-V技术初步研究了人工林胡杨、灰叶胡杨两个树种的水分参数差异,探讨了树种的抗旱性。结果表明灰叶胡杨的主要水分参数(ψ100、ψ0、ROWC、AWC、RWD、ε）明显低于胡杨,渗透调节能力和束缚水含量高于胡杨,表现对干旱环境具有较强的耐旱能力。综合评判表明灰叶胡杨对干旱的适应性较强。     

杭州西湖风景名胜区园林废弃物生产生物能源潜力

在当前我国景区节能减排目标难以达到的情况下,发展生物能源将为此提供一个途径.本文以杭州西湖风景名胜区为案例,分析园林管理所获得的可用生物量及其生产生物能源的潜力.通过实地测定和问卷调查,研究表明:单位绿地面积园林废弃生物量为(4.60±3.12)t·hm-2·a-1;道路区域绿地的单位面积废弃物产量最高,干重平均值为5.96t·hm-2·a-1;产生绿化废弃物的主要植物种类有香樟(Cinnamomum camphora)、桂(Osmanthus fragrans)、杜鹃(Rhododendron simsii)等;园林废弃物总量干重为3402 t·a-1,可产生能量6.3×1010 kJ·a-1,理论上可以抵消景区40％的电能消耗;园林废弃物转化为生物能源适宜采用固体成型生物燃料技术;利用园林废弃物生产生物能源替代化石燃料每年可减排CO2 4177 t.开发利用景区园林废弃物生产生物能源,可实现减轻环境压力和增加生物能源供应的双赢.