京津冀地区污染物排放与城市化过程的耦合关系

我国快速的城市化发展不仅带来了经济的迅速发展和人口的大量聚集,同时也对资源和环境产生了巨大的影响。在城市化进程较为快速的城市群地区,城市化带来的生态环境胁迫尤为突出。以典型污染物为指标,定量研究了京津冀地区13个城市在2000年、2005年、2010年的工业和生活污染物的排放总量、人均排放量、排放效率、排放强度的时空特征,研究了经济发展与污染物排放的定量响应模式,以探讨污染物排放与城市化的耦合关系。研究发现:(1)京津冀地区的污染物排放空间分异特征显著,其中北京的生活污水、生活COD等污染物排放总量为地区内最高,唐山、天津、石家庄等城市的工业污染物排放高于其它城市。(2)北京、天津工业污染物的排放效率较高,人均排放量、排放强度低于其它城市。(3)2000—2010年间,京津冀地区的生活污水、工业废气、工业固废排放显著增加(P0.05),而其它生活和工业污染物排放量、排放效率和排放强度等呈显著下降趋势(P0.05)。(4)京津冀地区的工业废水、工业和生活SO2、生活烟尘、工业固废和工业废气等污染物的排放量与经济发展存在环境库兹涅兹曲线特征(R20.5,P0.05)。定量揭示了京津冀地区污染物排放的时空分布特征及其与城市化发展的关系,可为城市群区域污染物排放的管理及环境保护政策的制定提供科学参考。     

城市扩张与水污染物排放的伴生效应与交互机理——基于2011-2015年长三角地区的实证检验

揭示城市扩张与水污染物排放之间的伴生效应与空间交互机理是城市化水环境效应研究的重要议题。以长三角地区为例,选取COD和NH₃-N两项特征污染物指标,在2011—2015年快速城市化时期的水污染物排放格局分析基础上,优选空间杜宾模型估计城市扩张与水污染物排放的伴生效应,采用直接效应和间接效应分解定量测度二者的空间交互机理。研究结果表明：2011—2015年长三角地区水污染物排放规模显著下降,县域排放强度等级整体降低,高强度排放格局由连片式分布收缩为零散式分布;城市扩张与水污染物排放的伴生效应显著而稳定,高扩张-高排放型县域在上海及其周边、苏北地区集中分布,沿海和沿江区位是城市扩张通常会选择的布局指向,在排污距离成本和环境规制强度双重作用下,距海岸线和长江干流距离越远,水污染物排放强度越呈对数曲线式降低;城市扩张与水污染物排放的空间交互作用具有两面性,城市扩张规模每提升1%,使本地COD、NH₃-N排放分别增加0.274%、0.368%的同时,还会造成邻近县域排放降低1.017%、0.650%。因此,为缓解城市扩张与水污染物排放的伴生效应和交互作...     

山东省南四湖流域农业面源污染评价及分类控制

为明确山东省南四湖流域农业面源污染状况,有针对性地采取合理的污染控制对策,采用排污系数法核算了山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的污染负荷。运用等标污染负荷法、聚类分析、GIS技术对其污染物排放量、排放强度、敏感性和空间特征以及污染物分类进行分析。结果表明:2012年山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的排放量分别为254574.06、116976.87和15554.42 t,排放强度分别为88.18、40.52和5.39kg·hm-2;流域最主要的污染源为畜禽养殖,最主要的污染物为TN。COD、TN和TP排放强度最高的地区分别为兖州市、梁山县和鱼台县,而排放强度最低的地区均为山亭区;兖州市、汶上县、梁山县、定陶县和滕州市为整个流域农业面源污染的高度敏感区和优先控制区,畜禽养殖是流域优先控制区的重点污染源。农村生活污染型和综合污染型分别是流域污染贡献率最高和治理难度大的污染类型。     

江苏省太湖流域产业结构的水环境污染效应

通过研究太湖流域(江苏部分)的产业结构污染负荷和水环境的空间分布特点,得出了产业结构污染负荷的水环境空间响应状况.根据小流域划分技术,得出该区域水环境质量空间分布特点:劣于Ⅴ类水质的区域占32％,Ⅴ类水质的占30％,仅有27％的区域水质低于Ⅳ类.另一方面,对应水环境质量空间分布研究,构建了综合反映产业结构水环境污染负荷的经济社会指标体系,分析了流域农田污染因子和工业污染因子的空间分布特点.通过主成分分析,提取了水环境污染因素的四个主成分,分别为土地利用强度、三次产业结构、农业面源和工业点源.基于主成分载荷,解析了四个水环境污染因素的贡献率.在产业结构方面,研究得出工业化仍是区域水环境污染最大影响因素,但区域水环境恶化是各种因素共同交织的结果.又对工业点源污染和农业面源污染等级进行分区,对各区的空间分布特点做了详细的分析.研究了流域水环境综合污染的空间分布和市县区域分解特点,发现县级市比市区在产业发展上对水环境影响更大,主要是由于县级市工业发展相对较为粗放,水环境监管的区域差异性.为控制流域产业结构的水环境污染,综合提出了在流域内整合产业结构调整和产业优化布局,调整重污染工业结构和控制农业面源污染的对策,及相应的产业结构污染负荷区域差别化削减的建议.     

东北粮食主产区耕地生态安全的时空格局及障碍因子——以吉林省为例

针对东北粮食主产区耕地生态安全状况,以吉林省48个县域为研究对象,构建基于PSR-EES模型的耕地生态安全评价指标体系,综合运用改进的TOPSIS模型、马尔可夫链模型、GIS空间分析方法和障碍度模型对1995-2011年吉林省耕地生态安全时空格局以及障碍因子进行分析.结果表明： 1995-2011年,吉林省耕地生态安全综合指数呈波动上升趋势,耕地生态安全等级从敏感级提高到一般安全级;各县域耕地生态安全水平存在“俱乐部趋同”现象,且空间分布格局差异趋于扩大,“两极分化”趋势日益显著,敏感级和临界安全级由带状趋于分散分布,一般安全级和比较安全级由分散趋于集中成片分布,安全级分布比较零散,耕地生态安全等级水平不稳定趋势越来越明显;农民人均纯收入、经济密度、环境保护投资总额占GDP比重、机耕程度、工业固体废物综合利用率是影响吉林省耕地生态安全水平的主要障碍因子.     

淮河流域奎濉河典型小流域农业面源污染调查与评价

通过对奎濉河典型小流域进行实地调研, 应用等标污染负荷法进行综合分析, 结果表明: 小流域内农业面源污染排放源中, 生活源污染负荷率最大, 达到57.32%, 污染物排放总量达到75874.04 kg, 其中COD为主要污染物, 排放量达到39812.58 kg; 养殖业污染负荷率为35.33%, 达到18741.73 kg, 种植业污染负荷率为7.35%。在3个评价因子COD, TN, TP中, 以COD的污染负荷率最高, 达77.17%; 其次为TN, 污染负荷率为16.83%; TP的污染负荷率为6.00%。农村生活和畜禽养殖污染是小流域内农业面源污染物主要来源, 应是该地区农业面源污染防控的重点。     

华南区域2000-2015年社会经济及环境污染重心空间演变对比分析

通过对2000-2015年华南区域的GDP、年末人口、生活废水、生活COD、生活NH3-N、工业COD、SO2、NOX等排放量数据的收集及整理, 利用区域重心的概念及模型, 计算出区域十五年来的经济重心、环境污染重心坐标及偏移距离, 从而揭示华南区域经济重心与污染重心的格局的动态变化及空间联系, 为区域的经济增长和环境保护协调发展以及区域污染的空间治理提供宏观控制思路。结果表明: 除工业COD排放量重心位于华南区域几何中心西南部外, 区域其余指标重心均分布于华南区域几何中心的东部地区, 人口、经济及各污染物排放集中于华南区域几何中心的东南部地区; 经济在区域西部的发展速度要大于东部地区的发展速度, 且在南北方向上趋于稳定平衡状态; 环境污染整体向西北部移动, 区域西部面临的环境压力不断增大。     

基于空间计量模型的中国环境污染评价及影响因素分析

基于熵权法测算了环境污染综合指数,依据Moran指数与散点图、LISA集聚图分析了我国环境污染的空间集群和集聚状况,运用空间面板数据模型实证分析了环境污染的影响因素。结果表明,我国各省域的环境污染水平和发展趋势呈现出一定的波动性,但工业污染排放已趋于较为稳定的状态,居民生活污染已成为区域污染的主要污染源;我国各省域的环境污染具有较强的区位差异性,在空间上存在着显著的集聚性和集群现象;不同因素对环境污染产生的冲击方向及强度均有所差异,但科技水平、对外开放程度、环保意识等因素对环境污染具有反向冲击:开放程度、科技水平的提升可促进生态环境质量的改善,环保意识的增强有利于环境污染水平的降低,但具有一定的滞后性。基于以上结论,提出了强化区域环境治理合作、人口空间适度集聚、扩大环境治理投资规模、深化对外开放程度和鼓励产业科技创新等政策建议。     

基于“源-汇”生态过程的长江上游农业非点源污染

景观空间格局是农业非点源污染的主要影响因素之一,关于二者的相互关系缺乏定量研究.针对长江上游的农业非点源污染问题,应用基于"源-汇"生态过程理论提出的景观空间负荷对比指数,选取9个典型的行政单元,探讨了长江上游流域景观空间格局和非点源污染之间的定量关系.结果表明,景观空间负荷对比指数对非点源污染负荷有显著的响应关系,说明景观空间负荷对比指数可作为非点源污染空间风险评价的有用方法之一.在此基础上,进一步分析了长江上游典型行政单元景观空间负荷对比指数时空演变规律.探讨了指数演变时空差异原因,认为该指数主要受到区域景观的坡度、与污染出口相对距离、高程、土地利用类型比重和农业与农村经济政策的影响.最后提出了长江上游非点源污染空间风险控制与管理的对策.     

西北内陆盐湖盆地土壤重金属Cr、Hg、As空间分布特征及潜在生态风险评价

选取位于西北内陆的吉兰泰盐湖盆地为研究对象,按照表层(0—10 cm)、50 cm层(50—60 cm)和100 cm层(100—110 cm)分层土壤取样,系统采集了120个样品,测定了重金属Cr、Hg和As,以及主要化学成分的含量,以地统计学插值绘图揭示了吉兰泰盐湖盆地Cr、Hg和As的空间分布特征,以单因子指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价解析了盐湖盆地Cr、Hg和As的污染及生态风险状况,以统计相关检验和主成分分析法进行了盐湖盆地Cr、Hg和As的源分析。结果表明:1)盐湖盆地土壤中Cr、Hg、As总体具有相似的空间分布特征,Cr在西北部的巴音乌拉山、乌兰布和沙漠地区和西南台地地区的含量较高,Hg仅在西南低山台地地区、以及东北局部区域的含量较高,As在盐湖附近、东南贺兰山、巴音乌拉山西北部和乌兰布和沙漠地区含量较高;2)基于内蒙古土壤质量背景值,土壤污染分布次序为AsHgCr,其中Hg和As中度污染以上累计比重达到为45%,而Cr仅有7.5%的轻微污染;研究区无清洁土壤,仅有尚清洁土壤占2.5%,开始受到污染和中度污染以上土壤比重为50%和42.5%;土壤潜在风险次序为HgAsCr,Hg整体处于很强生态风险水平;轻微生态风险占到40%,由中度、强度到极强在20%以内,很强生态风险程度略超20%,大部地区处于轻微生态风险状况;3)基于国家土壤环境质量二级标准值,土壤中Cr、Hg、As无论是单因子污染、综合污染,还是潜在生态风险指数均未出现超标区域,不存在Cr、Hg、As污染或潜在生态风险,但相对内蒙古整个地区来说,盐湖盆地Cr、Hg、As含量较高;4)研究区土壤中Cr主要来源于土壤母质形成过程中的自然来源,Hg和As主要来源于工业排放、交通污染源等人类活动,均受到人类活动和自然环境变化的综合影响。     

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.     

云南省农耕区小型兽类群落结构及分布格局

为了解云南省农耕区小型兽类群落结构及空间分布特征,根据云南不同经纬度、海拔等自然环境条件,于2010年8月—2018年4月,选取云南省25个调查样区中104块农耕地,采用铗夜法开展小型兽类调查,运用群落生态学指标对农耕区小型兽类的群落特征和沿环境梯度的空间分布进行研究.结果表明: 共捕获小型兽类3240头,隶属4目9科21属42种,其中啮齿目最多,以齐氏姬鼠和黄胸鼠为代表.25个样区聚类为三大类.小兽在纬度和垂直分布上类似,低纬度和低海拔范围的种类相对较少,以家鼠属和小鼠属为主,而高纬度和高海拔地区以姬鼠属、白腹鼠属和绒鼠属为主.小兽物种多样性指数随着海拔的增加呈现先增后降的单峰分布格局,峰值出现在中海拔地区;经度水平分布上,小兽多样性指数呈V型分布格局,在98°—99° E最高;而纬度水平上,小兽多样性指数由南到北总体呈上升趋势.广义可加模型(GAM)分析表明,各因子对农耕区小型兽类多样性指数分布格局的影响程度为经度>海拔>纬度.相似性分析表明,相邻梯度带之间小兽群落结构为中等相似,相似性最高出现在中海拔带、中纬度带、低经度带之间,不同梯度带距离越远,小兽相似性越低.云南省农耕区小兽群落结构在不同维度上存在较高的空间异质性,物种多样性的地理分布随环境梯度变化呈现出不同的分布格局.     

Assessment of Heavy Metal Pollution in Urban Agricultural Soils of Jilin City,China

Due to rapid industrialization and urbanization during the last two decades, contamination of urban agricultural soils by heavy metals is on an increase all over China. In this study, fifty soil samples were collected from urban vegetable fields in a chemical industrial area and non chemical industrial area in Jilin City to investigate the heavy metal pollution level. The mean Pb, Cr, Cu, Ni, Zn, and Cd contents (30.84, 65.65, 26.41, 23.07, 135.14, and 0.1434 mg kg^?1 dry weight, respectively) in the urban vegetable soils were higher than their corresponding natural background values. The principal component analysis (PCA) was performed to identify the possible sources of metal contamination in the study area. The results indicated that Cu and Zn were mainly from industrial activities, while Pb and Cd were derived from traffic activities and agricultural activities, and Cr and Ni tended to be from parent material. The distribution of comprehensive pollution index values showed that Pb, Cr, Cu, Ni, Zn, and Cd concentrations in most of the agricultural fields did not exceed the baseline values affecting the safety of agricultural production and human health according to the soil environmental quality standard of China, indicating an insignificant contamination of these metals in Jilin City.     

山西省生态安全时空演变特征及影响因素

基于压力-状态-响应模型（PSR）,运用综合权重法对山西省2000-2018年的生态安全水平进行综合评价并分析其时空演变特征,采用Dagum基尼系数测度生态安全水平的区域差异与来源,利用空间计量模型进行影响因素探究。研究发现：2000-2018年山西省生态安全综合指数呈逐年增长趋势,生态环境改善明显,总体生态安全水平较低,不同行政单元尺度下增幅表现为省域 > 市域 > 县域。县域生态安全在空间上呈"带状"分布,呈现由中部向南北两侧递减的非均衡化空间格局,空间上集聚程度在增强。县域生态安全水平空间上存在非均衡性特征,非均衡性程度不断下降,空间差异的主要来源是子群间差异,并呈现明显的空间溢出效应,经济规模、人口密度、城镇化率、NDVI、高程是影响县域生态安全空间演变的关键因素。生态安全水平空间特征存在尺度效应,研究尺度越大,尺度效应的作用越大,需要在更大范围内维持生态系统功能的完整与可持续性的平衡。县域生态安全水平演化存在路径依赖现象,需创新发展模式摆脱路径依赖,实现路径突破。在经济发展的基础上维持生态系统相对稳定状态与人类社会经济持续发展之间的平衡,是促进区域生态安全水平提升,维持人与自然和谐相处的关键。     

福建省生态环境与高质量发展耦合关系及驱动机制

研究生态环境与高质量发展耦合关系时空演变及驱动机制,对实现可持续发展、构建生态文明体系和建设美丽中国具有重要意义。综合构建了生态环境-高质量发展指标体系,运用耦合协调度模型、空间马尔科夫链和BP神经网络-地理加权回归组合模型,系统探讨2005-2020年福建省生态环境与高质量发展耦合关系的时空演变及驱动机制。结果表明：（1）研究期间,福建省生态环境指数整体稳定,而高质量发展指数呈现先降低后上升的变化趋势,二者在空间上的组合关系整体呈现错位特征。（2）福建省县域生态环境与高质量发展指标之间的耦合关系呈先降低后上升的趋势,且呈现明显的空间异质性。（3）协调发展和绿色发展是驱动生态环境质量提高的关键因素,其影响程度呈"圈层式"空间分布特征。     

山东省农地利用可持续集约化的时空格局

在提出农地利用可持续集约化理论框架的基础上,基于物质流分析方法(MFA)构建农地利用可持续集约化的评价指标体系,对2000、2005、2010、2015年山东省17地市的农地利用可持续集约化水平进行测度,分析农地要素资源输入-输出的总体变化特征,以及资源生产率和环境经济效率的空间布局,据此揭示农地利用可持续集约化水平的时空格局.结果表明:2000-2015年,山东省农用地直接物质投入逐渐减少,隐藏流、物质储存和国内生产过程排放均呈逐渐增加的趋势.全省各个地级市资源生产率呈现半岛沿海地区低于南部地区、西北地区资源生产率总体水平相对较高的变化特征.环境经济效率逐渐增强,且西部地区的环境经济效率高于半岛沿海地区.研究期间,山东省各地市的农地利用可持续集约化水平的空间格局出现较为明显的“集群化”演变,呈现西部地区逐渐增强、东部地区逐渐降低的趋势,农地利用可持续集约化水平的区域动态变化从高到低依次为:鲁西北>鲁北>鲁西南>鲁南>鲁中>半岛沿海.     

湖南省主要水系底泥重金属污染特征及其生态风险评价

为全面了解湖南省主要水系底泥中重金属含量及其潜在生态风险,在湖南省内的湘、资、沅、澧以及洞庭湖5个主要水系共采集了75个位点的底泥样品,分析了重金属元素含量和来源分布特征,并采用地累积指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn的平均含量分别为32.87、7.59、78.09、70.69、1182.60、85.64 mg/kg和482.44 mg/kg。湘江和洞庭湖的污染相对严重,底泥中重金属含量明显高于资江、沅江和澧水;相关性分析表明多种重金属具有相同污染来源;地累积指数评价结果显示,湖南省主要水系底泥中Cd为重污染水平,Zn为中度污染,Cu、Mn和Pb均为轻度污染,而As和Cr污染程度为清洁;内梅罗指数法评价结果表明,除Cr为轻度污染外,湖南省主要水系底泥中其他6种重金属污染均为重污染级别;潜在生态风险评价结果显示,湖南省总体潜在生态风险属于中等级别,各水系潜在生态风险大小顺序为洞庭湖>资江>湘江>澧水>沅江,重金属Cd的潜在生态风险级别为很强,其他重金属元素都属于轻微级别。     

省域森林生态安全评价——基于5省的经验数据

生态安全是国家安全体系的重要组成部分。面对严峻的生态环境形势,以及大气污染、水污染、土壤污染等严重的生态环境问题,改善生态环境的需求和呼声越来越迫切。作为陆地生态系统的主体和重要资源,森林是人类生存发展的重要生态保障,森林关系国家生态安全。基于森林生态系统与自然、人类社会系统的交互关系,从森林资源状况、地理气候条件、地区社会经济压力、人类管护响应状况四个方面构建省域森林生态安全评价指标体系,并建立森林生态安全指数模型。选取我国五个具有代表性的省份:贵州、湖北、浙江、吉林、青海作为试点省份,对其2004—2014年的森林生态安全状况进行评价和对比。结果表明:影响森林生态安全状况的最主要因素是森林资源类因子,在研究期内,5省森林生态安全状况大体上处于改善状态,但省与省之间森林生态安全状况差异显著,吉林省在研究期内森林生态安全整体状况最好,青海省森林生态安全状况较脆弱。在发展经济的同时,应该加强造林,重视对森林资源的管护,尤其要注意对天然林的保护,维护森林生态安全。