基于协同发展的北方湿地公园生态修复技术研究——以琉璃河湿地公园为例

以北京房山区琉璃河湿地公园为例, 针对该区水质污染严重、水生态退化及景观单一等问题, 统筹考虑区域生态环境特征及历史文化底蕴, 以水质改善、水生态健康稳定、水景观协调为目标, 基于水环境水生态、水景观“三位一体+”的生态综合治理理念, 采用水系廊道连通、人工湿地及构建水生态系统等一系列适合区域环境特点的关键技术, 逐步实现河流湿地水系连通、河湖水质提升、恢复水生态、打造水景观, 建设成集水文调蓄、生物多样性保护、水质净化及休闲娱乐为一体的城市湿地公园, 协同湿地保护与城市发展战略需求。湿地公园生态修复方案可为北方湿地公园的生态修复提供相应的借鉴。     

大型人工湿地生态可持续性评价

大型人工湿地现已广泛应用于湖滨带、河滨带水质净化及湿地生态修复,这些人工湿地的生态可持续性评价对于其科学管理调控及长期可持续运行具有重要意义。运用综合指标评价及层次分析法,根据人工湿地生态系统的特点,提出并建立了适合评价人工湿地可持续性运行的指标体系,建立的评价指标包括生态特征与功能、水质净化功能及经济社会功能三项一级指标,及对应的14个二级指标。运用建立的评价指标体系对南四湖湖滨带新薛河大型人工湿地示范工程的生态可持续性运行了评价,评价结果显示:植物多样性、氨氮去除能力、生物入侵抵抗力、野生动物栖息地、COD去除能力是影响大型人工湿地运行效果的主要制约因素;新薛河人工湿地生态可持续性综合指数为0.6862,处于"良"级,其中生态特征功能可持续性指数最高,为0.7732;水质净化功能和社会经济功能指数分别为0.6190,0.6492。由结果可知,南四湖新薛河大型人工湿地具有重要的生态修复功能,水质净化功能方面应加强植物定期收割及植被管理,同时经济社会功能还有待加强,植物经济效益及旅游娱乐效益还有待深入开发。建立的人工湿地可持续性运行的评价指标体系具有较强的针对性,可用于其他大型人工湿地的生态可持续性评价。     

城市湿地小流域尺度景观空间分异及其对水体质量的影响——以南京市紫金山东郊典型湿地为例

综合利用遥感、GIS技术、景观生态和实验分析方法,选择南京市紫金山东郊17个典型湿地,在2008年3月至2009年3月期间进行野外湿地水体水质监测。以每个湿地所在的小流域为景观单元,通过SPSS系统聚类分析将17个小流域划分3类,揭示城市化影响区域小流域土地利用特征及其对湿地水体质量影响,结果表明:(1)城市土地利用对湿地水质影响显著。以林地斑块为主要景观类型的小流域水质比以草地斑块为主的小流域水质好,林地面积越大,湿地水质越好;(2)通过引入增强斑块指数ZQI、削减斑块指数XJI、及增强-削减斑块对比指数R_ZXI,进一步揭示小流域内景观格局与水质之间的相关关系。研究表明,当R_ZXI小于-1时,随着R_ZXI的增加,一些易流失营养型污染物质TN、CODMn呈下降趋势,而当其大于-1呈上升趋势;一些易沉积营养物质如TP则表现出相反变化趋势;(3)小流域内各景观斑块空间上分布越均匀,湿地水体中的易流失营养型污染物质表现出下降趋势,而易沉积型营养物质则表现出上升的趋势。     

城市湿地公园的生态补水模式及其净化效果与生态效益

以常州市蔷薇湿地公园为例,提出一种“垂直流＋水平流”新型生态补水复合模式,探讨了该模式的环境效应和经济效益.结果表明：该补水模式不但能净化受污染的源水(城市河水),而且可有效提升城市湿地公园的生态景观功能.城市湿地公园内的大部分景观水体可达到全身接触性娱乐类景观功能要求,运行成本仅为常规补水工艺的5%～25%,具有较好的环境效应和经济效益.     

校园再生水回用人工湿地景观绩效评价及优化设计——以辽宁公安司法管理干部学院为例

设计生态是相对于自然的生态而言的人工设计的生命与自然环境相互作用的系统,其是解决当代生态问题的新范式。从环境、社会、经济3个方面对辽宁公安司法管理干部学院人工湿地的设计生态的景观绩效进行了评价,主要得到以下结论:(1)人工湿地能对回用再生水产生一定的净化作用。再生水经过人工湿地后,TP、TN、NH_3-N、COD、SS分别减少74.9%、6.66%、61%、41.18%和64.71%,但整体水质类别保持不变。湿地基质土壤中TN、TP的含量与湿地水体有密切关系,再生水回用于人工湿地可以提高湿地基质中的土壤肥力。湿地周边植物生境类型为落叶阔叶林、灌木丛、草丛、浅水沼泽,其结构、优势种、下层植物差异明显。植物群落地域特征十分明显,整体多样性较为丰富,共计22科,37属,37种。(2)人工湿地景观为校园师生提供了较好的游憩、社交和视觉景观服务,超过80%的使用者对其总体评价在"满意"以上。同时,人工湿地运行、维护成本低,约每年可节约用水成本6.7万元。(3)以提供生态系统服务为目标的景观在设计初期,应当全面考虑运行中的地域独特性,提高设计绩效的预见度。     

人工湿地在生态城市建设中的作用

生态城市的建设依赖于科学利用有限资源。随着我国城市化进程加快,水体污染日益严重,加剧了水资源的短缺。人工湿地是利用生物自净功能,低投入、低运行费、低能耗的环保型的污水处理技术。不仅可进行水资源的循环利用,而且美化环境、保护生物多样性。本文分析提出,人工湿地是生态城市建设中水资源利用的最有效模式,应大力发挥人工湿地在我国生态城市建设中的作用。     

生态修复工程条件下污染河流水质模拟和应用

生态工程是改善河流水质的重要手段,利用数学模型可以有效模拟水环境治理和预测生态修复工程效益.本文根据实际河流资料,应用WASP水质模型进行建模和验证,模拟和评估了河流的主要化学参数,进而研究了人工湿地和曝气复氧对河流水质的生态改善作用.结果表明: WASP水质模拟结果与实测水质数据拟合良好,可以对不同生态修复情景方案进行预测分析.合理减排、人工湿地、曝气复氧均可以降低河流水体中的污染物浓度、有效改善水质.在人工湿地系统中增加曝气复氧装置,将进一步提升河流水体的生态修复效率.以吉林省伊通河曝气条件下的人工湿地工程为例,分析了其生态修复效率.结果表明: 夏季的污染物去除效果最好,可能的原因为夏季气温较高,水体中的微生物活性较强.本研究对于污染河流环境的生态修复工程设计和运行具有指导意义.     

人工湿地系统在湖泊生态修复中的作用

湖泊在维系区域水安全、生态安全和环境安全中具有重要价值。然而,受到人类非理性水土资源开发活动和全球变化的影响,部分湖泊遭到污染、无序垦殖及生态和环境需水被挤占而发生退化,其生态服务功能和经济社会价值也显著降低,对湖泊进行生态修复已成为政府部门、学术界和社会公众共同关心的资源与环境问题之一。在湖泊生态修复中,人工湿地系统可有效降低湖泊污染负荷,对湖泊生态系统的非生物环境进行有效调控;此外,人工湿地系统可对湖泊生物物种进行定向培育、增殖和保护。人工湿地系统消减湖泊污染负荷主要包括对外源性污染负荷的生态拦截和对内源性污染负荷的生态萃取。根据外源性污染负荷的入湖方式,生态拦截又包括针对无组织排放污染负荷(主要包括农田区坡面径流和城市地表径流)的带状拦截和针对有组织排放污染负荷的前置库拦截及线状拦截。在利用人工湿地系统进行湖泊生态修复过程中,需要结合湖泊生态系统的基本特征、生态退化的动力学机制和生态修复目标,按照节水、节地原则,适时、适地、适效地建设人工湿地系统及组合系统,充分发挥人工湿地系统对湖泊的综合生态修复功能。需要特别指出的是,在利用人工湿地系统进行湖泊生态修复过程中,要在多方论证和生态风险调控的基础上进行,避免外源性物种入侵对湖泊生态系统的破坏。     

人工湿地在河道生态修复中的应用——以虞河上游景观综合整治工程为例

在虞河上游景观综合整治工程中,探索人工湿地水处理功能与景观元素的应用模式,为今后类似河道生态修复工程提供一定的参考。     

基于低影响开发的滨海工业园区景观生态规划——以营口市沿海产业基地二期为例

工业园区的低影响开发(LID)是我国海绵城市建设的重要内容.本研究根据景观生态学原理,通过分析景观格局对水文过程的影响,探讨工业园区雨洪管控的生态空间结构优化方法.首先,根据滨海地区水文和地质条件对工业园区进行景观格局优化,梳理水系廊道,整合绿地斑块;然后,根据下垫面特征进行雨洪管控区域划分,确定不同管控分区的径流控制指标,并选择不同景观节点的LID技术措施,实现工业园区生态基础设施合理的空间配置.结果表明: 通过景观格局优化,工业园区内构建的生态网络加强了景观的连通性,多种LID技术的组合使园区径流控制率由45%提升至70%,其中,透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、湿塘、植草沟面积占总面积的比例分别为1.3%、1.9%、0.2%、0.2%、0.1%.本研究能够为滨海工业园区的低影响开发建设提供新的思路和方法.     

水资源的忧虑

水是生态系统中生命必需元素得以无限循环的介质。没有水生态系统,生命就不能维持。在当今世界面临的人口、资源、环境三大问题中,水属于人类赖以生存和社会经济发展的重要物质资源,又和其它两个问题有着密切的关系。因此,水资源的开发、利用和管理已成为世界各国普遍重视的一个重要课题。     

我国几种典型棉纺织产品的工业水足迹评价

产品水足迹评价能够揭示人类活动在产品全生命周期中的水资源综合影响,可以为提高水资源利用与管理水平和引导绿色消费提供重要的科学依据和技术手段,是当前水资源评价与管理领域的热点研究方向。纺织品是日常生活最主要的消费品之一,其工业生产过程需要利用大量的水资源,同时排放出的工业废水还会对周围水环境造成严重影响。为了揭示纺织品生产过程的水资源综合影响,运用工业水足迹的概念与原理,探讨和明确了纺织品工业水足迹评价的系统边界与内容,建立了相应的核算方法,并选择了花灰布、漂白布、染色布、色织布等四种典型棉纺织产品进行了工业水足迹评价。结果显示,漂白布的工业水足迹较小为36.51L/lb,花灰布次之为37.84L/lb,染色布的平均工业水足迹为61.52L/lb,色织布水足迹最大,平均值为81.51L/lb。比较同种类型、不同颜色纺织品的工业水足迹,由大到小依次为深色中色浅色,即颜色越深对水资源的影响程度最大。从水足迹构成来看,棉纺织产品的工业水足迹主要来自于直接工业水足迹,间接工业水足迹占比较小;在直接工业水足迹的构成中,蓝水足迹的贡献较大。     

广东省水资源特点和合理开发利用研究

本文论述广东水资源量,时空分布和季节变化特点,并分析广东用水存在问题,不合理开发利用水资源和浪费水;水库蓄水和调节能力未能满足用水要求;水质污染日渐严重。使水资源渐感紧缺。按目前用水趋势,要达到供需水平衡,必须成立统一管理水资源的流域机构;按不同的经济发展阶段,改变其主要洪水职能;节约用水;增加水库的供水和调节能力;改变调峰发电方式：提高重复用水率;保护水质;做好水土保持工作。最后提出,制定地方经济发展总体规划时,其用水量必须与可能供水量相适应。     

北京市水足迹及农业用水结构变化特征

运用水足迹的理论和方法计算评价了1990—2005年北京市水足迹及水资源利用的可持续性,在此基础上进一步分析了北京市农业用水结构的变化特征。结果表明:(1)北京市水足迹从1990年的81.5亿m3上升至2005年的168.6亿m3,人均水足迹由750.1m3上升为1096.0m3;(2)北京市水资源匮乏度不断升高,1995年以来水资源自给率呈下降趋势,与之相对应的水资源依赖度越来越高;(3)农业部门用水量在本地用水量中的比例平均每年为55.1%,虚拟水净输入量在虚拟水净输入总量中的比例平均每年达到89.1%;(4)高耗水型作物产品生产用水比例升高加大了农业用水压力,动物产品生产用水量呈增加趋势,2001—2005年动物产品生产引入的虚拟水占到其虚拟水总量的81.3%。北京市水资源利用呈不可持续状态,通过农业系统内部结构的优化调整,实现农业部门水资源的高效利用是缓解北京市水资源紧缺问题的关键。     

On the osmotically unresponsive water compartment in cells

Differences in colligative properties (freezing point, boiling point, vapor pressure and osmotic behavior) between water in living cells and pure bulk water were investigated by re-evaluating reports of the osmotic behavior of mammalian cells. In five different animal cells, osmotically unresponsive water (OUW) values ranged from 1.1 to 2.2 g per g dry mass. Detailed analysis of human red blood cell (RBC) data indicates a major role for hemoglobin OUW-values, aggregation and packing in cell volume regulation that can be explained for the first time in relevant molecular terms.     

Competition for water for the food system

Although the global agricultural system will need to provide more food for a growing and wealthier population in decades to come, increasing demands for water and potential impacts of climate change pose threats to food systems. We review the primary threats to agricultural water availability, and model the potential effects of increases in municipal and industrial (M&I) water demands, environmental flow requirements (EFRs) and changing water supplies given climate change. Our models show that, together, these factors cause an 18 per cent reduction in the availability of worldwide water for agriculture by 2050. Meeting EFRs, which can necessitate more than 50 per cent of the mean annual run-off in a basin depending on its hydrograph, presents the single biggest threat to agricultural water availability. Next are increases in M&I demands, which are projected to increase upwards of 200 per cent by 2050 in developing countries with rapidly increasing populations and incomes. Climate change will affect the spatial and temporal distribution of run-off, and thus affect availability from the supply side. The combined effect of these factors can be dramatic in particular hotspots, which include northern Africa, India, China, parts of Europe, the western US and eastern Australia, among others.     

Aquaporins and biological rhythm

Aquaporins are membrane-intrinsic proteins that facilitate membrane transport of water and small solutes or even gases. Aquaporin genes are found in almost all living organisms. In plants the proteins account for water uptake and transport as well as CO₂ availability for photosynthesis. These processes are subjected to diurnal or circadian regimes. Expression and even function of aquaporins also follows day - night rhythms. Significance of aquaporin function in chronobiology has been provided by recent publications, which are summarised here. Examples of the significance of aquaporins in processes related to chronobiology are given for root water transport and leaf movement in several plant species.     

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。     

Diurnal Pattern of Transpiration,Water Uptake and Water Budget of Succulents with Different CO2 Fixation Pathways

The water fluxes and the CO₂ exchange of three leaf succulents, Othonna opima, Cotyledon orbiculata and Senecio medley-woodii, with different leaf anatomy, growth form and CO₂ fixation pathways (C₃, CAM) were monitored with a gas exchange cuvette which was combined with a potometric system to quantify water uptake. Measurements, which are primarily valid for plants with a sufficient water supply, were made during 6 to 10 consecutive days under constant experimental conditions. Water uptake for 24 h exceeded water loss by transpiration only for a S, medley-woodii plant with 10 expanding but only 7 mature leaves. In this case the gained water evidently is put into leaf expansion. All other plants showed balanced transpiration and water uptake rates. O. opima and C. orbiculata have a similar life form, similar water storage volumes and the same natural habitat but their diurnal water uptake patterns differ significantly. In the C₃ plant O. opima water uptake increased when the transpiration increased or transpiration rates were higher than uptake rates and vice versa. On the contrary the CAM plant C. orbiculata transpired during the dark period at constant or decreasing rates but showed steadily increasing uptake rates. Senecio medley-woodii- and C. orbiculata are CAM plants with similar diurnal water uptake patterns with its maximum in uptake during or towards the end of the CO₂ dark fixation period. Water uptake of C. orbiculata was at its minimum at the end of the light period despite transpiration being maximal. The results were discussed considering the different CO₂ fixation pathways. In the investigated CAM succulents, C. orbiculata and S. medley-woodii, the CAM influenced water uptake throughout the whole day and not only during the CO₂ dark fixation period.     

干旱胁迫对苗木蒸腾耗水的影响

采用Lico-6400便携式光合系统测定仪和BP3400精密天平等仪器研究了9个北方主要造林树种的蒸腾速率及实际蒸腾耗量;用压力室法分阶段测定了苗木的叶水势。得出了苗木在正常水分条件下及干旱胁迫过程中的蒸腾耗水规律。比较分析了不同水势梯度下、昼夜不同时间段的各树种的蒸腾耗水量及蒸腾耗水速率。结果表明,蒸腾耗水以白天为主,在相同的水分条件下,不同的苗木有不同的蒸腾耗水量,同种苗木的蒸腾耗水量随干旱胁迫的加重而减少,在受到严重干旱胁迫时,针叶树油松和侧柏的耗水量均降至正常水分条件下的11.7%,阔叶乔木树种降至6．6％,灌木树种降至16．9％。通过研究苗木在不同水势梯度下的耗水特性和蒸腾耗水量。为在水量缺乏的情况下,进行有效的林木培育和植被恢复重建提供依据。