环渤海五省市生态风险评价

生态风险评价是近20年来兴起的一个研究热点,是地理学、生态学、环境风险评价等领域的综合交叉点。对生态风险进行研究,有助于了解研究区内的生态环境状况,从而降低生态风险,改善人地关系。环渤海地区是人地矛盾非常突出的典型区域。本文参考美国环保署(USEPA)的框架,根据相对风险评价模型的分级排序思想,评估环渤海五省市的单项及综合生态风险值。采用生态资产表征生态终点,进行风险受体的损失度量;通过构建评价指标体系,采用主成分分析和ArcGIS加权叠加的方法,进行受体环境的脆弱性评价;基于土地利用和植被斑块数据,利用景观格局指数法评价生态系统的结构易损性。结果表明:海陆交错带、山地丘陵区和城市是典型的高生态风险区域;低风险区域主要分布在地形、水热、植被状况好、灾害频次低的平原和部分丘陵地区。对于高风险的区域,做好风险防范至关重要。     

大气污染对城市植被的生态胁迫效应综述

快速的城市化进程使得城市大气污染日趋严重,造成了城市植被的退化及其生态服务功能的下降。大气中的O₃、紫外(UV-B)辐射、重金属、SO₂等污染物及其复合污染从分子、细胞、个体、种群、群落和生态系统各个水平上都对城市植被造成了胁迫效应。本文从微观实验法和宏观高光谱遥感法两方面对已有的研究方法进行了分析和总结后,提出了以下几个今后需要关注的研究领域:开展野外和长期胁迫实验、植物受胁迫机理及多种因子复合胁迫研究等;同时指出应重视建筑物在城市大气污染生态胁迫中的重要作用,并在今后加强城市行道树相关方面的研究。     

低剂量混合污染生态毒理与风险评价研究进展

环境中的化学品往往以低剂量混合形式存在.对单一化学品高剂量暴露下的生态毒性研究成果,难以适用于环境中低剂量混合物的生态毒理效应诊断及风险评价.文中概述了低剂量化学品混合污染生态毒理及风险评价方面的研究进展,主要包括低剂量化学品混合污染诊断的分子毒理研究方法、风险评价方法,并介绍了简单和复杂混合物的风险评价方案.对低剂量混合污染生态毒理与风险评价研究的发展动向提出了见解,指出低剂量化学混合物的研究需要寻找敏感终点,引入多学科手段,积累更多的数据,建立完善、统一的评价体系.     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

区域生态风险评价的关键问题与展望

区域生态风险评价具有多风险因子、多风险受体、多评价终点、强调不确定性因素以及空间异质性的特点,它与传统的生态风险评价在风险源、胁迫因子和评价尺度上具有明显区别。尝试建立了一个基于陆地生态系统的区域生态风险评价框架,同时针对目前区域生态风险评价的研究现状,指出不确定性分析、尺度外推难、评价指标不统一、评价标准不统一、风险因子筛选及优先排序、区域内污染物复合、水生过渡到陆生生态系统风险评价、特殊的人为因素等是目前区域生态风险评价存在的关键问题及难点所在,并提出解决这些问题可能所需的工具、手段和理论方法突破。最后指出区域生态风险观测与数据采集加工、区域生态风险指标体系的统一与整合、区域生态风险评价方法论、区域生态风险的空间分布特征与表达以及区域生态风险评价反馈与管理机制5个方面是区域生态风险评价未来的研究重点。     

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。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。     

矿区生态风险评价研究述评

作为世界上矿产资源最丰富的国家之一,我国的矿山开采活动在给经济发展注入强大拉动力的同时,也给矿区生态环境带来了巨大的生态风险。总结前人相关研究,在对比分析了矿区生态风险及其评价与区域生态风险评价异同的基础上,初步明晰矿区生态风险具有风险源的多样性、空间影响边界的模糊性、随空间距离的衰减性及时间累积的延续性等特性。目前矿区生态风险评价的矿区类型过多集中于金属矿区的重金属污染等单项风险,对综合生态风险评价的重视不充分,多基于景观格局、生态环境问题视角,结果多对斑块或生态系统风险评价进行拼接,欠缺基于空间异质性的整体综合;风险度量模型、指标体系法和空间分析法则是较为常用的矿区生态风险评价方法,但在模型模拟方面略显不足。基于现有研究进展,预期矿区独特性的体现、空间格局的关注、"3S"技术的综合应用、生态安全阈值的设定、不确定性表征、基于评价结果的风险规避等将有望成为未来研究的重点。     

贵州重点地区土壤和水体中汞的生态风险

分析了贵州省土壤和地表水体中汞含量空间分布状况,分别采用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价了土壤中的汞污染程度和潜在生态风险;采用单因子法表征了水体总汞污染程度,应用安全阈值法对水体活性汞和甲基汞进行生态风险评价.结果表明:贵州省汞矿区及涉汞行业毗邻区域土壤中总汞污染程度较高,涉汞区23个点位中严重污染、重污染和偏重污染水平分别占78.26％、13.04％和8.70％,且均为极度生态危害.非涉汞区除青山坡土壤中汞的生态风险极强外,其他区域土壤中汞的污染程度不高,生态风险属于可接受水平.贵州省汞开采与冶炼、铅锌冶炼、有机化工等行业已造成毗邻水体出现较严重的汞污染,且污染范围有扩大和延伸的趋势,但对水生生物有直接影响的活性汞和甲基汞的生态风险较小.     

汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价

汕头湾作为华南地区重要的出海门户,汕头市主要的旅游区和水产养殖基地,其环境污染问题已成为制约当地经济发展的重要因素,为此2002年在此开展了重大科技术兴海项目,以海洋沉积物质量标准、单因子污染指数和潜在生态风险评价体系对汕头湾表层沉积物重金属污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明:汕头湾表层沉积物中Cd,Cu,Pb,Zn的平均含量超过海沉积物质量标准(Ⅰ类);以单因子污染指数评价,Cd达到很强污染等级,Zn为强污染,Cu,Ni,Pb为中等污染;以单元素生态系数(E_rⁱ)评价,只有Cd的潜在生态风险达到很强等级,其它元素则只属于轻微潜在风险范畴;以多元素潜在生态风险指数(RI)评价,汕头湾的潜在生态风险水平处于中等强度;重金属含量分布特征与重金属污染及潜在生态风险的空间差异性一致,表现为由上游至下游呈波状递减趋势,其中以牛田洋和汕头港上游最为严重;这一污染特征主要是由集水区域内的产业结构特点、河流入海口及排污口的分布以及汕头湾的地理和水文特性所决定的。     

新疆焉耆盆地辣椒地土壤重金属污染及生态风险预警

从新疆加工辣椒主产地(焉耆盆地)采集105个辣椒地典型土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量。采用污染负荷指数(Pollution load index,PLI)、潜在生态风险指数(Potential ecological risk index,RI)和生态风险预警指数(Ecological risk warning index,I_(ER))对辣椒地土壤重金属污染及生态风险进行评价。结果表明:(1)焉耆盆地辣椒地土壤Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的1.65、1.40、1.32、3.21、6.42倍。辣椒地土壤Pb和Zn呈现重度污染,Cd、Cr和Ni轻度污染,As、Mn和Cu无污染。(2)土壤PLI平均值为1.40,呈现轻度污染。各重金属元素单项生态风险指数从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr、Zn。土壤RI平均值为18.40,属于轻微生态风险态势,IER平均值为-4.78,属于无警态势;博湖县辣椒地污染水平、潜在生态风险程度与生态风险预警等级最高,焉耆县污染水平、潜在生态风险程度与生态风险预警等级最低。(3)辣椒地土壤As、Cd、Pb与Zn主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学作用的控制。Cd是焉耆盆地辣椒地生态风险等级最高的重金属元素,研究区农业生产过程中要防范Cd的污染风险。     

Does light pollution alter daylength? A test using light loggers on free-ranging European blackbirds (Turdus merula)

Artificial light at night is one of the most apparent environmental changes accompanying anthropogenic habitat change. The global increase in light pollution poses new challenges to wild species, but we still have limited understanding of the temporal and spatial pattern of exposure to light at night. In particular, it has been suggested by several studies that animals exposed to light pollution, such as songbirds, perceive a longer daylength compared with conspecifics living in natural darker areas, but direct tests of such a hypothesis are still lacking. Here, we use a combination of light loggers deployed on individual European blackbirds, as well as automated radio-telemetry, to examine whether urban birds are exposed to a longer daylength than forest counterparts. We first used activity data from forest birds to determine the level of light intensity which defines the onset and offset of daily activity in rural areas. We then used this value as threshold to calculate the subjective perceived daylength of both forest and urban blackbirds. In March, when reproductive growth occurs, urban birds were exposed on average to a 49-min longer subjective perceived daylength than forest ones, which corresponds to a 19-day difference in photoperiod at this time of the year. In the field, urban blackbirds reached reproductive maturity 19 day earlier than rural birds, suggesting that light pollution could be responsible of most of the variation in reproductive timing found between urban and rural dwellers. We conclude that light at night is the most relevant change in ambient light affecting biological rhythms in avian urban-dwellers, most likely via a modification of the perceived photoperiod.     

The ecological impacts of nighttime light pollution: a mechanistic appraisal

The ecological impacts of nighttime light pollution have been a longstanding source of concern, accentuated by realized and projected growth in electrical lighting. As human communities and lighting technologies develop, artificial light increasingly modifies natural light regimes by encroaching on dark refuges in space, in time, and across wavelengths. A wide variety of ecological implications of artificial light have been identified. However, the primary research to date is largely focused on the disruptive influence of nighttime light on higher vertebrates, and while comprehensive reviews have been compiled along taxonomic lines and within specific research domains, the subject is in need of synthesis within a common mechanistic framework. Here we propose such a framework that focuses on the cross‐factoring of the ways in which artificial lighting alters natural light regimes (spatially, temporally, and spectrally), and the ways in which light influences biological systems, particularly the distinction between light as a resource and light as an information source. We review the evidence for each of the combinations of this cross‐factoring. As artificial lighting alters natural patterns of light in space, time and across wavelengths, natural patterns of resource use and information flows may be disrupted, with downstream effects to the structure and function of ecosystems. This review highlights: (i) the potential influence of nighttime lighting at all levels of biological organisation (from cell to ecosystem); (ii) the significant impact that even low levels of nighttime light pollution can have; and (iii) the existence of major research gaps, particularly in terms of the impacts of light at population and ecosystem levels, identification of intensity thresholds, and the spatial extent of impacts in the vicinity of artificial lights.     

城市化的生态风险及其管理

城市化体现在人口向城市聚集和城市景观扩张的同时,社会结构发生了极大变化,城市生产生活方式向更加广泛的地区扩散。然而,随着人口的过度密集和城市的日益扩张,交通拥堵、空气污染、废物堆积、流行病肆虐等"城市病"频发。城市通过大量汲取和消耗自然资源,向周围环境排放大量污染物,改变了区域生态系统的原有结构和功能,产生了严峻的生态风险,进而制约着城市生态系统的可持续发展。城市化的生态风险正逐步得到广泛关注,但对其具体的内涵和影响尚不明晰。归类描述了城市化过程中面临的各种生态风险,分析了导致生态风险的主要因素,阐述了辨识与评价生态风险的基本方法,提出了城市化生态风险的调控管理对策。     

深圳市不同功能区土壤表层重金属污染及其综合生态风险评价

在综合考虑深圳市城市功能区分异特征的基础上,进行全市表层土壤系统采样,全面监测土壤表层8种重金属元素污染状况,分析不同重金属元素含量的统计学特征,探讨不同城市功能区对土壤表层重金属污染的影响,采用内梅罗指数和潜在生态危害指数评估不同重金属元素和不同城市功能区的生态风险水平,分别进行基于两种方法的全市重金属污染生态风险分区。结果表明: 1)深圳市土壤表层的Mn、Ni、Cr和Pb 4种元素受人为活动的影响程度较低,Cd、Zn、Cu和As 4类元素受人为活动影响较大。地表环境约束因素背景下的高强度城市化和工业化过程,是各种重金属污染区域分异和功能区分异的决定性因素。2)深圳市土壤重金属污染风险较高的重金属元素为Cd、Zn、Cu和Pb,特别是Pb污染问题尤为突出,必须加强管控工作。深圳市总体土壤表层重金属污染风险水平高于国内相关城市,需要引起足够重视。3)内梅罗指数法和潜在生态危害指数法的侧重点不同,在单一重金属元素风险判断、不同城市功能区生态风险的总体评价,以及市域土壤重金属污染生态风险分级评价方面结果差异较大,组合使用效果更好。     

高潜水位煤矿区生态风险识别与评价

生态风险评价是生态环境保护与管理的重要研究内容,并广泛运用于流域与较大范围的区域尺度的研究。以区域生态风险评价理论为基础,结合高潜水位煤矿区生态环境以及煤炭开采对生态系统造成的危害的特点,通过分析风险源、风险受体、生态终点以及暴露—响应过程,对高潜水位煤矿区生态风险的识别与评价方法进行了研究,构建了典型高潜水位煤矿区的生态风险识别与评价概念模型与空间分析框架,分析了煤矿区生态风险识别的主要技术手段与方法,并构建了以缓冲为主要手段的综合生态风险评价方法。选择山东东滩煤矿作为研究对象,针对研究区内存在的采煤塌陷、洪涝、污染、景观及社会等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险重度、中度、一般、轻度分别占到研究区的4.70%,64.00%,24.09%,7.20%。生态风险较高的区域主要位于矿区中西部,为煤矸石山、裸露煤炭堆积与发电厂分布区域;中度风险是研究区主要的风险类型。从降低生态风险保障矿区生态安全角度,在未来矿区规划与生态治理过程中,提出了具体的应对措施,包括:(1)注重源头控制;(2)建立高生态风险区域阻隔带;(3)加强污染的监测与控制;(4)采用边开采边治理技术。建议加强生态风险高区域的阻隔,建立生态缓冲带,减缓对整个矿区的综合影响,构建东滩煤矿生态风险防范的空间结构。     

美国、加拿大环境和健康风险管理方法

对目前美国和加拿大多个部门使用的风险评价与风险管理方法进行了全面回顾和综合分析,论述各种不同方法的特征,深入探讨各种管理方法的基础、利弊、使用经验,辨识环境、人类健康和职业健康风险综合方法中应该包含的要素,阐述风险管理目标的确定方法,以期为中国的环境风险管理提供经验。     

Analysis and assessment of heavy metals pollution in soils around a Pb and Zn smelter in Baoji City,Northwest China

Soil heavy metal pollution from mining activities is potentially harmful to human health through the food chain. In this study, a total of 43 soil samples were collected from a depth of 0–20 cm from fields close to a Pb and Zn smelter. The samples were used to: 1) analyze the pollution level of heavy metals (Pb, Zn, Cr, and Cu) and spatial distribution pattern; 2) evaluate the degree of accumulation and enrichment, potential ecological risk, and human health risk; and 3) perform source apportionment in Fengxiang County, Shaanxi Province of China. The results showed that the concentration ranged from 43.67 to 189.55, 131.43 to 239.53, 74.77 to 112.25, and 24.69 to 37.71 mg·kg^?1 for Pb, Zn, Cr, and Cu, respectively, and the mean concentration for Pb, Zn, Cr, and Cu was 129.46, 192.85, 91.98 and 31.67 mg·kg^?1, respectively. The concentrations were greater than the Shaanxi Province background values, while they were lower than the second-level limits of Environmental Quality Standard for Soils of China (EQSS). The spatial distribution of heavy metal contents showed a banded in soil except Cu. The spatial distribution pattern and pollution assessment indexes (I_geo, EF) indicated that the investigated metals had been accumulated in the study areas, and implied significant influences from anthropogenic activities, local meteorological situation, and soil properties. The ecological risk assessment showed that the risks were relatively low (RI<150). Compared with the exposure risk for adults, that for children was significantly greater. The ingestion of heavy metals in the soils by humans was the main exposure pathway compared with the dermal exposure. There may be a risk of noncarcinogenic adverse health effects (HQ < 1, 0.377 ≤ HI≤1.553) on children, but the adults were unlikely to experience obvious adverse health effects (HQ < 1, HI < 1). The carcinogenic risk of Cr for adults and children was at an unacceptable level. The carcinogenic and noncarcinogenic risks were in the order of children > adults. The correlation analysis showed that Pb, Cr, and Cu have identical anthropogenic and natural sources, while Zn has another identical source. This study could provide a basis for the sustainable management of this region by reducing metal inputs and to protect soils from long-term heavy metal accumulation.     

Chemical speciation and risks of heavy metals in sediment of urban wetlands in southeastern China

Dredging, remediation, and other management of sediment in polluted urban wetlands require the information of environmental risks associated with heavy metals (HMs). In this study, sediment samples collected from three typical wetlands in the urban area of Wenzhou City, China, were analyzed to evaluate their risks posed by five HMs. Sediments from an industrial area stored higher Cr and Cu but lower Cd and Pb than those from the residential and agricultural areas. The assessment by the pollution load index method indicated that all of the three study wetlands were polluted. An ecological risk index approach identified low risk for wetlands in forested and residential areas but high risk for wetlands in an industrial area as well as in mixed residential and agricultural area, which was also confirmed by the geo-accumulation index (I_geo) method. Furthermore, the ratio of the secondary phase and primary phase and risk assessment code methods recognized that Cd poses a high pollution risk. The results indicated that sediment pollution by HMs in urban wetlands is possibly a widespread problem in China and needs great attention.     

城市生态风险评价研究进展

随着城市化发展和城市人居环境的恶化,城市生态风险越来越受到关注,但尚缺乏有关城市生态风险评价的深入系统研究.本文依据城市生态学原理及生态风险评价框架从驱动力、风险源、风险受体与评价终点,以及生态风险综合评价方法等方面对城市生态风险评价研究进行综述.指出城市经济社会活动类型与程度是城市生态风险产生的主要驱动力;城市生态系统不同等级功能实体和城市整体是城市生态风险评价中的风险受体;城市生态风险评价终点包括城市生态系统结构、过程、功能要素,以及城市整体水平的性质和功能变化;耦合了社会经济需求的生态系统模型是城市生态风险评价方法的发展方向.未来城市生态风险评价研究应明确生态风险管理具体目标,确定综合性评价终点,建立多指标评价体系和综合评价方法.