基于熵权物元分析模型的城市生态安全综合评价

随着城市化进程的加快,人口膨胀,交通拥挤,环境破坏,大气污染,能源短缺等一系列生态问题严重制约着城市的可持续发展,影响着城市的生态安全。针对城市生态安全的问题,论文以郑州市为例,采用物元分析和熵权法,建立城市生态安全熵权物元模型,首先通过熵权法对郑州市2001-2004年的指标数据进行处理并计算出相应的权重,再通过物元分析法对郑州市2001年城市生态安全状况进行综合评价,结果表明郑州市2001年的城市生态处于较不安全状态,评价结果客观、科学,不仅为解决城市生态安全问题提供了一种有效的评价方法,而且能够为明确城市的发展状况,制定下一步发展战略提供依据。     

基于DPSIR-EES模型的旅游型城镇生态安全评价研究

保障生态安全是旅游型城镇实现环境、经济、社会系统健康发展的基础,二道白河镇作为典型的旅游型城镇,旅游业快速发展的同时生态环境保护面临着巨大压力。针对当前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,基于DPSIR-EES模型构建生态安全评价指标体系,运用熵值法和均方差法确定权重,引入物元分析模型,实现2010-2019年二道白河镇生态安全评价与评价结果的可视化表达与分析。结果表明：（1）2010-2019年二道白河镇生态安全水平从不安全向安全水平不断转化,2016年后上升趋势尤为突出;（2）GDP增长率、社会保障建设水平、节能环保力度等三项指标以及影响层面、社会层面、经济压力层面等三个层面的影响最为突出,是二道白河镇生态安全水平健康发展的主要制约条件。多维度指标结合物元分析模型,既能得到综合质量信息以及反映评价对象的稳定状况,同时直观揭示各单项评价指标的分异情况,为二道白河镇下一阶段生态安全决策提供科学依据。下一阶段工作应以环境开发和保护为重点,积极采取对策,弥补生产、生活行为对生态环境系统的负面影响,从根本上减轻生态环境压力,实现二道白河镇经济、社会、环境协调发展。     

水生态保护目标制定的理论与应用

我国目前处于生态环境管理的转型期,尚未形成统领水生生物、生物栖息地、水质与水量等要素的水生态保护体系。在总结相关水生态研究成果的基础上,梳理形成了基于水生态系统时空尺度和状态梯度效应理论的水生态保护目标制定构想与方法,分析了淡水生物完整性对自然地理要素、水环境压力、栖息地质量的响应机制,提出以水生态“功能分区-状态评价-问题诊断-目标预设-可达性评估-目标确定”为主线的水生态保护目标制定技术体系,研发了生物完整性评价、水生态保护目标预设和可达性分析等技术方法。以江苏省常州市为典型水生态功能区应用案例,验证了技术体系的适用性与可行性,取得良好的应用效果。水生态保护目标制定理论和方法方面的研究探索可为全国相关工作提供参考依据。     

Genes of the Mitochondrial Apoptotic Pathway in Mytilus galloprovincialis

Bivalves play vital roles in marine, brackish, freshwater and terrestrial habitats. In recent years, these ecosystems have become affected through anthropogenic activities. The ecological success of marine bivalves is based on the ability to modify their physiological functions in response to environmental changes. One of the most important mechanisms involved in adaptive responses to environmental and biological stresses is apoptosis, which has been scarcely studied in mollusks, although the final consequence of this process, DNA fragmentation, has been frequently used for pollution monitoring. Environmental stressors induce apoptosis in molluscan cells via an intrinsic pathway. Many of the proteins involved in vertebrate apoptosis have been recognized in model invertebrates; however, this process might not be universally conserved. Mytilus galloprovincialis is presented here as a new model to study the linkage between molecular mechanisms that mediate apoptosis and marine bivalve ecological adaptations. Therefore, it is strictly necessary to identify the key elements involved in bivalve apoptosis. In the present study, six mitochondrial apoptotic-related genes were characterized, and their gene expression profiles following UV irradiation were evaluated. This is the first step for the development of potential biomarkers to assess the biological responses of marine organisms to stress. The results confirmed that apoptosis and, more specifically, the expression of the genes involved in this process can be used to assess the biological responses of marine organisms to stress.     

长江三角洲生态环境脆弱带生态修复技术研究进展

我国长江三角洲作为中国第一大经济区,综合实力最强的经济中心,其城市化和工业化发展迅速,但在人类活动的高强度影响和干预下,该地区的资源环境问题日益突出：生态环境脆弱性程度的增高,脆弱性发展趋势的加快等等一系列问题严重影响着长江三角洲的可持续发展,该区域生态环境呈现出的脆弱性特征已成为我国新的生态环境脆弱带。基于长江三角洲自然、经济、社会和环境状况的数据基础,及国内外脆弱性综合评价指标(自然因素和人为因素),对长江三角洲进行生态环境评估发现该区域具体的生态环境问题主要为土壤污染、城区大气污染、水环境污染,以及地面沉降等。通过剖析长江三角洲4类生态环境问题(土壤污染、大气污染、水环境污染、地面沉降)的现状、形成的具体原因及带来的影响,结合国内外生态修复技术的研究成果,详细论述了该区域4类生态环境问题的生态修复技术类型(物理方法、化学方法、生物方法、生态方法)、基本原理及各自的优缺点,同时评估了不同生态修复技术在污染治理过程中的可行性、安全性、经济性,旨在以上述理论研究为参照标准评估该区域环境污染治理过程中生态修复技术的修复潜力,为长江三角洲生态环境问题的治理修复提供方案及理论参考。长江三角洲...     

山水林田湖草生态修复工程的社会-生态系统(SES)分析框架及应用——以浙江省钱塘江源头区域为例

“山水林田湖草生命共同体”是人与自然和谐共处的指导原则,也是人类实现可持续发展的有效实践路径。根据Ostrom提出的社会-生态系统（SES）框架,以浙江省钱塘江源头区域为研究区,构建集流域、陆地和人类活动为一体的社会-生态系统（SES）概念框架,为生态修复工程提供一个问题导向的分析策略。研究发现基于Ostrom构建的钱塘江源头区域山水林田湖草生态修复工程的SES框架,可以用来诊断关键问题、分析影响因素、设定行动情景和评估结果,从而形成完整的实施和解决问题策略。由诊断关键问题得出,该区域面临地质灾害多发、水土流失、环境污染、生物结构单一等多重问题,而人类活动如城市扩张、过度开发自然资源、污染物排放等则是造成社会-生态系统失衡的主要因素。通过行动情景设置将SES框架中涉及的影响因素、解决途径、评价标准、期望的成效以及反馈机制等进行梳理,对研究区的社会-生态系统进行全面分析。根据设立的评价体系对生态修复工程进行生态环境和社会经济效果的动态评估,并不断地根据评价结果进行修正以获得最佳的预期成效。该框架为解决钱塘江源头区域山水林田湖草生态修复工程所面临的问题提供了一个系统的解决方案,并可根据研究区的特点进行相应调整,是一个具有强适用性的社会-生态系统分析框架。     

The max bin regression method to identify maximum bioindicator responses to ecological drivers

A need in environmental science is to determine the response range of a bioindicator to environmental drivers. A common problem with regression based approaches is the indicator response may be obfuscated by many zero or low-value observations when the organisms are not present because of life history characteristics. A method is described for determining the maximum response of an ecological variable to environmental drivers using a median approach. A regression is performed on the relationship histogram after taking the maximum ecological response value from a set of evenly spaced bins. This technique is an alternative to quantile regression at the 95% level and is analyzed on general examples and specific applications in coastal ecology using benthic macroinfauna as bioindicators. This new technique is useful for ecosystem management purposes where the maximum response of a biological indicator to an environmental driver is desired and is analogous to determining the ‘area under the curve’ of a regression.     

用海建设项目海洋生态损失补偿评估方法及应用

海洋生态补偿是一种防止海洋生态破坏、增强和促进海洋生态系统良性发展的环境政策,是用海者履行海洋资源有偿使用责任,对因开发利用海洋资源造成的海洋生态价值损失进行的货币化补偿。基于快速化、定量化和差别化补偿评估原则,编制了山东近海海域生态价值基准值表、生态损害系数表以及补偿系数表,建立了一种新的用海建设项目海洋生态损失补偿评估方法体系,包括占用海域和邻近影响海域的海洋生物资源和海洋生态系统服务两个方面的海洋生态价值损失补偿评估。针对2016年山东省5个典型用海项目,核算了其需要缴纳的海洋生态补偿资金,并与旧标准《山东省海洋生态损害赔偿和损失补偿评估方法》(DB37/T 1448—2009)的评估结果进行了对比。结果表明,按照本评估方法,用海企业需要缴纳的生态补偿资金会不同程度地提高,这将有利于用海企业增强资源有偿使用意识,引导企业理性用海,市场经济条件下这有利于海洋资源的优化配置,提高用海效率;另外,按照产业政策不同、受影响海域的生态脆弱性不同对用海建设项目造成的海洋生态损失进行差别化补偿,使得海洋生态补偿标准的评估结果更加科学合理。目前,该方法已经应用于山东海域7个沿海地市9个海区的海洋生态损失补偿评估中,被新发布的山东省地方标准《用海建设项目海洋生态损失补偿评估技术导则》(DB37/T 1448—2015)吸收采用。该评估方法可为海洋管理部门的生态资本核算、生态补偿核算、环评审批和发放许可证提供科学基础,对我国海洋生态环境保护和海洋经济绿色发展以及生态补偿制度实施具有积极推动作用。     

区域生态环境脆弱性评价方法研究综述

随着社会经济的快速发展以及人口压力的不断增长,人类活动正越来越强烈地影响着地球的生态系统平衡,导致当前生态环境的脆弱性进一步加剧,生态环境问题越来越突出。通过对区域生态环境脆弱性评价研究相关文献资料整理,认为生态环境脆弱性是个相对的概念,受到自然地理条件因素、系统自身恢复能力、人为活动干扰因素等多重影响,是自然因素和人为因素共同作用的结果。结合生态环境脆弱性内涵表征及其评价的主要内容、评价指标选取及体系构建、评价方法及分析模型等方面的研究,分析了生态脆弱性评价研究领域的发展状况及其不同区域指标体系和评价方法的差异,讨论了在研究理论方法的创新、评价指标体系及计算模型的构建、自然因素和人为因素评判的定量分析描述、评价结果的应用研究等方面仍存在一些问题,并结合评价模型构建、数据处理分析的有效性、评价结果应用等方面分析了生态环境脆弱性评价研究的发展趋势。总体认为,区域生态环境脆弱性评价在未来研究中:研究思路需要进一步突出综合系统性;数据处理需要进一步突出时空动态性;研究方法需要进一步突出学科融合性;研究结果需要进一步突出实践应用性。     

天然杂交与遗传渐渗对植物入侵性的影响

生物入侵给全球生态环境与社会经济都带来了严重危害, 对其入侵机制的研究非常重要。生物入侵是一个适应性进化的过程, 天然杂交与遗传渐渗可以改变外来物种对环境的适应性并提高其入侵能力, 使其进化成为入侵种。因此了解杂交-渐渗在促进生物入侵过程中的遗传作用, 将有助于我们采取有效措施来控制生物入侵及其危害。本文从杂交-渐渗对生物适应性进化和物种形成影响的角度, 阐明外来种如何通过杂交-渐渗在新的生境中改变其适应性、生存竞争能力和入侵能力。杂交-渐渗可以导致物种发生多倍体水平和同倍体水平的进化, 虽然二者的进化过程不尽相同, 但均能使杂种群体在遗传上产生较大变化, 进而影响杂种群体的适合度, 这一过程可能促使外来种在新的生境中的成功入侵进而转变为入侵种。随着转基因生物技术的迅速发展, 大量转基因作物进入环境释放和商品化种植, 具有特定功能的转基因可能通过杂交-渐渗进入野生近缘种群体, 也可能使之成为入侵性强的农田杂草, 带来难以预测的生态后果。总之, 生物入侵是一个复杂的进化和生态过程, 利用杂交-渐渗的理论来解释植物的入侵性, 仅从一个方面反映了入侵生物学的研究, 杂交-渐渗与其他理论的结合, 将从更深的层次来解释外来种的入侵机制。     

大辽河口水环境污染生态风险评估

河口生态系统位于河流入海口,是介于河流和海洋之间的生态交错区,也是人类活动集中的区域。针对目前河口生态风险研究较多沿用陆地生态系统模式,并忽略风险分布的空间异质性等问题,以大辽河口为研究区,建立具有针对性的河口区(河海交错区)生态风险评价模型,以盐度和污染源作为划分河口不同区段的主要因素,对不同水期大辽河口生态风险及其空间分布进行有效评估,探讨河口区生态风险时空分布差异规律。结果表明,大辽河口整体生态风险水平相对偏高(三时段风险平均值为0.56),在0至1的生态风险指数空间中超过中等风险水平;就时间尺度上而言,造成大辽河口区生态风险差异的主要原因是径流量;就空间尺度而言,大辽河口区生态风险空间分布受上游来水携带污染物、下游污染源排放以及入海口门段海水稀释作用三者共同影响。因此,从根本上讲,改善并提高河口区域的生态风险水平,应密切关注人类活动对河口态系统造成的不良影响,并应以提高整个流域整体生态状况为根本目标和途径,这样才有助于从根本上解决产生河口区域生态风险的环境问题。     

福建省生态保护重要性评价

生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标,确定生态保护空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。在明确福建省生态本底和关键生态问题的基础上,综合分析生态服务功能重要性和生态敏感性,构建福建省生态保护重要性评价指标体系,识别具有重要保护意义的生态极重要地区,能够为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究结果表明,福建省生态保护极重要区占福建省陆地总面积的38.94%,生态重要性空间格局基本沿福建省闽西大山带、闽中大山带与海岸带分布,其中生态服务功能极重要区面积为3.96万km~2,以生物多样性维护功能和水源涵养功能为主;生态极敏感性区面积占福建省陆地总面积的9.71%,水土流失是主要的生态问题,占福建省陆地总面积的8.93%,土地沙化极敏感区集中在海岸带附近,与海岸侵蚀极敏感区空间范围基本一致。研究建议,生态保护极重要区作为划定生态红线和重点生态功能区的依据,支撑福建省开展有针对性的生态保护,保障和维护生态安全。     

广东省生态安全状态及趋势定量评价

为研究区域生态安全在不同时期的动态变化及发展趋势,在国内外已有的研究基础上,根据压力-状态-响应模型框架,提出了一套完整的区域生态安全水平度量的指标体系和基于熵权法赋权的综合指数评价方法,从时间尺度上（1990～2004年）对广东省生态安全进行定量评估和动态趋势分析.结果表明,广东省生态安全综合指数从1990年的0.125增加至2004年的0.402,生态安全整体水平呈逐年上升趋势,但发展过程中存在的问题是区域生态压力在不断加大及生态安全现状水平仍处于“较不安全”状态.对广东省环境规划的实施效果进行预测评估,得出在实现环境目标的情景下,2010规划年和2020规划年的生态安全综合指数将分别达到0.533（临界安全）和0.691（较安全）.评价方法简单直观,评价结果客观合理.     

An eco-city evaluation method based on spatial analysis technology: A case study of Jiangsu Province,China

An eco-city is an eco-sustainable, balanced and intensive human settlement, and the method selected to evaluate an eco-city is an important determinant of the accuracy of the evaluation. We present a new eco-city evaluation method comprising an ecological vulnerability evaluation index system and an economic, social and environmental evaluation index system based on land use, economic development, social progress and environmental protection using spatial analysis technology (remote sensing (RS) and geographic information system (GIS)). We constructed an ecological vulnerability evaluation index system using a pressure-state-response (PSR) model and the analytic hierarchy process (AHP) based on an ecological suitability index, landscape pattern index and land resource utilization degree index and comprehensively evaluated the ecological vulnerability condition using principal component analysis (PCA) and an expert scoring method. We established an economic, social and environmental evaluation index system using factor analysis. These index systems are associated with the GIS and the AHP, and Jiangsu Province was used as an example to verify the applicability and efficiency of the evaluation method. The results show the following. (1) The ecological vulnerability of Jiangsu is relatively low but unevenly distributed. The regions with slight, light and medium vulnerabilities comprised 79.49% of the total area. (2) Thirteen cities were divided into economic advantages type (Suzhou), environmental advantages type (Nanjing, Wuxi, Yangzhou, Zhenjiang and Taizhou), social security advantages type (Changzhou, Xuzhou and Nantong) and general type (Lianyungang, Huaian, Yancheng and Suqian). (3) The overall condition of the eco-cities was classified as middle or upper and was unevenly distributed. The eco-cities were divided into four categories and there was a gradually decreasing trend from southeast to northwest, resulting in a gradient from southern Jiangsu to middle Jiangsu and northern Jiangsu. Every city should be constructed on the basis of its weak points to achieve healthy and optimum development. The results indicated that the method is an efficient and practical process, which differs from existing methods, and makes extensive use of spatial information technology and can be widely applied to evaluate eco-cities.     

城市群地区城市高质量发展与生态环境的交互协同作用——以成渝城市群为例

高质量发展与生态环境交互作用的研究是实现可持续发展和建设美丽中国的关键议题。选取成渝地区36个市县为研究单元,以2005年、2010年、2015年和2018年为主要研究时间节点。基于可持续发展和美丽中国理念构建成渝城市群高质量发展评价指标体系,借鉴压力-状态-响应模型构建生态环境质量评价指标体系,应用熵权法测度城市高质量发展水平和生态环境质量水平;运用耦合协调度模型测度二者的耦合协调关系;利用地理探测器和社会网络分析法分析各因子交互作用类型及强度。结果表明：（1）成渝城市群城市高质量发展与生态环境耦合度高,交互影响作用显著;耦合协调水平较低,以低水平耦合协调为主,呈现明显的双核心空间结构。（2）城镇化与生态环境两系统间的因子交互作用强于各系统内部因子交互作用,系统间的因子交互作用呈现显著的非线性增强,系统内因子以双因子增强为主,系统间存在较强交互协同效应,各子系统交互作用存在明显的"涌现现象"和"蝴蝶效应"。（3）生态环境系统在与城镇系统的交互作用中发挥主导作用,生态环境水平、生态环境压力为关键交互因子;资源禀赋、生态保护、资源消耗、环境水平、创新力量、文化传承等为主要子因子。研究深刻解析成渝城市群城镇化与生态环境的交互协同模式,以期为成渝城市群的高质量发展提供科学参考。     

基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究

图们江是我国重要的国际性河流之一,随着我国经济的迅速崛起,图们江地区进入到多国合作联合开发阶段,该区环境也因此受到了不同程度的干扰和破坏,对该区域进行湿地生态安全评价与预警研究,可为图们江流域生态环境的可持续发展提供依据。以图们江流域湿地生态安全为出发点,基于PSR模型构建了适合该区域生态环境的生态安全评价指标体系,在3S技术支持下,通过解译1976年、1990年、2000年、2010年4个年份的TM/MSS影像,获取了这4个时期的景观格局指标数据,并运用层次分析法确定指标权重;在使用逻辑斯蒂增长曲线模型对各个指标进行单指标评价的基础上,使用综合评价法对各个时期的图们江流域湿地生态安全进行评价,最终得到1976年、1990年生态安全值分别为0.650、0.620,湿地生态系统比较安全,2000年、2010年生态安全值分别为0.536、0.454,湿地生态系统处于预警状态,应及时对该区域湿地生态系统进行保护。基于灰色预测模型构建湿地生态安全预测模型,经检验,模型精度较高,可以进行图们江流域湿地生态安全的预测研究。做出了图们江流域未来40a的湿地生态安全预测,分别为0.3903、0.3345、0.2866、0.2456,湿地生态系统处于中度预警状态,并有向重度预警发展的趋势,生态安全面临的威胁越来越严重,急需对本区域湿地生态系统进行保护与管理。     

基于水生态健康维护的空间开发管制分区研究——以巢湖环湖地区为例

水生态健康已成为区域环境管理的新目标及国内外生态环境领域研究的热点。在快速工业化和城市化推动下,巢湖环湖地区出现了水质恶化、植被消亡与生态系统功能退化等水生态健康问题,旨在通过环湖地区的空间开发管制分区,处理好开发与保护的关系,实现环湖地区水生态系统持续、健康发展。应用Arc GIS空间分析平台,构建由水生态敏感性和水生态压力组成的分区评价指标体系,以500 m×500 m网格为评价单元,通过单要素与多要素的综合评价,借助二维关联矩阵分析,进行空间开发管制分区,据此提出差别化的区域开发与生态环境保护导向。结果表明:巢湖环湖地区从空间单元上可确定为低敏低压区、低敏高压区、高敏低压区、高敏高压区4种类型区;水生态敏感性较高的环湖主要入湖河流两侧,以加强生态修复和环境保护为主;滨湖新区北部、巢湖市区及各镇镇中心水生态压力较大,迫切需要转型升级,实施严格的环境准入条件和污染排放标准;虽然环湖乡镇大部分地区水生态敏感性和水生态压力相对较低,可依托本地优势资源,因地制宜、错位发展,但严格控制新增污染物排放、维护水生态健康发展是首要任务。     

市县级限制开发区环境功能区划研究——以河北省张家口市为例

限制开发地区是我国主体功能区划中划定的提供重要生态功能和农产品的地区,对其进行环境功能区划对于推动环境功能区划制度落地与实施,以及限制开发区的保护与发展有着重要意义。当前国家及省级的环境功能区划研究已经相对成熟,而市县尺度的限制开发地区环境功能区划相关研究较少。在总结现有环境功能区划研究方法的基础上,以河北省张家口市为例,探讨了市县级限制开发地区环境功能区划体系设计和技术方法,提出了以公里格网作为分析单元,结合县域行政边界,基于环境功能综合评价的结果,从自然生态安全、维护人群健康和区域环境支撑能力等3个方面,开展环境功能区划。基于该方法,将张家口市分为自然生态保留区、生态功能保持区、生态功能恢复区、农产品安全保障区、环境开发准入区、聚居发展维护区6类环境功能区,并根据各环境功能区的主要功能及生态环境特点提出相应的发展建议,以期为该区域管理提供可行的操作手段。本文提出的方法也可为其他限制开发地区的环境功能区划提供参考。     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

生态系统健康研究进展

健康的生态系统一般被视为环境管理的终极目标,进行生态系统健康研究对探索区域与生态系统可持续发展具有重要意义。随着国际生态与健康学会(International Association for Ecology and Health)的解体,生态系统健康研究视角出现转型。系统梳理了近年来国际上有关生态系统健康概念及其评估方法、指标的新进展,通过文献统计和重要文献引用揭示了国际生态系统健康研究的发展历程,提出了从生态系统健康到生态健康再到生态文化健康的三大核心框架发展阶段,生态系统健康的研究对象和范围正在不断扩充。资源环境研究领域是国内研究者应用生态系统健康概念与方法的优势领域,在区域尺度上评价生态系统的健康更贴近资源环境和社会文化交互作用的复合表征理念。因此,我国生态系统健康研究的趋向不仅应包括在生态系统尺度上研究的继续深化,也应包含对生态文化健康概念的完善与应用,并发挥地理-生态视角的区域集成研究优势,从而有效指导区域生态与环境政策制定与实施。