水库饮用水水源地生态建设体系的构建和实践——以莆田东圳水库为例

在福建省莆田东圳水库水源地生态调查和试点建设的基础上,对水源地的生态安全进行了系统分析,指出水源地生态安全压力大,具有较大的潜在不稳定性,环水库坡地的开山种果,引发严重的水土流失和面源污染是导致水质恶化的主要原因。水库水源地生态建设应着眼于整个水库集水区的综合生态建设,以水为核心,构建以水源涵养林为主的生态屏障体系、农用地综合治理体系、生态缓冲带保护体系和人居环境整治体系等四大生态防治体系。提出了建立水源地生态补偿机制的建议。     

宝鸡市王家崖水库沉积物重金属含量及潜在生态风险评价

利用X-Ray荧光光谱仪对宝鸡市王家崖水库表层沉积物中的As,Co,Cr,Cu,Ni,Mn,Pb,V和Zn共9种重金属元素含量进行了测定,分析了这几种元素含量的分布特征,并采用潜在生态风险指数法对重金属生态危害程度进行了评价。测定结果表明,9种重金属的含量平均值均高于陕西省土壤背景值,是陕西省土壤背景值的1.5～1.9倍,其中Cu的累积程度最高,Zn的累积程度最低;各重金属元素具有相似的水平分布特征,高值区位于水库中游,低值区位于水库上游。潜在生态风险评价表明,研究区重金属元素综合生态风险程度属于中度,采样点位5（中游）综合生态风险最高,采样点位8（上游）综合生态风险最低;各元素生态危害程度大小顺序为：As〉Cu〉Ni〉Co〉Pb〉V〉Mn〉Cr〉Zn,其中As具有中度生态危害,其余各元素均为轻度生态危害。     

Hakanson指数法在评价土壤重金属生态风险上的应用进展

Hakanson指数法是目前重金属元素潜在生态风险评价的常用方法。该方法开始被应用于研究河流沉积物重金属污染评价中,后逐步被引进到土壤重金属污染的研究,并被广泛使用。分析发现,Hakanson指数法对于评价土壤重金属生态风险是有效的,但也存在不足之处。本文综述了众多专家学者在利用Hakanson指数法进行土壤重金属生态风险评价中的研究成果,介绍了利用土壤重金属元素形态、修改毒性响应系数和生态危害风险指数等对Hakanson指数模型进行改进的方法和步骤,讨论了Hakanson指数法在评价土壤重金属生态风险方面的应用进展。     

基于地球化学基线的内蒙古东来地区土壤重金属污染评价

目前,在中、小尺度上确定环境地球化学基线并准确实现重金属元素的空间分布是研究陆表环境变化过程的基础性工作,仍需深入研究。在野外样品采集、实验室分析及取得内蒙古东来地区土壤重金属数据的基础上,采用标准化法确定了内蒙东来地区的表层土壤中8种重金属元素Cu、Cr、Ni、Pb、Zn、Hg、As、Cd的地球化学基线值,分别以研究区土壤背景值及地球化学基线值为参照,使用地累积指数法和潜在生态污染指数法对研究区土壤质量进行了评价,并对几种重金属元素空间分布特征进行了研究。结果表明,由地累积指数法确定研究区土壤Ni、Zn、Pb、As、Hg、Cd元素达到轻-中度污染水平的样品占比分别为4.9%、3.4%、3.8%、7.9%、6.0%、6.2%,其它元素未达到污染水平;由潜在生态风险指数法评价结果可知,Hg和Cd元素具有较重潜在生态风险,达到较重及以上潜在生态风险等级的样品占比依次为9.1%和2.1%,其它元素风险较低;不同参比值的选取对评价结果有一定的影响,整体看来以地球化学基线值为参比值的评价效果较好于以土壤背景值的评价效果。达到一定污染等级的元素集中分布在东来镇东北部及西部地区,其原因可能与人口分布及通过该区的铁路、公路有关。研究区土壤环境质量总体较好,但个别元素潜在生态风险指数较高,应加强管控及预防重金属污染。     

银川市城市绿地土壤重金属分布特征及其生态风险评价

为掌握银川市城市绿地土壤重金属的空间分布特征及其生态风险状况,分析测定了Cr,Ni,Cu,Zn,As,Hg,Cd和Pb含量,利用单因子、内梅罗污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对不同绿地土壤重金属的污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:银川市绿地土壤中除Cr外,其他7种重金属元素的平均含量均超过了银川市土壤背景值,其中Hg,Cd,Pb超标严重,重金属在道路绿地和生产绿地中富集现象最明显。绿地土壤各重金属元素的空间分布特征较为一致,高值区主要集中在中部、东部以及东北部,主要受工业生产、交通、商业、养殖场等人类活动的影响。污染评价表明,Hg属于中度污染,其他重金属元素均属于轻微污染或警戒水平,5种绿地类型土壤重金属均属于轻度污染。研究区5种绿地土壤重金属综合潜在生态风险指数大小排序为:道路绿地生产绿地公园绿地居住绿地防护绿地,其中道路绿地、生产绿地和公园绿地均处于中等生态风险,居住绿地和防护绿地处于轻微生态风险。8种重金属元素单项潜在生态风险指数(E■)平均值大小顺序为:HgCdAsPbCuNiCrZn,Hg为强生态风险级别。银川市绿地土壤总体处于中等生态风险,Hg是最主要的生态风险元素,应引起重视。     

复垦土壤重金属污染潜在生态风险评价

为揭示矿区复垦土壤中重金属元素潜在的污染特征,采用Hakanson 潜在生态风险指数（The Potential Ecological Risk Index）,对安太堡露天煤矿复垦土壤中Cd,Cr,Cu,Pb,Hg,As等6种污染元素进行了分析,研究了露天煤矿复垦土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。结果表明：安太堡露天煤矿不同复垦时间和复垦模式下不同层次的复垦土壤的综合污染程度范围为8.29～16.90,平均值为10.72,处于中等的污染程度。重金属潜在风险指数在131.43～331.03之间,平均191.68,生态风险达到了中等程度,特别是复垦13年的南排1?420退化平台,综合潜在生态风险指数为331.03,达到了较高程度。0～40 cm土层的潜在生态风险综合评价属于中度的潜在生态风险。Hg是主要的污染因子,其对潜在的生态风险指数所贡献的比例达到了72.5%～84.62%。其余重金属的生态风险较低。因此,在安太堡露天煤矿复垦土壤中,Hg是最主要的潜在污染因子,应采取一定的措施,防止Hg的污染。应用该体系对复垦土壤重金属污染生态风险评价所得的结论同其它研究结果互为补充和借鉴。     

蚌埠市区土壤重金属积累特征及生态风险评价

为了解蚌埠市区土壤重金属污染状况,利用原子发射光谱法(ICP-AES)测定了其重金属含量,并依次采用了单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在风险性进行了评价。结果表明,蚌埠市区土壤中重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Mn和Cr的平均含量依次为90.61 mg kg-1、24.69 mg kg-1、37.27 mg kg-1、0.37 mg kg-1、323.45mg kg-1、22.71 mg kg-1,在安徽省各城市中处于中等偏下水平。单因子污染指数法评价结果表明,Cd为重度污染;Zn、Pb、Cu为轻度污染;Mn和Cr为安全等级。综合污染指数法评价结果表明,工业区和交通区土壤重金属为重度污染,商业区、居民区和文教区为中度污染,公园绿地为轻微污染。潜在生态风险指数法评价结果表明,Cd元素为强生态风险程度;Pb、Cu、Zn、Cr和Mn均为轻微生态风险。工业区和交通区为中等生态风险;商业区、居民区、文教区和公园绿地为轻微生态风险。在去除Cd元素以后,各功能区均处于轻微生态风险水平。总的来说,蚌埠市区土壤除了存在Cd的强生态风险外,其它各重金属生态环境较好。     

大伙房水库水源地农村面源污染综合防治研究

根据大伙房水库水源地农村面源污染现状,提出在小流域中实行水污染防治与水土流失治理、生态经济发展兼顾的标本兼治策略,以及小流域综合治理采取的水土流失防治、生物缓冲带、农村垃圾、污水处理和生态农业技术措施,为辽东山区水源地水污染防治,探索小流域农村面源污染综合防治的有效途径。     

广东长潭水库表层沉积物重金属污染特征与潜在生态风险评价研究

采用原子吸收方法分析了广东蕉岭长潭水库表层沉积物重金属（Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg）含量水平,以广东省红壤重金属环境背景值和我国《土壤环境质量标准》Ⅰ级自然背景值为参比标准,采用地积累指数和H覽kanson潜在生态危害指数法对长潭水库表层沉积物重金属污染特征及其生态风险进行评价。结果表明,长潭水库表层沉积物重金属污染较轻,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As和Hg平均含量分别为55.7、65.1、280.9、30.7、16.2、10.9mg·kg-1和0.05mg·kg^-1,Cd在所有沉积物中未检出。重金属地积累指数和潜在生态风险指数评价结果显示,长潭水库处于无污染至中度污染范畴,具有轻微潜在生态风险。工农业生产、生活污水排放及旅游观光等人为活动及自然因素是长潭水库重金属污染的重要来源。对库区上游的农业面源污染应引起相关部门重视。     

宁夏贺兰县土壤重金属分布特征及其生态风险评价

为研究西北地区农田土壤重金属分布特征及其生态风险,以宁夏贺兰县为研究区,采集农田表层土壤样品140个,分析测试了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量,并采用内梅罗综合污染指数和H?kanson潜在生态风险指数法进行了重金属生态风险评价。结果表明:宁夏贺兰县农田表层土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb元素均低于国家土壤环境二级标准,仅有1.42%样点的Cd元素出现超标;与宁夏土壤背景值相比,各元素都有不同程度的累积,其中Cd和Ni元素超出背景值的点位率分别达到100%和85%;土壤各重金属元素的分布特征较为一致,各元素含量分布比较均匀,高值区集中在中部和东部地区,主要受人类活动的影响。单因子污染指数分析结果表明,Cd元素有0.71%的点位为中度污染水平,Ni和As分别有7.14%和5%的点位处于尚清洁水平,Cr、Cu、Zn、Pb全部清洁,尚未造成污染。重金属的单项生态风险指数(E_r~i)表明,Cd元素的平均潜在生态风险指数为97.68,达强烈风险水平,是最主要的生态风险元素。宁夏贺兰县农田土壤环境质量整体良好,Cd和Ni累积严重,值得关注。     

石头口门水库饮用水水源地生态风险评价

生态护坡是目前国内高速公路边坡防护常用的方法之一。但是,目前对坡面植被恢复效果的评价却没有统一公认的标准。结合国内外已有研究成果,通过调查研究,建立了边坡生态护坡工程效果评价指标体系;该指标体系以土壤—植被系统质量和景观质量为构建主体,并在大类指标内又划分出各自的具有可操作性的亚类指标。评价标准将工程效果分为优、良、中、差4个等级,这些指标较为合理地反映了系统结构与功能的特征与本质。最后结合层次分析法与模糊综合评判方法,将该指标体系用于赤峰—通辽高速公路岩石边坡生态护坡工程不同标段的1个工程边坡效果的应用评价中,评价结果与实际观察情况相吻合,说明该指标体系能比较客观地反映工程效果状况及系统功能的持续能力,具有较强的适用性和可操作性。     

拉萨河流域非点源污染输出风险评估

有效识别流域非点源污染高风险区,对污染控制与管理以及水环境质量改善具有重要意义。该研究以拉萨河流域为研究对象,构建包括降雨、地形和施肥影响因子的输出风险模型,识别流域各级非点源污染输出风险的地域单元。结果表明:1996年和2010年,非点源污染输出风险概率分别为50.0%和46.3%;非点源污染风险处于较高以上程度的区域面积分别为12 985.8和11 628.0 km2,占全区总面积的38.9%和34.9%;与1996年相比,2010年非点源污染风险程度由低级别向高级别转换的总面积约为6 674.3 km2。拉萨河流域非点源污染发生的风险概率为中等,风险程度在局部范围内有所下降,主要表现在高风险区域面积减少、低风险区域面积增加,但是中等和较高风险区域面积有增加趋势。土地利用变化、农业生产和水土流失是非点源污染发生的主要原因,应巩固生态环境综合治理成果,提前应对可能出现的非点源污染问题,制定生态农业发展规划,营造控制非点源污染迁移的植被缓冲带。     

基于LUCC的汤浦水库流域生态价值变化过程研究

[目的]探究水库开发建设及管理活动对汤浦水库流域土地利用及生态环境效应的影响,为水源地水库污染防治及运行管理提供参考。[方法]通过ENVI遥感解译水库流域从建库前至今5个不同时期的土地利用状况,分析水库流域LUCC转移矩阵和生态价值指数,并基于ArcGIS空间分析,对流域内主要污染监测控制区进行识别,同时对水库流域内现有居民搬迁后流域生态价值指数变化趋势进行预测。[结果]流域主要LUCC表现为林地—草地—林地;近20 a流域生态价值指数呈N字形趋势,在2008年达到最高,流域中部山地林区的生态价值指数高于其他区域且生态价值较为稳定;流域重点监控区应设在沿S212省道东西走向一段及王坛镇区域;逐步实施流域生态搬迁以后,流域相对生态价值指数上升趋势先慢后快。搬迁地的生态价值指数由0.015增加至0.081,相应的,全流域的生态价值指数提高11.2%。[结论]水库流域近20 a生态环境保护良好,退耕还林工程的实施以及人类活动是影响水源地水库保护区生境质量变化的主要原因。     

流域底泥重金属分布特征及其生态风险评价

为了研究流域底泥重金属分布特征及成因,以潇河流域为研究区,利用原子吸收分光光度法测定底泥中6种重金属(Cu,Zn,Cd,Cr,Pb,Ni)的含量,分析了重金属污染特征及其成因,并采用潜在生态风险指数法评价了潇河流域底泥中重金属的潜在生态危害系数和危害指数。结果表明,正常淤积下,流域底泥重金属含量呈中上游流域高,下游流域低的趋势;非正常淤积下,如河道起伏不定,河流有新的污染物注入等,便会表现出下游高于上游的分布特征。就其成因来讲,流域底泥重金属含量受河流水质的影响较大,运用主成分分析(PCA)得出水质参数与重金属分布的关系。对潇河流域表层底泥中重金属的复合污染状况评价结果为:CdPbNiCuCrZn。     

沘江流域耕地土壤重金属分布及生态风险评价

地处兰坪铅锌矿下游的沘江流域土壤重金属污染问题倍受关注。本文在沘江流域采集了35个耕地土壤样品,分析测定了砷、铜、锌、镉、铅、汞6种重金属污染物累积量,并应用内梅罗综合污染指数法及Hacanson潜在生态风险指数法,对耕地土壤污染状况及生态风险进行评价。结果表明:(1)沘江流域沿岸耕地重金属铅、锌、镉累积量相对处于极高水平,均值分别为1 146.97、579.15、4.85 mg·kg~(-1),污染十分严重;砷的累积量也较大,均值为26.85 mg·kg~(-1);铜、汞累积量较小,污染程度轻;(2)地统计分析结果表明,兰坪周边流域是土壤重金属砷、锌、铅、镉污染的一个主要点源污染源,而铜、汞污染没有显著点源污染源,均来自不同面源污染;(3)流域内梅罗指数均值为17.69(远大于3),存在极其严重重金属污染,同时综合潜在生态风险指数均值为773.38,有很强潜在生态风险。污染物贡献表现为镉铅锌砷汞铜;(4)沘江流域耕地土壤总体表现为水田重金属污染略高于旱地。     

晋中盆地土壤重金属分布特征及生态风险

[目的]对晋中盆地土壤重金属分布特征影响及生态风险进行研究和评价,旨在了解该地区土壤污染现状以及为土壤重金属综合治理与防治提供科学依据。[方法]对晋中盆地表层土壤进行采样,测定208个土壤样品中Pb,Cr,Cd,As和Hg这5种重金属的含量,采用单因子污染指数、综合污染指数和潜在生态危害指数对盆地污染进行评价,并利用GIS空间分析技术对污染现状进行分析。[结果]重金属Pb,Cd,Cr,As和Hg的平均含量分别为20.87,0.316,68.226,10.457和0.129mg/kg,分别为山西省土壤背景值的1.42,3.16,1.23,1.15,5.61倍;单因子污染指数结果显示,Hg和Cd为盆地污染的主要贡献因子,Pb,Cr和As对盆地污染的贡献较少;综合污染指数和潜在生态危害指数结果显示,盆地污染程度较为严重,达到中等污染和重度污染的样点占比共达到95%以上;污染空间分析显示,盆地整体污染程度较深,在盆地北部太原地区和南部孝义、介休市存在明显的污染突出地区。[结论]受人类活动影响,晋中盆地土壤重金属污染已较为严重,应引起足够重视。     

小流域非点源污染模拟与生态修复影响评价

[目的]基于各流域场次降雨径流过程和非点源污染负荷模拟分析,评价小流域生态建设对密云水库流域水文过程和污染防控效果影响,为水源地保护、流域山水林田湖一体化修复和生态环境建设提供科学依据。[方法]以北京市重要饮用水源地密云水库上游蛇鱼川小流域为研究对象,利用EcoHAT-LCM模型和传统大尺度非点源污染模型相结合的模式进行模拟分析,并设置情景,分析评价小流域生态建设效果。[结果]随着场次雨量的增加,吸附态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐增加,溶解态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐减少。小流域内居民点具有小城镇级别的垃圾处理率和垃圾入网率时,农村生活N,P污染负荷可以削减28%;减少经济林的现有施肥量,农业生产活动的N,P污染负荷能够削减43.9%和48.9%。[结论]研究区域不同频次暴雨对吸附态N,P负荷的影响大于对溶解态N,P负荷的影响。生态修复措施对N,P污染负荷削减作用显著。     

长江上游流域土地利用对面源污染影响及其差异

基于遥感与地理信息系统技术,对比分析了长江上游流域2000—2006年土地利用变化;利用输出系数模型,计算了土地利用引起的面源污染负荷,并从面源污染TN和TP负荷量、负荷强度和不同来源等角度,综合分析得出长江上游流域土地利用变化对面源污染影响及其差异。2000—2006年,长江上游流域耕地面积减少约1.10×104km2,林地面积增加约1.10×104km2,其他土地利用变化很小,表明西部大开发以来,天然林资源保护、长江防护林和退耕还林等工程实施效果明显。长江上游流域土地利用造成的TN和TP负荷量2000年分别为114.14×104t和3.39×104t,2006年分别为111.21×104t和3.31×104t。四川省西北部雅砻江中游流域、大渡河上游流域、岷江上游流域和贵州省北部乌江中游流域,2000—2006年面源TN和TP负荷显著减少。     

不同城市功能区绿地土壤重金属分布及其生态风险评价

对山东中部某典型城市9个城市功能区64个绿地土壤样品中的Cu,Zn,Pb,Cd 4种重金属元素含量进行了测定,评价了土壤重金属污染特征及其生态风险。结果表明:各功能区绿地表层土壤Cu,Zn,Pb和Cd的平均含量均高于当地自然植被土壤背景值,已表现出富集状态,其中Cd平均含量超标严重;工业区、风景名胜区、商业区和居民区等绿地土壤污染程度居前;单因子污染评价表明,该市绿地土壤中Cu,Zn和Pb已处于潜在污染状态,而Cd已经处于重污染状态;综合污染评价研究表明,处于“中度污染”污染级别的绿地类型有工业绿地、商业区绿地、风景名胜区和居住区绿地,而且苗木生产区和道路绿地也接近“中度污染”级别;潜在生态危害评价表明,该市绿地土壤处于轻微生态风险,但Cd潜在生态危害指数已经处于中等生态风险;土壤中Cu-Zn,Cu-Cd,Pb-Cd显著相关,Cu-Pb,Zn-Cd极显著相关,重金属之间存在一定复合污染现象,表明这些重金属元素的来源可能相同。该市绿地土壤Cd污染的防治应该引起重视。     

基于GIS的伊通河流域农业非点源污染风险评估

针对伊通河流域农业活动带来的水体污染及水土流失等环境问题,在分析农业非点源污染影响因子的基础上,选择了土地利用类型、土壤孔隙度、年降水量及氮磷排放量等影响因子,建立了农业非点源污染风险评估指标体系,并应用GIS技术,通过工程图绘制和叠加分析,采用幂法计算各因子权值,确定了风险等级指数,最后划分了农业非点源污染风险分区。研究结果表明:在沿河地区和相对发达的城市周边地区,受水田耕作和畜牧饲养等因素影响,农业非点源污染风险较高;在较偏远地区与林区,农业非点源污染风险相对较低。