基于模糊矩阵的衡水湖水环境质量评价及分析

运用模糊综合评价法评价了衡水湖三个主要监测站点(洼内、小库和冀县)在2000—2007年水环境质量的变化过程。研究结果表明2001—2005年衡水湖整体水环境质量没有得到明显的改善,2006年后,衡水湖洼内和冀县监测站点水环境质量有了改善,基本满足Ⅲ类用水标准。三个监测站点的主要贡献污染物也有所差异。2006年洼内监测站点水环境主要贡献污染物为氨氮,贡献率为0.621。其余年份均为高锰酸盐指数,2000—2005年及2007年贡献率为0.5左右。小库监测站点水环境的主要贡献污染物2003年,2004年,2005年,2007年均为总磷。2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮且2000年和2006年贡献率分别达到0.58,0.838。冀县监测站点水环境主要贡献污染物2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮,但2001年,2002年贡献率不到0.4,相较于2000年和2006年较低。2003年为总磷,贡献率为0.38。2004,2005,2007为高锰酸盐指数,贡献率分别为0.61,0.50,0.38。并在水环境质量分析的基础上剖析了衡水湖水环境污染的原因,给出衡水湖今后保护和管理的建议。     

基于网格水文单元的流域水资源自然再生能力评价

首先,从水资源自然再生能力的基本概念探讨入手,提出了一种网格水文单元水资源自然更新率概念,用以表证该网格水文单元的水资源自然再生能力;在此基础上,建立了一种全新的水资源自然再生能力评价方法。其次,在基于GRID的泾河流域水量动态平衡模拟基础上,通过逐网格计算泾河流域1996年各月水资源自然更新率,来对泾河流域1996年水资源自然再生能力进行评价。评价结果表明:泾河流域水资源自然再生能力在年内时间尺度上存在明显的准周期运动规律。泾河流域水资源自然更新率在-1.5到1.5之间,4月为最低值,6月为最高值,整个趋势受降水量的影响较大,丰水期与枯水期差别明显。与此同时,泾河流域水资源自然再生能力也存在明显的空间分布规律,具体表现为泾河流域中部的水资源自然再生能力最高,流域南部地区中等,流域北部水资源自然再生能力较弱。水资源的这种空间分布规律主要取决于该流域降水、蒸发,以及植被与土壤等下垫面空间分布规律。     

基于聚类分析的模糊马尔科夫链在降雨量预测中的应用

针对降雨量序列的复杂性和随机性,基于马尔科夫链原理,采用聚类分析对降雨量序列进行分类,引入隶属度对样本状态向量进行测算。建立了聚类-模糊马尔科夫降雨量预测模型,并对结果进行了改进。采用全国各地共16个站点的2011-2013年48个降雨量数据作为待测样本进行计算,结果表明:48个预测样本的平均绝对误差为12.4%,误差低于10%的年份占56.25%。精度较高,将模型用于降雨量的预测是合理的,可以为水资源合理规划利用提供依据。     

耦合景观格局与生态系统服务的区域生态承载力评价

区域生态承载力评价是国土空间开发与规划的主要依据,其评价结果能反映人类开发与规划影响下的区域生态系统对人类的支撑与承载能力。现有的生态承载力评价方法中,以生态系统服务为主线的评估日渐成熟,但缺乏对生态系统受干扰程度及恢复能力的表征。因此,本研究以石家庄市为例,在生态承载力评价中引入景观格局与植被变化因子来体现生态系统受干扰程度,与生态系统服务构成具有3个准则、11个指标的综合指标体系。评价结果显示：基于栅格处理的石家庄市生态承载力空间分布基本呈现西部山区高,东部低的态势;其中,生态系统服务提供能力分布格局基本与综合生态承载力分布一致,而景观格局指数呈现镶嵌分布,植被变化指数表现为圈层分布,这说明不同指标对综合承载力的贡献存在差异。进一步对比区县及乡镇两级行政尺度的区域分析结果可以看出,小尺度上的指标分布异质性更高,不同级别地方政府的调控、管理方向应当更具有针对性。总体来看,石家庄市西部地区应着重将森林生态系统融入到城市的发展和建设中;东部区县需要处理好生态环境与经济发展的关系,通过生态空间的格局优化提升生态系统服务提供能力,从而提高国土空间综合承载力。     

多环芳烃(菲)添加对珠江河口农村和城市河流湿地土壤氮矿化过程的影响

为研究多环芳烃(菲)添加对珠江口河流湿地土壤氮矿化的影响,选取珠江三角洲番禺区的农村河流和城市河流湿地,采用鲜土对两种湿地土壤添加3种浓度的菲(0、15、100 mg·kg-1)进行为期42 d的室内培养实验,分析了两类湿地土壤氮矿化速率以及影响氮矿化过程的脲酶活性及氨氧化古菌(AOA)与氨氧化细菌(AOB)的比例变化。结果表明:土壤氮矿化速率变化范围为-4.885～5.877 mg·kg-1·d-1,氨化速率变化范围为-3.823～4.677 mg·kg-1·d-1,硝化速率变化范围为-4.990～5.369 mg·kg-1·d-1。所有处理中脲酶活性均呈下降趋势,下降比例在26.1%～83.4%的范围内。多环芳烃添加处理组下降比例显著小于无添加对照组(P0.05),而农村河流湿地中的高浓度处理组除外(P0.05)。农村河流湿地中,无添加和高浓度处理下培养后的AOB在氨氧化过程中的占比比培养前减少25.85%和7.31%,低浓度添加则增加36.37%。而菲添加对城市河流湿地AOA和AOB两者比例变化的影响较小。研究表明,除高浓度多环芳烃添加利于城市河流湿地土壤氮矿化外,其他添加实验均显示多环芳烃不利于土壤氮矿化。与对照组相比,多环芳烃的添加对土壤脲酶活性有促进作用(农村河流湿地高浓度处理除外)。在农村河流湿地土壤中,AOB对多环芳烃适应性比AOA更强,低浓度适应性最高,而多环芳烃对城市河流湿地土壤氨氧化微生物群落结构基本无影响。     

湿地植物对土壤生态系统中氮含量变化的响应

氮是植物生长必需的生源要素之一,湿地生态系统中土壤氮转化过程直接影响着湿地植物可吸收利用的有效氮含量的多寡,对植物的生长、演替和初级生产力具有明显的制约作用;湿地植物在富氮土壤中生长能够获得较高的生产力;灰色关联分析表明湿地植物氮含量主要受土壤中铵态氮和硝态氮含量变化的制约;建坝、农耕、放牧、排水等人类干扰活动也可通过改变湿地土壤氮含量而对湿地植物的生长产生影响.     

白洋淀水系结构连通性评价

水系结构连通性评价是实现河湖连通的基础,为构建生态水网,提升水体连续性提供决策依据。现有评价方法多集中于连通概率及强度方面,忽略了结构稳定性的评估。有效探究水系在外界干扰下的连通稳定程度,可为水资源开发利用提供科学指导。以白洋淀为例,基于复杂网络分析法,考虑水网稳定性,建立包括水面率、水系连通度及水系结构稳定性三大要素,共七个指标的评价体系,采用熵权法与层次分析法耦合赋权及综合指数评价法,评估淀区水系结构连通性。结果表明,较之2007年,2017年淀区综合连通指数由0.7524下降至0.4235,区域孤立湖泊增多,连通强度及结构稳定性皆有所降低。     

白洋淀生态环境变化及影响因素分析

为明确白洋淀生态环境变化,归纳总结了其水文、水量、水质、水生生物和景观格局变化,采用相关性分析法和曲线回归法分别分析了各生态环境要素的相关性与生态环境退化的影响因素。结果表明:白洋淀入淀水量逐年减少,蒸发量增加,水质下降,水生生物种类和数量减小,湿地景观向非湿地景观转化的比例增大,景观破碎化程度增加;水文要素、水质与水生生物之间存在一定相关性,流域用水增加及气候变化共同导致的入淀水量减少,是水质下降、湿地面积减少和浮游动物种类减少的重要影响因子。未来应加强生态补水,优化流域社会经济发展,推进流域水污染深度治理,实施湿地生态修复与连通性建设,改善生态环境状况。     

不同形态雌激素的环境行为及污染控制

类固醇雌激素作为一种典型的内分泌干扰物,在环境介质以及植物体内不断被检出,具有极大的生态风险。按形态划分,类固醇雌激素可分为自由态和结合态,本文围绕类固醇雌激素的形态特征,从以下3个方面对以往的相关研究进行了综述:总结了人类和畜禽动物类固醇雌激素的排放特征,阐述了自由态和结合态雌激素理化性质的异同之处;系统描述了自由态和结合态雌激素在土壤和水体两种环境介质中的吸附、降解、迁移、转化等环境行为和相关影响因素;针对两个不同的排放源——城市污水厂污水、污泥以及畜禽养殖场粪污,分析并总结了类固醇雌激素的控制技术和方法。     

东北三省畜禽养殖时空分布特征及粪便养分环境影响研究

东北三省是我国重要的粮食生产和工业基地。近年来,随着经济的发展和产业结构的调整,畜禽养殖业发展迅速,同时畜禽粪便的产生量也将快速增加。畜禽粪便作为农田肥料有其不可替代的优势,但是如果超过耕地的承载量将会对环境造成潜在的影响和压力。本文主要通过对东北三省畜禽养殖数量、养殖结构及空间布局的时空分析,采用养分平衡法研究和评价该地区畜禽粪便中氮、磷养分对环境的影响和污染风险。研究结果表明,东北三省吉林中部一直延伸到辽宁东南部地区畜禽养殖密集,耕地养分的大量盈余可能对环境构成污染威胁。黑龙江省畜禽养殖对环境的影响小,还有一定的发展空间。