环境科学研究

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2013, 26(5).

摘要(141) PDF(9)

摘要:

孟伟, 张远, 张楠, 蔡满堂, 黄艺

2013, 26(5): 465-471.

摘要(1902) PDF(193)

摘要:
我国正处在从传统的水质管理向水生态管理转变的关键阶段,水生态功能区是实施流域水生态系统管理的基本单元. 结合区划理论的发展,对国内外区划研究进展进行了系统总结,界定了水生态功能区的基本概念,提出了水生态功能区的基本特点及其在环境管理中的主要作用,辨析了水生态功能区与水功能区、生态功能区和主体功能区的关系,提出了水生态功能区实施的政策保障体系. 结果表明,水生态功能区是开展水生态系统健康评估、识别水生态功能和确定水生态保护目标的基本单元,具有基于流域单元进行划分、以水生态系统等级结构为主线、区域区划与类型区划相统一、陆地与水体保持一致性等特点；不同功能区在基本概念、法律和政策依据、分区目的、分区体系、分区指标和方法及其在管理中的作用等方面差异显著,水生态功能区是对上述功能区的发展、补充和完善；作为一个崭新概念,水生态功能区的实施需要从法律、机构、政策和技术等方面全面保障,在此基础上构建流域水环境综合管理技术体系,支撑流域生态文明建设.

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

张楠, 张远, 孔维静, 万峻, 孟伟

2013, 26(5): 472-479.

摘要(1669) PDF(194)

摘要:
流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主；②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主；③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.

流域水生态功能Ⅲ级区划分技术

万峻, 张远, 孔维静, 张楠, 孟伟

2013, 26(5): 480-486.

摘要(1625) PDF(174)

摘要:
流域水生态功能Ⅲ级区划分的目的是反映水生态功能Ⅱ级区内水生态系统功能差异,识别区划单元的主导水生态功能类型,为制订水生态保护目标提供支撑. 其划分方法:①确定划分流域的水生态功能备选类型；②选取典型的功能评价指标；③采用定量和半定量评价、功能等级划分、空间叠加、分区校验等方法,完成流域水生态功能Ⅲ级区划分. 以太子河流域为例,先确定5个水生态功能类型(生物多样性维持功能、生境维持功能、水资源支持功能、营养物循环维持功能和社会承载功能),按照划分方法最终将太子河流域划分为17个水生态功能Ⅲ级区. 水生态功能Ⅲ级区的划分应兼顾水体和陆地生态系统的功能要求,构建流域水生态管理模式的基础.

基于空间数据的太子河河流生境分类

孔维静, 张远, 王一涵, 孟伟

2013, 26(5): 487-493.

摘要(1785) PDF(193)

摘要:
在文献调研的基础上,结合河流特征和专家经验确定分类使用的指标,利用DEM、河流水系等空间数据,在ArcGIS软件下提取子流域,并计算子流域内河流系统的坡降、蜿蜒度、河网密度和河流等级4个分类指标值,应用聚类分析方法对太子河河流生境进行分类,将太子河河流生境分为源头陡峭河流生境、源头弯曲河流生境、源头河流生境、支流中下游河流生境、平原支流密集河网生境、支流弯曲河流生境、干流下游生境和干流蜿蜒河流生境等8种类型,各类型河流长度在223.8~773.1km之间,其中支流弯曲河流生境最长,而干流下游生境最短. 根据各生境类型的特征,提出了我国东北地区河流生境分类的指标参考值；根据不同生境类型的河道侵蚀、水量以及多样性潜力等特征,提出了不同河流生境类型的环境管理对策.

太子河鱼类群落结构空间分布特征

王伟, 王冰, 何旭颖, 渠晓东, 张远

2013, 26(5): 494-501.

摘要(1509) PDF(169)

摘要:
以辽河流域太子河为例,开展鱼类生态调查,分析鱼类群落的空间分布特征,在此基础上进行鱼类地理分布区域划分. 结果表明,太子河鱼类分属2纲9目12科36属44种,符合辽河亚区鱼类的分布特征,其种类繁多,且以纺锤形体型的鲤科鱼类居多. 通过CCA(典范对应分析)发现,水深、水体电导率以及ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN)与鱼类的种类及数量的相关性最大. 根据对各采样点鱼类的渔获量、Shannon-Wiener指数的聚类分析,并且结合各采样点的水温、水深、饵料生物组成、岸边植被、底质、流速、土壤等生态环境因素,以及鱼类分布和种群的结构特征,将太子河流域划分为2个生态区,其中A区包括太子河中、上游的流域,涵盖了51个采样点；B区包括19个采样点,主要是太子河下游的绝大部分流域.

太子河着生藻类群落结构空间分布特征

殷旭旺, 张远, 渠晓东, 孟伟

2013, 26(5): 502-508.

摘要(1784) PDF(137)

摘要:
以辽宁省太子河流域为研究范例,调查了全流域内69个采样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并且以着生藻类的群落结构为基础,对太子河流域的水生态系统类型区进行了划分. 结果表明,太子河流域着生藻类群落结构具有明显的空间异质性. CCA(典范对应分析)结果显示,驱动全流域着生藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN). 基于着生藻类的群落结构特征,将太子河流域划分为3个着生藻类类型区:第1分区为太子河上游的森林多水区,第2分区为中游低山丘陵森林区,第3分区为下游平原农业区. CCA结果还显示,显著影响第1分区、第2分区及第3分区的着生藻类群落结构的环境因子分别为ρ(NO₃^--N)、ρ(TN)及ρ(总溶解固体)和硬度.

太子河流域大型底栖动物群落结构空间分布特征

渠晓东, 张远, 马淑芹, 赵瑞, 孟伟

2013, 26(5): 509-515.

摘要(1656) PDF(144)

摘要:
根据2009年5月太子河流域大型底栖动物野外调查结果,分别采用聚类分析(CA)、偏典范对应分析(pCCA)和指示种分析等方法,探讨了大型底栖动物在太子河流域的空间分布特征,确定了影响该流域大型底栖动物空间分布的主要环境要素,分析了不同生态区中大型底栖动物的群落差异. 结果显示,太子河流域大型底栖动物群落的空间分布差异明显,可将其划为3个空间分布区,即上游山地生态区、中游丘陵生态区和下游平原生态区；土地利用、水污染、河道物理特征和基本水质指标是影响该流域大型底栖动物群落分布的主要环境要素,总体解释率约为36.6%. 表明太子河流域大型底栖动物受到多种人为活动的干扰.

保定大气颗粒物中水溶性无机离子质量浓度及粒径分布

王丽, 温天雪, 苗红妍, 李杏茹, 徐仲均, 王跃思

2013, 26(5): 516-521.

摘要(1568) PDF(184)

摘要:
为研究保定市大气颗粒物中水溶性无机离子的质量浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2010年8月—2011年8月利用Andersen分级采样器采集大气颗粒物样品,并用离子色谱分析其中的离子组成. 结果表明,细粒子(PM_2.1)中主要水溶性无机离子为SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺,三者质量浓度平均值分别为23.18、21.99和11.44μg/m³;粗粒子(PM>2.1)中主要水溶性无机离子为NO₃^-、Ca²⁺和SO₄^2-,三者质量浓度平均值分别为10.60、10.39和10.14μg/m³. 细粒子中ρ(SO₄^2-)、ρ(NO₃^-)、ρ(NH₄⁺)、ρ(Cl^-)和ρ(K⁺)的季节性变化相似,均为冬季>秋季>夏季>春季；粗粒子中ρ(NH₄⁺)、ρ(K⁺)和ρ(NO₃^-)呈现出与细粒子不同的季节性变化趋势,ρ(NH₄⁺)和ρ(K⁺)均为冬季>夏季>秋季>春季,而ρ(NO₃^-)则为夏季>秋季>冬季>春季. 粗、细粒子中ρ(Ca²⁺)和 ρ(Mg²⁺)的季节性变化特征相似,均为冬季最高、夏季最低. ρ(SO₄^2-)、ρ(NO₃^-)、ρ(Na⁺)和ρ(K⁺)均呈双峰分布,分别在＞0.43~1.1μm和＞4.7~5.8μm出现峰值； ρ(NH₄⁺)和ρ(Cl^-)呈细模态单峰分布,在＞0.43~1.1μm出现峰值； ρ(Mg²⁺)和 ρ(Ca²⁺)呈粗模态单峰分布,在＞4.7~5.8μm出现峰值. 二次源和生物质燃烧是细粒子的主要来源,扬尘对粗粒子影响较大.

扬尘源粒度组成筛分方法比较

黄玉虎, 曲松, 宋光武, 李钢, 田刚

2013, 26(5): 522-526.

摘要(1810) PDF(117)

摘要:
为建立扬尘源筛分规范依据,选取F150标准砂和道路尘作为待测样品,对比国产3种振动方式(电动式、震击式和拍击式)振筛机和3个厂家试验筛的筛分性能. 结果表明:①经过拍击式振筛机和F150标准砂检验,A、B、C三厂试验筛的筛分性能差异较大,得到200目(75μm)试验筛的筛上累计含量(以质量分数计)分别为78.9%、65.9%和57.9%,B厂和C厂结果小于F150标准砂76.1%的基准值；②3种振筛机的筛分性能也存在差异,震击式振筛机筛出率略小于拍击式振筛机,但电动式振筛机筛分不彻底,其对道路尘样品中粒径≤75μm和粒径≤38μm粒子的筛出率分别只有另外2种振筛机的1/2和1/4；③3种振筛机筛分结果一致性顺序为拍击式>震击式>电动式. 建议使用拍击式振筛机或震击式振筛机与性能好的A厂试验筛组合筛分得到粒径≤75μm的样品,使用拍击式振筛机和性能好的A厂试验筛组合筛分得到粒径≤38μm的样品.

洱海水体氮磷时空分布及其对ρ(Chla)的影响

焦立新, 赵海超, 王圣瑞, 杨苏文

2013, 26(5): 527-533.

摘要(2143) PDF(148)

摘要:
为探讨影响洱海藻类生长的主要水质因子,对洱海近20年的水质变化及2009—2010年水质和ρ(Chla)时空变化进行了研究. 结果表明,1992年以来上覆水中ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)总体呈上升趋势,近年来有所下降,ρ(Chla)与ρ(TN)和m(N)/m(P)呈显著正相关. 2009年5月—2010年12月上覆水中ρ(TN)为0.20～0.96mg/L,ρ(TP)为0.018～0.042mg/L,ρ(Chla)为6.02～22.48μg/L；年内ρ(TN)和ρ(TP)最高值均出现在7—8月,m(N)/m(P)和ρ(Chla)最高值出现在8—9月,ρ(Chla)与m(N)/m(P)呈极显著正相关.随水深增加,ρ(TN)和ρ(TP)呈上升趋势,ρ(Chla)呈下降趋势；1d内ρ(TN)最高值出现在17:30前后,ρ(TP)和ρ(Chla)最高值出现在14:30前后,ρ(Chla)与ρ(TP)呈显著正相关；年内7—8月水质最差. 洱海水体ρ(Chla)年际变化主要受ρ(TN)和m(N)/m(P)影响,年内变化主要受m(N)/m(P)影响,而日变化则主要受ρ(TP)影响.

2010年洱海全湖磷负荷时空分布特征

焦立新, 赵海超, 王圣瑞, 高佃涛

2013, 26(5): 534-539.

摘要(2385) PDF(151)

摘要:
为探讨不同来源磷负荷对洱海水体富营养化的贡献,研究了洱海入湖河流、干湿沉降和沉积物内源释放等来源磷负荷的时空变化特征. 结果表明:2010年洱海磷负荷的主要来源是入湖河流,其所带来的磷负荷占总入湖负荷的33%. 入湖河流磷负荷与洱海水体富营养化指数呈显著正相关,并且季节性变化明显,10月是高峰期入湖河流磷负荷区域差异较大,北部3条河流是主要来源,其中以弥苴河入湖磷负荷最大,占入湖河流磷负荷总量的52%. 沉积物磷扩散通量由北向南呈下降趋势,最高值在湖心区,11月最大. 干湿沉降入湖磷负荷季节性变化明显,干沉降占干湿沉降入湖磷负荷总量的47%. 外源入湖磷负荷控制,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,以坝区农业污染控制为重点,同时应加强湖泊水体生态修复控制沉积物内源磷释放.

城乡过渡区土地利用变化模拟与生态风险时空异质性特征

田义超, 梁铭忠, 任志远

2013, 26(5): 540-548.

摘要(6991) PDF(8541)

摘要:
以1998年和2009年的TM/ETM影像及各种土地利用驱动因子数据为基础,采用Binary Logistic及CA-Markov模型对延安市宝塔区城乡过渡区的土地利用类型进行了模拟和预测,并用GS+9.0和ArcGIS 9.3软件对该城乡过渡区1998年、2009年和2020年的土地利用生态风险指数进行了时空异质性分析. 结果表明:①以Binary Logistic模型得到的2009年的各土地利用类型概率图作为CA-Markov模型中的适宜性图集,模拟2020年各土地利用类型的ROC值(Logisti C回归检验值)均达到0.70以上. ②由2020年土地利用模拟结果可知,建设用地和耕地变化最为明显,其中建设用地增幅18.64%,耕地减幅15.42%,二者增减的幅度相近. ③对土地利用生态风险异质性的分析可知,以人类活动为主导的土地利用方式改变了原有土地利用空间结构,严重危害了土地利用的景观完整性和结构性. ④2009─2020年该城乡过渡区整体生态风险呈高风险分布态势,生态风险指数由2009年的0.06增至2020年的0.66.

火烧对拉萨地区湿草甸湿地土壤养分特征的影响

王丽, 王兆锋, 张镱锂, 土艳丽, 尚二萍

2013, 26(5): 549-554.

摘要(1732) PDF(153)

摘要:
基于对拉萨地区典型湿草甸火烧样地与对照样地内表层土壤pH、有机质、全量及速效养分含量特征的对比分析,初步探讨了火烧干扰对高原湿草甸表层土壤特征的影响. 结果表明:土壤pH在6.06~6.85之间,火烧干扰导致土壤pH升高；土壤中w(全氮)、w(全钾)分别为2.35~5.34、23.33~28.72g/kg,火烧干扰使其值下降；火烧对土壤中w(全磷)无明显响应；火烧后土壤中w(有机质)(53.97~144.57g/kg)下降,并且与土壤中w(全氮)的变化趋势一致. 土壤中w(速效氮)的季节性差异较大,火烧干扰使生长季初期表层土壤中的w(速效氮)减少,而在生长季旺盛期则增加,w(速效氮)占w(全氮)的比例变化一致；w(速效磷)在2个生长阶段总体增加,占w(全磷)的比例升高,以平地中变化最为明显；w(速效钾)及其占w(全钾)的比例在生长季初期显著增加,后期则下降明显.

铬污染土壤超低频复电阻率频散特性

朱勇, 能昌信, 陆晓春, 王玉玲

2013, 26(5): 555-560.

摘要(1658) PDF(118)

摘要:
在超低频段(2-5~2⁶Hz)内,研究了铬污染土壤复电阻率在不同含水率、铬含量和孔隙率下的幅值及相位频散特性. 结果显示,铬污染土壤复电阻率的幅值随频率的增大呈单调递减趋势,但相位随频率的变化曲线呈平放的S形. 含水率、铬含量和孔隙率的变化均会引起土壤复电阻率的幅值和相位大小的改变,而相位峰值的位置只对含水率及孔隙率的变化较为敏感,与铬含量变化的关系不大. 含水率从0.08增至0.24时可导致相位峰值的位置产生约8Hz的右移；而当w(Cr⁶⁺)从0.5g/kg增至4.0g/kg时,相位峰值的位置基本不发生变化. 表明铬含量和含水率的增大均会引起电阻率减小的异常现象,若单纯地使用电阻率很难区分引起这2种异常现象的原因,但结合土壤复电阻率频散特性特别是相位峰值的位置可以进行有效判别,进而可判定铬污染场地的铬含量分布.

高岭土的改性及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

张永利, 朱佳, 史册, 尚玲玲, 马瑞

2013, 26(5): 561-568.

摘要(1908) PDF(168)

摘要:
采用煅烧、酸浸的方法对高岭土进行改性,通过对SEM、XRD、FT-IR、EDS、孔结构表征及高岭土对Cr(Ⅵ)的去除能力研究,确定高岭土的改性条件,考察改性高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附特性. 结果表明:①高岭土的改性适宜条件为煅烧温度800℃、煅烧时间3h、c(HCl)为4mol/L；煅烧使高岭土的结构发生变化,活性增强；酸改使高岭土孔隙通畅,吸附性能增强. ②改性高岭土吸附Cr(Ⅵ)的优化条件为粒度0.15mm、用量10g/L、吸附温度30℃、吸附时间15min,该条件下ρ〔Cr(Ⅵ)〕为100mg/L时废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达91.4%. ③高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,相比于Freundlich方程,其吸附等温式更符合Langmuir方程.

1992—2008年我国工业废水排放变化效应

李长嘉, 潘成忠, 雷宏军, 田培

2013, 26(5): 569-575.

摘要(2047) PDF(187)

摘要:
工业废水排放使我国水环境受到严重威胁,为剖析工业废水排放变化驱动机制,应用LMDI(对数平均迪氏指数)法将其分解为规模、结构和技术3种效应. 结果表明:1992—2008年我国工业废水排放整体上呈先降后升的二次抛物线趋势. 其中,1992—2002年工业废水减排498583×10⁴t,由工业规模效应、结构效应和技术效应产生的贡献值分别为1829988×10⁴、206807×10⁴和-2535378×10^4t；2002—2008年工业废水排放增加了333826×10^4t,相应地,3种效应的贡献值分别为1470045×10⁴、-66094×10⁴、-1070126×10^4t. 规模效应是造成工业废水排放增加的主要原因,技术效应是工业废水排放减少的关键因素,结构效应多表现为绝对值较小的负值,表明工业经济结构调整倾向于减小污染但贡献不大. 规模效应的主要影响行业是化工原料及化学制品制造业,造纸及纸制品业和食品、烟草及饮料制造业,为减少这些部门的废水排放,可通过政策减缓经济规模的扩张趋势；结构效应的主要影响行业是电气、煤气及水的生产供应业,黑色金属冶炼及延压业和非金属矿物制造业,可通过鼓励重组促使产业结构升级,达到减排工业废水的目标；技术效应的主要影响行业是皮革、毛皮、羽绒及其制品业,为实现工业废水减排,应加大技术投入、提高生产水平.

中国服务业能源消费CO₂排放及其因素分解

王凯, 李娟, 席建超

2013, 26(5): 576-582.

摘要(1544) PDF(152)

摘要:
基于IPCC温室气体排放清单指南中的CO₂排放因子与核算方法,估算了1995—2010年中国服务业能源消费与CO₂排放量,并对其总体变化趋势进行时间序列分析；以LMDI(对数平均迪氏指数)法辨识与分解3个时段(1995—2000年、2000—2005年和2005—2010年)中影响中国服务业CO₂排放量变动的关键因素及其对CO₂排放量的贡献值. 结果表明:1995—2010年中国服务业能源消费CO₂排放量增长态势明显,累计排放总量为853197.55×10^4t；服务业能源消费主要依赖于高碳化能源燃料,各年度油品和煤品分别占能源消费总量的67%~74%和5%~27%；LMDI分析结果显示,1995—2010年产业规模和人口效应引起CO₂排放增加量分别为133357.10×10⁴和7691.25×10^4t,能源效率和能源结构引起CO₂排放减少量分别为59034.50×10⁴和23898.60×10^4t. 提出CO₂减排对策:①以经济、政策和监管手段促进服务业节能减排；②依托科技创新提高能源综合利用效率,降低服务业CO₂排放量.

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2013年第26卷第5期

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