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2020年  第33卷  第5期

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封面+目录
2020, 33(5): .
摘要(680) PDF(380)
摘要:
序言
《环境科学研究》长江生态环境保护修复联合研究专刊
2020, 33(5): I-II.
摘要(358) HTML (113) PDF(155)
摘要:
总论
努力实现生态优先、绿色发展
钱易
2020, 33(5): 1069-1074. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.21
摘要(1148) HTML (75) PDF(596)
摘要:
习近平总书记指示:推动长江经济带发展必须坚持生态优先、绿色发展,要抓大保护,不搞大开发.本文分别讨论了为什么要抓大保护,绿色发展的重点是什么,以及生态优先、绿色发展应该由谁来完成等三个问题,并提出了生态文明建设的主要目标是节约资源、保护环境、保护生态,生态文明建设应在生产领域、消费领域、城镇化建设领域、自然生态系统保护领域,以及加强法治、制度、政策和文化、教育、宣传等领域同时进行.
关于“十四五”长江流域水生态环境保护的思考
王金南, 孙宏亮, 续衍雪, 王东, 赵越, 魏明海
2020, 33(5): 1075-1080. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.22
摘要(1643) HTML (280) PDF(963)
摘要:
长江横贯我国东中西部,是我国第一大河,全球第三大河.保护好长江生态环境既是维护区域生态环境安全的基本要求,也是体现国家综合经济实力和扩大全球影响力的必然需求.党的十八大以来,长江流域生态环境保护修复工作成效显著,但在部分区域、领域依然存在突出生态环境问题和治理短板.“十四五”期间,长江流域水生态环境保护工作应以习近平生态文明思想为指引,坚持问题导向、分类施策,坚持源头预防、“三水共治”,在巩固以往好经验、好做法的基础上,认清生态环境保护中长期战略形势,把握好不同区域之间的差异性,以解决人民群众身边的突出水生态环境问题为重点,做好长江流域水生态环境保护顶层设计,推进生态环境治理能力和治理体系现代化,为长江经济带高质量发展打下坚实基础.
长江流域水生态环境安全主要问题、形势与对策
刘录三, 黄国鲜, 王璠, 储昭升, 李海生
2020, 33(5): 1081-1090. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.30
摘要(1869) HTML (427) PDF(916)
摘要:
为进一步深化长江流域水生态环境保护的系统性、整体性科学认识,围绕长江水生态环境安全的主要问题及形势进行了剖析,提出了进一步加强长江流域水生态环境安全保障的对策建议.研究表明:在水环境质量方面,磷污染成为制约水质改善的主要影响因素,农业源排放量占比高,但工业源入河对水体的影响更直接,水库群运行带来的水沙条件变化对磷污染沿程演变有明显影响;在水生态健康方面,长江水生生物资源衰退、湖库富营养化格局发生改变、湿地生态功能退化问题突出;在水环境风险方面,化工围江、航运污染风险引起广泛关注.当前长江流域面临着源头区水资源战略储备减少、区域经济发展与生态环境保护双重压力仍较大、水环境质量仍存问题隐患、水生态系统退化态势未得到根本遏制等复杂且严峻的形势,未来长江水生态环境安全保障仍有诸多挑战.建议统筹长江全流域“一盘棋”,推进区域绿色协调发展,强化磷污染点面源综合管控,着力提升水生态健康水平,同时加快水环境风险隐患排查整治,强化科技创新有效供给.
长江流域生态系统可持续管理策略
杨荣金, 孙美莹, 傅伯杰, 张乐, 赵文武, 张钰莹
2020, 33(5): 1091-1099. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.20
摘要(1040) HTML (64) PDF(492)
摘要:
长江流域涉及长江经济带发展和长三角一体化发展两大国家区域协调发展战略,但生态环境问题仍然是长江流域可持续发展面临的严峻挑战,加强长江流域生态系统可持续管理策略研究具有重大意义.长江流域的环境管理策略大致经历了以水量管理、污染物排放总量管理和水质目标管理三个阶段.在统一生态环境监管职能、实现五个“打通”的新形势下,长江流域生态环境管理策略必将由水质目标管理快速向生态系统可持续管理转变.在分析长江流域生态系统保护修复取得的积极进展和面临的严峻形势的基础上,提出了长江流域生态系统可持续管理策略:①规划和建设服务于应急预警和管理决策的长江生态系统观测网络,推动不同层级、不同职能部门、空天地一体化的多源数据融合,提高生态环境监测网络的数据时空精度和反应速度,开展水陆统筹、“山水林田湖草”生命共同体综合观测;②加强长江生态系统结构、过程、功能和服务的综合性、整体性研究,主要开展长江流域生态系统综合研究、重点区域生态系统研究和突出生态问题专题研究,不断创新科研与管理深度融合的科研模式,把论文写在祖国大地上;③制定长江社会-经济-自然复合生态系统保护修复可持续发展目标及分阶段分区域目标,促进水资源、水环境、水生态、陆域生态和水陆交错带的持续改善以及生态环境系统与社会经济系统的持续协同;④提出长江生态系统保护修复的整体性、综合性和针对性、差异化的解决方案,推动长江流域生态系统健康可持续发展目标的早日实现和重点区域、突出问题的尽快解决.
2016—2019年长江流域水质时空分布特征
陈善荣, 何立环, 张凤英, 马广文, 林兰钰
2020, 33(5): 1100-1108. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.03
摘要(1533) HTML (105) PDF(658)
摘要:
为掌握“十三五”以来长江流域的水环境质量时序变化和空间分布特征,基于国家生态环境监测网2016—2019年长江流域615个可比断面监测数据,从流域主要污染特征、主要超标指标浓度时空变化等方面分析了长江流域水质变化情况.结果表明:2016—2019年,长江流域水质总体好转.依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》评价,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例上升7.2百分点,劣Ⅴ类下降2.8百分点.TP、NH3-N和COD是长江流域的主要超标指标,2019年三者的浓度较2016年分别下降了28.3%、35.0%和8.0%;从流域不同级别河流来看,三者浓度在干流均为最低;从干流来看,三者浓度较高的断面主要分布在长江中游;TP和COD污染主要来自面源,NH3-N主要来自点源.研究期间,TP对长江流域水环境污染贡献最大,其断面超标率一直排在首位.针对流域水质分布特征,建议继续加强流域内TP防控,重点加强中游污染治理;同时,优化流域产业结构,进一步改善流域水质和生态环境质量.
水环境保护
三峡水库蓄水运行初期(2003—2012年)水环境演变特征的“四大效应”
王丽婧, 李虹, 杨正健, 张佳磊, 邓春光, 杨凡, 郑丙辉
2020, 33(5): 1109-1118. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.23
摘要(896) HTML (69) PDF(492)
摘要:
自2003年三峡水库首次蓄水至2012年工程竣工验收启动,针对三峡水库蓄水运行初期的水环境演变研究较多,但整体性、综合性科学认识仍然缺乏.基于水环境多要素跟踪观测研究,综合采用现场观测、室内试验、数理统计、模型模拟、同位素及保守离子示踪等技术手段,系统剖析了特大型、高变幅水位水库运行背景下水动力变异及其所伴生的水环境演变特征,从水动力、水质、水生态、污染物输移角度,提出了三峡水库水环境演变过程中的“四大效应”,主要包括干支流水动力特性的“分化”效应、上游-干流-支流水质演变“同步”效应、水动力变化对藻类水华暴发的“胁迫”效应、水动力变化对同等负荷条件下污染源危害的“迭加”效应等.考虑到大型水库生态系统的演替和稳定是一个长期过程,建议继续强化长江上游梯级水电开发影响下的三峡水库水环境演变跟踪调查研究,适时开展三峡工程对库区水环境影响的后评估.
近40年来长江干流水质变化研究
陈善荣, 何立环, 林兰钰, 方德昆, 张凤英
2020, 33(5): 1119-1128. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.07
摘要(1797) HTML (431) PDF(744)
摘要:
为掌握长江水质状况及其变化趋势,开展1981—2019年长江干流水质变化特征研究.系统总结了39年间长江干流地表水环境监测情况,以CODMn、NH3-N和TP为研究因子,探讨了长江干流水环境质量变化规律;同时,选取有连续监测结果的断面,分析了长江上游、中游和下游不同断面近40年来的水质变化特征.结果表明:①1981—2019年,我国水环境监测迅速发展,长江干流水环境质量监测在监测点位、监测频次、监测项目和水环境质量等方面都发生了较大变化.②长江干流地表水水质总体相对较好,上游水质好于中下游,上游水体中ρ(CODMn)、ρ(NH3-N)和ρ(TP)均低于中下游.③1981—2005年各江段ρ(CODMn)和ρ(NH3-N)年均值变化特征不同,在2006年之后大体呈逐渐降低的变化趋势.④2006年以来,长江干流水质呈好转态势,水体中ρ(CODMn)、ρ(NH3-N)和ρ(TP)均呈逐年下降趋势.⑤近年来,长江干流断面中TP的污染程度高于CODMn和NH3-N,应引起重视.研究显示,政府的相关管理措施对长江干流水质改善具有正面推动作用,极大改善了长江流域总体水质,也促进了长江干流水质的进一步好转.
三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析
徐薇, 杨志, 陈小娟, 陶江平, 潘晓洁, 李键庸
2020, 33(5): 1129-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.46
摘要(1537) HTML (194) PDF(408)
摘要:
2011年以来,三峡水库持续开展了促进长江中游四大家鱼产卵的生态调度试验.采用鱼类早期资源调查方法研究了三峡水库生态调度实施以来四大家鱼自然繁殖、水文环境要素的年际变化特征,采用系统重构方法分析了四大家鱼自然繁殖的关键生态水文要素,提出了宜昌江段涨水过程的生态调度优化条件.结果表明:①2012—2018年三峡水库共开展了11次生态调度试验,生态调度使得宜昌江段持续涨水时间范围为2~9 d,水位日均涨幅范围为0.43~1.83 m,流量日均增幅范围为1 080~5 800 m3/s,起始水温范围为17.5~23.5℃.②沙市江段监测到四大家鱼鱼卵时的水温分布范围为19.2~25.5℃、平均值为22.5℃,流量分布范围为11 000~33 600 m3/s、平均值为16 890 m3/s;水温平均值在各年份间没有显著性差异,流量平均值在各年份间有显著性差异.③沙市江段四大家鱼鱼卵组成以草鱼和鲢为主,二者年均产卵量约占总产卵量的85%,青鱼和鳙年均产卵量约占总产卵量的15%.除2016年外,生态调度期间四大家鱼的产卵量占监测期间四大家鱼总产卵量的比例较大,变动范围为31.90%~66.58%.生态调度期间,四大家鱼自然繁殖性能普遍好于非生态调度时期,表现为产卵持续时间更长、产卵场范围更广、单次洪峰的产卵规模更大,证实了实施生态调度的有效性.④持续涨水天数、初始水位和产卵时序是影响2012—2018年宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量的重要生态水文参数.⑤为增加宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量,宜昌江段需满足的水文条件为断面初始流量达14 000 m3/s,持续涨水4 d以上,水位日涨幅平均大于0.5 m,流量日增幅平均大于2 000 m3/s,与前一次洪峰的间隔时间在5 d以上.研究显示,三峡水库连续实施生态调度对近年来长江中游四大家鱼的种群恢复起到了一定的作用,未来应将建模和监测手段整合到生态调度试验中以分析长期的生态响应,并建立一套科学的生态调度效果评价体系来评价流量调节对四大家鱼产卵活动的影响.
洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究
王丽婧, 田泽斌, 李莹杰, 陈建湘, 李利强, 汪星, 赵艳民, 郑丙辉
2020, 33(5): 1140-1149. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.08
摘要(1067) HTML (90) PDF(535)
摘要:
水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程,对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响.以长江中游典型通江湖泊洞庭湖为研究对象,着眼于“江湖”“河湖”“人湖”三重作用关系变化,从水文情势、水质、富营养化3个层面剖析了近30年洞庭湖水环境演变态势及主控因素.结果表明:①“江湖”关系变化影响了洞庭湖水沙交换及其年内分配,是湖泊枯水期提前和延长、水沙关系突变等现象的主控因素;“河湖”“人湖”关系变化协同加剧了该现象.②“河湖”关系的失衡和“河湖”统筹管理措施缺位,造成入湖河流长期输送大量营养物质,是湖体氮磷污染较重的根源;“江湖”“人湖”关系变化协同影响着营养盐分布格局,但影响范围及程度有限.③在“江湖”“河湖”作用关系复合影响下,藻类生长条件更为有利,增加了洞庭湖富营养化及水华风险.为保障洞庭湖水环境安全,建议:针对“江湖”作用主导的低枯水位问题,以水资源调控为核心,推进长江与流域上游水库联合生态调度,保障湖泊生态流量;针对“河湖”作用主导的水质恶化问题,以水污染防治为核心,强化流域污染控制,统筹“河湖”一体化监测管理模式,保障湖泊水环境质量;对于“人湖”作用主导的生态破坏问题,以生态空间管控为核心,划定并坚守生态红线,保障生态空间.
近18年长江干流水质和污染物通量变化趋势分析
娄保锋, 卓海华, 周正, 吴云丽, 王瑞琳
2020, 33(5): 1150-1162. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.24
摘要(1153) HTML (148) PDF(518)
摘要:
长江是我国第一大河,2000年以来长江流域水环境形势发生了巨大变化,长江水质现状及其变化和原因备受关注.采用水质、水量、污染物通量、污染负荷等多要素综合分析方法,研究了近18年长江干流水质和污染物通量的时空分布、变化趋势及原因.结果表明:①宜宾以下长江干流总磷浓度高于金沙江;从源区至入海口,长江干流氨氮浓度总体呈沿程上升趋势.②2011—2013年是长江干流水质重要转折期.2003—2010年,长江下游江段氨氮浓度总体呈明显上升趋势,2013—2018年大幅下降,下降约65%;2012—2018年,长江干流大部分江段总磷浓度呈明显下降趋势,其中上游下降最大,为45%~60%;2003—2018年,长江干流高锰酸盐指数、重金属和石油类污染均明显减轻.③2000年以来,长江水量未有明显增大或减小趋势,但输沙量大幅下降.总磷年通量与年径流量密切相关,年内丰水期总磷通量较高.2001—2006年宜昌断面、汉口37码头断面氨氮年通量大幅下降;2013—2018年,大通断面氨氮年通量呈明显下降趋势.④2018年,大通断面总磷、氨氮年通量分别约为9.37×104和21.47×104 t.总磷汇入量中游强于下游,氨氮汇入量下游强于中游.上游向下游磷的输送由21世纪初以颗粒态为主转变为2017—2018年以溶解态为主.⑤长江下游江段氨氮浓度和大通断面氨氮年通量的显著下降,以及长江整体石油类超标率大幅下降均主要归因于水污染防治;长江干流大部分江段总磷的明显下降主要归因于随泥沙汇入水体磷的减少,以及长江流域水污染防治.研究显示,近18年来长江干流污染物浓度、时空特征、输送形态发生了巨大变化.
鄱阳湖入湖河流氮磷水质控制限值研究
王子为, 林佳宁, 张远, 王慧, 钱昶, 陈焰, 夏瑞, 王强, 张晓娇
2020, 33(5): 1163-1169. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.45
摘要(943) HTML (93) PDF(412)
摘要:
鄱阳湖近年氮磷营养物浓度逐步升高,入湖河流是鄱阳湖氮磷输入的重要途径.采用BATHTUB模型建立了鄱阳湖入湖河流与湖区ρ(TP)、ρ(TN)的响应关系,模拟了入湖河流执行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中不同氮磷标准限值对湖区水质的影响,发现当入湖河流ρ(TP)执行河流Ⅲ类标准限值或超过Ⅲ类标准限值时,对应湖区ρ(TP)超标;入湖河流执行Ⅲ类及以上湖泊水质标准限值时,湖区水质可以达到Ⅲ类保护目标,但对入湖河流存在一定的过保护现象.因此,以满足现行湖泊水质达标为情景,以湖泊ρ(TP)、ρ(TN)各类别标准限值为目标,试算了入湖河流氮磷控制限值,提出了鄱阳湖入湖河流的氮磷控制限值建议方案,其中鄱阳湖湖体水质目标为Ⅲ类时,入湖河流ρ(TP)、ρ(TN)控制限值分别为0.075和1.20 mg/L,此时入湖河流氮磷控制限值方案既能保证湖泊水质达标,又不会造成对河流的水质控制过于严格.研究显示,基于湖泊水环境质量达标情况试算的入湖河流氮磷所需控制限值,建议可作为解决入湖氮磷污染控制问题的参考.
华阳河湖群沉积物内源磷释放风险及控制策略
范中亚, 王文才, 蒋锦刚, 马金玉, 王钟, 曾凡棠
2020, 33(5): 1170-1178. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.22
摘要(961) HTML (74) PDF(454)
摘要:
为研究沉积物内源磷释放对浅水湖泊水体总磷的影响,以华阳河湖群为对象,根据不同季节全湖水质监测数据,分析总磷的空间和季节性分布特征;结合沉积物间隙水磷浓度数据,采用浓度梯度扩散模型估算湖泊沉积物内源磷静态释放量;基于2019年在线水质监测站连续数据,分析典型沉积物再悬浮过程内源磷释放对水体总磷贡献及估算其年累积释放量.结果表明:①华阳河湖群现场监测总磷浓度变化范围为0.014~0.297 mg/L,龙感湖与黄大湖总磷浓度空间变幅大于泊湖;②典型再悬浮过程中内源磷动态释放对水体总磷的贡献可达75%,华阳河湖群内源磷的年释放量在1.129×104~1.684×104 t之间;③静态的内源磷年释放量为12.92 t,仅占动态释放量0.1%.研究显示:华阳河湖群总磷浓度时空差异较大,内源磷释放对总磷短期波动具有重要作用,静态释放量对全年内源磷释放量的贡献几乎可以忽略;严格控制入湖营养盐通量的同时,恢复草型湖泊生态系统以控制内源释放已成为解决华阳河湖群水环境问题的重要管理决策方向.
水生态修复
汉江生态经济带水生态环境问题及对策
卢金友, 林莉
2020, 33(5): 1179-1186. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.21
摘要(1021) HTML (192) PDF(536)
摘要:
汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.
长江中下游环境DNA宏条形码生物多样性检测技术初步研究
徐念, 熊美华, 邵科, 阙延福, 李键庸
2020, 33(5): 1187-1196. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.06
摘要(1147) HTML (130) PDF(438)
摘要:
长江生物多样性在人为影响下面临严重威胁,物种监测是生物多样性保护的基础,为完善长江水生态监测体系,实现高效无损伤的物种监测,在长江中下游干流3个江段(新滩、安庆和芜湖)采集水样,建立长江水样环境DNA宏条形码物种检测体系并评估其有效性.结果表明:①长江中下游环境DNA宏条形码检测到32个物种,包括20种鱼类、1种水生哺乳动物(长江江豚)和11种陆生动物,其中鱼类物种包括鲤形目、鲇形目、鲈形目和鲱形目,其种数占鱼类总种数的比例分别为60%、25%、10%和5%.②长江中下游渔获物中资源量居首位的鲤形目在环境DNA调查中序列数最多,占鱼类总序列的96.2%,其次为鲱形目(占比为3.5%),鲇形目和鲈形目占比较低,分别为0.2%和0.1%,4个类目序列相对丰度与渔获物种资源量组成差异较大.③环境DNA调查次数约占传统渔获物调查次数的几十至几百分之一,采样时间不足努力量最少的渔获物调查的1%,检测到的鱼类种数为传统调查总数的31%~49%.④安庆采样点位于长江中下游长江江豚密度最高的江段,其环境DNA检出率和序列相对丰度在3个采样点中均最高.研究显示:长江水样环境DNA包含水陆复合生态系统的生物多样性信息,利用水样环境DNA宏条形码可检测不同类群的水生和陆生物种;对于鱼类物种检测,环境DNA宏条形码比传统调查方法效率更高,可对传统调查结果进行补充;环境DNA宏条形码生物多样性检测主要受分子标记体系和核酸序列数据库限制,获取全面的物种多样性和资源量信息需要对检测分析方法进行进一步完善.
长江口海域生态环境状况及保护对策
王孝程, 解鹏飞, 李晴, 张金勇, 李宏俊
2020, 33(5): 1197-1205. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.29
摘要(975) HTML (76) PDF(701)
摘要:
为加快推进长江口海域的生态环境保护和修复工作,结合长江经济带大保护,系统总结分析了近20年长江口环境质量和生态监控区的监测结果.结果表明:①长江口海域生态系统长期处于亚健康状态.②长江径流总量呈现波动变化,年均流量无明显的变化,而长江口海域海水环境状况一直较差.③营养盐污染严重,主要污染物是无机氮和活性磷酸盐;浮游生物和底栖生物群落结构不稳定,存在生境破碎化严重、外来生物入侵、赤潮频发、低氧区等诸多生态问题.为加强长江口海域生态环境的保护与修复,建议:①加强顶层设计,推进落实陆海统筹;②科学规划临港产业布局,加强涉海产业的污染管理;③加强污染物入海排放管控,提升海洋环境保护意识;④保障海洋生态建设资金,强化海洋生态保护与建设.
关于在长江经济带布局以水质改善为目标的流域生态缓冲体系的思考
李春华, 叶春, 高尚超, 魏伟伟, 郑烨
2020, 33(5): 1206-1213. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.10
摘要(813) HTML (44) PDF(436)
摘要:

生态缓冲带能够有效减缓流域内的人类活动或自然过程对水环境和水生态系统的影响.在长江经济带构建流域生态缓冲体系,对长江生态保护修复具有十分重要的意义.讨论了构建流域生态缓冲体系涉及的生态缓冲带位置选择、缓冲体系所占最低面积比率、宽度划定等一些基本的原则要求;利用卫星遥感影像数据,提取各汇水单元的地形特征、土地利用类型特征、土壤类型、土壤侵蚀强度、水文水系等数据,对长江经济带流域生态缓冲体系进行布局.结果表明:①长江经济带内林草地是主要土地利用类型,占区域总面积的62.46%,但是分布很不均匀,主要集中在西部高地和中下游的丘陵地带,在人口密集、农田密集的区域分布偏少;城镇用地主要集中在长江中下游地区.②土壤类型空间差异显著,浙江省、江苏省、湖南省、江西省及安徽省大部分区域的土壤多是黏性比较大,污染物迁移能力较低;而污染物迁移能力较强的砂质土或者土层较薄的山地草甸土主要分布在四川省北部、西北部.水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀均有分布,且以水力侵蚀为主,建议在中度及以上侵蚀强度区域尽量减少污染源,重点布置缓冲带,增加该区域的缓冲力度.③长江经济带范围内可以利用的中小型湿地、小型河流支浜的面积至少有1.4×104 km2,再结合林草缓冲带,就可以形成一个生态缓冲体系.④在土地利用类型分布结果基础上,叠加土壤侵蚀强度和水系分布,将污染源区、中度及以上侵蚀强度区、水体区作为缓冲对象,建立缓冲体系的重点区域,总面积约14.26×104 km2,占长江经济带总面积的6.95%.对照欧美地区的研究,6.95%的缓冲体系面积占比是偏低的,需要在长江经济带开展深入研究来确定适宜的缓冲体系面积比,推进长江经济带流域生态缓冲体系的构建.

不同光照强度下香溪河浮游植物演替过程研究
龚川, 贡丹丹, 刘德富, 张佳磊, 严广寒
2020, 33(5): 1214-1224. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.01
摘要(690) HTML (79) PDF(372)
摘要:
为丰富三峡水库浮游植物演替机制,为三峡水库“潮汐式”调度提供理论依据和基础数据,基于前期香溪河水华易发区现场监测结果,其水下光照强度变化范围为1 800~17 000 lx,据此开展不同梯度恒定光照条件下香溪河源水混合浮游植物群落演替过程的室内控制试验.结果表明:①按照R*法则和关键光强假说,在其他环境条件适宜的情况下,光照为4 500 lx时,香溪河源水中混合浮游植物的生物量和多样性最高.②CSR理论(Competitor-Stress Tolerator-Ruderals Theory)中的浮游植物环境适应机制及生长策略不能准确解释不同梯度恒定光照控制条件下浮游植物的演替规律.光照条件是影响浮游植物群落演替方向的关键要素,而演替方向由群落发生演替时的光照条件与该群落中藻种关键光强的匹配程度决定.③香溪河源水中混合藻种的不同梯度恒定光照控制试验结果显示,小球藻(Chlorella sp.)、衣藻(Chlamydomonas sp.)、栅藻(Scenedesmus sp.)、肾形藻(Nephrocytium sp.)、微囊藻(Microcystis sp.)、色球藻(Chroococcus sp.)、隐藻(Cryptomonas sp.)和小环藻(Cyclotella sp.)的最适光强分别为3 000、8 000、13 000、6 000、6 000、13 000、13 000和6 000 lx.研究显示,将光照控制在合适的阈值范围,有助于维持浮游植物的多样性,对水华防治具有重要意义.
水污染治理
基于结构分解法的长江经济带产业排水量驱动因素评估
李玮, 戴凌全, 吴敬凯, 高勇
2020, 33(5): 1225-1232. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.20
摘要(769) HTML (57) PDF(353)
摘要:
为分析长江经济带产业排水量变化的驱动因素,以2002年、2007年和2012年长江经济带11省市投入产出表、排水估计量为基础,利用基于投入产出的结构分解法对各省市数据进行比较静态分析,对驱动产业排水量变化的因素进行分解及定量评估,包括节水减排效应、投入结构效应、需求结构效应及规模效应.结果表明:①长江经济带产业排水量由增长趋势变为下降趋势,2002—2007年排水量增长了16.9%,2007—2012年排水量降低了0.4%,2002年、2007年、2012年产业平均耗水率为46%,上海市、江苏省等省市产业排水量下降趋势明显.②规模效应是驱动各省市产业排水增加的主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别增长了67%和61%;规模效应影响逐渐分化,上海市、江苏省、浙江省规模效应带动产业排水量增幅逐渐减弱.③节水减排效应是驱动排水量减少的最主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别减少了35%和60%,节水减排效应影响逐渐增强,各省市排水强度明显降低.④长江经济带大部分省市的需求结构效应驱动产业排水量不断减少,其驱动力的绝对值呈增长趋势;投入结构效应对产业排水量的驱动力较弱且变化规律性不明显.建议长江经济带通过技术进步、应用创新等提高清洁生产能力,通过需求及投入结构优化带动产业结构调整,对进一步降低产业排水量具有一定价值.
长江经济带“三磷”行业环境管理现状及对策建议
吴琼慧, 刘志学, 陈业阳, 滕巍, 刘晓帆, 戴永立
2020, 33(5): 1233-1240. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.28
摘要(1079) HTML (53) PDF(626)
摘要:
“十三五”期间总磷成为长江经济带水体首要污染因子,长江流域的总磷污染开始引起各方面的高度关注.我国“三磷”〔磷矿、磷化工(含磷肥、含磷农药、黄磷制造等)、磷石膏库〕企业主要分布在长江经济带四川省、云南省、贵州省、重庆市、湖南省、湖北省、江苏省等7省市,企业分布与长江总磷污染程度呈正相关.介绍了我国“三磷”行业产业发展现状,全面梳理长江经济带7省市“三磷”行业环境污染现状,进一步指出现阶段“三磷”行业存在的主要环境问题:①磷石膏库防渗不到位、渗滤液无法有效收集;②磷肥企业雨污分流不完善、初期雨水收集设施不规范;③黄磷企业“点天灯”、无组织废气排放控制不严;④含磷农药企业母液处理回收难度大;⑤磷矿矿井水不能稳定达标排放、贮矿场雨污分流不彻底.针对上述问题,提出规范化整治建议,即完善企业雨污分流以及加强黄磷尾气综合利用、含磷农药母液处理、磷石膏综合利用等.结合国家层面宏观管控要求,剖析了现阶段“三磷”行业环境管理政策存在的问题,提出针对性对策建议:①完善“三磷”标准规范制修订工作;②继续强化“三磷”排查整治专项行动;③加强环境综合监管力度及效能;④政策层面推动磷石膏综合利用.
污泥生物处理技术在长江大保护中的应用前景
王先恺, 董滨, 高勇, 孙凯丽, 次瀚林
2020, 33(5): 1241-1246. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.44
摘要(880) HTML (75) PDF(390)
摘要:
污泥是污水处理的副产物,是污水处理过程的延续和必然要求.截至2017年,长江经济带11省市污泥产量接近2 000×104 t/a,大量污泥没有得到妥善处置,严重制约着“长江水质根本好转”目标的实现.厌氧消化与好氧发酵是两种主流的污泥生物处理技术,都已有广泛的应用案例,但是也存在运营不畅的现象.为识别长江大保护中污泥生物处理项目的问题并提出解决方案,分析了长江经济带的污泥产率及性质,梳理了污泥生物处理技术的发展及适用性.结果表明:长江经济带各省市污泥产量约占全国污泥产量的40%,污泥产率普遍低于全国平均水平,长江经济带各省市污泥有机质含量低于55%,pH为中性、总养分含量超过5.0%、重金属含量存在超过GB 4284—2018《农用污泥污染物控制标准》标准限值的风险;高级厌氧消化、协同厌氧消化和高含固厌氧消化等技术的发展破解了由于长江经济带污泥有机质含量普遍较低而导致的污泥厌氧消化稳定性低的问题,降低了污泥厌氧消化工程的成本;污泥好氧发酵过程重金属钝化技术的发展在一定程度上破解了由于长江经济带污泥重金属含量过高而导致的污泥发酵产物出路不畅的问题.研究显示,污泥生物处理技术仍具有一定的局限性,但通过合适的规划,污泥生物处理技术可与其他污泥处理处置技术高效耦合,具有广泛应用于长江大保护污泥处理处置项目的潜力.
长江经济带典型流域重化产业环境风险及对策
赵玉婷, 李亚飞, 董林艳, 姚懿函, 李小敏, 孙启宏
2020, 33(5): 1247-1253. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.19
摘要(777) HTML (53) PDF(347)
摘要:
长江经济带工业企业密集,环境风险点多,产业结构和布局不合理造成累积性、叠加性和潜在性的生态环境问题突出,制约了其持续健康发展.根据自然资源、社会经济和产业发展特征,选择3个典型流域(区域)(即重化产业最密集、人口最密集,重化产业布局性矛盾最突出的长江湖口以下干流区域;重大调水工程下游减水河段与涉水产业重点发展的汉江流域;生态系统脆弱的喀斯特地貌区与磷矿资源开发强度高的乌江流域)进行分析,并识别流域重化产业发展可能带来的环境风险问题及其演变趋势.基于保障“清洁长江”与“安全长江”建设的总体目标,按照“守底线、优格局、提质量、保安全”的调控思路,提出长江经济带典型流域重化产业绿色发展的优化调控对策和差别化生态环境保护与环境风险防控建议,为推动长江经济带的实施精准治理提供支撑,主要包括:①长江湖口以下干流区域以保障人居环境安全为目标,以各类工业园区为抓手优化布局,提升区域环境风险防控能力建设,研究制定长江沿岸地区持久性有机污染物控制对策;②汉江流域以流域环境承载力为硬约束,从国家产业政策战略高度调整汉江中下游的产业发展战略,严格控制高耗水和水污染产业的持续发展;③乌江流域以保障下游库区水质为目标,严控喀斯特地貌区域新增磷化工产能,研究喀斯特地貌区实施磷化工产业废水特别排放限值.
面向生态环境保护的长江上游老旧码头布局功能优化
魏燕杰, 贾建娜, 彭士涛, 钟鸣, 齐兆宇
2020, 33(5): 1254-1261. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.30
摘要(872) HTML (50) PDF(342)
摘要:
针对长江上游部分港口码头环保基础设施、技术、工艺较为落后,难以满足日益趋严的环保要求的问题,以重庆长寿港区为例,按照“关键生态环境问题识别—码头布局功能优化—生态风险分析”的思路,开展了长江上游老旧码头布局功能优化研究.结果表明:①现状中存在的关键生态环境问题:煤炭砂石等高污染码头作业区分布散、规模小且同质化经营,导致岸线集约化利用程度低;铁水联运条件未充分利用,导致公路转运对城区环境压力凸显.②基于产业规模与泊位建设供需分析—泊位布置—作业区布置的技术路线,通过优化临港产业布局,关停并转作业区6个,恢复岸线483 m,规划生产性泊位由56个减至46个,规划利用岸线由9 565 m减至8 225 m,促进码头作业规模化、产业结构合理化、岸线利用集约化.③根据铁路物流量测算,规划提升铁路运能,预测2035年铁路货运分担率将达13%、水运分担率将达29%、公路运输量将逐年下降.④布局功能优化后,港口码头与铁公水联运的生态环境相对风险值大幅降低,证实了岸线集约利用和提高铁水联用运输结构比例可降低交通运输对区域生态环境的风险压力.研究显示,面向绿色可持续发展的产业总体布局与面向高效低污染的铁水联运优化,是长江上游老旧码头提升发展的有效途径.
长江流域生态环境治理的瓶颈及对策分析
李云生, 王浩, 王昕竑, 田仁生
2020, 33(5): 1262-1267. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.34
摘要(1150) HTML (95) PDF(676)
摘要:
长江流域生态环境治理是长江大保护的重点任务之一.中国共产党第十九次全国代表大会以来,长江流域各地区生态环境治理工作取得了显著的进展,但在流域的数据感知和评价、制度保障、管理支撑、科技创新驱动、工程治理等方面仍存在不足.借鉴国外流域治理经验,长江流域生态环境治理应通过构建法治化、专业化、智能化的高效治理体系,打造共建共管共享的流域治理新格局,实现流域生态环境质量持续改善.结果表明,结合长江流域生态环境治理特征和调研分析,提出通过强化长江大保护法律制度建设和顶层设计,建立合理有效的治理评价体系;以企业为主体,创新科研研发模式,并推动成果转化和应用;发挥大数据的智能化和应用价值,推动大数据和人工智能等技术手段在治理中的应用;既注重流域层面的系统治理又兼顾区域层面的差异化治理,促进长江流域生态系统治理,促进长江流域生态环境质量持续改善.研究显示,强化制度建设、拓宽融资渠道以及利用大数据智能化促进高新技术的推广应用和工程治理效益的提升,是突破长江流域生态环境治理瓶颈的对策.
人工智能与智慧决策
人工智能技术对长江流域水污染治理的思考
姚继平, 郝芳华, 王国强, 程红光, 薛宝林, 鱼京善
2020, 33(5): 1268-1275. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.41
摘要(1537) HTML (93) PDF(497)
摘要:
随着经济的快速发展和城市化进程的不断加速,促使水污染严重的长江流域需从污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制、水污染监测系统的构建开展水污染治理研究.传统的水污染处理技术存在污染物去除效率预测精度较低、污水优化控制成本较高、水污染监测滞后效应严重的问题.人工智能技术能够有效克服上述问题,因此通过梳理国内外学者利用人工智能技术在污水污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制及水污染监测系统的构建等方面的研究成果,为全面加强长江流域水污染治理能力提供科学可靠的技术指导.结果表明:①利用人工神经网络技术(径向基神经网络、多层前馈网络-人工神经网络、多层感知器神经网络)对污水污染物去除过程进行建模与优化,为精确预测长江流域重金属(Cr、Cu)、营养盐(TN、TP)、持久性有机污染物〔PBDEs(多溴二苯醚)、HCH(六氯环己烷)〕的去除率提供重要参考价值.②采用污水处理的自动控制技术与人工智能技术(递归神经网络、支持向量机、模糊神经网络等)构建污水智能控制系统,为长江流域实现高效节能的污水优化控制提供重要的技术指导.③利用在线监测仪器和人工智能技术(小波神经网络、多元线性回归-人工神经网络、叠层去噪自动编码器等)建立水污染智能监测系统,为解决长江流域水污染监测响应滞后问题提供有力的技术支持.因此,人工智能技术对长江流域提高污水污染物去除率,降低污水优化控制成本,提升水污染监测时效性具有重要的推广价值.
长江生态环境保护修复智慧决策平台构建与初步设计
刘柏音, 刘孝富, 王维
2020, 33(5): 1276-1283. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.43
摘要(1022) HTML (102) PDF(467)
摘要:
长江流域生态环境管理存在多部门“九龙治水”的现象,导致各类数据信息分散、科研成果碎片化,缺乏综合性信息查询与管理平台支持.针对长江生态环境保护工作对数据资源共享与精准决策的需求,提出构建长江生态环境保护修复智慧决策平台(简称“长江平台”),按照基础层、数据汇集层、数据治理层、大脑层、应用层构建平台系统框架,设计数据采集处理、数据挖掘分析、基于WebGIS的数据展示、数据分级共享、调度会商、长江舆情发布、水环境模型工具、空间制图工具等主要功能,提出平台部署方案与分期建设方案,分析了平台建设面临的多元数据汇集与标准化处理、水质目标模型筛选、水环境预测预警功能开发等难点与关键技术,同时提出平台建设与运行保障机制.通过平台建设,可实现长江流域数据采集多样化、生态环境要素可视化、环境问题诊断精准化、管理响应自动化和决策会商便利化,为长江大保护提供智慧决策支持.
空间管控与绿色发展
长江大保护环境与经济可持续发展问题及对策研究
黄德生, 陈煌, 张莉, 王宇, 张彬, 刘智超, 吴舜泽
2020, 33(5): 1284-1292. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.42
摘要(919) HTML (65) PDF(406)
摘要:
实现长江大保护环境与经济可持续发展对打好长江保护修复攻坚战、持续推动长江经济带实现高水平保护和高质量发展具有重要意义.为了系统研究长江大保护的环境与经济可持续性,探索以生态优先、绿色发展为导向的高质量发展新路子,在查阅分析文献资料和对政府相关部门和企业开展实地调研访谈的基础上,梳理长江经济带11省市大保护工作的基本情况,分析环境与经济可持续发展面临的问题与挑战,并提出有针对性的对策建议.结果表明:①当前长江大保护各项工作稳步高效推进,取得了阶段性进展和成效.②长江大保护面临生态环境保护系统性不足、资金缺口大且渠道窄、运营效率低、政策支持力度不足等问题.③建议长江经济带在规划、管理、模式等方面系统推进,拓宽长江大保护资金渠道,增强规模化运营效益,加大对长江大保护的政策支持和倾斜.研究显示,长江大保护虽已取得初步成效,但环境与经济可持续发展形势依然严峻,需要在生态环境系统保护、投融资、项目建设运营、政策支持等方面进一步加强.
生态功能改善目标下的青海省“三线一单”编制实践
姜昀, 王文燕, 史常艳, 李元实
2020, 33(5): 1293-1299. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.33
摘要(783) HTML (104) PDF(459)
摘要:
根据青海省生态功能定位,以生态功能改善为目标,分析了生态功能改善实现的关键点,包括全面提升自然生态系统稳定性和生态服务功能,保障三江源地区水质和水量,协调处理矿产资源开发与生态环境保护之间关系等,运用“原因—效应—响应”概念模型,提出了基于“三线一单”的生态功能改善实现路径.结果表明:①通过识别生态空间实现生态功能维护和改善.青海省“三线一单”将全省72.25%的国土面积识别为生态空间,布局上涵盖了国家重点生态功能区、国家重要生态功能区、生物多样性优先保护区、各类保护地等,实现了对三江源长江、黄河、澜沧江三大河流源头区以及青海湖、祁连山诸河源区自然生态系统的完整保护.②通过确立水环境质量底线、水资源利用上线实现水资源保护和水环境改善.青海省“三线一单”针对河湟地区生态需水保障问题,对湟水河干支流32个控制断面提出了生态基流控制指标;同时,划分了95个水环境控制单元,确立了各控制单元不同时期水环境质量底线,针对水环境质量超标地区提出了减排目标,以实现水量保障和水质改善.③通过环境管控单元划定和准入清单编制实现环境分区管控.青海省“三线一单”共划定563个环境管控单元,其中重点管控单元将工业园区和矿区划为独立管控单元;根据产业园区发展定位和区域生态环境特征、矿区开采的环境影响特点,提出相应的管控要求,实现国土全覆盖、差别化的生态环境分区管控.研究显示,青海省“三线一单”成果可支撑青海省生态功能的维护和改善.
长江经济带环境经济核算研究
蒋洪强, 马国霞, 吴文俊, 张静, 王金南, 高月明, 杨勇
2020, 33(5): 1300-1307. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.38
摘要(966) HTML (93) PDF(356)
摘要:
长江经济带是我国重点实施的“三大战略”之一,战略地位极其重要,开展长江经济带环境经济核算可反映地区经济活动的环境代价,是践行“绿水青山就是金山银山”理念的重要实践和举措.该文结合人力资本法、市场价值法、防护费用法和影子成本法等方法核算了长江经济带环境退化成本,并基于虚拟治理成本方法和大气环境容量、水环境容量结果测算了该地区实现环境质量达标所需要的治理投入资金缺口.结果表明:2004—2017年长江经济带环境退化成本呈上升趋势,平均环境退化指数约为2.35%,人均退化成本约为822元,单位面积(1 km2)退化成本约2.30×105元,2017年地区总成本达8.56×1011元,其中大气环境退化成本约占60%;14年间地区国民经济也保持快速增长,整体而言,该地区还处于经济增长与环境退化成本同步上升阶段,尚未达到环境库兹涅茨曲线拐点,需要提高资源的使用效率、加强环境治理.2017年长江经济带大气和水污染治理实际成本仅为4.49×1011元,要实现长江经济带环境质量的全面达标,到2035年还需投入环境治理资金共计约2.25×1012元(为折现价格),治理缺口较大,而且地区环境退化成本(外部成本)仍远大于实现环境质量全面达标的治理成本(内部成本).因此,建议进一步加大对长江大保护的投入,加大国家环保专项资金以及重点生态功能区转移支付的支持力度,探索市场化生态补偿机制,充分保障实现长江经济带环境质量全面达标和生态改善的资金投入;综合运用税费、补贴、交易和价格等手段使环境成本内部化,倒逼产业转型,促进地区实现经济高质量发展与环境高质量保护目标.
长江流域2000—2015年生态系统质量及服务变化特征
丁肇慰, 肖能文, 高晓奇, 郑华, 肖燚, 孔令桥, 欧阳志云, 李若男
2020, 33(5): 1308-1314. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.24
摘要(996) HTML (68) PDF(428)
摘要:
分析生态系统质量与服务现状及变化特征,有助于准确了解流域生态系统状况与趋势,为流域生态保护与修复的高效管理提供参考依据.采用相对生物量密度与相对植被覆盖度指数以及生态系统服务(土壤保持、防风固沙、洪水调蓄、粮食生产)评估模型,评估2000—2015年长江流域生态系统质量及服务变化特征.结果表明:①2000—2015年,长江流域森林、灌丛以及草地生态系统质量提升显著,56.56%的森林、45.65%的灌丛以及19.26%的草地生态系统质量得到不同程度的提高.②研究期间,长江流域粮食生产、洪水调蓄、土壤保持、防风固沙均呈显著上升趋势,其中粮食生产能力增加13.7%,洪水调蓄功能提升10.1%,土壤保持服务提高19.5%,防风固沙总量增加30.0%.③长江流域生态系统质量不高,处于低与差质量等级的生态系统面积比例在25%~35%之间;受不同类型的自然和人类活动影响,长江流域生态系统质量与服务均存在局部退化现象.研究显示,在生态质量与服务评估的基础上,分区域、分类型实施不同的生态系统保护与恢复途径,是今后长江流域加强生态系统管理的重要途径.