水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键.当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建"流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险"的多维分区体系框架.一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取"自上而下"的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定.共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略.

溶解氧是衡量地表水环境质量的重要指标之一.近年来,溶解氧异常已经成为地表水水质异常的主要因素之一,并导致生物多样性减少、水环境质量下降、富营养化加重、温室效应加剧等系列生态环境问题.因此,解析溶解氧异常机理并提出针对性的策略修复对科学实施水污染治理和水生态系统修复具有重要意义.本文总结和阐述了氧的溶解度、复氧速率、水体耗氧对地表水体溶解氧浓度变化影响及其异常机理,总结了污染源控制、人工增氧、水生态系统重构等溶解氧异常的修复调控方法,提出地表水溶解氧预警和调控是未来的研究热点,应将研究重心放在制定时空差异化的地表水环境质量标准、搭建流域溶解氧实时空间立体监测体系、建立生态系统标准流程和技术规范3个方面.

文章采用磁混凝沉淀+纯膜MBBR组合异位净化技术、强化耦合生物膜+仿生水草生物膜组合原位生态修复技术、水生态系统重构技术、底泥清淤等河道生态修复技术对台州某平原河网的水环境进行整治.项目试运行2个月,水质稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类及以上目标,省控站点氨氮质量浓度0.5 mg/L、溶解氧 5.3 mg/L、总磷 0.13 mg/L、可见度 75 cm.最终结果表明该项目处理效果良好,治理成本低,且磁混凝+自养硝化生态补水异位处理技术对于中轻度污染水体的处理项目运行期间产泥量少、运维成本较低、日处理量较大,具有一定的推广应用价值.

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ArcGIS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.

[目的]松花江流域是中国最早的工业基地之一,其水生态环境遭到严重破坏,环境保护工作面临巨大挑战.开展松花江流域水质评价及典型生物类群多样性状况调查,可为松花江流域生态系统的保护和修复提供依据.[方法]于2016年7月调查整个松花江流域近岸的大型底栖动物群落组成和测定水质理化指标,开展其水质理化特征评价和生物指数评价,并探讨底栖动物群落分布与水环境因子间的关系.[结果]理化指标评价结果显示,南源松花江水质状况最差,处于中度污染;北源松花江处于轻度污染;梧桐河水质最好,处于良好状态.松花江流域3个河段的底栖动物群落结构存在空间差异性.另外,梧桐河的物种多样性最高,北源松花江次之,南源松花江最低.溶解氧和营养元素K的浓度是驱动底栖动物群落组成发生显著性差异的主要环境因子.生物指数评价结果显示,3个河段水质均处于轻度污染状态.[结论]松花江流域水质处于轻度到中度污染状态.有机污染是松花江流域面临的主要水质环境问题,对松花江流域底栖动物群落结构产生了显著影响.因此,控制有机质的输入是维持松花江流域水生态系统平衡的重要举措之一.

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全,本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7％;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9％;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4％.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.

在我国快速城市化进程中,不合理的规划建设加剧了城市洪涝、城市缺水、生态功能降低等诸多问题,受国外低影响开发理念启发,国内学者提出了与城市水文过程紧密结合的解决之道——“海绵城市”.在梳理海绵城市概念、内涵和发展现状的基础上,讨论了海绵城市建设与城市水文过程之间的作用关系,指出海绵城市研究涵盖水环境、水资源、水安全和水生态等众多领域且不断融合拓展.归纳了海绵城市的发展趋势,强调应更加遵循因地制宜原则,积极响应多尺度气候变化,科学认知城市水文过程并完善城市生态系统构建.提出了海绵城市建设优化框架,在理论上从单纯地关注水文过程转变到全方位倡导生态水文修复,在技术方法上重点融合生态水文途径改善城市水文空间体系,将生态恢复作为重要建设方式来提升城市应对灾害的弹性.

农民利用千百年积累的生态智慧,通过简单而有效的方法,用最少的投入,实现大面积的改变,营造可持续的、源于自然而又高于自然的地球表面景观.文章探讨了如何重新发掘农民道法自然的生态智慧,进行大面积水生态修复的理念、方法和案例.基于作者及其团队20多年的研究和实践,提出了“传统生态智慧—模式提炼—增强设计—运行检测(POE)—模块技术—现代生态修复工程”的研究和实践路径,将传统农耕生态智慧进行了增强设计,形成了模块化的当代生态工程技术,用于大面积国土生态修复,尤其是以水为核心的生态过程与景观的生态修复,在全国200多个城市的山水林田湖草生态修复工程中进行实践并得到检验.

流域生态系统涵盖山、水、林、田、湖、草等自然生态各要素,对流域生态系统进行总体保护、系统修复和综合治理,是践行习近平总书记生态文明建设理念的重要抓手.黄土高原地处半干旱半湿润气候带,水土流失严重,生态环境脆弱,探索黄土高原典型流域生态保护修复的理论与实践,对于实现国家生态文明建设具有重要作用.从黄土高原典型流域生态系统特征及存在的生态问题出发,提出流域生态系统修复治理的四大核心理念:(1)宏观规划调控与局地修复调整相结合理念;(2)区域生态功能提升与社会经济发展相协调理念;(3)由“头痛治头、脚痛治脚”转向“整体把脉,系统治疗”理念;(4)由“开刀治病”工程治理向“健康管理”自然恢复逐步引导理念.以山西省汾河中上游为例,在梳理山水林田湖草生态保护修复工程项目实践设计思路的基础上,详细介绍了汾河中上游五大生态保护修复分区(管涔山汾河源头水源涵养及生物多样性保护区、汾河干流中上游水生态保护修复区、水土保持生态保护修复区、汾河上游水源涵养生态保护修复区和矿山生态环境治理修复区)及其修复任务.总结山水林田湖草生态保护修复基本经验,并对完善黄土高原典型流域生态保护修复体制建设与技术服务进行展望,以期为黄土高原乃至全国区域开展流域生态保护修复工作提供借鉴和参考.

光合细菌在水处理和水生态修复领域应用前景广阔,对其生理特性研究具有重要价值.从武汉东湖分离得到一株不产氧光合细菌PUF1,通过对菌落形态、细胞超微结构、特征吸收光谱以及系统发育等分析,初步确定为红假单胞菌属(Rhodopseudomonas sp.)紫色非硫光合细菌.PUF1细胞呈直的或稍弯曲的杆状,长3.05—10.06μm,直径0.32—0.68μm,具有片层膜结构.PUF1培养物呈深紫红色,主要色素为细菌叶绿素a(Bchl.a)和类胡萝卜素.初始pH 6.0—8.0,光照强度500—3000 lx,稳定期细菌生物量无显著差异,但培养液pH>8.0会显著抑制PUF1最大光量子产量(Fv/Fm).试验进一步研究了细菌不同生长阶段粗蛋白含量、ATP酶(ATPase)活性及Fv/Fm的变化规律.结果表明,PUF1不同生长阶段其蛋白含量有所差异,以稳定期为最高(>60％),而ATPase活性随培养时间的延长而逐渐降低.此外,PUF1光合作用与其生长状态也有一定的关系,具体表现为细菌生长周期内Fv/Fm变化规律适用单峰高斯模型,且以对数期Fv/Fm为最高.研究结果可为光合细菌生理生化特性研究提供重要的参考依据.