流域突发性重金属污染事件发生不确定性较高,难以预测和防控,严重威胁流域生态安全、人群健康乃至社会稳定.本研究以东江下游流域为研究区开展生态风险评价,基于"多风险源(危险性)-多胁迫因子(联合暴露)-多风险受体(脆弱性)-生态风险"的风险传递框架,运用贝叶斯网络,计算东江下游流域突发性Cr6+-Hg2+复合污染生态风险,概率化表征风险不确定性,进而提出流域风险防控与管理措施.结果表明:(1)东江下游深莞惠地区67家涉重金属风险源均会对其子流域造成生态风险,惠州市的生态风险明显高于深圳市和东莞市;(2)东江下游西枝江子流域的生态风险最为显著,其次是东江下游干流子流域和东江下游河网区子流域;(3)基于敏感性分析,"河流水体脆弱性"是造成东江下游流域生态风险的主导因子.研究结果可为东江下游流域生态风险防控与管理提供理论支持.

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑.雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁.以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势.结果表明:(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域.最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策:(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观生态风险程度较高地区的土地利用变化趋势,必要时进行土地整理工作;(2)雄安新区未来应主要关注常规洪水造成的生态风险,加固新安北堤,构建起步区洪涝灾害安全区域,并充分利用湿地实现蓄滞洪水和排涝功能;(3)雄安新区应重点关注北部区域干旱灾害生态风险防治工作,同时尽量保证白洋淀及周边河流水体的水位,保持湿地生态系统健康.

目的:分析不同季节轮虫群落结构的分布特征.方法:于2015年6月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)分别对北京地区北运河水系16个站点进行采样调查,应用轮虫群落的香农维纳指数、均匀度指数评价北京地区水质健康状况,并应用典范对应分析法判定影响北运河水系轮虫群落结构的主要环境因子.结果:北京水体共鉴定出轮虫种类23属46种,主要以龟甲轮属和臂尾轮属为主.春季、夏季和秋季种类丰富度分别为42、38和29种,轮虫密度平均值为53.23、166.63和34.13/L.香农维纳指数平均值分别为0.65、0.43和0.53;均匀度指数平均值分别为0.17、0.12和0.21.结论:春季高锰酸钾指数是影响轮虫群落结构的主要环境因子,夏季水温是影响轮虫群落结构的主要环境因子,秋季溶解氧是影响轮虫群落结构的主要环境因子.北京地区北运河水系水体呈多污型,水生态系统呈重度污染.

硅藻是水生态系统中最重要的初级生产者之一,不仅为生态系统中其他消费者提供碳源,也因分布广泛、种类多、世代时间短等特点,通常被认为是水环境及生态系统良好的指示生物.文章介绍了河流生态系统健康及生物完整性的概念,综述了硅藻尤其是底栖硅藻在水生态系统中的自身特点及作用;概述了硅藻在生物监测中广泛应用的前提:对环境因子的响应和国内外对硅藻及硅藻指数在河流生态监测中的研究进展;介绍了广泛应用的硅藻指数及基于硅藻的生物完整性指数的原理及构建方法;指出了硅藻及硅藻指数在生物监测及评价中可能所存在的问题,并提出了今后我国在这个领域后期需开展的工作.

根据2016年前、后汛期及枯水期流溪河14个断面底栖动物群落组成数据(4门8纲22目52科94属103种),采用底栖动物完整性指数(B-IBI),首次对亚热带地区河流进行健康评价.经筛选(32个候选指标),流溪河B-IBI体系由5个核心指标(总生物量,敏感类群个体％,EPT、摇蚊和耐污类群单元数)组成,评价标准为:健康＞3.24,亚健康3.24-2.43,一般2.43-1.62,差1.62-0.81,极差＜0.81,评价结果为:健康位点数占14.3％、亚健康50.0％、一般21.4％、差14.3％、无极差.总体上,B-IBI值反映流溪河上游健康状况较好,以EPT分类单元数和敏感类群个体％贡献最高,下游健康状况恶化,以耐污类群单元数贡献最高.此外,上游支流健康状况要优于上游干流,而下游则情况相反.相关性分析显示,B-IBI值与溶解氧呈极显著正相关(P＜0.01),与电导率、氨氮、总氮和总磷呈显著负相关(P＜0.05),反映流溪河当前健康水平受水体污染影响严重.核心指标与环境因子间CCA分析显示,前2主轴对环境因子解释度达68.1％,且对上、下游及干、支流有明显的梯度划分,说明所建B-IBI在流溪河有较高适用性.对比不同温度带研究结果发现,B-IBI体系受人为干扰和水体污染影响更加明显,体现其评价功能不受地理区域影响.

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.

河流水质空间变化特征是流域生态系统健康评价的关键指标,是地形、地貌、气候、水文等自然环境因素及综合反映人类活动强度的土地利用方式对流域生态环境的复合作用,研究河流水质空间异质性特征及其对流域土地利用方式的响应关系对流域生态管理具有十分重要的指导意义,然而水质空间异质性特征及其对土地利用方式的响应机制研究仍不清楚.本文以辽河流域支流蒲河子流域为研究对象,利用GIS技术和地统计学方法,分析蒲河流域水质指标TN、TP、NH4+-N、CODcr、pH、DO和TDS空间变异特征,探讨流域不同土地利用方式对水质空间变化的影响.结果表明:蒲河流域水质指标NH4+-N、DO和TDS受结构性因素影响显著,表现出较强空间变异性;TP、CODcr和pH的空间异质性较弱,主要由随机性因素引起;TN受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱空间变异特征;TN和NH4+-N含量与林地所占比例呈显著负相关,与耕地和建设用地所占比例呈显著正相关;pH和DO与水域面积和未利用地所占比例呈负相关;表明蒲河流域TN和NH4+-N空间异质性的主导因素为林地、耕地和建设用地等土地利用类型,pH和DO空间异质性的主导因素为水域和未利用地土地利用类型,该研究可为流域水环境管理提供数据支持.

农田土壤重金属的日益累积已对农作物安全、生态环境和人类健康造成严重威胁,高效、精确地识别农田土壤重金属风险区对农田的环境保护、污染预警和风险管控等有重要意义.以广州市增城区为研究对象,共采集204个农田土壤样点,测定了铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)和汞(Hg)7种重金属含量.针对实际采样数据中存在异常值与偏态分布,以及传统克里格法存在的平滑效应等问题,将序贯指示模拟引入农田土壤重金属的风险识别中,与常用识别方法进行比较,并根据Hakanson风险指数评价进行风险区划.结果表明:(1)对比普通克里格法,在精度相似情况下,序贯指示模拟法较为精细地模拟了重金属的空间分布,平滑效应低,预测的细节表现好;对比指示克里格法,其在划分风险区域时的不确定评估中准确度较高,其误判率仅为4.9％ ～ 17.1％,表明其能更好地适用于模拟农田土壤重金属的空间分布和风险识别;(2)增城区的农田土壤重金属均未超标,但在南部的极少数区域存在潜在中等风险,主要成因是包括企业生产、人类活动和河流沉积物等.本研究以序贯指示模拟为基础,有效克服了传统克里格法存在的异常值信息丢失和平滑效应问题,结合Hakanson风险指数法,为非均匀采样的土壤重金属空间风险的识别提供一种新的尝试.

伴随郊区城市化的快速发展,高强度人工管控对河流生态系统产生持续胁迫作用,河流生态系统健康受到严重威胁甚至损害.以北京房山区河流水系为例,于2016--2017年在区域内的31处样点进行野外调查.选取河流的水环境功能、防洪效益功能、生态效益功能和支持利用功能4方面16个具体评价指标,并通过层次分析法计算权重,构建区县尺度下的河流生态系统健康评价指标体系,并进行健康状况评价.结果表明:房山区河流的防洪效益功能与生态效益功能中“健康与亚健康”状态比例分别为58.0％与41.9％,而水环境功能与和支持利用功能中“较差与差”状态比例为71.0％与41.9％;河流生态系统健康整体水平较差,勉强满足河流生态系统一般需求.同时,房山区境内的拒马河与小清河的河流生态系统健康状态远优于大石河与永定河.河流生态基流是影响河流生态系统健康的关键因素,适当释放库区截留水量与调配区外清洁水体,已成为恢复房山区河流生态系统健康的前提与基础.

为促进城市河流的管理和保护,于2015年6月对北京市北运河水系的49个样点开展水生植物群落调查,在此基础上通过分布范围、判别能力和相关分析从备选指标中筛选适宜评价的核心指标,利用比值法计算各核心指标并累加求平均值得到各样点的植被生物完整性(VIBI). 从北运河水系共采集到36种水生植物,其中湿生植物14种,挺水植物13种,沉水植物6种,浮叶植物2种,漂浮植物1种. 北运河水系的水生植物群落物种多样性较低,28个调查样点无水生植物生长,其中包括9个断流河段. 21个有水生植物生长的河段中5个为健康(VIBI＞ 0.60),5个为良好(0.60＞VIBI＞ 0.38),7个为一般(0.38＞VIBI＞0.23),4个为较差(VIBI＜0.23). 根据VIBI的空间分布,上游沙河和温榆河以及远郊的凤河VIBI较高,而下游清河 、坝河和凉水河等支流的VIBI较低. 相关分析表明栖息地环境质量、栖境多样性、河岸植被多样性是影响北京市北运河水系VIBI的主要因素. 综上所述,受人类活动的干扰,北运河水系的水生植物物种多样性低,其中人类干扰小的支流植被生物完整性较高,而人类干扰严重的支流植被生物完整性较低. (图4 表4 参46 附表1)