探究空间特征尺度下景观格局与水质的关系,对正确揭示格局如何影响水体污染迁移过程具有重要意义.本研究以福建省闽江流域为例,划分子流域、河岸和圆形缓冲区3种空间尺度,收集流域内26个监测断面的水质数据,基于Landsat-8影像分析景观格局特征.利用半变异函数、冗余分析等手段,识别各空间尺度的特征尺度,探讨在空间特征尺度下景观格局对水质的影响.结果显示:(1)闽江流域水质总体达到Ⅱ类标准,但仍存在超标水质,主要由水产禽畜养殖所致.(2)河岸尺度的特征尺度在1000 m缓冲区,而圆形缓冲区的特征尺度在2000 m.(3)子流域尺度景观格局对水质的总解释最强,达58.4％,其次为河岸(45.2％)、圆形缓冲区尺度(38.4％).(4)林地的聚集程度和城镇最大斑块指数是影响水质的主要景观格局变量.上游汇水单元是未来水资源管理的关键区域,减少污染排放,增大林地优势和聚集程度,打破大面积建成区的连续性,有助于净化水质.

以 1986 年、2003 年、2021 年 3 期Landsat遥感影像数据和森林资源连续清查数据等为基础数据,从景观要素斑块特征、景观要素空间构型与景观异质性 3 个方面构建景观格局指数,分析闽江流域森林景观格局的动态变化及影响因素.结果表明:2021 年,有林地面积占闽江流域林地面积的 68.28%,是流域景观的基质类型;1986-2003 年,有林地面积增加了 349 134.5 hm2;2003-2021 年,有林地面积增加了 392 508.77 hm2.有林地景观要素边缘密度、内缘比增大,平均形状指数与分维数均减小,斑块边界趋于光滑、简单、有规则.流域斑块总数减小,总周长与斑块平均面积增大,景观破碎化降低,分布趋于聚集.在景观异质性方面,优势度指数与香农多样性指数增大,均匀度指数减小,说明优势景观有林地对整个流域景观的控制作用增大,景观稳定性增强,异质性降低.综上可知,闽江流域森林景观边缘效应增加,破碎度降低,景观生态功能增强,生态环境质量提升.

为了解湿地公园芦苇植株对重金属的富集效果,选取闽江福州段乌龙江沿线6个湿地公园(农大湿地公园、农大沙滩公园、金山寺湿地公园、流花溪湿地公园、乌龙江湿地公园和怀安绿道湿地)为对象,运用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定芦苇植株、芦苇根际土壤中重金属及湿地公园水域沉积物(As、Zn、Pb、Ni、Cr、Cu)累积含量.结果表明:(1)沉积物中As的污染指数达强度(＞3),As的地累积指数达到中-强度(2～3),其他元素的污染指数为轻微、中等,地累积指数为轻微-中度,各湿地公园的潜在生态风险指数处轻微级,但As污染有待加强治理.(2)芦苇对As的转运系数均值达1,主要富集于地上部,具有良好的As适应性;Zn、Pb、Ni、Cu主要富集于芦苇根系.(3)农大沙滩公园芦苇为Pb富集型,怀安绿道湿地芦苇为Cu富集型,可推广为闽江流域Pb、Cu含量超标的湿地公园重金属修复植物.

目的 调查闽江流域福州段水域水体中四环素类、磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类和β-内酰胺类抗生素残留水平和分布特征. 方法 用大体积水专用柱固相萃取净化-液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)法测定水中抗生素的含量.结果 在闽江流域福州段水体中,检出了磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类3类13种抗生素,其最高浓度是磺胺类(磺胺氯哒嗪)为60.9 ng/L,喹诺酮类(恩诺沙星)为15.1 ng/L,大环内酯类(红霉素)为40.5 ng/L.平均浓度最高的分别是磺胺甲噁唑31.6 ng/L,恩诺沙星3.12 ng/L和红霉素14.1 ng/L. 结论 闽江流域福州段水体已受到抗生素的污染.应引起有关部门的重视,应加强对水体的定期监测,并采取相应防范措施,以减少水体抗生素残留污染.

流域及其生态环境问题受到国内外的广泛关注,我国面临的流域生态环境问题突出亟待解决,体现流域生态系统完整性的山水林田湖草生命共同体理念对我国流域生态保护修复工作具有重要意义.以福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区——闽江流域为例,在介绍其生态环境特征的基础上,通过梳理分析,根据区域生态功能的重要性构建“一江一带一区一屏”的闽江流域总体生态安全格局,面临的主要生态环境问题包括闽江水环境污染、流域岸带水土流失、矿区生态破坏、森林屏障和生物多样性退化等一系列威胁;分析提出了闽江水环境综合治理、干支流沿岸带水土流失防治、矿区废弃土地修复、武夷山地等重要生态屏障森林和生物多样性保护等主要任务及相应工程措施,体现了流域整体性、系统性的保护修复需求和内在逻辑;讨论了监测、评价等保障措施,为改善闽江流域生态系统和开展山水林田湖草生态保护修复工程提供科学依据和实践经验.

目的 建立水体中20种多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)的稳定性同位素内标-全自动固相膜萃取-气相色谱质谱联用测定法,并应用于实际水样的测定.方法 采集福州瓶装矿泉水(地下水)、自来水(生活饮用水管道末梢水),闽侯大学城内河水(地表水)和溪源宫溪水(生活水源水)等水样,气相色谱质谱联用(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)分析本底值,用含13C12稳定性同位素的PCBs定量内标(surrogate solution,SS)定量.各水样20、40和80 ng/L3个浓度加标(n=7),计算SS回收率进行前处理质控,计算PCBs回收率和相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)以验证方法,并将此法用于闽江流域上游支流至下游入海口共17个横断面江水的测定.结果 方法检出限(method detection limits,MDL)为1.9～6.6 ng/L,水样回收率为70.9％～127％,RSD为0.5％～13％,定量内标SS的回收率为40％～90％.实际水样均未检出PCBs.结论 本方法采用全自动固相萃取膜技术,比传统手工固相萃取柱法节省试剂,自动化程度高,同时运用稳定性同位素内标,结合GC-MS技术,结果更准确可靠,可运用于实际水样PCBs的测定.

探讨流域地区的生态系统服务功能对高效配置环境资源和合理制定生态环境政策具有重要意义.以闽江流域为研究对象,利用2006年、2011年、2016年三期遥感影像提取闽江流域各个县市的耕地、森林、草地、水体、不透水地表和裸地等专题信息,综合生态系统服务价值表、生态系统服务价值估算模型以及生态系统服务功能权衡协同模型,评估闽江流域生态系统服务价值,并分析该流域生态系统服务价值变化规律趋势及权衡协同关系.结果 表明:2006-2016年闽江流域土地利用类型变化较大,森林面积、耕地面积、不透水地表增多,草地面积、水体面积、裸地面积减少,水体面积变化最大;生态系统服务价值总量由2006年的101.12×109元减少到2016年的99.54× 109元.2006-2016年,闽江流域内各生态系统服务之间关系以协同关系为主导;2011-2016年,协同关系占比显著提升,但协同度有所降低.同期内,闽江流域生态系统服务功能权衡协同的相似结果亦表现在闽江上游区域中,可认为闽江上游区域作为城市化进程的“衍射区域”,可有效地作为调整闽江流域生态系统服务关系的关键区域.

由于没有明显的地理阻隔,闽浙丘陵地带花臭蛙复合体(Odorrana schmackeri species complex)的物种组成、分布界限、分布格局存在争议.2016年9月至10月对闽浙交界地带福建省宁德市屏南县和南平市浦城县进行野外考察、样本收集,通过扩增样本线粒体12S rRNA和16S rRNA基因并与黄岗臭蛙(O.huanggangensis)、天目臭蛙(O.tianmuii)和花臭蛙(O.schmackeri)的序列进行比对,构建系统发生关系、计算遗传距离,结合形态学鉴定和形态量度分析,对福建省花臭蛙复合体组成进行了研究.结果 显示,福建省花臭蛙复合体包括黄岗臭蛙和天目臭蛙,其中黄岗臭蛙分布于武夷山山区、闽江和九龙江流域,天目臭蛙仅分布于衢江(钱塘江主要支流)的次源地——浦城县管厝乡东北部,为福建省臭蛙类分布新记录种.本研究增添了福建省两栖动物多样性并细化了黄岗臭蛙和天目臭蛙在该省分布范围的认识,但是浦城县西北端长江流域的花臭蛙复合体的物种组成仍需进一步确认.水系和流域是否影响花臭蛙复合体物种分化和分布格局以及这些近缘物种的物种形成机制有待进一步研究.

目的 研究闽江流域的鱼中8种酚类内分泌干扰物的污染特征.方法 利用凝胶渗透净化-超高效液相色谱-串联质谱法对闽江鱼中8种酚类内分泌干扰物进行测定,对结果进行统计分析.结果 鱼肉及内脏中8种酚类内分泌干扰物检出范围为ND～820.1 ng/g.不同鱼种间,8种酚类内分泌干扰物含量差异较大,BPA与4-NP含量较高.鱼肉中BPF、BPS、BPA、4-NP、4-n-NP、4-t-OP均低于内脏,差异有统计学意义(P＜0.05).鱼对8种酚类内分泌干扰物组分间富集系数差异较大,平均富集倍数在123.5～7 179之间.结论 闽江鱼中8种酚类内分泌干扰物均有不同程度的检出,不同鱼种间含量差异较大,鱼肉中BPF、BPS、BPA、4-NP、4-n-NP、4-t-OP均低于内脏,鱼对酚类内分泌干扰物具有一定的富集作用.

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义.以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局.结果表明:(1)闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64％,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27％;模拟的土地利用Kappa系数达89.09％,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显.(2)研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域.(3)2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24％;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42％.(4)闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平.研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展.