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嘉陵江中下游不同河道断面沉积物真菌群落结构与功能

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环境科学 2024年第7期45卷 4006-4013页

作者：王瑜徐飞竹兰萍张拓刘思瑶简磊吕书丛中国环境科学研究院北京100012 西华师范大学环境科学与工程学院南充637009 四川省生态环境科学研究院成都610041

为探究不同干扰对嘉陵江河道沉积物真菌群落的影响,以期为河流生态系统保护提供科学依据.以嘉陵江干流河道沉积物真菌为研究对象,利用高通量测序和生物信息学技术分析不同类型人为扰动(工程干扰、支流干扰、采砂干扰和垦殖干扰)及无干... 详细信息

为探究不同干扰对嘉陵江河道沉积物真菌群落的影响,以期为河流生态系统保护提供科学依据.以嘉陵江干流河道沉积物真菌为研究对象,利用高通量测序和生物信息学技术分析不同类型人为扰动(工程干扰、支流干扰、采砂干扰和垦殖干扰)及无干扰断面河道沉积物真菌群落的组成和功能差异.结果表明:(1)垦殖和工程干扰显著抑制了真菌群落物种多样性和丰富度(P河流生境质量提供参考依据.

关键词：嘉陵江沉积物真菌群落结构高通量测序

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甬江流域氮素收支估算及驱动因素分析

环境科学研究 2024年第7期37卷 1435-1445页

作者：杨宏伟黄国鲜罗艳雷坤郎琪翁巧然王文辉彭嘉玉李晓光青海大学土木水利学院青海西宁810016 中国环境科学研究院生态环境部河口与海岸带环境重点实验室北京100012 宁波市生态环境科学研究院浙江宁波315012

近年来,大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入,导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域,甬江作为汇入杭州湾的重要... 详细信息

近年来,大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入,导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域,甬江作为汇入杭州湾的重要河流之一,近年来其入海断面总氮浓度和氮通量反弹明显,开展甬江流域的氮收支估算是开展流域氮污染治理与管控、改善近岸海域水质的重要前提。本文利用2021年甬江流域的基本统计数据和相关参数对该区域氮的收支进行估算,阐明了氮收支的主要驱动因素及其对环境的影响。结果表明:2021年甬江流域氮输入量为5.1×10^(4 )t;氮盈余量高达2.17×10^(4) t,占氮输入量的42.56%;流域氮负荷[172.56 kg/(hm^(2)·a)]和陆地氮通量[105.8 kg/(hm^(2)·a)]均高于全国平均水平。氮输入源主要包括人畜排泄、化学氮肥、大气沉降,占比依次为39.11%、26.33%、20.91%;氮输出中,有48%被作物收获带走,有26.98%通过反硝化、氮挥发进入大气,有21.47%以径流的形式进入水环境;从空间分布上,鄞州、镇海等地区面临较为严峻的氮污染潜势。冗余分析(RDA)显示,人口密度、人口数量、农作物种植面积、畜禽数量以及与人类活动有关的工业企业总产值、城镇化程度和GDP是甬江流域氮盈余、氮负荷以及陆地氮通量的主要驱动因素。鉴于甬江流域显著的氮盈余状况,建议采用氮素源头减排治理管控措施以消除氮素盈余对甬江流域氮平衡造成的负面影响。甬江流域氮收支平衡估算可为合理制定氮污染治理管控措施,科学调控流域氮收支和改善近岸海域水环境质量提供科学依据和支撑。

关键词：氮素收支甬江流域氮负荷陆地氮通量驱动因素环境影响

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甬江流域氮素收支估算及其驱动因素分析

环境科学研究 2024年

作者：杨宏伟黄国鲜罗艳雷坤郎琪翁巧然王文辉彭嘉玉李晓光宁波市生态环境科学研究院青海大学土木水利学院中国环境科学研究院生态环境部河口与海岸带环境重点实验室

近年来，大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入，导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域，甬江作为入汇杭州湾的... 详细信息

近年来，大量农业氮肥施用、化石燃料使用等人为活动的扰动增加了生态系统的氮输入，导致河流硝酸盐超标、湖库与近岸海域富营养化和土壤酸化等环境问题。长江口-杭州湾是我国近岸海域劣四类水质分布的主要区域，甬江作为入汇杭州湾的重要河流之一，近年来其入海断面总氮浓度和氮通量反弹明显，开展甬江流域的氮收支估算是开展流域氮污染治理与管控、改善近岸海域水质的重要前提。本文利用2021年甬江流域的基本统计数据和相关参数对该区域氮的收支进行估算，阐明了氮收支的主要驱动因素及其对环境的影响。结果表明：2021年甬江流域氮输入量为5.1×104t；氮盈余量高达2.17×104t，占氮输入量的42.56%；流域氮负荷〔172.56 kg/(hm2·a)〕和陆地氮通量〔105.8 kg/(hm2·a)〕均高于全国平均水平。氮输入源主要包括人畜排泄、化学氮肥、大气沉降，占比依次为39.11%、26.33%、20.91%；氮输出中，有48%被作物收获带走，26.98%的氮素通过反硝化、氮挥发进入大气，21.47%以径流的形式进入水环境；从空间分布上，鄞州、镇海等地区面临较为严峻的氮污染潜势。冗余分析(RDA)显示，人口、农作物种植面积、畜禽数量以及与人类活动有关的工业企业总产值、城镇化程度和GDP是甬江流域氮盈余、氮负荷以及陆地氮通量的主要驱动因素。鉴于甬江流域显著的氮盈余状况，建议采用氮素源头减排治理管控措施以消除氮素盈余对甬江流域氮平衡造成的负面影响。甬江流域氮收支平衡估算可为合理制定氮污染治理管控措施，科学调控流域氮收支和改善近岸海域水环境质量提供科学依据和支撑。

关键词：氮素收支甬江流域氮负荷陆地氮通量驱动因素环境影响

2018～2022年海河流域总氮浓度时空变化特征及驱动因素分析

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环境科学 2024年

作者：熊伟光彭嘉玉李晓光郭朝臣杨坤王文辉吕旭波雷坤中国海洋大学环境科学与工程学院中国环境科学研究院河口与海岸带环境重点实验室中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心

京津冀地区是环渤海区域经济、资源与环境矛盾最为尖锐的地区，入海河流携带丰富总氮输入渤海湾，是引起海湾富营养化的主要陆源输入.将京津冀海河流域划分成112个(2018～2019年)和187个(2020～2022年)控制单元，结合欧式距离分析法和K... 详细信息

京津冀地区是环渤海区域经济、资源与环境矛盾最为尖锐的地区，入海河流携带丰富总氮输入渤海湾，是引起海湾富营养化的主要陆源输入.将京津冀海河流域划分成112个(2018～2019年)和187个(2020～2022年)控制单元，结合欧式距离分析法和K-均值聚类分析法，系统分析2018～2022年京津冀地区海河流域地表水总氮浓度时空变化特征.结果表明，区域总氮年均浓度表现为先降低(2018～2020年)再缓慢升高(2021～2022年)的趋势，其中，2021年6月至2022年6月总氮浓度上升显著；年内总氮浓度则呈现“U”型分布特征，丰水期浓度较低，枯水期浓度较高.相较于枯水期，丰水期高浓度区间的控制单元数减少，低浓度控制单元数增加.相较于平水期(3～5月)，平水期(10～12月)控制单元的总氮浓度更高.浓度梯度超过10 mg·L-1和0～1 mg·L-1的控制单元具有明显的空间迁移特征，超过10 mg·L-1控制单元质心中部向东北方向转移，0～1 mg·L-1的控制单元质心由中部向中南部转移.识别出控制单元总氮浓度变化表现出3种模式，1种U型和1种W型模式表现出汛期总氮浓度升高的特征.流域总氮浓度时空分布特征受土壤蓄积氮量、降雨和气温等因素的共同作用结果，2021年后总氮浓度显著上升，则是受到当年夏季极端降雨事件的短期冲刷，以及暴雨后地下水抬升影响造成.

关键词：京津冀海河流域总氮时空变化特征降雨

黄河流域河套灌区农业面源污染模拟的难点与重点分析

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环境科学研究 2024年第1期37卷 73-79页

作者：侯聪宇刘海霞赵健宋永会中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012

黄河流域河套灌区农业面源污染问题突出,使用模型模拟是对河套灌区农业面源精准溯源、准确预测、评估治理措施治理效果和生态环境影响的有效途径,也是全面应用“监测-溯源-核算-治理-管理”农业面源污染全链条防控技术体系的关键核心步... 详细信息

黄河流域河套灌区农业面源污染问题突出,使用模型模拟是对河套灌区农业面源精准溯源、准确预测、评估治理措施治理效果和生态环境影响的有效途径,也是全面应用“监测-溯源-核算-治理-管理”农业面源污染全链条防控技术体系的关键核心步骤.经梳理发现,目前河套灌区农业面源污染模型由于缺乏对“源-汇”关系的精准表述和输移转化机制的阐明,导致存在一定的“假拟合”现象,致使后续使用模型模拟得到的结论存在较大的误差和不确定性,其结果在溯源、核算、评估等方面均无法完全成为具有实际指导意义的工具;除此之外,目前河套灌区现有的水文水质数据监测网络一定程度上难以满足日益增长的农业面源模型建立、率定和验证的需要,因此率定与模拟的结果很难具有更高的时空分辨率,导致对月尺度以下发生的面源污染行为和相应的环境危害评估与实际情况具有较大偏差.因此,建议建立流域层面农业面源污染监测网和数据分享平台以获取来自河套灌区具有更高时空精度的实测数据,并通过实地实验的方式阐明在河套灌区这一特殊“农业-环境”系统中面源污染物的输移转化机制,并在此基础上开发新的可以复现并模拟该机制的机理-大数据耦合模型来为区域内的科学研究与政策决定提供帮助.

关键词：黄河流域河套灌区农业面源污染模型模拟治理监管

黄河流域上游煤矿区土地利用类型变化及其对固碳服务的影响

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环境科学研究 2024年第1期37卷 190-201页

作者：张泽民刘博关潇中国环境科学研究院国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室北京100012 中国环境科学研究院生态研究所北京100012

明晰矿区土地利用变化及其对区域碳储量的影响,是“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段.基于多源数据集,使用InVEST模型、土地利用动态度、转移矩阵、缓冲区分析和灰色关联度等方法,识别了1990-2020年黄河流... 详细信息

明晰矿区土地利用变化及其对区域碳储量的影响,是“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段.基于多源数据集,使用InVEST模型、土地利用动态度、转移矩阵、缓冲区分析和灰色关联度等方法,识别了1990-2020年黄河流域上游13个大中型煤矿区的土地利用类型时空变化,评估了不同矿区及其周边不同距离缓冲区的固碳服务能力,并对二者的关联度进行分析,旨在厘清矿区土地利用变化对固碳服务的影响.结果表明:(1)1990-2020年煤矿区土地利用类型主要以草地、未利用地、林地和耕地向城乡工矿居民用地转移为主,城乡工矿居民用地面积以288.8 hm^(2)/a的速度持续扩张.(2)1990-2020年不同时段城乡工矿居民用地的单一动态度均为正值,草地和未利用地则均为负值,其中2010-2015年各土地利用类型的综合动态度均较高,2015-2020年则均相对较低,并且露天开采方式矿区土地利用强度远高于井工开采方式.(3)1990-2020年各矿区内单位面积年固碳量在0.7~4.1 Mg/hm^(2)之间,在时间上呈先下降后升高再下降的趋势,并且在距离矿区50 km范围内,距离越远,平均单位面积年固碳量越高,影响程度逐渐下降.(4)不同土地利用类型与单位面积年固碳量的平均关联度从高到低表现为未利用地>耕地>草地>林地>水体.研究显示,黄河流域上游煤矿区开发过程中未利用地和耕地面积的变化是矿区生态系统固碳服务变化的重要原因.

关键词：黄河流域上游煤矿区土地利用类型变化固碳服务缓冲区分析

辽河流域氮素时空分布及其对土地利用和降雨的响应

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环境科学 2024年第4期45卷 2373-2384页

作者：周波李晓光童思陈吕旭波郭朝臣雷坤重庆交通大学河海学院重庆400074 中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨... 详细信息

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨的响应进行了研究.结果表明:(1)在时间上,7年来总氮浓度整体呈上升趋势,氨氮浓度呈下降趋势.总氮和氨氮浓度呈明显季节规律,其中总氮浓度在秋冬季节高,在春夏季节低;氨氮浓度在春冬季节高,在夏秋季节低.(2)空间上,总氮浓度呈西高东低分布;氨氮浓度呈中间高四周低分布.汇入支流和上游发源地总氮浓度过高,可能分别是辽河流域西部小凌河流域和饶阳河流域总氮浓度高的原因.(3)农田和城市用地是氮素升高的主要影响因素,森林对氮素具有净化作用.土地结构对总氮在小尺度、枯水有更好的解释能力,而氨氮在大尺度、丰水有更好的解释能力.(4)强降雨发生之后,氮素浓度通常在当天或雨后1~5 d内达到峰值.随着降雨强度的增加,氮素浓度呈现先增加后减少的趋势.

关键词：辽河流域总氮氨氮土地利用强降雨

莱州湾入海河流总氮来源及季节性变化成因解析:以弥河为例

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1423-1434页

作者：禹姝含张熙堂张宇轩刘瑞志谷秀赵亮孟庆佳天津科技大学海洋与环境学院天津300457 中国环境科学研究院河口与海岸带环境重点实验室北京100012 潍坊市青州生态环境监控中心山东潍坊262500

入海河流携带的陆源总氮污染是近岸海域无机氮的重要来源,为探究莱州湾入海河流总氮污染内因,本文以弥河为例,分析其2020-2022年生态环境保护部门常规监测及2023年补充调查的加密监测数据,核算各行业总氮污染负荷,系统解析弥河总氮污染... 详细信息

入海河流携带的陆源总氮污染是近岸海域无机氮的重要来源,为探究莱州湾入海河流总氮污染内因,本文以弥河为例,分析其2020-2022年生态环境保护部门常规监测及2023年补充调查的加密监测数据,核算各行业总氮污染负荷,系统解析弥河总氮污染来源及季节性变化成因,并提出总氮管控治理措施建议。结果表明:①弥河流域总氮浓度呈现明显的季节性变化规律,即秋冬高、春夏低。②弥河干流总氮浓度呈“上游相对较低、中下游高”的特征,其中,以农业用地(60.6 mg/L)和居民用地(20.4 mg/L)为主的洗耳河、龙岗河和黄龙沟河等支流流域总氮浓度较高,以山地(6.3 mg/L)、荒地(7.6 mg/L)和湿地(6.9 mg/L)为主的五井石河和南阳河等支流流域总氮浓度较低。③弥河流域总氮来源主要为农业面源(49.3%)、工业与城镇生活源(43.3%),其中农田大棚施肥量高、灌溉水量大、氮磷流失系数高等因素,是弥河农业种植源在农业面源中占比较高(45.4%)的主要原因。④弥河流域总氮季节性变化主要与流域内降雨量、农业面源、污水处理厂工艺效率和河道生态系统自净能力相关。研究显示,弥河流域总氮高值区最主要的污染源为农业面源污染,管控重点是洗耳河流域的地下水和农田大棚种植。

关键词：总氮入海河流季节变化降雨量农业污染

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长江流域城市绿色发展评价与障碍影响

生态学报 2024年第15期44卷 6554-6566页

作者：李林子邓陈宁詹丽雯李小敏谢明辉中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

建设长江流域绿色发展示范带是美丽中国建设的重大任务,开展城市绿色发展评估和障碍影响识别有助于推动长江流域绿色发展。构建了以水为纽带、体现“三水”统筹的长江流域城市绿色发展指标体系,基于CRITIC-熵权、TOPSIS、障碍度模型和... 详细信息

建设长江流域绿色发展示范带是美丽中国建设的重大任务,开展城市绿色发展评估和障碍影响识别有助于推动长江流域绿色发展。构建了以水为纽带、体现“三水”统筹的长江流域城市绿色发展指标体系,基于CRITIC-熵权、TOPSIS、障碍度模型和系统聚类等综合评价方法,对流域内63个重点城市2012—2021年的绿色发展和障碍影响进行评估。结果表明:(1)共抓大保护以来长江流域城市绿色发展进程明显加快;(2)经济规模、生产率、环境效率对城市绿色发展的阻碍明显减小,产业结构重化工化、农业面源污染的阻碍更加突显,多数城市绿色发展都面临水资源开发程度高和经济社会用水效率低的障碍;(3)生态阻力型城市应重点加强水生态环境安全管理,降低资源开发强度,执行更严格的管控制度;经济阻力型城市应重点发展零污染产业,建立健全生态产品价值实现机制;效率阻力型城市应强化水资源刚性约束,推动工农业生态循环发展,大幅提高资源环境效率;生态-经济阻力型城市应率先推动涉水产业绿色改造和优化升级,提升市场竞争优势,同时加强涉水产业环境风险管理;混合阻力型城市应重点依靠创新驱动推动产业转型升级和资源环境效率提升,同时统筹好“三水”关系。

关键词： CRITIC-熵权 TOPSIS 障碍度绿色发展长江

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