生态地质环境承载力研究进展

生态地质环境从生态地质学和环境地质学发展而来,由地质环境、生态环境和社会经济环境三个子系统构成一个有机整体,它与环境类承载力结合形成生态地质环境承载力,表征环境能够承受的人类活动阈限。国内的生态地质环境承载力研究分为2000年以前的准备阶段、2000-2010年探索前进阶段、2011年至今的稳定发展阶段,国家重大方针政策实施和重大生态地质环境事件影响了承载力的研究方向。生态地质环境子系统和系统的承载力发展程度存在差异,生态环境承载力研究较多、地质环境承载力研究次之、社会经济环境承载力研究相对较少,系统承载力研究处于不断整合之中。已有研究在学科交叉融合、耦合机制、模拟预测模型集成和国家重大需求服务响应等方面存在不足。未来生态地质环境承载力研究应坚持系统观,统合子系统和系统两个尺度,从拓展学科纵深关联、深化多维耦合机制、发展集成模拟预测模型、面向国家与社会需求等方面将研究推向新高度。     

宁东能源化工基地粉煤灰重金属赋存特征及生态风险评价

为拓展粉煤灰的资源化利用,以宁夏宁东能源化工基地鸳鸯湖电厂粉煤灰为研究对象,使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试方法对粉煤灰理化特性进行表征和分析,并采用酸消解法、DTPA浸提法和Tessier五步提取法,对粉煤灰中铅(Pb)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、镉(Cd)和砷(As)6种重金属的全量、有效态、不同形态含量进行了测定。采用风险评价编码法(RAC)、次生相与原生相比值法(RSP)和潜在生态风险指数法评估粉煤灰重金属生态风险。结果表明:(1) 粉煤灰微观结构良好,密度小,速效钾和速效磷含量丰富。(2) 粉煤灰中6种重金属元素全量和平均值均超过宁夏地区土壤环境背景值,但未超过其他农用地土壤污染风险筛选值(基本项目),超标倍数大小顺序为Pb、Cu、Cr、As、Cd、Ni。6种重金属元素有效态含量均未超过宁夏地区土壤环境背景值和其他农用地土壤污染风险筛选值。(3) RAC评价结果表明,As具有极高生态风险,Cd、Cu和Ni具有中高风险,Cr、Pb分别为低风险和无风险。RSP评价结果表明,重金属As为轻度污染,Pb、Cr、Ni、Cu、Cd均为无污染。潜在生态风险指数法结果表明,粉煤灰中6种元素全量和有效态潜在生态危害指数(RI)处于Ⅰ级,轻微生态危害水平,其中Cd是生态风险的主要贡献元素。因此,粉煤灰可以作为煤矿胶结充填材料进行大规模资源化利用。      

岩溶生态系统中的植物

岩溶生态系统是受岩溶环境制约的生态系统,是脆弱的生态系统,缺水、少土、富钙是岩溶生态系统无机环境的基本特征,植物与岩溶环境长期的相互作用,演化出独特的岩溶植物。岩溶植物具有喜钙性、石生性、旱生性,其多样性表现为少属科、寡种属和特有种,更有岩溶生态系统中特有的洞穴弱光带、天坑植物群落。植物是生态系统的生产者,肩负着生态系统的生产力、生态服务功能的重任,退化岩溶生态系统的修复,需要根据中国岩溶生态系统发育特色,探索发展具有仿自然特色的生态产业,走出岩溶区“绿水青山就是金山银山”的道路,完善中国岩溶生态系统理论。      

基于连通性恢复的潜流带生态修复研究进展

潜流带是流域生态修复的关键区域之一, 潜流带修复的根本目标是恢复水系间的能量流通、物质传递和信息流动, 即恢复潜流带的连通性。对于潜流带连通性恢复而言, 应统筹考虑水文连通性、生态连通性和功能连通性等多层次的内容。潜流带生态修复相关研究主要基于流体动力学、地质学和生态学等基础理论, 剖析潜流驱动的生物地球化学耦合机制, 研发可促进潜流交换和恢复生物多样性的生态修复技术, 实现潜流带水文条件的改善与生物物种的恢复, 进而达到潜流带生态系统结构和功能综合性修复的目的。本文从潜流带水文连通性、生态连通性和功能连通性等多层次出发, 从潜流带流体动力学性能、介质性能、生物群落组成、食物网结构及环境生态功能等方面, 综述基于生态修复目标的潜流带连通性恢复理论与技术进展, 以实现潜流带生态系统整体稳定性的提升。在未来潜流带生态修复理论与应用研究中, 需发挥多学科交叉的优势, 耦合多组学方法对潜流带生态过程进行微观探索, 系统探究时间和空间尺度上潜流带生态修复过程的演替规律, 进一步构建多因素作用下的潜流带生态修复框架体系。     

吸湿凝结水对荒漠地区生物土壤结皮生态功能的影响综述

生物土壤结皮可以作为一种模式系统来研究复杂的生态学问题,而吸湿凝结水是生物土壤结皮在干旱期维持功能活性的基础,吸湿凝结水输入期间生物土壤结皮的生理活动会影响土壤中的碳交换和许多生物地球化学过程,因此,在荒漠生态系统中,地表吸湿凝结水与生物土壤结皮的关系研究显得尤为重要。但由于吸湿凝结水的形成过程受下垫面特征以及诸多热力及气象环境要素的影响,需要基于土壤学、生物学、气象学、物理学和表面科学等学科的交叉集成研究。在综述国内外研究动态的基础上,根据吸湿凝结水形成的物理基础,对比分析了不同原理测量方法的优缺点及发展趋势,从吸湿凝结水对生物土壤结皮的作用机制和生物土壤结皮发育对吸湿凝结水形成的影响两方面总结和讨论了目前吸湿凝结水形成与生物土壤结皮关系研究的进展和不足,根据现有研究结果,阐述了在未来全球变化背景下,非降雨水输入特征的改变及对生物土壤结皮发育和荒漠生态系统功能的生态作用,并提出了当前研究中存在的问题及未来的研究重点,这些问题的解决将提高我们对荒漠生态系统稳定性和可持续性的科学认知水平。     

山东省沂南县东部土壤重金属生态健康风险评价

【研究目的】 山东是中国矿业与农业发达省份、沂南县东部堪称其代表。掌握当地土壤重金属污染及对生态健康风险的影响对生态环境保护有重要意义。【研究方法】 系统调查分析表层土壤样品4779件,获取Hg、Cd、Cr、Ni、As、Cu、Pb、Zn等元素分布最新数据,并用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型等评价研究了生态健康风险及相关问题。【研究结果】 （1）上述重金属均量与临沂市土壤背景值大致相当,仅Hg略偏高且变异系数最大,指示当地土壤Hg受人类活动影响明显。与国家农用地土壤污染风险筛选值相比,Cu、Cr、Ni是相对主要超标元素,As、Cd、Cu、Pb超标倍数大,它们均可能会产生生态健康危害;（2）据地累积指数平均值,该区土壤总体无污染,据单样值,Hg、Cu污染最突出,其他6元素污染较轻;（3）生态风险方面,Hg、Cd是主要生态风险元素,As、Cu次之。高生态风险区为铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区;（4）人体健康风险方面,重金属对成人不具有非致癌风险和致癌风险,极个别地区对儿童具有非致癌风险和致癌风险,Cr、As是主要非致癌风险元素,As致癌风险最大。【结论】 沂南县东部土壤质量总体较好,铜井镇南东部、界湖镇西北金场附近以及县城西部主城区3个片区为高生态风险区,Hg、Cr、As为主要生态健康风险元素。     

内蒙古新巴尔虎右旗土壤重金属生态风险与来源分析

【研究目的】新巴尔虎右旗地处呼伦贝尔草原深处,矿业活动频繁。了解该地区土壤中重金属来源以及生态风险是评估区域环境影响前提。【研究方法】本文系统采集了矿石、基岩及土壤样品共221件,测试并分析了Cd、Cr、As、Hg、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素的含量。利用地积累指数法和潜在生态风险指数法评价了重金属的污染程度和生态风险,并综合运用相关分析、主成分分析法判断了土壤重金属的来源。【研究结果】研究表明,新巴尔虎右旗土壤重金属污染以轻度为主,Cd、Ni、As、Cr、Pb元素均存在一定程度的污染,污染区域集中于甲查矿区、准乌兰诺尔、呼伦湖西北岸以及克鲁伦河中游。Cr、Ni、Hg主要受人类活动影响;Cd、Zn、Pb受到自然因素与人类活动共同影响,As主要受自然因素影响。【结论】总体来看,本区生态风险整体较低,以Cd对生态风险的贡献最为突出,在本区土壤质量监测中应受到重视。     

浙江建德市耕地表层土壤硒分布、来源及生态效应

硒是重要的生命元素之一,对动物及人体健康具有重要意义。系统总结了建德市耕地表层土壤硒地球化学特征,分析了土壤硒的分布规律及其与黑色岩系之间的成因联系,探讨了黑色岩系富硒机制,研究了水稻植株中硒富集规律。结果表明,建德市耕地表层土壤硒含量介于0.06~11.5 mg/kg之间,均值为0.35 mg/kg,不同地质背景、成土母质、土壤类型中土壤硒含量差异显著。根据土壤硒和重金属含量,圈出清洁富硒土壤2 647 hm²,主要分布于寒武系灰岩、碳质页岩、钙质泥岩等岩石出露区,指示土壤富硒与这套寒武系“黑色岩系”有密切关系。古沉积学研究认为,黑色岩系形成于缺氧滞水的沉积环境,富含有机质的海底沉积物大量吸附来自地幔的硒,成岩后形成富含硒等元素的黑色岩系。水稻根系土中硒形态组成分析表明,醋酸溶解态硒占比较小,残渣态占比较大,说明水稻根系土中硒可利用性较低。稻米、莲子、草莓及其根系土采样分析表明,稻米对土壤硒的富集系数最高,水稻植株中硒含量具有根>叶>茎≈籽实的特征。     

四川邻水县华蓥山—西槽土壤Cu地球化学特征与生态健康

铜(Cu)是人体所必需的微量元素,目前我国还没有农作物Cu含量的推荐值,更缺少开发富Cu土地资源的土壤Cu含量标准。本文以四川省邻水县华蓥山—西槽耕地区为研究区,根据1∶5万土地质量地球化学调查获取的表层土壤、农作物及根系土中Cu含量数据调查结果,研究了土壤与农作物中Cu的含量及分布特征,分析了玉米籽实Cu生物富集系数(BAF)的影响因素,构建了玉米籽实Cu的BAF预测模型,提出了开发富Cu玉米和富Cu土地资源的Cu含量最佳赋值范围。研究结果显示:(1)研究区表层土壤Cu含量范围为(3.33～173)×10^-6,平均值、中位值分别为26.85×10^-6、25.60×10^-6。土壤Cu高值区主要分布在邻水县华蓥山玄武岩、碳酸盐岩与炭质页岩为成土母岩的地区,土壤Cu低值区分布在西槽侏罗系砂页岩为成土母岩的地区。(2)研究区玉米籽实Cu含量范围为(0.80～2.71)×10^-6,平均值为1.76×10^-6,中位值为1.82×10^-6。(3)为保证人体摄入Cu安全...     

城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全评价——以西安市为例

快速城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全研究是城市化区域生态安全和可持续发展研究的重要课题.构建都市农业景观生态安全评价指标与方法,探讨城市化对都市农业景观生态安全的影响具有重要的科学意义.以西安市为例,应用GIS和RS技术方法,结合"压力-状态-响应"(PSR)模型建立了都市农业景观生态安全综合评价指标体系,通过提取1999、2006和2013年的农业景观类型信息,定量分析了都市农业景观变化特征、动态评价了都市农业景观生态安全过程.结果表明:1999-2013年西安市农业景观结构变化剧烈,景观斑块数量增加、平均斑块面积减小,聚集度变差,景观趋于复杂化、破碎化,耕地、林地面积显著减少,园地面积增加.城市化的快速发展导致都市农业生态安全压力指数由0.43上升为0.59,生态安全状态指数由0.73降至0.28,生态安全响应指数则由0.26上升为0.77,生态系统服务价值下降;城市化过程带来的景观压力指数上升以及景观状态指数下降,使得都市农业景观生态安全综合指数由0.56先下降为0.4,后上升到0.48.城市化过程中的都市农业景观生态安全评价可以为都市农业可持续发展、土地可持续利用管理和科学决策提供依据.