环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 经验分别取 0 1 和 0 65; 任意像元的植被指数,k= ρ 2 -ρ 1,ρ ρ 2 +ρ 2 ρ 1 为 MODIS 第 2 1 波段的反射率 1 对于水体像元,ε 31 =0

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1 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 基于 MODIS 数据的云南省地表温度反演研究 徐 虹, 戴丛蕊 ( 云南省气候中心, 云南昆明 ) 摘要 : 基于 MODIS 数据反演云南省地表温度, 采用分裂窗算法需要参数较少 易实现 研究表明 : 云南省地表温度由北向南递增, 东部高 西部低, 基本符合云南省实际情况 利用气象观测站实测数据进行验证, 平均误差为 3 16, 两组数据基本接近, 证明基于 MODIS 数据和分裂窗算法反演云南省地表温度是可行的 关键词 : 遥感 ;MODIS; 地表温度 ; 反演 ; 云南中图分类号 :X16 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 地面温度是反映土壤 植被 大气系统能量流动与物质交换 土地资源和环境管理的重要参数 [1], 它在气象 地质 水文 生态等众多领域有着广泛的需求 以往研究地表温度变化, 常规方法是使用地面气象站点的观测资料 而现在的, 由于常用气象站点空间分布不均匀, 依靠地面观测站大面积获取地表温度参数 宏观把握其时空分布规律有难度 应用遥感技术可以弥补这一不足, 大面积地定量反演地表温度 [2] MODIS 中分辨率传感器针对陆地 海洋 大气等波谱特征设计,36 个波段中, 有 5 个近红外波段, 分别是波段 和 19, 其中 和 19 波段是水汽吸收波段, 而波段 2 5 是大气窗口波段 波段是热红外波段范围, 可用来反演地表温度 MODIS 地面分辨率分别为 250m 500m 1000m, 光谱分辨率高 [3] 因此, 利用 MO DIS 遥感影像获取大区域地表温度信息和空间分布规律, 对于监测地表状况和生态环境变化有重要意义 1 MODIS 数据的地表温度反演 劈窗算法是目前遥感反演地表温度发展最成熟 [4] 的一种方法, 在众多的劈窗算法中, 覃志豪等提出的分裂窗算法需要参数少 计算简单 反演精度较高 本文应用该方法进行 MODIS 地表温度的反演 T s =A 0 +A 1 T 31 -A 2 T 32 式中,T s 为地表温度,T 31 T 32 为 MODIS31 32 波段的亮度温度, 单位, 其中 : 收稿日期 : 作者简介 : 徐虹 (1974-), 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事农业气象与卫星遥感应用研究 A 0 = E E ,A 1 = 1+A E 1,A 2 =A E 2,A=D 31 / E 0,E 0 =D 32 C 31 -D 31 C 32,E 1 =D 31 (1-C 31 -D 31 )/E 0, E 2 =D 32 (1-C 32 -D 32 )/E 0,C i =ε i τ i,d i =(1-τ i ) (1+τ i -ε i τ i ),i=31 32,E 0 E 1 E 2 C 31 C 32 D 31 D 32 为中间变量,ε i 为地表比辐射率,τ i 为大气透过率 可见大气透过率和地表比辐射率是求解地表温度的两个关键参数, 只要计算出这两个参数, 就可以得到地表温度 1 1 大气透射率大气透射率是地表辐射 反射透过大气到达传感器的能量与地表辐射能 反射能的比值 MODIS 31/32 冬季中纬度标准大气状况下大气水汽含量 ω 和 τ 透过率呈线性关系 [5] :τ 31 = ω ,τ 32 = ω 大气水汽含量 ω 可由 MODIS 大气水汽吸收波段 19 大气窗口波段 2 反演得到 [6] : ω= [ α-1nτ ω β ] 其中 :τ ω =ρ 19 /ρ 2,ρ 19 ρ 2 为 MODIS 第 19 2 波段反射率,α β 是参数, 对于复合性地表 α= 0 02 β= 地表比辐射率地表比辐射率是物体与黑体在不同温度 不同波长下的辐射出射度的比值 MODIS 混合像元的地表比辐射率 [7] : ε i =ε iv R v P v +ε is E s (1-P v ) +dε 式中 :ε iv ε is 为植被和裸土在第 i(i=31 32) 波段的地表比辐射率 ;P v 为像元植被覆盖度,P v = k-k s k s -k v,k s k v 为完全裸土和植被的植被指数, 根据 1

2 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 经验分别取 0 1 和 0 65; 任意像元的植被指数,k= ρ 2 -ρ 1,ρ ρ 2 +ρ 2 ρ 1 为 MODIS 第 2 1 波段的反射率 1 对于水体像元,ε 31 = ε 32 = , R v R s 为植被和裸土的温度比率, 根据地表典型地物温度差异进行模拟, 得出简单估算植被 裸土的温度比率公式为 :R v = P v R s = P v,dε 是热辐射相互作用校正, 由植被与裸土 之间的热辐射相互作用产生, 可通过如下经验公式来估计 [8] :dε= min(P v,1-p v ), 式中 :min (P v,1-p v ) 取 P v 和 (1-P v ) 的最小值 2 结果与分析利用上述方法, 选取 2012 年 12 月 16 日 14 时 47 分过境的 MODIS 数据反演云南省地表温度如图 1 ( 图中云南省东部和西北部白色区域有云 雪覆盖 ) 影响地表温度的因素主要有 : 纬度 海拔和地表覆盖状况等 云南地处低纬高原, 地理位置特殊, 地形地貌复杂, 属低纬山原季风气候, 全省气候类型丰富多样 这决定了其地表温度的空间分布的复杂格局 总体来看, 云南省地表温度分布由北向南递增, 以哀牢山为界将全省分成两个区, 东部高 西部低 滇西北的迪庆州 怒江州由于海拔较高, 地表温度最低 滇西的保山市 德宏州植被覆盖率高 森林资源丰富, 客观上起到调节小气候的作用, 这些因素一定程度上造成了这些地区地温相对较低 滇东南的文山 红河和滇南的版纳平均地表温度最大 不同的地物类型的地表温度差异明显 滇西北 有雪覆盖的区域, 地表平均温度最低, 约为 <5 ; 滇池 抚仙湖 阳宗海 杞麓湖 程海 洱海等九大高原湖泊由于水面的热容量大, 地表温度相对较低, 约为 10~15 ; 金沙江 元江 红河等干热河谷地区的地表平均温度最高, 约为 >30 3 精度评价 本文利用 2013 年 1 月 21 日 1 月 31 日 2 月 15 日 2 月 22 日 3 月 15 日 3 月 20 日 4 月 7 日 14 时云南省 125 个气象观测站点 5cm 地表温度数据与当日 14 时过境的 MODIS 卫星反演结果进行精度分析 地表实测温度 T m 和 T r 反演结果的平均 误差 :τ= 1 ni=1 n T r -T m 表 1 地表温度反演误差统计表 ( ) 监测日期 1~21 1~31 2~15 2~22 3~15 3~20 4~7 4~7 平均值 平均误差 个站点的平均误差为 3 16, 最小绝对误差为 0 55, 最大绝对误差为 5 9 其中,5 站 绝对误差 <1,63 站绝对误差 >3, 误差存在主要原因可能有以下几个方面 : 2

3 htp: //hjkxdk yies org cn 基于 MODIS 数据的云南省地表温度反演研究徐虹 (1) 遥感数据反映的是 1km 2 范围内平均的地表温度, 气象观测站得到的是单点地温数据, 与遥感反演的地表温度会产生很大误差 (2) 受地形和复杂地表覆盖影响, 地表比辐射率这一关键参数有一定误差, 造成卫星反演数据的误差 ; 卫星过境时间只有几分钟, 而地面测量时间一般是在 14 00~15 00, 时间不同步造成误差 (3) 使用粗略的大气校正方法, 不能精确地去除大气影响 4 结论 MODIS 数据是一种高时间分辨率的遥感数据, 可以广泛应用到区域生态环境的近实时监测 目前, 地表温度反演方法中覃志豪等提出的分裂窗算法精度较高 反演参数较少 而且该算法所需要参数均可以从 MODIS 的波段中反演出来, 因此选择此算法对云南省的地表温度进行反演 结果表明 : 利用遥感反演的云南省地表温度在空间上呈现由北向南递增, 东部高 西部低的特征 ; 不同地物类型的地表温度差异明显 基本符合云南省地表温度空间分布规律 与实测数据相比较, 总体上接近, 取得了较好的效果, 证明应用 MODIS 遥感数据反演 云南省地表温度是可行的 参考文献 : [1] LiZ,BeckerF.Feasibilityoflandsurfacetemperatureandemis sivitydeterminationfrom AVHRR Data[J]. RemoteSensingof Environment,1993,(43): [2] 刘玉洁, 杨忠东.MODIS 遥感信息处理原理与算法 [M]. 北京 : 科学出版,2001:1-3. [3] 毛克彪, 覃志豪.MODIS 影像反演环渤海地区的大气水汽含量 [J]. 遥感信息,2004,76(4): [4] MaoK.AStudyofMethodsforLandSurfaceTemperatureRetrieval from MODIS Data [M]. Nanjing: Nanjing University Pres, 2004: [5] 覃志豪, 李文娟, 徐斌, 等. 陆地卫星 TM6 波段范围内地表比辐射率估计 [J]. 国土资源遥感,2004,(3): [6] 覃志豪, 高懋芳, 秦晓敏, 等. 农业旱灾监测中的地表温度遥感反演方法 : 以 MODIS 数据为例 [J]. 自然灾害学报, 2005,14(4): [7] SobrinoJA,Jimenez-MuiozJC,AoliniL.Landsurfacetem peratureretrievalfrom LANDSATTM5 [J]. RemoteSensingof Environment,2004,(90): [8] 延昊, 王长耀, 牛铮, 等. 利用遥感和常规资料对比研究中国地面温度变化 [J]. 气候与环境研究,2001,6 (4): StudyonLandSurfaceTemperatureRetrievalof YunnanProvinceUsingMODISData XUHong,DAICong-Rui (YunnanProvinceClimateCenter,KunmingYunnan650034China) Abstract:LandSurfaceTemperature(LST)ofYunnanProvincewasretrievedusingthesplitwindowalgorithm basedonmodisdata.thisalgorithmneedsfewerparametersandiseasytoachieve.theresultsshowedthatthe temperaturewasincreasedspatialyfromnorthtosouthinyunnan.theeasternlandsurfacetemperatureishigher thanthewest.theresultwasaccordedtotheactualsituationofyunnan.theobserveddataoftheweatherwas usedtoverifytheretrievalresult.theaverageerorwas3 16.Twogroupsofdatawereveryclose.Therefore,it waspracticabletoretrievelandsurfacetemperatureinyunnanprovinceapplyingthesplitwindowalgorithmbased onmodisdata. Keywords:remotesense;MODIS;landsurfacetemperature;retrieval;Yunnan 3

4 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 铅低累积玉米品种的筛选研究 于蔚, 李元, 陈建军, 李敬伟, 陈树 ( 云南农业大学资源与环境学院, 云南昆明 ) 摘要 : 通过田间实验, 研究了在高浓度 Pb(2000mg/kg) 胁迫下,25 个玉米品种生长 产量变化及根 茎叶和籽粒 Pb 含量的差异 结果表明 : 在同一污染条件下,25 个玉米品种生长对 Pb 的响应存在显著差异 ; 不同品种根 茎叶和籽粒对 Pb 吸收 累积及分配能力存在显著差异, 分配规律为 : 根 > 茎叶 > 籽粒 ; 通过聚类分析获得对 Pb 耐性较高的品种 6 个 籽粒 Pb 低积累的品种 6 个 ; 综合分析, 最终筛选出寻单 7 号为 Pb 低累积品种 关键词 : 玉米 ; 铅 ; 低累积 ; 品种 ; 筛选 ; 研究中图分类号 :X171 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 随着矿产资源的大量开发 农药化肥的广泛使用及城市污泥污水的农用, 土壤 - 植物 - 环境系统中重金属污染问题日趋严重 [1] 我国重金属含量超标的农产品产量与面积占污染物超标农产品总量与总面积的 80% 以上 [2] 据统计, 受 Cd As Pb 等重金属污染的耕地面积近 hm 2, 约占总耕地面积的 1/5, 每年造成粮食减产达 kg, 农业总损失每年达 200 亿元以上 [3] 对我国 hm 2 基本农田保护区 kg 粮食抽查发现, 重金属超标率 >10%, 污灌区的问题更加严重 [4] 在众多重金属元素中,Pb 为当前最为突出的重金属污染元素 [5], 不仅在环境中易积累 难降解, 而且植物对 Pb 的吸收表现出极强的隐蔽性 [6] 通过各种途径进入土壤中的 Pb, 不仅影响作物生长, 而且进入食物链危害人畜健康 [6~9] 不同基因型作物对重金属的吸收 累积水平差别较大, 甚至同一种作物的不同品种间重金属吸收 累积能力也可能有较大差异 [7,10~11] 利用这些特点, 筛选供食用器官重金属富集能力较弱 ( 重金属含量不超过国家食品卫生有关标准 ) 但生长和产量不受影响的农作物种类或品种, 并在中 轻度重金属污染土壤中种植, 可以达到农田重金属污染的治理目标, 同时抑制其进入食物链, 有效降 收稿日期 : 基金项目 :NFSC- 云南联合基金项目 (U ) 作者简介 : 于蔚 (1989-), 女, 硕士研究生, 从事生态毒理方面的研究工作 通讯作者 : 陈建军, 博士, 副教授, 从事环境污染生物修复方面的研究 4 低农产品的重金属污染风险 [12] 玉米作为我国主要的粮食作物, 种植面积广 生物量大且产量高, 除了直接食用外, 其茎叶部还可作为畜牧业和工业原材料 因此, 筛选 Pb 低累积 高产量和高质量的玉米品种具有现实意义 本文以 25 个玉米品种为材料, 在外施乙酸铅条件下, 通过大田试验, 研究 Pb 对不同品种玉米的生长 产量及根 茎叶和籽粒 Pb 含量的影响, 旨在筛选出适合云南省 Pb 污染农田种植的低累积玉米品种 1 试验材料与设计 1 1 供试材料供试土壤属黄壤, 其理化性质 :ph =6 95, 有机质 30 71g/kg, 全氮 2 41g/kg, 全磷 13 63g/kg, 全钾 8 59g/kg, 碱解氮 53 73mg/kg, 速效磷 mg/kg, 速效钾 mg/kg 玉米品种见表 1 以分析纯乙酸铅为供试试剂 1 2 试验设计于 2013 年 5 月在云南省寻甸县大河桥云南农业大学试验基地进行大田试验 试验以 25 个玉米品种为试验材料, 分别设对照 (CK) 区 Pb (2000mg/kg) 区, 每个处理 3 次重复 共计 150 个小区, 小区面积为 2m 1 2m, 每小区设 10 穴玉米, 株距为 40cm, 行距为 60cm, 每穴播 3 粒玉米种子, 将定量的乙酸铅溶解于 50ml 蒸馏水, 均匀拌于 200g 过 2mm 筛的土样中, 于实验室中待水分挥发后, 再均匀施入每穴土壤 待玉米长出 3 片叶子时间苗, 每穴仅留 1 株

5 htp: //hjkxdk yies org cn 铅低累积玉米品种的筛选研究于蔚 1 3 取样与样品分析玉米成熟期进行采样, 每个小区取长势较均匀的植株样品 样品分为根 茎叶和籽粒三部分, 清水洗净后再用去离子水冲洗, 测其株高 根长 鲜重等生长指标, 在 105 烘箱中杀青 30min, 再调至 80 烘 24h 至样品完全烘干, 用不锈钢粉碎机粉碎, 过 100 目筛 称样后样品采用混合酸 HNO 3 +HClO 4 (4 1) 消解制备成待测液, 采用火焰原子吸收分光光度法测定 1 4 统计分析所有数据的平均值 标准差采用 Excel2007 软 件, 数据的方差分析 相关性分析及聚类分析采用 SPSS17 0 软件 性状变化率 (%) [13] = 处理值 - 对照值 / 对照值 l00% ( 包括株高 根长 生物量变化率 ); 综合响应指数 (%) 为所有性状变化率之和 ; 小区相对产量 = 处理下产量 / 对照产量 ; 富集系数 (BF) = 植物地上部重金属含量 / 土壤响应元素含量 [14] ; 转运系数 (TF) = 植物地上部重金属含量 / 地下部相应元素含量 [15~16] 表 1 供试玉米品种 编号 品种名称 编号 品种名称 编号 品种名称 编号 品种名称 编号 品种名称 1 旭玉 曲辰 3 号 11 汕珍 16 会单 4 号 21 路单 8 号 2 桂单 宁玉 云优 京滇 8 号 ( 一代 ) 22 路单 7 号 3 曲辰 11 号 8 金紫糯 13 云瑞 寻单 7 号 23 宣黄平 4 号 4 美嘉玉 1 号 9 晴三 14 云瑞 靖单 13 号 24 云瑞 68 5 中金 云瑞 8 号 15 靖丰 8 号 20 京滇 8 号 ( 二代 ) 25 云瑞 6 表 2 重金属 Pb 对 25 个玉米品种生长指标的综合响应指数 品种编号 株高变化率 /% 根长变化率 /% 生物量变化率 /% 综合响应指数 /%

6 环境科学导刊 ｈｔ ｔ ｐ ｈｊ ｋｘ ｄｋ ｙ ｉ ｅ ｓ ｏ ｒ ｇ ｃ ｎ 第３ ３卷 第 ５期 ２０１４年 １０月 ２ 结果与分析 个玉米品种在 Ｐｂ胁迫下小区相对产量差异显著 ２ １ Ｐｂ对不同玉米品种的影响 其中有 １８个品种小区相对产量比值 １ 汕珍在 ２ １ １ 对玉米生长的影响 Ｐｂ胁迫下小区相对产量达到最大 比值为 １ ６ ５ 综合响应指数反映玉米生长受 Ｐｂ胁迫的综合 产量增加了 ６５ 路单 ８号次之 比值最小的是 响应情况 综合响应指数为正值 说明 Ｐｂ能促进 曲辰 １ １号 为 ０ ７５ 产量下降了 ２５ 该品种的生长 值越大说明促进作用越大 当综合 ２ ２ 不同玉米品种对 Ｐｂ的富集特征 响应指数为负值时 说明该品种的生长受到 Ｐｂ的 ２ ２ １ 不同玉米品种根 茎叶 籽粒中的 Ｐｂ含量 抑制 值越小说明抑制作用越大 图 ２结果表明 Ｐｂ胁迫下 ２５个玉米品种根部 由表 ２可看出 Ｐｂ对 ２ ５个玉米品种株高 根 重金属含量差异显著 各品种根部 Ｐｂ含量范围为 长 生物量均有影响 Ｐｂ胁迫下玉米的株高变化 １０ ０ ７９ ７３７ ０９ｍｇ ｋｇ 根部 Ｐｂ含量 最 高 的 品 种 率范围为 ２ ７ ４ １０ ４７ 根长变化率范围为 桂单 １ ６０是含量最低的品种云瑞 ２１的 ７倍多 平 ２８ ６８ ２ ４ ７２ 生 物 量 变 化 率 范 围 为 均含量为 ３ ５１ ６２ｍｇ ｋｇ １ ２４ ３ ６ ４ ９ ６ ７ 说明 Ｐｂ胁迫对玉米株高 根 分析 ２５个玉米品种茎叶部 Ｐｂ含量 结果见 长 生物量有显著影响 其中综合响应指数最大品 图 ３ 茎 叶 部 Ｐｂ含 量 范 围 为 ８ ８１ ３２ ９８ｍｇ 种为宁玉 ５ ０７ 达 ６７ ６ ９ ６ 最小品种为靖单 １３ ｋｇ 旭玉 １４４６与 路 单 ７号 茎 叶 部 Ｐｂ含 量 差 异 为 １４０ 显著 旭玉 １４４６茎 叶 部 Ｐｂ含 量 是 路 单 ７号 的 ２ １ ２ Ｐｂ对不同品种玉米产量的影响 ３ ６７倍 ２５个品种茎叶部 Ｐｂ含量均超出饲料卫 小区相对产量是指 Ｐｂ胁迫下的小区产量与对 生标准 ＧＢ １３０７８ ２００１ Ｐｂ ５ｍｇ ｋｇ 照小区产量的比值 比值 １说明 Ｐｂ胁迫对产量 不可用 作 青 贮 饲 料 但 均 符 合 有 机 肥 重 金 属 卫 有促进作用 即产量增加 比值 １则为 Ｐｂ胁迫 生标准 ＮＹ５２５ ２００２ 可用作 有 机 肥 或 制 作 下产量受抑制 作物产量减少 由图 １可看出 ２ ５ 有机肥的原料 ６

7 htp: //hjkxdk yies org cn 铅低累积玉米品种的筛选研究于蔚 对 25 个玉米品种籽粒部含 Pb 量进行分析, 结果见图 4 各品种籽粒 Pb 含量差异显著,Pb 含量范围为 0 ~3 71mg/kg, 平均含量为 mg/kg 其中桂单 160 的籽粒 Pb 含量达到 最大 3 71mg/kg, 是 粮食及制品中重金属限量标准 (NY ) 规定 Pb 含量 ( 0 4mg/ kg) 的 9 倍, 京滇 8 号 ( 二代 ) 籽粒 Pb 含量最小, 浓度为 0mg/kg 不同玉米品种对 Pb 的富集 转运能力植物对重金属的富集 转运能力主要用富集系数 (BF) 和转运系数 (TF) 来反映 富集系数用来评价植物将重金属吸收到其体内能力的大小, 转运系数则用来评价植物将重金属从根部向地上部运输的能力 [17] 由表 3 可看出,25 个玉米品种对 Pb 的富集系数范围为 :0 005~0 018; 转运系数范围为 :0 013~0 084 富集系数 转运系数均 <1, 说明各品种地上部对 Pb 的吸收能力较弱, 且地下部向地上部转运能力也较弱 富集 Pb 能力最强的品种是旭玉 1446, 最弱的是路单 7 号 ; 而对 Pb 转运能力最强的品种是云优 167, 最弱的品种是曲辰 11 号 表 3 不同玉米品种对 Pb 的富集系数和转运系数 品种编号 BF TF 品种编号 BF TF

8 环境科学导刊 ｈｔ ｔ ｐ ｈｊ ｋｘ ｄｋ ｙ ｉ ｅ ｓ ｏ ｒ ｇ ｃ ｎ 第３ ３卷 ２ ３ 低累积 Ｐｂ玉米品种的筛选 对２ ５个玉米品种 Ｐｂ胁迫综合响应指数进行聚 第 ５期 ２０１４年 １０月 单 ７号和寻单 ８号可作为耐 Ｐｂ品种 对 ２５个玉米品种籽粒 Ｐｂ含量进行聚类分析 类分析 结果见图 ５ 根据不同玉米品种对 Ｐｂ胁迫 结果见图 ６ 根据籽粒 Ｐｂ含量的不同 ２５个玉米 的不同响应程度 可把 ２ ５个玉米品种分为 ４类 其 品种可 以 分 为 ５类 其 中 京 滇 ８号 二 代 汕 中宁玉 ５ ０ ７为综和响应指数最高的一类 京滇 ８号 珍 宣黄平 ４号等为籽粒含量最低的一类 桂单 １号 云瑞 ６号等为综合响应指数较高 一代 辰 １ １６ ０为籽粒 Ｐｂ含量最高的一类 其他品种籽粒 Ｐｂ ３号 京滇 ８号 二代 云优 １ ６ ７ 的一类 靖单 １ 含量居中 为了降低食物链 Ｐｂ含量的富集 选择 晴三和云瑞 ２ １号为综合响应指数最低的一类 其余 京滇 ８号 二代 汕珍 宣黄平 ４号 曲辰 １ １ 品种综合响应指数居中 宁玉 ５ ０ ７ 京滇 ８号 一 号 靖丰 ８号和寻单 ７号作为玉米籽粒低累积 Ｐｂ 代 辰 １ １号 云瑞 ６号 曲辰 ３号 云瑞 ６ ８ 路 的品种 ３ 讨论 对重金属累积和转运的品种差异 通过对籽粒重金 有关重金属低累积玉米品种的筛选研究已有报 道 郭晓芳 ８ ６ 吴传星 １ ８ 等研究了不同玉米品种 属含量聚类分析 筛选出籽粒含量未超出国家规定 的食品卫生标准的低累积玉米品种 然而 目前对

9 htp: //hjkxdk yies org cn 铅低累积玉米品种的筛选研究于蔚 重金属低累积作物还没有明确的定义, 多数学者筛选低累积品种的标准为供食用器官重金属富集能力较弱 ( 重金属含量不超过国家食品卫生有关标准 ), 而对受重金属胁迫下作物生长及产量变化研 [9] 究较少 刘维涛等认为理想的重金属低累积作物应该同时具备以下特征 :1 该植物的地上部和根部重金属含量均很低或者可食部位重金属含量低于有关标准 ;2 该植物对重金属的累积量小于土壤中该重金属的浓度, 即富集系数 <1;3 该植物从其他部位向可食部位转运重金属能力较差, 即转运系数 <1;4 该植物对重金属毒害具有较高的耐受性, 在较高浓度重金属污染下能够正常生长, 且生物量无明显下降 重金属胁迫可导致玉米生理代谢紊乱, 使其正常生长受到抑制, 所以玉米的株高 根长 生物量及产量的变化均可作为玉米对重金属耐性指标 本试验研究了 Pb 胁迫对 25 个玉米品种生长 产量的影响及不同品种对 Pb 的富集特征, 结果表明 : 受 Pb 胁迫的 25 个玉米品种株高 根长 生物量及产量差异显著 Pb 胁迫下曲辰 11 号 曲辰 3 号综合响应指数均 >50%, 但小区相对产量 <1, 而宁玉 507 京滇 8 号 ( 一代 ) 云瑞 68 号 寻单 7 号 云瑞 6 号及路单 7 号综合响应指数均 > 50%, 且小区相对产量 >1, 表明宁玉 507 京滇 8 号 ( 一代 ) 云瑞 68 寻单 7 云瑞 6 号及路单 7 号在 Pb 胁迫下能够正常生长, 生物量和产量无明显下降, 可作为耐 Pb 品种 在单一污染条件下,Pb 在 25 个玉米品种体内富集差异显著, 根部富集 Pb 能力远高于茎叶, 这与 [19~20] 李凡 代全林等研究结果一致 通过对比 25 个玉米品种对 Pb 的富集系数与转运系数发现, 所有品种富集系数与转运系数均 <1, 说明玉米地上部富集 Pb 的能力较弱且地下部向地上部的转运能力也较弱 综合分析, 寻单 7 号符合上述有关重金属低累积品种的定义, 寻单 7 号可作为 Pb 低累积品种 4 结论 (1)Pb 胁迫对 25 个玉米品种的株高 根长 生物量及产量的变化差异显著 ; (2)25 个玉米品种对 Pb 的吸收 累积 分配能力存在显著差异, 在各部位的富集量为 : 根 > 茎叶 > 籽粒 ; (3) 综合分析, 最终筛选出寻单 7 号为 Pb 低累积品种 参考文献 : [1] 田帅, 丁永祯, 居学海. 玉米对重金属胁迫的响应及其在植物修 复中的应用 [J]. 安徽农业科学,2009,37(5): [2] 聂胜委, 黄绍敏, 张水清, 等. 不同种类重金属胁迫对两种小麦产量及构成因素的影响 [J]. 农业环境科学学报,2012, 13(3): [3] 胡文友, 祖艳群, 李元. 无公害蔬菜生产中重金属含量的控制技术 [J]. 农业环境科学学报,2005,24 ( 增刊 ): [4] 周东美, 郝秀珍, 薛艳, 等. 污染土壤的修复技术研究进展 [J]. 生态环境,2004,13(2): [5] 薛艳, 沈振国, 周东美. 蔬菜对土集重金属吸收的差异与机理 [J]. 土壤,2005,37(1): [6] 匡少平, 徐仲, 张书圣. 玉米对土壤中重金属铅的吸收特性及污染防治 [J]. 安全环境科学报,2002,2(1): [7] 郭晓芳, 卫泽斌, 丘锦荣, 等. 玉米对重金属累积与转运的品种间差异 [J]. 生态与农村环境学报,2010,26(4): [8] 金亮, 李恋卿, 潘根兴, 等. 苏北地区土壤 - 水稻系统重金属分布及其食物安全风险评价 [J]. 生态与农村环境学报, 2007,23(1): [9] 刘恩玲, 王亮, 孙继, 等. 土壤 - 番茄体系中 Cd Pb 的累积特征研究 [J]. 土壤通报,2009,40(1): [10] 刘维涛, 周启星. 重金属污染预防品种的筛选与培育 [J]. 生态环境学报,2010,19(6): [11] GrantAC,ClarkeJA,DuguidS,etal.SelectionandBreed ingofplantcultivarstominimizecadmium Accumulation[J]. ScienceoftheTotalEnvironment,2008,390 (2 /3): [12] 刘光荣, 魏林根, 周荣娇, 等. 水稻品种间对铜的富集和分布差异性特征初探 [J]. 江西农业大学学报,2006,28(1) : [13] 王崇臣, 王鹏, 黄忠臣. 盆栽玉米和大豆对铅 镉的富集作用研究 [J]. 安徽农业科学, 2008, 36 ( 24 ): 10383, [14] 周启星, 宋玉芳. 污染土壤修复原理与方法 [M]. 北京 : 科学出版社,2004. [15] FayigaAO,MaLQ,CaoXD,etal.Efectsofheavymetalson growthandarsenicaccumulationinthearsenichyper-accumulator PterisvitataL[J].EnvironmentalPolution,2004,132(2): [16] 徐卫红, 王宏信, 李文一, 等. 重金属富集植物黑麦草 Zn 的响应 [J]. 水土保持学报,2006,20(3): [17] 张春华, 毛亮, 周培, 等. 超积累植物与非超积累植物吸收累积重金属的差异性研究 [J]. 上海交通大学学报,2009, (6): [18] 吴传星, 伍钧, 杨刚, 等. 重金属低积累玉米品种的筛选 [A]. 第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集 [C] [19] 李凡, 张义贤. 单一及复合污染下铅铜在玉米幼苗体内积累与迁移的动态变化 [J]. 农业环境科学学报,2010,29 (1): [20] 代全林, 袁剑刚, 方炜, 等. 玉米各器官积累 Pb 能力的品种间差异 [J]. 植物生态学报,2005,29(6): ( 下转第 104 页 ) 9

10 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 东洞庭湖湖滨带土壤酸碱度的分布及对重金属含量的影响 欧芙容, 吕殿青, 赵丹丹 ( 湖南师范大学资源与环境科学学院, 湖南长沙 ) 摘要 : 用统计学方法研究了东洞庭湖湖滨带土壤 ph 值的分布特征及与重金属污染特征关系 研究表明 : 在东洞庭湖湖滨带 67 个采样点中,7 46% 的土样为酸性土壤, 多分布在居民地和旅游区 ;13 43% 的土样为中性土壤, 多分布在湿地保护区 ;79 10% 的土壤为碱性土壤, 主要分布在农业区和工业区 ; 无强酸性和强碱性样品 不同土壤 ph 范围的重金属平均含量不同, 随着土壤 ph 值由酸性 中性到碱性的升高,Hg Cd Pb Zn 含量先降低后增加 ;As Cu Ni Cr 含量先增加后降低 关键词 : 土壤 ;ph; 空间分布 ; 重金属 ; 关系 ; 东洞庭湖中图分类号 :X131 3 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 土壤 ph 值是影响土壤环境质量的一个重要化学指标, 不仅控制着植物和微生物所需养分的有效性, 而且还影响土壤重金属元素的存在形态 吸附解吸和迁移转化 [1~2] 当 ph 值 <3 时, 有金属硫化物存在 ; 当 ph 值 <5~5 5 时, 铝和锰的溶解度提高, 对许多生物产生毒害 ; 当 ph 值 >7 时, 一些元素特别是微量金属阳离子如 Zn 2+ 等溶解性降低, 导致植物和微生物中这些元素的缺乏 [3] 土壤酸碱度的影响因素主要与成土母质 土地施肥方式 盐基饱和度 土地利用方式及工业发展等密切相关 [4~5] 洞庭湖作为湖南省重要的农业生产区, 也是重要的湿地保护区 近年来, 经工农业生产 生活排放进入湖区的有机毒类和重金属污染物增加 受土壤 ph 值影响, 重金属的赋存形态随 ph 值不同而变化, 进而导致湖区重金属污染程度有所差异 本研究以东洞庭湖为例, 分析东洞庭湖湖滨带土壤中 ph 值的空间分布特征, 并系统地研究土壤 ph 与重金属污染特征的关系, 以期为该地区进行多金属复合污染土壤修复提供一些参考 收稿日期 : 基金项目 : 湖南省自然科学基金重点项目 (11J2012); 湖南省 十二五 重点学科建设项目 ( 地理学 ); 湖南省高校创新平台开放基金项目 (12K035) 作者简介 : 欧芙容 (1990-), 女, 湖南衡阳人, 硕士研究生, 主要研究方向为土壤污染与环境 通讯作者 : 吕殿青 (1975-), 女, 山西晋中人, 教授, 主要研究方向为土壤生态与环境 10 1 材料与方法 1 1 研究区概况本研究在东洞庭湖湖滨带进行 东洞庭湖位于长江中游荆江段南侧, 承纳湘 资 沅 澧四水, 吞吐长江水量, 位于 E~ E,28 59 N~29 38 N 湖区总面积 1328km 2, 是洞庭湖湖泊群落中最大 保存最完好的天然季节性湖泊 该湖周围是宽阔的沼泽和平原, 海拔 30~35m, 土壤为湖沼土和河沼土, 气候属亚热带湿润季风气候, 多年平均气温 17C, 多年平均总降水量 1200~ 1300mm, 平均无霜期 285d 湖区土地利用情况主要为农业生产 自然保护活动 旅游活动 城镇居民生活, 除此之外, 周围部分地区有一些工业活动 湖区湿地环境多样, 被 国际湿地公约 收录, 且成为中国政府指定的 21 个国际重要湿地自然保护区之一 1 2 土样采集于 2009 年 12 月 2010 年 1 月枯水期, 在岳阳市区 城陵矶 君山公园 团州 麻塘镇 采桑湖 漉湖芦苇场等地采集土层样品 67 个, 采集深度为 0~20cm 为保证土壤样品的代表性, 每个采样点取 5 个重复作为 1 个混合土样, 置室内风干, 研磨过 60 目和 100 目筛以供 ph 值和土壤重金属的测定 采样时利用 GPS 定位, 现场记录采样点的经纬度, 在 ArcGIS9 2 软件中生成采样点示意图 ( 图 1) 1 3 测定方法与数据处理土壤 ph 值采用酸度计法 ( 赛多利斯 UB-7 酸

11 ｈｔ ｔ ｐ ｈｊ ｋ ｘ ｄ ｋ ｙ ｉ ｅ ｓ ｏ ｒ ｇ ｃ ｎ 东洞庭湖湖滨带土壤酸碱度的分布及对重金属含量的影响 度计 测 定 土 水 比 为 １ ２ ５ 土 壤 重 金 属 Ｐｂ ２ 结果与分析 Ｃｕ Ｚｎ Ｃｒ Ｎｉ采 用 Ｘ 射 线 荧 光 光 谱 法 测 定 ２ １ 土壤 ｐｈ值统计分析 国内一般将土壤的 ｐｈ值分成 ５个级别 ６ ｐｈ Ｃｄ采用原子吸收分光光度法测定 Ａｓ Ｈｇ采用氢 化物法测定 数据处理采用 Ｓ ＰＳ Ｓ统计分析软件 欧芙容 ０为强酸性 ｐｈ５ ０ ６ ５为酸性 ｐ Ｈ６ ５ ５ ７ ５为中性 ｐｈ７ ５ ８ ５为碱性 ｐｈ ８ ５为强 碱性 对研究区土 壤 样 品 ｐｈ 值 进 行 数 理 统 计 分 析 结果见表 １ 表 ２ 不同土壤研究项目的变异情况各不相同 按照 反映离散程度的变异系数大小可以将土壤变异性进 行粗略的分级 ７ Ｃ Ｖ １ ０ 为弱变异 Ｃ Ｖ １ ０ １ ０ ０ 为中等变异 Ｃ Ｖ １ ０ ０ 为强变异 由表 １可知 在东洞庭湖湖滨带 ０ ２ ０ｃ ｍ土壤 ６ ７个 采样点中 土壤 ｐ Ｈ平均值为 ７ ８ 变异系数为 ９ 属于弱变异 表明土壤 ｐ Ｈ受人类活动的影响较小 从表 ２可以看出 ｐ Ｈ５ ０ ６ ５的酸性样品有 ５个 占总样品数的 ７ ４ ６ ｐ Ｈ６ ５ ７ ５的中性样品有 ９ 个 占总样品数的 １ ３ ４ ３ ｐ Ｈ７ ５ ８ ５的碱性样 品有 ５ ３个 占 ７ ９ １ ０ 无强酸性和强碱性土壤样 品 表明整个东洞庭湖湖滨带土壤多碱性土壤 表 １ 土壤 ｐｈ值描述统计量 统计量 极小值 极大值 均值 标准差 方差 变异系数 ６７ ５ ３ ３ ８ ４ ９ ７ ８ ０ ０ ７０ ０ ４９ １ ９ 表 ２ 土壤酸碱性比率统计表 ２ ２ 土壤 ｐｈ值空间分布特征 土壤 ｐｈ值在某种程度上包含了地形条件 土 ｐ Ｈ值 ５ ０ ６ ５ ６ ５ ７ ５ ７ ５ ８ ５ 地利用和土壤类型等环境因素对其影响的相关信 酸碱性 酸性 中性 碱性 息 ８ 对湖滨带采 样 点 土 壤 ｐｈ 值 作 统 计 分 布 图 土样数 ５ ９ ５ ３ 所占比例 ７ ４６ １３ ４ ３ ７９ １ ０ 从图 ２可看出 酸性土壤主要分布在麻塘镇 图 ２ 可 以 查 明 湖 区 土 壤 ｐｈ 值 的 空 间 分 布 规律 土 土 壤 盐 基 淋 溶 作 用 较 强 因 此 土 壤 呈 酸 和君山公园 这些 地 方 主 要 是 居 民 地 和 旅 游 区 性 ９ 中性土 壤 主 要 分 布 在 采 桑 湖 湿 地 保 护 区 受工业 污 染 较 少 再 加 上 土 壤 类 型 主 要 为 湖 沼 内的土壤 碱 性 土 壤 主 要 分 布 在 城 陵 矶 港 口 １１

12 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 岳阳市区 团州农场 漉湖芦苇场, 这些地方多为工业区和农业区, 说明人类的活动影响致使土壤 ph 升高 [10] 2 3 土壤 ph 值对重金属含量分布的影响 对土壤中 8 种重金属元素 (Hg As Cd Zn Cu Ni Cr Pb) 进行了测试分析, 各 ph 范围内土壤样品中重金属元素含量见图 3 本研究的土壤污染评价选取洞庭湖土壤背景值 [11] 从图 3 可知,8 种重金属含量在酸性土壤中高于当地背景值 除 Pb 元素外, 其余 7 种重金属含量在中性土壤中绝大部分高于当地背景值 在碱性条件下, 只有 Cd 元素含量全部高于当地背景值, Hg As Zn Cu Cr 含量大部分高于当地背景值 不同 ph 范围土壤中重金属含量总体变化为 : 随着 ph 值升高,Hg Cd Pb Zn 含量呈现先降低后增加的规律, 在土壤 ph 为 6 5~7 5 的中性状态时, 它们的含量最低 ;As Cu Ni Cr 含量随土壤 ph 的升高呈现先增加后降低的变化规律, 在土壤为中性条件时它们的含量最高 依据专性吸附的机制解释, 主要可能是因为随着土壤 ph 升高, 土壤中水合氧化物和有机质表面的负电荷增加, 对重金属离子的吸附力增强 但是, 当土壤 12 ph 过高, 重金属沉淀物与羟基络合而溶出, 从而导致土壤金属含量降低 [6] 从单元素分析,As 在碱性土壤中虽然有最高含量和最低含量, 但 As 含量主要赋存在中性土壤中 ;Hg Cd 含量在碱性土壤中远高于酸性和中性土壤中 ;Cu 在中性条件下含量最大, 但绝大部分富集在碱性土壤中 ;Pb Zn 在酸性土壤中含量最大, 绝大部分元素主要富集在碱性土壤中 ;Ni Cr 在中性土壤中含量明显高于酸性和碱性土壤中 大量研究证明, 土壤溶液 ph 越高, 则土壤中各种重金属元素在固相上的吸附量和吸附能力越强 [12~13] 但是从本研究中发现, 并非 ph 越高, 重金属浓度越大 由此说明, 土壤中重金属受土壤 ph 值影响, 同时, 还受其他环境因子的控制

13 htp: //hjkxdk yies org cn 东洞庭湖湖滨带土壤酸碱度的分布及对重金属含量的影响欧芙容 3 结论 (1) 东洞庭湖湖滨带土壤 ph 平均值为 7 8, 土壤偏碱性, 其中 ph5 0~6 5 的酸性样品有 5 个, 占总样品数 7 46%;pH6 5~7 5 的中性样品有 9 个, 占总样品数 13 43%;pH7 5~8 5 的碱性样品有 53 个, 占 79 10%; 无强酸性和强碱性土壤样品 (2) 从土壤酸碱性的空间分布来看, 酸性土壤主要分布在居民地和旅游区, 中性土壤主要分布在湿地保护区, 碱性土壤主要分布在农业区和工业区 (3) 不同土壤 ph 值范围内的重金属含量不同 随着土壤 ph 值升高,Hg Cd Pb Zn 含量呈现先降低后增加的规律, 在土壤为中性条件时, 它们的含量最低 ;As Cu Ni Cr 含量随土壤 ph 的升高呈现先增加后降低的变化规律, 在土壤为中性条件时, 它们的含量最高 参考文献 : [1] 温明霞, 石孝均, 聂振朋, 等. 重庆市柑桔园土壤酸碱度及金属元素含量的变化特征 [J]. 水土保持学报,2011,25 (5): [2] 李婷, 张世熔, 干文芝. 成都平原土壤 ph 的时空分布特征及影响因素研究 [J]. 四川农业大学学报,2004,24(3): [3] 李学垣. 土壤化学 [M]. 北京 : 高等教育出版社,2001: [4] 郭荣发, 杨杰文. 成土母质和种植制度对土壤 ph 和交换性铝的影响 [J]. 生态学报,2004,24(5): [5] 赵庚星, 李秀娟, 李涛, 等. 耕地不同利用方式下的土壤养分状况分析 [J]. 农业工程学报,2005,21(10): [6] 岳建华. 长株潭城市群土壤 ph 与重金属污染的研究 [J]. 中国农学通报,2012,28(2): [7] 鄢来斌, 张福锁. 土壤科学面临的挑战及发展方向 [M]. 北京 : 北京农业大学出版社,2000: [8] 魏孝荣, 邵明安. 黄土沟壑区小流域土壤 ph 值的空间分布及条件模拟 [J]. 农业工程学报,2009,25(5): [9] 杨忠芳, 余涛, 唐金荣, 等. 湖南洞庭湖地区土壤酸化特征及机理研究 [J]. 地学前缘,2006,13(1): [10] Sánchez-MartínM J,García-DelgadoM,LorenzoLF,etal. Heavymetalsinsewagesludgeamendedsoilsdeterminedbyse quentialextractionsasafunctionofincubationtimeofsoils[j]. Geoderma,2007,142(3/4): [11] 王宏. 东洞庭湖湿地土壤重金属的分布特征及风险评价 [D]. 长沙 : 湖南师范大学,2012. [12] 林大松, 徐应明, 孙国红, 等. 土壤 ph 有机质和含水氧化物对镉 铅竞争吸附的影响 [J]. 农业环境科学学报, 2007,26(2): [13] 赵晶, 冯文强, 秦鱼生, 等. 不同氮磷钾肥对土壤 ph 和镉有效性的影响 [J]. 土壤学报,2010,47(5): EfectsoftheDistributionofpH ValueontheContentof HeavyMetalinsoiloftheEasternDongtingLakesideBelt OUFu-rong,LVDian-qing;ZHAODan-dan (ColegeofResourcesandEnvironmentScience,HunanNormalUniversity,ChangshaHunan410081China) Abstract:TherelationshipbetweenthedistributionofpHandthecontentofheavymetalinthesoiloftheeastern DongtingLakesidebeltwasstudiedusingstatisticalmethods.Sixty-sevensamplesweremonitored.Around7per centagesofsampleswereaciddistributinginresidentialareaandtourismarea.about13percentagesofsampleswere neutrallocatinginwetlandreserves.nearly80percentagesofsampleswerealkalinescateringinagriculturalandin dustrialarea.theaveragecontentofheavymetalswasvariousindiferentcategoriesofsoilswithdiferentphvalue. ThecontentofHg,Cd,Pb,ZnreducedfirstandincreasedwhenthepHvaluebecamehigherandhigherfromthea ciditytoalkaline.however,thecontentofas,cu,ni,andcrshowedanoppositechangefromhightolow. Keywords:Soil;pH;spatialdistribution;heavymetal;relationship;EasternDongtingLake 13

14 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 抚仙湖北岸万亩湿地建设对近岸水域水生态影响的初步研究 孔德平, 赵海光, 杨发昌, 范亦农 ( 云南省环境科学研究院, 云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室, 云南昆明 ) 摘要 : 通过背景资料收集 水生态现场调查等方法, 进行了抚仙湖北岸万亩湿地建设对近岸水域水生态影响的初步研究 研究结果表明 : 为了更好地保护抚仙湖水生态安全, 湿地建设应尽量保留原有的优良基质 ( 沙滩砾石滩 ), 构建乔 灌 草共生, 阶梯式净化且后期维护简便的偏自然型的深水湖泊湖滨带湿地 关键词 : 湿地建设 ; 水生生态 ; 影响 ; 抚仙湖中图分类号 :X52 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 高原深水湖泊湖滨带的人工湿地建设, 在湖滨带基底修复 植物配置与均匀布水方面, 与浅水湖泊湿地建设有着相似的特点 但深水湖泊湖滨带由于其岸线平直 地形地貌与地质条件的特殊性, 使其湿地恢复与建设又与浅水湖泊不同, 相关的理论研究和实例应用正在逐步开展 抚仙湖作为云南省九大高原湖泊中水质良好型湖泊的典范, 其北岸万亩湿地建设对近岸水域水生生态影响的初步研究, 将对高原深水湖泊湖滨带湿地建设在保护高原深水湖泊水生生态安全方面的研究提供数据支持 1 抚仙湖及万亩湿地建设概况 抚仙湖位于云南省玉溪市境内, 居滇中盆地中心, 距昆明市东南 60km, 流域地跨澄江 江川和华宁三县, 有隔河与星云湖相通 地理位置为北纬 ~ , 东经 ~ 抚仙湖属于南盘江流域西江水系, 流域面积 km 2, 水域面积约 216 6km 2, 湖长约 31 4km, 湖最宽处 11 8km, 湖岸线总长 100 8km, 最大水深 158 9m, 平均水深 95 2m, 相应湖体水量约 亿 m 3 占云南省九大高原湖泊总蓄水量的 72 8%, 是我国最大的深水型淡水湖泊 为了将抚仙湖北岸湖滨区建设成北岸污染径流末端水质净化设施 生态类型丰富的湖滨生态屏障和世界知名 中国一流的国际湖泊型景观湿地, 玉 收稿日期 : 基金项目 : 云南省环境保护厅生物多样性保护专项项目 泸沽湖 洱海 抚仙湖三大高原湖泊水生态调查与评估 项目资助 作者简介 : 孔德平, 高级工程师, 博士, 生态学专业 通讯作者 : 范亦农 14 溪市政府拟在抚仙湖北岸建设万亩人工湿地 该项目区位于玉溪市澄江县抚仙湖北岸, 南临抚仙湖, 北望澄江县城, 新环湖 ( 澄川路 ) 和老环湖路连通东西, 具体为西起抚仙湖北岸 750 码头, 东至上村河片 ( 樱花谷 ); 南起 云南省抚仙湖保护条例 中最高蓄水位 m 线, 北至新环湖路以上区域外延 100m 范围内, 湖岸线 16 8km, 总面积 753 万 m 2 (1 13 万亩 ) 2 研究方法 2013 年 11 月 12 月, 系统查阅相关文件 资料, 先后对抚仙湖北部湖湾进行了 3 次现场调查 2 1 调查点位选取在抚仙湖北部湖湾共布设 6 个采样点, 进行浮游生物和底栖动物的现场调查 采样点的位置 :1 号采样点位于尖山大河河口附近,2 号采样点位于路岐大河河口附近,3 号采样点位于沙盆河河口附近,4 号采样点位于东大河口附近,5 号采样点位于代村河河口附近,6 号采样点位于樱花谷附近 各个采样点与岸边的垂直距离均为 50m, 采样点的详细位置见图 大型水生植物调查方法调查时主要考虑河口和湖湾处, 根据实地情况分别设置样点进行水生植物调查 调查大型水生植物种类 分布 生物量 根据水生植物的分布情况 ( 分带和覆盖率 ), 选数条具有代表性的断面, 在所设断面上均匀设置样点, 进行样方采样 : 挺水和浮叶植物样方面积一般采用 1 1m 2, 植株稀疏群落 (<100 株 /m 2 ) 采用 2 2m 2, 植株密度大 (> 100 株 /m 2 ) 采用 m 2 样方 ; 沉水植物样方面积为 m 2

15 htp: //hjkxdk yies org cn 抚仙湖北岸万亩湿地建设对近岸水域水生态影响的初步研究孔德平 2 3 浮游植物调查方法浮游植物定性样品用 25 号浮游生物网在水面捞取, 带回实验室作活体观察 ; 定量样品取表层水和水面下 0 5m 处水各 5L, 混合均匀, 取混合水样 1L, 加鲁哥氏碘液固定 带回实验室, 移入沉淀器, 静置 24h 后, 吸去上清液, 定容至 30ml 用血球计数板在显微镜下分属计数 具体参照文献 [1] 和 [2] 的方法进行采样分析 2 4 浮游动物调查方法浮游动物研究的选点与浮游植物相同 ( 图 1), 用 13 号和 25 号浮游生物网采集定性鲜活及固定标本 ; 在 0 5~1m 水层深度范围内, 采集定量水样 1000ml, 经固定 浓缩为 30ml, 用 0 1ml 和 1 0ml 计数框, 分别计数原生动物 轮虫 枝角类和桡足类 调查浮游动物种类及分布区域 2 5 底栖动物调查方法底栖动物研究的选点与浮游植物和浮游动物相同 ( 图 1), 用改良型 1/16m 2 彼得逊采泥器进行采集, 泥样经 40 目的铜筛筛洗后, 置于解剖盘中现场分拣并将标本用 10% 的福尔马林固定, 带回室内分析物种组成, 换算出单位面积个体密度和生物量 2 6 鱼类调查方法鱼类标本的采集方法为虾笼捕捞 洗净粘附在鱼体上的泥沙和粘液等污物后, 用 10% 的福尔马林溶液固定, 在实验室鉴定并分析鱼类群体结构 : 1 测定渔获物中各种类的数量组成和重量组成, 即从抽取的样品中分种类称取总量 ( 以 kg 为单位 ), 计算尾数 ;2 测定鱼类体长和体重的组成 3 研究结果 3 1 水生生态系统现状 浮游植物本次调查共计采集浮游植物 7 门 43 属 60 种 其中蓝藻门 11 属 15 种, 绿藻门 19 属 27 种, 硅藻门 8 属 12 种, 甲藻门 2 属 2 种, 金藻门 1 属 2 种, 隐藻门 1 属 1 种, 裸藻门 1 属 1 种 各点位分布浮游植物种类数和种类组成差异不大 其中水华束丝藻 双生幅囊藻 小转板藻 椭圆卵囊藻 微小四角藻 平卧新月藻 分歧锥囊藻 梅尼小环藻 具星小环藻 角甲藻等, 几乎在所有样品中均为常见种类 各个点位藻类细胞数量在 ~ cel/l, 平均为 cel/l 其中梅尼小环藻 具星小环藻 小转板藻 微小四角藻最多, 分歧锥囊藻 假鱼腥藻 椭圆卵囊藻 平卧新月藻 角甲藻 双生幅囊藻为次 水华束丝藻在定性样品中为优势种类, 但在定量样品中并不多, 也不常见, 可能与采样有关 裸藻门的种类在定量样品中未见 浮游动物本次调查共发现浮游动物 15 属 16 种 其中原生动物 4 属 4 种, 轮虫 6 属 7 种, 枝角类 2 属 2 种, 桡足类 3 属 3 种 其中纤毛虫 长肢多肢轮虫 长额象鼻蟤和剑水蚤桡足幼体为优势种 总的浮游动物密度为 517~2233ind /L, 平均 1234± 567ind /L, 代村河口较高, 尖山河口较低 底栖动物本次调查各点底栖动物的平均密度为 149 3ind/m 2, 其中寡毛类密度为 42 7ind/m 2, 节肢动物密度为 5 3ind/m 2, 而软体动物密度相对较大, 达到 101 3ind/m 2 就不同点位而言, 东大河 15

16 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 口的底栖动物密度最高, 为 384ind/m 2 ; 代村河口和樱花谷的较低, 分别为 48ind/m 2 和 32ind/m 2 平均生物量 ( 湿重或带壳湿重 ) 为 19 5g/m 2, 软体动物占优势, 达 18 9g/m 2, 节肢动物和寡毛类所占比例很小 鱼类本次调查采用虾笼捕鱼的方式, 在抚仙湖北岸附近水域共计捕到鱼类 296 尾, 隶属于 2 目 3 科 8 属 8 种 其中, 抚仙高原鳅和鲫鱼为土著种, 其余 6 种均为引入种 大型水生植物由于抚仙湖北岸湖床崎岖不平且较陡, 水位较之前有所下降, 其水生植被的结构以沉水植物为主, 仅有少量的挺水植物生长于湖边 ; 漂浮和浮叶植物群落主要生长于入湖河口的人工湿地中 本次调查抚仙湖主要的大型水生植物群落见表 2 表 1 抚仙湖北岸渔获物数量和重量百分比 种类 数量 / 尾 数量百分比 /% 总质量 /g 质量百分比 /% 抚仙高原鳅 鲫鱼 麦穗鱼 黄鱼幼 棒花 中华 子陵吻 虎鱼 条 合计 表 2 抚仙湖北岸湖滨带大型水生植物群落特点 群落 ( 群系 ) 类型 优势种 群落高度 /m 群落盖度 /% 群落特点 竹叶眼子菜群系 竹叶眼子菜 0 5~ 竹叶眼子菜覆盖水面, 其下生长其它水生植物 穗状狐尾藻群系 穗状狐尾藻 0 5~ 常与其它水生植物伴生 轮藻植物群系 轮藻 0 1~ 分布最深, 且往往为单优势群落 微齿眼子菜群系 微齿眼子菜 0 5~ 常与其它水生植物伴生 苦草群系 苦草 0 2~ 斑块状分布或与其它种伴生 浮萍群系 浮萍 - 75 在夏季往往形成单优势群落, 且覆盖整个水面 凤眼莲群系 凤眼莲 0 1~ 入侵物种, 易形成单优势群落 象草群系 象草 1 5~ 分布较少, 斑块状分布 芦苇群系 芦苇 1 5~ 人工湿地中分布较多, 形成单优势群落 旱伞草群系 旱伞草 人工湿地中分布较多, 形成单优势群落 睡莲群系 睡莲 + 浮萍 - 20 人工湿地中分布较多, 常与凤眼莲和浮萍伴生 3 2 北部湖湾水生生态对于湿地建设的响应目前抚仙湖北岸已经建成了广南营 - 沙盆河人工湿地 镇海营东沟人工湿地 小百祥人工湿地 马料河人工湿地 窑泥沟人工湿地 新河 - 洋潦营沟人工湿地和东大河口人工湿地等 上述湿地均位于入湖河口附近区域, 面积较小, 呈点状分布于抚仙湖北岸 现有河口人工湿地的运行结果表明, 高原深水湖泊入湖河口人工湿地对于净化入湖河水, 截留入湖营养物具有重要的作用 ; 但是, 由于干湿季分明的气候, 加之各条河道沿线诸多的农田需要 提水灌溉, 因此常常出现旱季湿地无进水, 雨季湿地水漫流的现象 因此, 抚仙湖北岸拟进行的万亩湿地建设, 其消纳径流带来的营养物的能力大大提高, 但同时, 大面积的湿地建设后, 北岸地形地貌的改变 基底类型的变化 植被群落的变化, 乃至栖息于此的动物群落亦将发生变化, 这些变化对于未来抚仙湖水生生态的影响, 仍难以预测 湿地建设施工过程中, 工程机械动土造成的岸带泥沙流失, 将不可避免地由于雨水冲刷或河流径流而进入北岸附近的湖泊水体中, 颗粒物降 16

17 htp: //hjkxdk yies org cn 抚仙湖北岸万亩湿地建设对近岸水域水生态影响的初步研究孔德平 低了湖水的透明度, 将对北岸附近水体中的沉水植物 浮游植物 浮游动物 底栖动物和鱼类带来影响 少量颗粒物入湖, 增加了这些水生动物的饵料, 但是, 如果大量的泥沙被冲入湖泊, 将 对岸带附近生存的底栖动物 浮游动物和鱼类带来严重的影响 因此, 现有的沙滩和砾石滩 (30 ~60m 范围 ), 是湿地建设扰动造成的颗粒物入湖的天然生态屏障 4 结论本研究基于 2013 年冬季抚仙湖北部水域水生态的现场调查, 结合历史文献资料, 初步研究了湿地建设对北部湖湾水生态的影响 此次研究受到调查时间和调查范围的限制, 更加精确的影响预测结果, 应当基于进一步的周年性 全湖范围的水生态调查, 结合湿地建设方案, 综合考虑气候 水文地质 地形地貌及目前北岸污染负荷的现状 高原深水湖泊湖滨带湿地的建设与管理, 目前 还处在探索阶段 为了更好地保护抚仙湖水生生态安全, 建设方案应尽量保留原有的优良基质 ( 沙滩砾石滩 ), 构建乔 灌 草共生, 阶梯式净化且后期维护简便的偏自然型的深水湖泊湖滨带湿地 参考文献 : [1] 章宗涉, 黄祥飞. 淡水浮游生物研究方法 [M]. 北京 : 科学出版社,1991. [2] 胡鸿钧, 魏印心. 中国淡水藻类 [M]. 北京 : 科学出版社,2006. StudyonImpactsofWetlandConstructiononWaterEcology nearthelakeshoreinthenorthsideoffuxianlake KONGDe-ping,ZHAOHai-guang,YANGFa-chang,FANYi-nong (YunnanInstituteofEnvironmentalScience,YunnanKeyLaboratoryofPolutionProces andmanagementofplateaulakewatershed,kunmingyunnan650034china) Abstract:AnexplorewasconductedtostudytheimpactsofwetlandonwaterecologynearthelakeshoreofFuxian Lakethroughcolectingthebasedataandsurveyingtheconditionofwaterecologynearthelakeshore.Theresults showedthatwetlandconstructionshouldremaintheoriginalbeachbyestablishingastair-styledandnaturalwet landwithtreesandbushesandgrases. Keywords:wetlandconstruction;waterecology;impact;FuxianLake 17

18 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 洱海弥苴河河口沉积物磷吸附特性研究 白晓华 1, 李丰超 2 3, 秦小萍 (1 云南省环境科学研究院, 云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室 ( 筹 ), 云南昆明 ; 2 云南农业大学水利水电与建筑学院, 云南昆明 ;3 云南农业大学农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室, 云南昆明 ) 摘要 : 以洱海主要入湖河流弥苴河的河口表层沉积物为实验对象, 研究其磷吸附特性 研究结果表明,Elovich 方程对沉积物吸磷动力学拟合较好, 考虑沉积物原有吸附态磷的修正 Langmuir 方程能较好描述弥苴河河口表层沉积物等温吸附特性 弥苴河河口沉积物存在释磷风险, 沉积物间隙水正磷浓度远高于临界磷平衡浓度 关键词 : 弥苴河 ; 河口 ; 表层沉积物 ; 磷 ; 吸附特性 ; 洱海中图分类号 :X52 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 弥苴河全长 71 1km, 流域面积 km 2, 其汇水面积占洱海总汇水面积的 54%, 水量占洱海总来水量的 51%, 是洱海最大的补给水源 弥苴河流域水土流失严重, 每年汛期河水浑浊, 泥沙含量较高 [1], 大量泥沙在河口沉积, 形成三角洲 由于弥苴河流经的洱源县产业以农业生产为主, 农业非点源污染严重, 因而弥苴河是洱海主要的磷输入外源 洱海表层沉积物营养物含量的研究表明, 洱海表层沉积物总磷高含量主要分布在洱海北区湖心和弥苴河三角洲, 总磷含量最高可达 0 34%, 普遍高于洱海其它水域 [2,5] 沉积物中的营养物质尤其是磷的逆向解吸 溶解或在水体中的再悬浮, 都会对水体造成二次污染, 内源磷重新释放进入水体, 会导致水体整理治理效果的延迟 [6] 本文选取弥苴河河口三角洲表层沉积物为实验对象, 通过实验室模拟实验, 对弥苴河口沉积物的吸附特性进行初步研究, 以增进对洱海水体磷负荷量的认识 1 材料和方法 1 1 样品的采集与分析沉积物样品采集于 2010 年 1 月 8 日, 采样点位于弥苴河河口的水下三角洲 现场测定溶解氧 (DO) ph 和水深, 同时采集采样点水样, 编号为 C1~C10, 分装于自封塑料袋中, 带回实验室风干 研磨过孔径 0 025mm 筛后保存待用, 并分别测定各层有机质含量 全磷 另一份直接离心, 测定各层沉积物间隙水正磷浓度 正磷酸盐的测定用钼锑抗分光光度法, 总磷采用 HC1O 4 -H 2 SO 4 消煮法, 有机质总量用经典重铬酸钾法, 实验所用器皿均用稀盐酸浸泡过夜, 所用药品除磷酸二氢钾 ( 优级纯 ) 外均为分析纯试剂 数据处理用 Ex [7] cel2003 进行分析, 采用修正的 Elovich 方程描述沉积物磷吸附量与吸附时间之间的关系 ; 利用 Langmuir 模型对磷吸附等温线进行拟合分析 采样点环境特性见表 1, 各层沉积物理化参数见表 2 表 1 弥苴河河口采样点环境特性 水深 /m ph 水温 / DO 采样点水体正磷 /(mg/l) 收稿日期 : 基金项目 : 云南省科技计划项目 (2008CA020) 通讯作者 : 李丰超 (1975-), 男, 讲师, 主要从事水污染控制方向研究 吸附动力学实验用 1/10000 分析天平准确称取适量 (1 0000g 左右 ) 沉积物风干样于 100ml 具塞离心管中, 按 m ( 水 ) m ( 土 ) =25 1, 加入 15ml 浓度为 50mg/L 的磷标准溶液和 10ml 的

19 htp: //hjkxdk yies org cn 洱海弥苴河河口沉积物磷吸附特性研究白晓华 0 01mol/LKC1 溶液, 溶液中磷的质量浓度最终为 30mg/L, 在 15 左右以 60r/min 的速度振荡, 分别于 5 15min 及 h 取样, 经 3500r/min 离心后用 0 45μm 滤膜过滤, 采用钼锑抗分光光度法测定溶解性磷酸盐浓度 表 2 沉积物理化性质 样品编号 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 有机物含量 /% 总磷 /(μg/g) 间隙水正磷浓度 /(mg/l) 等温吸附试验用 1/10000 分析天平准确称取适量 (1 0000g) 沉积物风干样于 100ml 具塞离心管中, 分别加入不同体积 50mg/L 磷标准溶液和 4ml0 04mol/LKC1 溶液, 得到磷初始浓度分别为 mg/L 的系列溶液, 为抑制细菌的活动, 各加入 0 1% 的氯仿溶液 1 滴 [3] 放入 15 恒温振荡器中振荡 24h 吸附平衡后, 采用钼锑抗分光光度法进行磷平衡浓度测定 以上实验在相同的条件下作 2 个平行, 相对误差 <5% 同时准确称取各样品 g 左右,105 烘干恒重, 获得水分系数, 磷吸附量按烘干土样折算 由于弥苴河河口沉积物本底磷浓度较高, 采用 [8,9] 改进的 Langmuir 吸附模型进行拟合 : τ ad +W NAP =τ max C eq /(k+c ea ) C zep = [kτ max C 0 eq/(k+c 0 eq) +kc 0 eqv/m] /[kτ max / (k+c 0 eq) -C 0 eqv/m] W NAP =τ max C 0 eq/(k+c 0 eq) +C 0 eqv/m K p =W NAP /C zep 式中 τ ad 为磷饱和吸附量 (mg/g);w NAP 为沉积物原有吸附态磷含量 (mg/g);τ max 为磷最大吸附量 (mg/g);c eq 为溶液中磷的平衡浓度 (mg/ L);k 为吸附平衡常数 (mg/l);c zep 为表观吸附 / 解吸为零时的临界磷平衡浓度 (mg/l);c 0 eq 为初始加入的可交换态磷浓度为零时的溶液中磷的平衡浓度 (mg/l);m 为用于吸附实验的沉积物重量 ; V 为吸附实验溶液的体积 (L);K p 为分配系数, 即动态平衡时, 沉积物上可交换态磷与溶液中磷浓度的比值 2 结果与讨论 2 1 磷吸附动力学特征弥苴河河口沉积物磷吸附动力学曲线见图 1, Elovich 方程 (Q=a+blnt, 其中 Q 为磷吸附量, μg/g;t 为时间,h) 对弥苴河河口沉积物磷吸附动力学特征的拟合效果较好, 拟合结果见表 3 由图 1 可以看出, 吸附开始 1h 内, 吸附量随时间增加较快, 具有较大的吸附速率, 曲线较陡, 随着时间的延长, 曲线变缓,12h 后基本达到动态平衡 由 Elovich 方程拟合的 a 与 b 值分别反映了沉积物的吸磷能力和吸附速率的大小, 从表 3 可以看出, 各表层沉积物对磷的吸附能力及吸附速率差别不明显 19

20 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 表 3 沉积物磷吸附动力学方程拟合参数 样品 a b R 表 4 沉积物磷 langmuir 吸附模型拟合参数及其他参数 样品 г max k R 2 W NAP C zep Kp г max k C C C C C C C C C C 磷吸附等温线弥苴河河口沉积物磷吸附等温线见图 2, 弥苴河河口沉积物磷吸附等温线拟和参数结果见表 4 各点位均在弥苴河水下三角洲, 吸附特征略有差别, 基本一致 由表 4 决定系数 R 2 可知,Langmuir 模型对弥苴河河口沉积物磷等温吸附拟合较好, 除了 C8 点位, 其余样品 R 2 >0 90 k 为吸附平衡常数, 反映了沉积物吸磷的能级,k 值越大, 表明沉积物与磷酸根离子的结合能力越强, 弥苴河表层沉积的 k 值在 0 039~0 251 г max k 综合反映了沉积物吸磷的强度因素和容量因素, 是沉积物对磷吸持性的特征参数, 也是判断沉积物供磷特性的一项综合指标, 也称为最大缓冲容量 [10], 弥苴河表层沉积物的 г max k 除一个点位外均在 0 010~0 047 弥苴河表层沉积的在 0 121~0 868mg/L, 而洱海水质 20 近年来保持在 Ⅲ 类到 Ⅱ 类之间, 总磷浓度 < 0 05mg/L, 因此由弥苴河带入的颗粒磷形成的沉积物具有较大的释磷几率, 洱海内源负荷对水质具有较大风险 由于沉积物对磷的吸附与其含有的磷的形态, 如有机磷 Fe/A-l 磷等有关 [4], 有必要进一步研究磷的赋存状态对磷释放的影响 3 结论 (1) 弥苴河河口各层沉积物上覆水具有相似的吸磷趋势, 基本上是在前 1h 内快速进行,1h 后吸附速度变缓,12h 后沉积物与上覆水之间磷浓度基本达到动态平衡 (2)Elovich 方程能较好地对弥苴河河口沉积物吸磷动力学进行拟合 (3) 考虑沉积物原有吸附态磷的修正 Lang muir 方程能较好描述弥苴河河口沉积物等温吸附特性

21 htp: //hjkxdk yies org cn 洱海弥苴河河口沉积物磷吸附特性研究白晓华 参考文献 : [1] 程艳, 李柄花, 此里能布, 等. 洱海弥苴河流域降雨侵蚀力特征研究 [J]. 中国水土保持,2008,(6): [2] 李宁波, 李原. 洱海表层沉积物营养盐的含量分布和环境意义 [J]. 云南环境科学,2000,20(1): [3] NaomlED,PatrickLB.Phosphorussorptionbysedimentsfroma softwaterseepagelake.1.anevaluationofkineticandequilib rium Models[J]. EnvironSciTechnol,1991,25 (3): [4] 王圣瑞, 金相灿, 赵海超, 等. 长江中下游浅水湖泊沉积物对磷的吸附特征 [J]. 环境科学,2005,26(3): [5] 王雨春, 此里能布, 马根连, 等. 洱海沉积物磷的化学赋存形态研究 [J]. 中国水利水电科学研究院学报,2005,3(2): [6] 薛杨, 王而力, 邱素芬, 等. 沉积物中磷的吸附和释放研究进展 [J]. 辽宁工程技术大学学报 ( 自然科学版 ),2009,28 ( 增刊 ): [7] 薛泉宏. 陕西省几种土壤吸附 H2PO4 一的动力学研究 [J]. 西北农业大学学报,1993,( 增刊 ): [8] 周爱民, 王东升, 汤鸿霄. 磷 (P) 在天然沉积物 水界面上的吸附 [J]. 环境科学学报,2005,25(1): [9] ZhouAM,TangHX,WangDS.Phosphorusadsorptiononnat uralsediments:modelingandefectsofphandsedimentcomposi tion[j].waterresearch,2005,(39): [10] 夏瑶, 娄运生, 杨超光, 等. 几种水稻土对磷的吸附与解吸特性研究 [J]. 中国农业科学,2002,35 (11): PhosphorusAdsorptionCharacteristicsintheSurfaceSediments ofmijuriverestuaryoferhailake BAIXiao-hua 1,LIFeng-chao 2,QINXiao-ping 3 (1 YunnanInstituteofEnvironmentalScience,YunnanKeyLaboratoryofPolutionProces andmanagementofplateaulake-watershed,kunmingyunnan650034china) Abstract:ThestudyofcharacteristicsofphosphorusadsorptioninthesurfacesedimentsinMijuRiverestuaryof ErhaiLakeshowedthatthemodifiedLangmuirmodelconsideringadsorbedphosphatemayweldescribetheproperty ofisothermaladsorption.theelovichequationfitsadsorptionkineticsproces.ahighriskofphosphaterelease fromsurfacesedimentswouldexistbecausephosphatecontentinporewaterofsedimentsismuchhigherthanthee quilibriumcriticalconcentrationofphosphorusadsorption. Keywords:MijuRiver;estuary;surfacesediments;phosphorusadsorption;characteristics;ErhaiLake 21

22 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 星云湖湖滨带生态恢复措施探讨 李 ( 云南省环境科学研究院, 云南昆明 ) 楠 摘要 : 阐述了星云湖湖滨带生态恢复的意义, 分析了星云湖湖滨带主要环境问题, 探讨了星云湖湖滨带生态恢复的措施 关键词 : 湖滨带 ; 生态恢复 ; 意义 ; 问题 ; 措施 ; 星云湖中图分类号 :X171 4 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 星云湖是江川县的母亲湖, 具有水产养殖 防洪 调蓄 旅游等多种功能 近年来江川县社会经济发展较快, 城镇人口及工业规模日益扩大, 星云湖生态环境受到严重破坏 通过现有自然湿地和河口湿地的景观化改造和品质提升, 将星云湖沿岸建设成湖滨生态屏障完整 生态类型丰富 景观特征多样 管理方便 集自然生态特征与人文生态景观特征为一体的湖滨生态景观区域, 实现区域环境与经济的良性循环, 是当前该地区生态建设的当务之急 1 星云湖湖滨带生态恢复的意义 1 1 修复湖滨湿地的湖泊保护功能由沉积物形成的天然湖岸具有较好的生态连续性, 即从水草分布的浅水区到出水植物及湿生植物分布的湖滨湿地, 再逐渐过渡到陆地 这种天然湖岸在湖泊生态环境保护方面具有以下特殊功能 : (1) 湖滨湿地能对波浪起到良好的缓冲作用, 达到护岸防蚀 稳住水体的作用, 可以有效避免湖底淤泥悬浮, 阻碍沉积层各种污物的释放, 从而保持水质澄清, 湖水清澈 透明 (2) 湖滨湿地环绕着湖泊水体, 在湖水与陆地环境之间构成了一个宽阔的隔离地带, 可以拦截 阻断地面径流夹杂的泥沙等污物, 对汇入湖泊的水流起净化作用, 同时借助促淤作用促进各种污物的沉淀, 降低湖泊水体的污染负荷 (3) 湖滨湿地的生态连续性可以起到生态缓冲的作用, 有利于维持湖泊生态环境的稳定, 一旦发生洪灾或水污染事件, 湖岸湿地能够为水生植物或浅水动物开辟一个临时的避难所, 待灾害退却后, 这些植物或动物可以缓慢恢复原来的生态分 收稿日期 : 布, 修复被破坏的生态氛围 (4) 湖滨湿地分布广泛的水生植物拥有很大的覆盖范围, 它们与湖水密切接触, 形成一种相当于 湖泊生物膜 的结构, 具有一定的杂质吸附能力, 并借助微生物群落的分解功能将吸附杂物分解消化, 净化湖泊水体 (5) 湖水中富集的氮 磷等营养元素会引起水质的恶化, 而湖滨湿地分布广泛的水生植物能够充分吸收和利用这些营养元素, 并以水生植物副产品的形式将其带离湖泊水体, 缓解湖水的富营养化 星云湖湖滨带原为物种丰富 环境优美的自然生态湿地, 后经围湖造田等盲目开垦活动, 被人为改造为鱼塘 农田等, 使原有的湿地生态系统遭到极大的破坏, 已难以对湖泊发挥自然屏障作用, 原有的生态价值 观景价值等也渐渐丧失, 并产生了更为严重的环境污染, 因此恢复星云湖湖滨带势在必行 1 2 星云湖湖滨带生态恢复是星云湖综合治理的重要组成内容星云湖水污染治理措施包括截污及污水处理 农村面源治理 底泥疏浚 湖滨带修复 产业结构调整等内容, 湖滨带的修复与点源 面源 内源的治理是相结合的, 并构成污染物进入湖泊的最后一道防线, 是星云湖治理不可缺少的项目 通过对湖滨带实施生态恢复建设, 促使星云湖逐步修复受损的湖滨带基底, 促进水生动植物的繁衍, 丰富物种多样性, 构建自然 稳定的湖滨生态群落, 能够使星云湖生态系统回归良性循环, 恢复自然稳定性 1 3 星云湖湖滨带生态恢复是流域产业结构调整的示点工程通过全湖 I 级保护区范围内退田还湖, 对退田

23 htp: //hjkxdk yies org cn 星云湖湖滨带生态恢复措施探讨李楠 区进行生态修复, 不仅消除该片土地本身的化肥施用污染, 还可以带动旅游服务业的开发, 让失去的土地有新的经济增长方式 同时选取区域进行绿色生态农业示范园区建设, 通过农业生产技术 管理技术和制度体制上的创新能有效减少缓冲区农业污染负荷产生, 控制污染入湖量 ; 通过优化农产品的产品结构 提高品质和安全性来发展高附加价值农产品, 增加农民收入, 提供环境保护的市场动力 因此星云湖湖滨带生态恢复建设是流域产业结构调整的一项重要示范工程 2 星云湖湖滨带主要环境问题由于流域内人口的增长和经济的发展, 当地对湖泊自然资源的索取和利用盲目增加, 加之人们对湖滨带的保护认识经历了一个由浅到深的过程, 所以如围湖造田 沿湖养鱼 建造住宅等不合理行为在历史上大规模发生, 导致湖滨带生态环境遭到严重的破坏 2 1 湖滨带滩地遭受蚕食滩地作为星云湖湖滨带的主要构成部分, 对于维持星云湖生态系统稳定性发挥着十分关键的作用 而在人们盲目的开垦 侵占之下, 大面积的滩地被破坏, 给湖滨带自然生态系统带来极大危害 2 2 非点源污染较为突出环绕湖四周的村庄 鱼池 农田等给星云湖带来了严重的非点源污染, 诸如农田地表径流 农村生活废水等向星云湖内注入了大量的氮 磷等营养元素 受资金等问题的限制, 大规模的搬迁活动或者农村面源的全面治理还需要一个漫长的过程, 因此这一问题将长期存在 相关资料显示, 非点源负荷占星云湖总入湖负荷的一半以上, 是星云湖流域最普遍和最主要的污染源 2 3 湖滨带生态结构受到严重破坏星云湖湖滨带原本有着合理 稳定的生态群落结构, 但如今生态结构的连续性已经受到严重破坏, 物种多样性也大不如前 此外, 湖滨带对波浪 物质流的抵御和缓冲能力也有所削弱, 逐渐失去了对污染物质的隔离 拦截作用, 助长了水质的富营养化 调查资料显示, 原有的优势种苦草已逐渐被现在的优势种红线草所取代, 证明湖水水质已严重恶化, 同时由于生态环境的变化, 星云湖特有的 江川大头鲤 等土著珍贵鱼类的生存繁殖受到威胁, 产量严重下跌 2 4 湖滨带自然景观遭受破坏, 旅游价值降低星云湖有着独特的人文和自然景观, 旅游价值 极高, 但由于当地对湖滨带旅游资源缺乏保护意识, 该区域自然景观已经遭受严重损害, 其蕴含的观赏价值 美学价值以及旅游价值都大大降低 3 星云湖湖滨带生态恢复措施根据对星云湖沿岸湖滨带结构和功能的分析及破坏情况的调查, 引起湖滨带自然环境恶化的主要因素是人类活动的强烈干扰 所以, 消除人为影响, 科学调整湖滨带动植物 生态环境及彼此间的联系, 使区域水流及物质流恢复正常循环, 才能逐步实现生态恢复的目标 3 1 实施退耕区生态修复工程对三千多亩拟退耕地进行生态修复, 主要手段是栽种植物 兴建配套设施 在遵循设计理念的基础上选取适量景观物种进行景观提升点缀, 并适当布置配套设施以供项目管理 游人休憩 ; 同时根据 流域产业结构调整 设立生态农业示范区, 主要途径为经果林种植 根据星云湖周边土地权属情况以及区域土地利用现状将工程区域划分为东南 东北 西南 西北 东部等几大区域分别进行治理 以星云湖东岸区域为例, 该区域涉及路居镇两个村委会, 占地七百多亩, 其中耕地近五百亩 该区域设置两个绿色生态农业示范区, 区域离水面距离不得小于 10m, 为防止游人破坏以及方便管理, 于该区域设置隔离栏, 树种方面以大枣为宜 其余区域主要以本地植物红柳 慈竹为主, 沿湖岸种植中山杉, 适当搭配景观植物滇朴 小叶榕 冬樱花, 管护道路贯穿其中 同时适当设置休闲亭, 临水区设置观景台, 以人行步道连接管护道路, 区域内设置宣传展示牌 3 2 实施退耕区径流废水调蓄工程退耕区生态修复工程拟建于管护道路一侧, 建设库塘系统, 依托该管护道路边沟对退耕区径流废水进行调蓄和沉淀, 经二次分配再进入湖滨湿地, 减轻湖滨湿地负荷 塘库系统根据实际需要, 进行沟通串联 在塘库系统的前端种植飘浮植物, 主要进行沉砂和拦污, 去除粒径较大的颗粒物, 并拦截漂浮垃圾 ; 在塘库系统后段, 通过生物吸附 微生物降解 营养盐吸收等机制将水净化 径流雨水通过管护道路边沟小片区收集至调蓄库塘处理后, 通过过路涵管输送至道路内侧二次配水渠就近分配至湖滨湿地 多余水量于库塘前端溢流至附近农灌沟渠通过过路涵管接入道路内侧现状沟渠或直接进入湖滨湿地 23

24 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 3 3 加强湖滨 河口湿地维护管理目前工程区域内有湖滨湿地近一千五百亩, 主要补种物种为旱伞草 芦苇 菖蒲 香蒲等, 但由于形成时间较长, 后续管理措施不到位, 造成湿地内植物残体严重淤积, 剩余植物缺乏正常生长所必要的空间, 导致湿地无法正常 运转 因此, 要对工程区域内湿地进行残体打捞 物种补种, 残体适当干化后用作农田肥料, 或填埋处理 根据现阶段湖滨湿地植物分布 生长情况, 主要补种物种应为原有湿地物种, 即芦苇 旱伞草 香蒲 菖蒲 根据几种物种生长习性及分布情况, 其种植比例及规格可以参见表 1 表 1 物种补种种植比例及规格 种植比例 种植规格株 / 丛丛 /m 2 株 /m 2 芦苇 旱伞草 菖蒲 香蒲 对工程区涉及的 7 条主要入湖河道进行清淤, 对河口垃圾进行打捞, 淤泥就近堆晒后运至垃圾填埋场进行填埋处置 4 小结湖滨带恢复及生态建设的实施过程是生动直接的环保宣传过程, 通过一系列生态修复建设, 消除湖滨带脏 乱 差的面貌, 控制污染物的流失, 减少湖泊污染, 为广大游客提供受教育及休闲的环境, 有助提高游客 群众的环保意识, 切实改善星云湖湖滨带的景观, 提升星云湖的环境价值和旅游价值 参考文献 : [1] 李荫玺, 胡耀辉, 王云华, 等. 云南星云湖大街河口湖滨湿地修复及净化效果 [J]. 湖泊科学,2007,(3). [2] 侯长定, 李文朝, 胡耀辉, 等. 星云湖湖滨带生态建设与水生植被恢复 [J]. 云南环境科学,2003,(3). [3] 冯育青, 王邵军, 阮宏华, 等. 苏州太湖湖滨湿地生态恢复模式与对策 [J]. 南京林业大学学报 ( 自然科学版 ),2009, (5). [4] 阮宏华, 叶镜中, 徐侠. 镇江市金山湖湖滨带植物群落恢复的设计 [J]. 南京林业大学学报 ( 自然科学版 ),2008, (1). [5] 柴培宏, 代嫣然, 梁威, 等. 湖滨带生态修复研究进展 [J]. 中国工程科学,2010,(6). [6] 刘晓敏, 徐慧, 张其成. 基于健康湖泊理念的城市湖泊湖滨带生态建设与保护 [J]. 水电能源科学,2013,(4). ExploreofEcologicalRestorationintheLakeshoreofXingyunLake LINan (YunnanInstituteofEnvironmentalScience,KunmingYunnan650034China) Abstract:ThesignificanceofecologicalrestorationinthelakeshoreofXingyunLakewaspresented.Themajoren vironmentalproblemswereanalyzedaswel.themeasuresofecologicalrestorationwereexplored. Keywords:lakeshore;ecologicalrestoration;significance;problem;measures;XingyunLake 24

25 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 基于第一次云南污染源普查的种植业肥料流失特征与流失系数应用分析 王志芸 ( 云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室, 云南省环境科学研究院, 云南昆明 ) 摘要 : 基于 2007 年第一次全省农业种植业肥料流失普查数据及实测的 32 种种植模式的肥料流失系数, 分析了不同种植作物结构 种植地块坡度 种植方向影响肥料流失的规律, 提出云南省农业种植业肥料流失修正系数选取方法 关键词 : 污染源 ; 普查 ; 肥料流失 ; 产排污系数 ; 应用 ; 修正中图分类号 :X508 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 通过 2007 年第一次全国污染源普查, 国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室于 2009 年出台了工业源 生活源 农业源产排污系数手册, 其中农业源产排污系数手册包括种植业 畜禽养殖业 水产养殖业 农药流失 农田地膜残留等五个部分, 覆盖全国五大地区 ( 北方高原山地区 东北半湿润平原区 黄淮海半湿润平原区 南方山地丘陵区 南方湿润平原区 西北干旱半干旱平原区 ), 云南省属南方山地丘陵区 云南省农业种植业肥料流失系数测算以全省农业种植区划和优势农产品区划为依据, 在主要农作物种植区域选择典型种植制度和具有代表性地形地貌的农田, 通过实地监测, 获取涵盖主要种植区域 2 种地形地貌 ( 缓坡地 陡坡地 ) 2 种种植方式 ( 梯田 非梯田 ) 2 个种植方向 ( 横坡种植 顺坡种植 ) 3 种农田土地利用类型 ( 旱地 水田 园地 ) 7 种作物耕作方式 ( 大田一熟 大田两熟以上 稻油轮作 稻麦轮作 双季稻 单季稻 露地蔬菜 ) 相组合的 32 种模式的肥料地表径流流失系数 全国第一次污染源普查农业种植业肥料流失系数手册, 为测算种植业肥料流失总量提供技术支撑, 并有利于掌握种植业肥料污染特征和规律, 改变不合理的农业生产方式 但是该系数手册在实际应用过程中存在一些问题和不便 : 虽然流失系数是针对不同农业种植制度和模式而设置的, 但是实际工作中不具备对区域开展微观层面不同种植方式常态化调查条件, 给使用该系数手册带来了相当的局限性 有必要在已取得的种植业肥料流失测算系数 收稿日期 : 成果的基础上, 探索便捷合理的系数应用方法和途径, 为区域种植业肥料流失测算提供借鉴 1 基于实测的肥料流失规律分析 1 1 种植作物对肥料流失量的影响通过对比分析, 以不施肥小区为对照, 种植业总氮 总磷的净流失量 ( 常规施肥流失量 - 不施肥流失量 ) 与作物种植品种最直接相关, 肥料流失最显著的作物为露地蔬菜 单季稻 双季稻, 总氮净流失量为 0 266~0 647kg/ 亩, 为 32 种种植模式下肥料净流失量平均水平的 1 2~2 9 倍 ; 总磷净流失量为 0 022~0 086kg/ 亩, 为 32 种种植模式下肥料净流失量平均水平的 1 4~5 4 倍 露地蔬菜肥料总氮流失系数为 1 5~1 6kg/ 亩, 单季稻 双季稻肥料总氮流失系数为 1 1~1 3kg/ 亩, 稻油轮作和稻麦轮作的方式可以适当减小水稻肥料流失强度, 总氮流失系数可降为 1~1 2kg/ 亩 以梯田方式种植的大田一熟和大田二熟作物肥料总氮流失量次之, 为 1~1 1kg/ 亩, 其余旱地和园地作物肥料总氮流失量为 0 1~0 6kg/ 亩 露地蔬菜肥料总磷流失系数为 0 09~0 11kg/ 亩, 单季稻 双季稻肥料总磷流失系数为 0 06~ 0 07kg/ 亩, 稻油轮作和稻麦轮作的方式可以适当减小水稻肥料流失强度, 总磷流失系数可降为 0 03kg/ 亩 以梯田方式种植的大田一熟和大田二熟作物肥料总磷流失量为 0 06~0 07kg/ 亩, 其余旱地和园地作物肥料总磷流失量为 0 005~0 03kg/ 亩 1 2 坡度对肥料流失量的影响本研究分析了水田由于坡度不同导致的肥料流失特征, 水田在稻油轮作 单季稻 双季稻 稻麦轮作及其他种植方式, 陡坡种植比缓坡种植增加总 25

26 环境科学导刊 ｈｔ ｔ ｐ ｈｊ ｋｘ ｄｋ ｙ ｉ ｅ ｓ ｏ ｒ ｇ ｃ ｎ 第３ ３卷 第 ５期 ２０１４年 １０月 氮 总磷流失率为 １１ ５１ １５ ８９ １ ３ 横顺坡种植对肥料流失量的影响 １ ４ 梯田和非梯田种植对肥料流失量的影响 本研究分析了旱地在缓坡地采用横顺坡种植方 本研究分析了梯田和非梯田模式下的肥料流失 式的肥料流失特征 在缓坡地情况下 园地顺坡种 特征 针对大田二熟 大田一熟作物 缓坡梯田种 植比横坡种植减小肥料总氮 总磷流失率为 ９１ 植比 非 梯 田 减 少 总 氮 总 磷 流 失 率 为 ２５ ７９ 大田二熟 大田一熟及露地蔬菜横坡种植比 ２５ ０ １５８ 陡坡地 梯 田 种 植 比 非 梯 田 减 少 总 顺坡 种 植 减 少 肥 料 总 氮 总 磷 流 失 率 为 ６ ０ ４３ ５２ 氮 总磷流失率为 ２８ ５ ２ 基于第一次全省污染源普查的肥料平均流失量 种植业基本情况基础上 利用肥料流失系数进行精 通过 ２ ００７年第一次污染源普查 在各地调查 ２６ 细测算后得到不同土地利用类型肥料流失总量 再

27 htp: //hjkxdk yies org cn 基于第一次云南污染源普查的种植业肥料流失特征与流失系数应用分析王志芸 按不同土地利用面积, 折算单位面积肥料流失量, 可作为各地测算肥料流失量的基本系数参考值 27

28 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 表 1 旱地肥料流失系数 (kg/ 亩 ) 流失氮 流失磷 流失氨氮 昆明市 曲靖市 玉溪市 保山市 昭通市 丽江市 普洱市 临沧市 楚雄州 红河州 文山州 西双版纳州 大理州 德宏州 怒江州 迪庆州 表 2 水田肥料流失系数 (kg/ 亩 ) 流失氮 流失磷 流失氨氮 昆明市 曲靖市 玉溪市 保山市 昭通市 丽江市 普洱市 临沧市 楚雄州 红河州 文山州 西双版纳州 大理州 德宏州 怒江州 迪庆州 种植业肥料流失系数选取方法鉴于第一次全省污染源普查所获得的旱地 水田 园地 保护地肥料流失系数综合了当地种植业的种植结构 种植方式 自然条件和施肥水平等各种因素, 可作为基本肥料流失系数使用, 但考虑影响当地肥料流失水平最直接且最关键的因素是种植作物结构变化, 其次是种植坡度和方式, 建议对基本肥料流失系数进行适当修正 旱地肥料流失系数 = 旱地基本肥料流失系数 28 作物结构系数 种植方向系数 种植坡度系数 梯田种植系数 表 3 园地肥料流失系数 (kg/ 亩 ) 流失氮 流失磷 流失氨氮 昆明市 曲靖市 玉溪市 保山市 昭通市 丽江市 普洱市 临沧市 楚雄州 红河州 文山州 西双版纳州 大理州 德宏州 怒江州 迪庆州 表 4 保护地肥料流失系数 (kg/ 亩 ) 流失氮 流失磷 流失氨氮 昆明市 曲靖市 玉溪市 保山市 昭通市 丽江市 普洱市 临沧市 楚雄州 红河州 文山州 西双版纳州 德宏州 怒江州 迪庆州 水田肥料流失系数 = 水田基本肥料流失系数 种植方向系数 种植坡度系数 梯田种植系数 园地肥料流失系数 = 园地基本肥料流失系数 种植方向系数 种植坡度系数 保护地肥料流失系数 = 保护地基本肥料流失系数 种植方向系数 种植坡度系数 作物结构系数 : 以露地蔬菜种植面积为主要判断依据, 增加露地蔬菜种植面积系数取值为 1 1~

29 htp: //hjkxdk yies org cn 基于第一次云南污染源普查的种植业肥料流失特征与流失系数应用分析王志芸 1 3, 反之取 0 7~0 9 种植方向系数 : 以横坡种植方式为主要判断依据, 园地增加横坡种植方式系数取值为 1 1~1 2, 反之取 0 8~0 9; 旱地 水田 保护地增加顺坡种植方式系数取值为 1 1~1 2, 反之取 0 8~0 9 种植坡度系数 : 以增加陡坡地种植为主要判断依据, 系数取值为 1 1~1 3, 反之取 0 7~0 9 梯田种植系数 : 以增加梯田种植为主要判断依据, 系数取值为 0 8~0 9, 反之取 1 1~1 2 4 小结通过 2007 年第一次污染源普查, 在各地调查种植业基本情况基础上, 利用肥料流失系数进行精细测算后得到云南省 16 个州市旱地 水田 园地 保护地肥料流失系数, 综合反映了当地种植业的种 植结构 种植方式 自然条件和施肥水平等各种因素, 可作为基本肥料流失系数使用 通过对农业种植业肥料流失系数的对比分析, 初步掌握了不同种植作物结构 种植地块坡度 种植方向 梯田与非梯田种植方式对肥料流失的影响, 根据实际情况对基本肥料流失系数进行适当修正, 获得农业种植业肥料流失系数的便捷方法和途径 基本系数修正的依据主要来源于种植业肥料流失的特征和基本规律 参考文献 : [1] 国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室. 第一次全国污染源普查 - 农业源肥料流失系数手册 [Z] [2] 本书编委会. 第一次全国污染源普查 - 云南省农业污染源普查报告 [M]. 北京 : 中国农业出版社,2013. ApplicationofFertilizerLosandtheLosEficientofPlantingIndustrybased onthefirstgeneralsurveyofpolutionsourcesinyunnanprovince WANGZhi-yun (YunnanKeyLaboratoryofPolutionProcesandManagementofPlateauLake-Watershed, YunnanInstituteofEnvironmentalScience,KunmingYunnan650034China) Abstract:Thefertilizerlosandtheloseficientobtainedfrom theon-sitetestof32typesofplantingmodes basedonthefirstgeneralsurveyofpolutionsourcesinyunnanprovincein2007wasappliedtorectifythelosefi cient.thecropstructure,theslopeoftheplantingfieldandthedirectionofplantingwereanalyzedtodisclosethe lawoffertilizerlos. Keywords:polutionsource;generalsurvey;fertilizerlos;eficientofpolutionproduceandemision;appli cation;rectification 29

30 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 郁江 黔江和浔江广西桂平段水质变化趋势分析 蒋承文 1 2, 祝声金 (1 桂平市环境监测站, 广西桂平 ;2 贵港市环境监测站, 广西贵港 ) 摘要 : 根据 年水质监测资料, 采用秩相关系数法对郁江 黔江和浔江广西桂平段水质变化趋势进行分析 结果表明, 黔江和浔江水质呈明显好转趋势 ; 郁江水质呈好转趋势, 但不明显 提出了继续加强水污染防治工作的建议 关键词 : 水质 ; 变化 ; 趋势 ; 秩相关系数 ; 郁江 ; 黔江 ; 浔江 ; 桂平中图分类号 :X52 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 引言桂平市位于广西东南部, 土地面积 km 2, 郁江 黔江 浔江穿境而过, 属西江水系干流 郁江, 俗称南江, 发源于云南省广南县莲城镇听弄村, 河长 1179km, 在桂平市境内河长 76km, 据贵港水文站统计, 多年平均径流量为 479 亿 m 3, 最大流量 19000m 3 /s, 是沿江大湾 下湾 社步 西山等乡镇集中式饮用水水源 黔江起于广西象州县石龙镇三江口与柳江汇合处, 河长 121km, 在桂平市境内河长 52km, 据武宣水文站统计, 多年平均径流量为 1350 亿 m 3, 年平均流量 4100m 3 /s, 最大流量 23900m 3 /s, 是市区居民集中式饮用水水源 浔江起于桂平市区三角咀黔江 郁江汇合口, 在梧州市桂江汇入后称西江, 全长 199km, 在桂平市境内河长为 42km, 据桂平大湟江口水文站统计, 多年平均径流量为 1860 亿 m 3, 年平均流量 7271m 3 /s, 最大流量为 44900m 3 /s, 是沿江江口等乡镇集中式饮用水水源 郁江 黔江和浔江是桂平市重要的集中式饮用水水源地和工农业生产水源地, 保护好水源水质对促进桂平市经济 社会发展, 保障桂平市及下游城市饮用水安全具有十分重要的意义 本文以 年水质监测数据为依据, 对郁江 黔江和浔江水质变化趋势进行分析, 并提出做好水污染防治工作的建议 2 评价方法采用国家环保部环办 [2011]22 号文 地表水环境质量评价办法 ( 试行 ) 中规定的污染变化趋势 收稿日期 : 的定量分析方法 秩相关系数法进行断面单因子浓度趋势检验 统计检验用的秩相关系数按下式计算 : r s =1[6 n di 2 ] /[N 3 -N] i=1 di=xi-yi 式中 :r s 为秩相关系数 ;di 为变量 Xi 与 Yi 的差值 ;Xi 为周期 1 到周期 N 按浓度值从小到大排列的序号 ;Yi 为按时间排列的序号 将秩相关系数 r s 的绝对值同 spearman 秩相关系数统计表中的临界值 Wp 进行比较 r s >Wp, 表明变化趋势有显著意义 :r s 是负值, 表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势或好转趋势 ;r s 为正值, 表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势或加重趋势 r s Wp, 表明变化趋势没有显著意义, 说明在评价时段内水质变化稳定或平稳 3 评价因子 检验断面的选择及数据来源结合广西河流有机污染特征和监测技术实际状况, 选择高锰酸盐指数和氨氮作为评价因子, 这 2 项指标的监测数据较为齐全, 年均值统计数据的保证率都为 100%, 基本能反映地表水的污染程度 选取郁江下渡口断面 黔江白额断面和浔江石咀断面为检验断面, 这 3 个断面开展地表水监测较早, 序列符合秩相关系数法规定的至少应采用 4 个期间数据的要求 为保证数据的可比性, 较客观地反映河流水质变化趋势, 满足 地表水环境质量评价办法 ( 试行 ) 提出的选择的监测指标必须相同 选择的断面 ( 点位 ) 基本相同和定性评价必须以定量评价

31 htp: //hjkxdk yies org cn 郁江 黔江和浔江广西桂平段水质变化趋势分析蒋承文 为依据的要求, 本文利用贵港市环境监测站 年共 10 年的地表水例行监测资料进行分析 数据统计结果见表 1 4 分析结果 将各断面评价因子年均值统计数据按秩相关系数计算公式计算, 结果见表 2 表 1 郁江 黔江 浔江桂平段 年水质监测数据统计结果 (mg/l) 年度 郁江下渡口断面黔江白额断面浔江石咀断面高锰酸盐指数氨氮高锰酸盐指数氨氮高锰酸盐指数氨氮 2003 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 表 2 郁江 黔江 浔江桂平段秩相关系数计算结果 郁江下渡口断面 黔江白额断面 浔江石咀断面 高锰酸盐指数 氨氮 高锰酸盐指数 氨氮 高锰酸盐指数 氨氮 r s 检验结果 下降, 但无显著意义 下降, 但无显著意义 下降, 有显著意义 下降, 有显著意义 下降, 有显著意义 下降, 有显著意义 注 : 在显著水平 ( 单侧检验 ) 为 0 05,N=10 时, 秩相关系数 r s 的临界值 Wp=0 564 从表 2 可以看出, 年, 高锰酸盐指数浓度呈明显下降趋势的有黔江白额断面和浔江石咀断面, 郁江下渡口断面无明显变化趋势 ; 氨氮浓度呈明显下降趋势的依然是黔江白额断面和浔江石咀断面, 郁江下渡口断面无明显变化趋势 从整体上来看, 郁江 黔江和浔江桂平段水质均呈好转趋势, 黔江和浔江较为明显, 但郁江不显著, 主要原因有 :1 郁江为桂平市及上游城市工业废水和生活污水主要受纳水体, 尽管沿江各城市人民政府认真落实国家有关污染减排的方针政策, 大幅削减水污染物排放量, 但排放总量仍较大, 是造成郁江水质好转不显著的主要原因 ;2 随着城镇化进程的加快, 沿江各乡镇生活污水大幅增加, 未经任何处理直排江河 ;3 沿岸及上游植被破坏, 涵养水源能力降低, 河流对污染物的自净能力也随之降低 所以必须加强郁江的水资源保护工作 5 结论与建议 5 1 结论通过采用秩相关系数法对郁江 黔江和浔江桂平段水质变化趋势分析, 可知黔江和浔江有机污染 指标高锰酸盐指数和氨氮浓度近 10a 来呈显著下降趋势 ; 郁江下降趋势不明显 可见桂平市水资源保护工作取得了一定的成效 但是, 随着工业化和城镇化的加速推进, 废水量和污染物排放量也将不断增加 桂平市应继续加大水污染防治工作力度, 确保郁江 黔江和浔江水质持续稳定达到地表水环境质量标准 5 2 建议 理清事权, 形成水污染防治工作合力目前, 我国水污染防治实行统一管理和分级 分部门管理相结合的制度, 责任涉及环保 水利 国土 卫生 建设 农业 渔业 海事等部门 所以桂平市政府必须进一步明确责任, 强化措施, 把水污染防治工作纳入国民经济和社会发展计划, 组建工作领导小组, 把加强水污染防治纳入政府环境保护工作目标考核和主要领导 主管干部政绩考核目标, 共同做好水资源保护 加强生态环境建设和保护, 增强水源涵养能力加大实施 桂平生态市建设规划 (

32 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 第 33 卷第 5 期 2014 年 10 月 2020 年 ) 力度, 重点做好总面积 km 2 的西北部山地水源涵养与生物多样性保护重要区和总面积 km 2 的南部山地水源涵养重要区保护工作, 加强对水源林的保护和管理, 保护现有天然林, 加强生态公益林的改造与建设, 开展植被恢复和水土流失治理, 继续封山育林, 为维护黔江 郁江和浔江流域生态安全提供天然生态屏障 推进流域环境综合整治工作, 加快城镇生活污水处理设施建设步伐加大流域工业重点污染源的技术改造和污染治理力度, 实施强制性清洁生产审核, 加快建成工业园区污水处理厂, 减少工业水污染物排放总量 加强集中式饮用水源保护区综合管理力度, 依法取缔保护区内的违章建筑 排污口 加快重点乡镇生活污水处理设施建设, 配套建设污水收集管网, 提高生活污水处理率 加大农村环境保护工作力度, 减少面源污染做好农村环境连片综合整治规划, 争取中央财政资金对重点地区实施连片整治, 持续实施 美 丽桂平, 清洁水源 活动, 开展农村生活污水处理 农村生活垃圾收运和饮用水水源地保护等重点整治工作, 努力解决农村污染问题 尽快出台畜禽养殖污染防治规划, 搬迁或关闭禁养区畜禽养殖场, 通过发展沼气 生产有机肥等措施, 实现 养殖场 粪便 沼气燃料 废液渣肥料 施用农田 果园 的循环养殖模式, 提高废弃物的综合利用率 全面推广测土配方施肥, 减少化肥使用量, 使用低毒低残留农药及生物农药等先进生产技术, 严格控制种植业面源污染 参考文献 : [1] 环境保护部. 地表水环境质量评价办法 ( 试行 ) [Z] [2] 王莉, 胥鹏海, 宋涛, 等. 沣河水质变化趋势及原因分析 [J]. 西北大学学报 ( 自然科学版 ),2011,41 (3): [3] 鲁志文, 莫小平. 采用秩相关系数法分析东江干流 COD Mn 变化趋势 [J]. 人民珠江,2006,(1): [4] 吴涛, 高晓莉, 曹薇. 京杭运河徐州市区段水质现状评价及污染变化趋势分析 [J]. 江苏环境科学,2005,18(2): AnalysisoftheTrendsinWaterQualityinGuangxiGuipingSection ofyujiangriver,qianjiangriver,andxunjiangriver JIANGCheng-wen 1,ZHUSheng-jin 2 (1 GuipingEnvironmentalMonitoringStation,GuipingGuangxi537200China) Abstract:Accordingtothewaterqualitymonitoringdatafrom2000to2012,thewaterqualitytrendsinGuangxi GuipingsectionofYujiangRiver,QianjiangRiver,andXunjiangRiverwereanalyzedusingSpearmanrankcore lationcoeficientmethod.theresultsshowedthatthewaterqualitiesofqianjiangriverandxunjiangriverwere significantlybeteryearbyyear.howeverthewaterqualityimprovementofyujiangriverwasnotsignificant.wa terpolutionpreventionandcontrolshouldbestrengthened. Keywords:waterquality;trendanalysis;Spearmanrankcorelationcoeficient;YujiangRiver;QianjiangRiv er;xunjiangriver;guiping 32

33 环境科学导刊 htp: //hjkxdk yies org cn 2014,33(5) CN /X ISSN 水生态系统服务功能价值评估研究综述 赵 润, 董云仙, 谭志卫 ( 云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室, 云南省环境科学研究院, 云南昆明 ) 摘要 : 随着人类认识的不断进步, 水生态系统服务功能价值的分类及评估方法逐渐形成 专家们对湿地 湖泊 水库等生态系统的服务功能价值进行了评估 但评估方法尚不成熟, 服务功能分类缺乏统一的标准, 以瞬时静态评估为主, 不能充分体现各个生态系统的特征和空间异质性 关键词 : 水生态系统 ; 服务功能价值 ; 分类 ; 评估方法 ; 综述中图分类号 :X52 文献标识码 :A 文章编号 : (2014) 人类社会与自然生态系统存在着相互依存 相互制约的复杂联系 一方面, 人类社会能从生态系统中获取惠益, 同时生态系统的变化会影响和制约人类社会的发展 另一方面, 人类社会的变化对自然生态系统的变迁起着决定性的作用, 这种变化包括人口 经济 社会政治 科学与技术 文化与宗教等 生态系统服务功能是衔接人类社会与自然生态系统的直接媒介, 对双方的可持续性发展都很重要 随着人类活动对生态系统影响的不断深化和为满足人类发展对生态系统依赖程度的提高, 对生态系统服务功能价值的研究愈加受到人们的重视 [2] 1 生态系统服务功能分类 生态系统服务功能的分类不尽相同, 被国际广泛认可与应用的是 2003 年联合国的千年生态系统评估 :Milennium Ecosystem Asesment(MA) 千年生态系统评估丰富了生态学的内涵, 明确提出了生态系统服务与人类福祉要素之间的密切关系 将生态系统服务功能分为产品供给功能 调节功能 文化功能和支持功能四大类 产品供给功能是指生态系统为人类提供的产品 ; 调节功能是指调节生态环境的服务功能 ; 文化功能是指人类社会从生态系统中获取的精神感受 消遣娱乐 美学感观体验或者文化教育 ; 支持功能是生态系统对整体生态系统的基础支持功能 这些服务功能以不同方式和强弱程度影响着人类福祉的各个组成要素 : 安全 ( 人身安全 资源安全 免于灾难 ); 维持高质量生活的基本物质需求 ( 足够的生计之路 充足的有营养的食物 安全的住所 商品获取 ); 健康 ( 体力 收稿日期 : 作者简介 : 赵润, 硕士研究生, 云南省环境科学研究院湖泊中心工作, 研究方向 : 环境经济及环境管理 充沛 精神舒畅 呼吸新鲜空气和饮用洁净水 ); 良好的社会关系 ( 社会凝聚力 互相尊重 帮助别人的能力 ); 选择与行动的自由 ( 能够获得个人认为有价值的生活的机会 ) 同样具有影响力的生态系统服务类型的研究结果有 1997 年 Costanza 等将全球生物圈分为远洋 海湾 海草 ( 海藻 ) 珊瑚礁 大陆架 热带森林 温带 ( 北方森林 ) 草原 ( 牧场 ) 潮汐带 ( 红树林 ) 沼泽 ( 洪泛平原 ) 湖泊 ( 河流 ) 沙漠 苔原 冰川 ( 岩石 ) 农田 城市等 16 个生态系统类型, 并将生态系统服务分为 17 个类型 ( 表 1) 对于不同的生态系统, 结构与组成差异性大, 生态系统的异质性一方面也就决定了服务功能的多样性和评价方式的多样化 同时, 生态系统的多重性决定了各个生态系统之间存在着相互影响 相互制约的复杂关系 生态系统的服务价值不仅仅限于其生态系统内部, 通过生态系统的互通, 也同时作用和影响着区域以外的人类生存和经济发展的可持续性 [7] 生态系统提供的这些服务大多都属于公共物品 而公共物品的消费的非竞争性和非排他性决定了消费者不用付费或只需付少量的费用就可以消费它, 往往会导致过度消费和不合理利用 [16] 根据联合国的最新调查结果 : 在 24 项被调查的直接生态服务功能中 ( 包括 11 项产品供给服务功能和 13 项调节及文化服务功能 ), 约 60% ( 包括 6 项产品供给服务功能和 9 项调节及文化服务功能 ) 正在恶化或者将会恶化 生态系统服务功能的劣化, 包括湖泊生态系统服务功能的劣化, 已经对人类的生活与健康乃至地方和国家的经济增长带来实质性的不良影响, 因而引起了世界各国的密切关切 33