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上海临港新城滴水湖生态系统健康评价

作者:赏识教育
出处:www.lunrr.com
时间:2019-11-28

1简介(简介)

随着中国城市的快速发展和人口的涌入,城市湖泊生态系统的外部压力越来越大,生态系统正在逐步退化,富营养化等环境问题已成为中国许多城市河流和湖泊普遍存在的问题。这严重威胁着社会经济的可持续发展和城市宜居环境的建设。滴水湖是中国最大的人工景观湖,目前已在尚未着陆的海滩上进行垦殖。在此期间,郊区新市镇发展的重要部分也是临港新城的生态调整中心。生态环境对当地社会经济发展具有重要意义。自从2003年滴灌湖蓄水以来,其水质一直不容乐观。滴水湖水交换缓慢,污染源广泛(徐建冠,2010),水质介于中度富营养水平之间(王海英等,2006;刘振宇等,2012)。目前对滴水湖地区的研究主要集中在水质评价(徐建冠,2010;田华等,2011;周新龙,2012),沉积物污染状况调查(江安,2012; 2013)等浮游动物群落。在结构上,还没有一个综合的生态系统对水,沉积物,生物和社会经济健康状况进行多方面的评估

生态系统健康研究最早是在20世纪80年代中期北美许多自然生态系统(如海洋、湖泊、森林等)健康状况恶化的严峻形势下发展起来的。近年来,它已成为一个国际性的生态环境。研究热点也是地球科学、环境科学、生态学、经济学和社会科学之间的桥梁(赵玉艳等人,2005)。例如,Douglas等人(2009)提出了伊利湖浮游生物完整性指数法及生态系统健康评价;经济合作组织(decd)和联合国环境规划署(unep)提出的应力书振荡响应(psr)框架模型在城市湖泊和海洋生态系统健康评价中的应用指数权重确定的理论探讨中国学者徐福禄提出的生态系统健康指数法(ehim)在意大利30个湖泊的生态系统健康评价中得到应用。实证研究。

在此基础上,本文以滴灌湖为研究对象,结合临港新城的发展,结合地表水和湖泊沉积物的理化性质、生态指标等进行研究。引入最小数据集和层次分析法,构建了适合滴灌湖的生态系统健康诊断模型。科学评价滴水湖生态系统健康状况,为临港新城可持续发展提供依据。

2材料和方法

2.1研究领域概述

滴水湖位于上海,东中国海和杭州湾东南角的交界处。湖泊面积为圆形,直径为2.66 km,水域面积为5.56 km2,平均水深为3.7 m(刘树琴等,2011)。目前上游水来自大直河。 (徐建冠,2010),通过C口流入滴水湖,再经A口流出湖。对滴水湖水质的综合评价为(刘树琴等,2011)。比蓄水初期要少,但湖泊的生物多样性较低,浮游动物中间轮虫具有绝对优势,只有少量的秸秆和秸秆(王艳阳,2007;任志安,2012)。所有季节的浮游植物都以绿藻为主(Jing Chongxiang,2012)。

2.2采样点设置

在2012年12月,2013年4月,4月和2013年7月,收集了滴水湖区冬季,春季和夏季的地表水和湖泊沉积物,并在湖区均匀分布了60个样本。/P>

2.3实验方法

使用便携式仪器现场测量地表水温度,溶解氧(DO),pH,总悬浮固体(TSS)以及沉积物温度,pH和其他指标。收集的水样在冷藏环境中带回实验室,并进行过滤以进行测试。沉积物样品被带回实验室,然后进行冷冻干燥或干燥,研磨,通过120目筛并保存以进行测试。使用重铬酸钾舟皿通过浴法测定TUC含量,并且通过TUC/TN分析仪测定总氮含量。用酸溶性牛痰抗比色法测定总磷含量,用碳酸氢钠萃取法测定有效磷含量。双通道原子荧光光谱仪(北京吉田公司AFS230)经王水处理重金属汞砷的测定,镉,铬,铜,铅,锌,系统消解,原子吸收光谱法和操作规程本实验以GBW为沉积物的质量控制标准,获得汞,砷的回收率在88%以上,其他元素的回收率在92%以上。浮游植物的生物量,叶绿素等指标来自滴水湖水质监测报告(内部数据)。

2.4评估方法

2.4.1最小数据集的构造最小数据集最初是由Andrew等人提出的。 (2002年),并广泛用于土壤质量评估的因素筛选。它可以在一定程度上优化指标的数量,也可以克服数据冗余的问题。 (李桂林等,2007)。本文遵循指标选择的可衡量性,可比性,敏感性和全面性的标准(赵玉燕等,2005)。它可能从三个方面影响湖泊生态:湖泊的理化性质,生态特征和社会环境。系统健康状态的因素用作评估指标。

首先,通过SPSS软件进行理化性质指标的主成分分析(PCA),其特征值的各个要素的几个因素gt。筛选出1个。理化性质主要选择常规水质监测指标,水体和沉积物的污染负荷系数。因此,测试了测得的水的pH,DO,TSS,DOC(可溶性有机碳),TN,TP和塔底。通过主成分分析法分析了泥浆pH,TOC,TN,TP,AP,Hg,As,Cu,Cr,Cd,Zn和Pb等18个指标。提取了8个主要成分,累计贡献率达到75.71%。通过最大方差法旋转因子负荷矩阵后,获得各主成分变量的负荷值。

在PC3中,TSS和DO的负载大于10.9,这在0.01的水平上具有显着的相关性(r=-0.797)。随着溶解氧水平的降低,沉积物中氮和磷的释放会发生变化。瑞星(朱健等,2009)的确与水体富营养化密切相关,因此只在MDS中保留了。以上八个指标之间的Pearson相关分析表明,指标之间没有冗余。

其次,考虑到生态特征是反映湖泊生态系统结构,生命力和恢复力的指标,选择浮游生物量(BZ),浮游植物生物量(BA),叶绿素含量,能源质量(Ex)和结构能源质量作为生态功能指标。根据王艳阳(2007年),选择了以下指标:余震,2010年;余震,2010年。张红叶,2012。在水湖浮游动物研究中,BZ与BA呈负相关。可以监控MDS指标中的Chl,BA和Ex,而Ex和Ex可通过公式获得。

通过查阅浦东新区的统计年鉴和文献资料,了解深港街道的人口密度,滴水湖景区的接待游客数量(孙玉琴,2007)和绿化覆盖率(刘超等,2012)。 )作为社会环境指标。这些指标可以在一定程度上反映城市发展状况,对滴水湖生态系统健康有间接影响。

最后,选择的理化特性,生态指标和社会经济指标共同构成了最小数据集,决定了评价指标体系。

2.4.2生态系统健康评估模型的构建首先,根据指标本身及其在环境中的特征,选择适当的评分标准。例如,营养盐指数使用“最佳中点”抛物线(Andrews等,2002)。 Wienhold et al。2004);水的DO值和Ex,适合于“越多越好”的渐进曲线(王树英等,2005;赵玉岩等,2005)。使用不利于水生生态系统的污染指标TOC,Hg,As,Zn,Cu等递减曲线的递减曲线是背景值与平均值之比,TP根据限制为《地表水环境质量标准》;判断BA的数量是水富营养化的指标之一,表明系统的组织和顺序越高,稳定性越强(Sun Pingyue等,1997),以及将系统恢复到热状态所需的能量。被破坏后达到平衡。因此(李庆新等,2011),BA和Ex指标更适合对数函数拟合的下降渐近曲线(Zhao Yuyan等,2005)。对于只能评估风险的社会经济指标,根据计划目标,将一对数据标准化,即超过1分钟的生态容量。

其次,使用层次分析法(AHP)确定每个评估指标的权重。滴灌湖生态系统健康评估是目标层(A),理化特性,生态功能和社会环境是三个标准层(01、02和03)。最小数据集中的指标为目标层,构成了滴湖生态系统评价指标的层次结构模型。按照A-0,O1、02和03的顺序构造判断矩阵,并比较相对重要性程度。排序和总排序,通过一致性测试后,获得每个指标的权重值。

3结果与分析(结果与讨论

3.1滴水湖质量概述

列出了最小数据集中的指标的监视值。与往年相比,滴水湖的水质仍处于IV-V级水位。其中,春季总磷的平均浓度约为0.11 mg,只有少数样品超标。水环境质量标准规定了IV级水的极限,夏季完全满足IV级水的温度。冬季总氮达到Ⅳ类水标准,但春季和夏季总氮浓度明显较高,存在潜在的水体富营养化。风险。

重金属具有难燃,累积和高毒性的特点。常见的重金属污染包括Cd,Cr,Hg,As,Cu,Pb,Zn和其他元素。滴水湖沉积物中的重金属含量在该季节没有明显变化,但铜,铅,锌,铬在不同程度上超过了上海滩涂的背景值。其中,Cr约为背景值Hg,As的1.7 -3.7倍,小于上海的土壤背景值,因此可以判断为无Hg,As污染。

3.2评估结果与讨论

在上述构建滴水湖生态系统健康评价模型的过程中,计算出各季节指标对应的得分和EHI值。结果表明,冬季,春季和夏季滴水湖的EHI值分别为0.76、0.71和0.69,这是``健康的''。从“健康”的角度来看,这与近年来滴灌湖处于轻度富营养化和中度富营养化之间的结论是一致的(刘树琴等,2011;田华等,2011;景崇祥,2012)。季节在变化方面,冬季生态系统要比春季和夏季更健康,这与春季和夏季藻类繁殖的加速,水体富营养化以及对水环境的主观感知是一致的。

从指标权重的角度来看,沉积物TP含量和Ex对生态系统健康的贡献最大,分别为0.1647和0.1456。沉积物中过多的总磷含量会导致溶解的磷释放到上覆的水体中。大量的外源磷输入湖区将加速水的富营养化。防爆在水生生态系统的演替阶段具有指示作用(李庆新,2011)。水体中DO和TP的重量为第二,溶解氧浓度会发生反应。水体TP的自净能力是限制水生植物生长的必需营养元素之一,也是评价水体富营养化的重要指标之一。两者都是评估《地表水环境质量标准》中水质类型的重要指标。磷的外部输入来自降雨,径流,人类生活污水排放,农业灌溉用水排放,工业废水排放等。滴水湖所在的区域主要由文化和教育区,居民区,行政功能区组成贸易区,因临港新城。该开发区没有需要施肥的大片农田,生活污水管用于处理排放物。因此,磷的外部输入应基于降雨和大直河上游。

从指数得分来看,BA和Ex在冬季,春季和夏季得分最低,春季BA仅为0.22,Ex得分也低于0.5。由于滴水湖已经被挖掘并存储了不到10年。与自然形成的河流和湖泊相比,形成时间太短,生态系统仍然不成熟,这是其生物多样性差和敏感生态系统的主要原因。从少数几种水生动植物中也可以看到它。重金属污染物Hg,As,Cu和Zn的得分总体良好,本季节没有明显的变化规律。目前,汞和砷均小于上海的土壤本底值。铜和锌略高于上海滩涂的背景值,但尚未达到污染环境的水平。因此,可以判断滴水湖的沉积物没有受到人类活动和工业生产的严重影响。三项社会经济指标得分较好。这是因为临港新城的发展还处于起步阶段,居民人数和游客人数尚未达到规划目标。从人口压力的角度来看,它不会超过滴水湖的水生生态承载力,绿色覆盖率也将与城市一同建立。因此,逐渐改善的湖泊周围的社会环境滴水令人满意。

对三个季节的生态系统健康指数值进行平均。在研究期间,滴水湖的EHI为0.72,总体上处于“健康”水平。随着季节温度的变化,三个季节的生态系统健康状况略有波动。并保持“健康”与“健康”之间的界限。

因此,限制滴水生态系统健康的主要因素是沉积物TP,BA和Ex。三者需要继续控制人为外源磷的排放,改善大治河上游的水质,并调整水中的氮/。 P比例,避免夏季水富营养化,增加浮游植物的生物量。浮游植物利用太阳能进行光合作用,增加了水中的溶解氧含量,并可以传播到以滤食性鱼类,浮游动物和海底为食。栖息地的诱饵是水体各种生产力形成的基础。此外,如果结构能长时间处于低水平,则表明该生态系统对资源的吸收和利用较低,并使浮游生物的生物量稳定。是有效的方法之一

4个结论(结论)

1)本文从理化性质,生态特征和社会环境等方面筛选和构建了最小数据集,包括水溶解氧,总磷,底泥TUC,总磷,重金属Hg,As,Cu,Zn, Chl,BA,Ex,Ex,深港街的人口密度,滴水湖景区每年接待的游客人数以及绿化覆盖率都非常丰富。输入最小数据集的指标具有一定的代表性。

2)根据最小数据集中每个指标的特征,选择适当的评分标准。叶绿素使用“最佳中点”的抛物线,而水体DO和Ex使用“越好”的上升曲线,TUC,Hg,As,Zn,Cu使用“越少越好”线性下降评分方法,BA和Ex具有对数函数,并根据规划目标确定了社会经济指标。

3)研究表明,2012年冬季,冬季滴水湖生态系统健康指数为0.76,2013年春季为0.71,夏季为0.69。通常情况下处于“健康”的稳定水平,与实际情况相符。这也证明了近年来滴水湖水体已经存在。在中等和轻度富营养化状态下,从指标权重的角度来看,沉积物TP含量和Ex对生态系统健康的贡献最大,其次是DO和水TP。从指数得分来看,在研究期间,在BA和Ex中,得分最低。因此,限制滴水生态系统健康的主要因素是沉积物TP,BA和Ex。有必要继续控制外源磷向湖泊的排放,并改善上游水质。增加浮游生物的生物量以改善生态系统的结构能。该方法也可用于类似滴灌湖和缓慢水交换的人工水开挖的湖泊和水库。

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