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研究揭示水生態(tài)治理工程有助于減緩快速城市化對(duì)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-09-12 22:04:39    作者:本站小編:可心    瀏覽次數(shù):92
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中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、英國(guó)利茲大學(xué)、日本北海道大學(xué)等合作,在各類水生態(tài)治理工程如何在大的空間格局和較長(zhǎng)時(shí)間尺度上聯(lián)合作用,并減緩城市化對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)影響的研究

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、英國(guó)利茲大學(xué)、日本北海道大學(xué)等合作,在各類水生態(tài)治理工程如何在大的空間格局和較長(zhǎng)時(shí)間尺度上聯(lián)合作用,并減緩城市化對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)影響的研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Mitigation of urbanization effects on aquatic ecosystems by synchronous ecological restoration為題,發(fā)表在Water Research上。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化等人類活動(dòng)加劇自然生態(tài)系統(tǒng)破壞和生物多樣性喪失,為了解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境破壞之間的矛盾,生態(tài)治理/恢復(fù)工程已得到較高程度的重視和推廣。然而,經(jīng)濟(jì)發(fā)展要以生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)?人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和自然生態(tài)如何取得平衡?水生所選取宜興市作為典型區(qū)域,收集2007年至2017年宜興市實(shí)施和維護(hù)的水生態(tài)治理工程相關(guān)信息、土地利用數(shù)據(jù)及野外采樣調(diào)查的水質(zhì)、底棲動(dòng)物數(shù)據(jù),剖析了城市化進(jìn)程、不同類型水生態(tài)治理工程、水質(zhì)和底棲動(dòng)物多樣性三者之間的量化相互作用關(guān)系(圖1)。

研究發(fā)現(xiàn),2007年至2017年間宜興城市化和GDP增速明顯,水質(zhì)的改善和不同類型的治理工程之間存在不同,且和投資量不一定成正比的相關(guān)關(guān)系(圖2);而實(shí)施大量不同類型水生態(tài)治理工程,河網(wǎng)水體中的氨氮、總氮、總磷及大型底棲動(dòng)物多樣性均有顯著提升(圖3、4)。由于治理前所處的生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)狀態(tài)不同以及生物再定殖需要更久的時(shí)間,結(jié)果顯示生物指標(biāo)對(duì)水生態(tài)治理的響應(yīng)似乎滯后于非生物指標(biāo)。這對(duì)于深入認(rèn)識(shí)生物及非生物指標(biāo)對(duì)不同類型的水生態(tài)治理工程的響應(yīng)力度,理解不同類型水生態(tài)治理工程所發(fā)揮的不同作用具有重要意義,并對(duì)指導(dǎo)水生態(tài)治理工程類型分配及投資管理等方面具有參考價(jià)值。

研究工作得到國(guó)家水污染控制專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家留學(xué)基金等的資助。

圖1.研究區(qū)域野外采樣點(diǎn)及治理工程分布點(diǎn)位。① 宜興市2002年至2018年各類GDP增長(zhǎng)情況;② 移動(dòng)窗格法圖解:正方形方格(250 x 250 m)作為半徑6 km的移動(dòng)窗格的質(zhì)心,每個(gè)移動(dòng)窗格包含至少3個(gè)野外采樣點(diǎn)位和9個(gè)水生態(tài)治理工程點(diǎn)位。計(jì)算每個(gè)移動(dòng)窗格各類指標(biāo)2007年至2017年的響應(yīng)系數(shù),包括工程指標(biāo)(求和)、水質(zhì)及底棲動(dòng)物指標(biāo)(平均值)和城市化進(jìn)程指標(biāo)(不透水表面積指數(shù))。

圖2.不同類型治理工程投資量和根據(jù)具體工程量計(jì)算所得的營(yíng)養(yǎng)鹽去除量之間的關(guān)系(a-f),箱線圖顯示投資量和污染物去除量的分布;不同水質(zhì)指標(biāo)對(duì)不同類型水生態(tài)治理工程的響應(yīng)關(guān)系(g-l)。投資的原始單位是105元,營(yíng)養(yǎng)鹽去除量的原始單位是104t/a,這里均用log10進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖3.營(yíng)養(yǎng)鹽【-ln(2017/2007)】及底棲動(dòng)物群落相關(guān)指數(shù)【ln(2017/2007)】的響應(yīng)系數(shù)(a、b);底棲動(dòng)物2007和2017年β多樣性相異指數(shù)(βSOR)、周轉(zhuǎn)(βSIM)和嵌套部分(βSNE)分布圖(c)。

圖4.不透水表面積指數(shù)、不同類型工程投資量和營(yíng)養(yǎng)鹽降低速率之間的相互作用關(guān)系。投資單位105元,營(yíng)養(yǎng)鹽去除量的原始單位104t/a,log10轉(zhuǎn)換。

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所

 
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