期刊导读|《环境工程》2023年第1期 "湿地生态设计与修复"专刊
湿地生态系统变化特征及其影响因素研究
01
白荡湖流域水文连通对浮游生物群落结构的影响
赵世高1,2 董伟萍1 王青3 刘烨凌1 杨薇1∗
1. 北京师范大学 环境学院
2. 河北建筑工程学院 市政与环境工程学院
3. 北京师范大学 流域环境生态工程研发中心
摘要：2020年11月(枯水期) 及2021年3月(平水期) 和6月(丰水期) 开展了白荡湖流域水文、水质、浮游动植物现场调查,评价了水文连通性,揭示了其浮游生物群落结构的关键影响因子。结果表明:白荡湖流域水文连通受到不同水文期的直接影响,表现为丰水期优于平水期和枯水期;浮游植物和浮游动物群落优势种、丰度及生物量均呈季节性差异,优势种均为丰水期最多,枯水期最少,浮游植物优势门类为绿藻-硅藻-蓝藻类型,浮游动物优势种为轮虫类和枝角类,而生物量和物种丰度均呈丰水期>平水期>枯水期的趋势。从空间分布特征上,浮游植物Shannon-Wiener 指数和Margalef 指数均为湖区最低,杨市河上游最高;而Pielou 指数则在罗昌河入湖口最高;浮游动物Shannon-Wiener指数和Margalef 指数最低值和最高值均在罗昌河中上游;Pielou 指数在杨市河入湖口最低,罗昌河上游最高。RDA 显示,影响浮游植物群落结构的关键影响因子为T、DO 和TN,而浮游动物则为TP 和HCI。研究明确了白荡湖流域浮游生物群落结构特征,揭示了水文连通对浮游生物群落结构的影响,为深入研究该水系生态健康和保护修复提供科学依据。
关键词：水文连通性;浮游植物;浮游动物;冗余分析;白荡湖流域
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02
铜陵市河湖湿地浮游生物群落结构特征及影响因素
刘烨凌1,2 赵世高3 董伟萍1 王青1,2 杨薇1,2 崔保山1,2∗
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 黄河口湿地生态系统教育部野外科学观测研究站
3. 河北建筑工程学院
摘要：以铜陵市河湖湿地为研究对象,通过开展2020 年12月(枯水期) 、2021年3月(平水期) 和6月(丰水期) 的水环境和浮游生物采样调查,综合分析浮游生物群落结构的时空变化特征,探讨了水环境因子、水闸分布等对浮游生物群落结构的影响。结果显示:共采集到的浮游植物有7门60属102种,主要隶属于蓝藻门和硅藻门,春季、夏季物种数多,冬季物种数少;共采集到的浮游动物有3门21属32种,其中轮虫占优势。铜陵市河湖湿地浮游生物群落结构主要受水温、溶解氧、总磷等环境因子的影响,此外还与水闸分布密度密切相关。高密度的水闸分布影响河湖的自然生境,浮游生物密度较高。从城市河湖湿地长期保护与生态修复的角度考虑,在保障防洪排涝的条件下,适当调节水闸的分布以及开启频率,可为浮游生物提供更有利的湿地生境条件。
关键词：城市河湖湿地;浮游生物;环境因子;水闸密度;铜陵
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03
太湖附泥藻类时空分布及与环境因子的关系
宋玉芝∗ 吴雨霏 李浩然
南京信息工程大学 应用气象学院 固碳减排与全球变化研究中心
摘要：为探讨太湖附泥藻类时空分析及与N、P 等环境因子之间的关系,在不同季节采取太湖不同湖区表层沉积物,采用常规理化分析方法测定环境中的氮、磷含量及其他理化指标,利用高效液相色谱技术(HPLC) 分析附泥藻类光合色素叶绿素a(Chl.a) 、叶绿素b(Chl.b) 、岩藻黄素(Fuco) 及玉米黄素(Zea) 含量。结果表明:太湖水体及表层沉积物N、P 浓度空间差异明显,水体中TN、TP 及总溶解性磷均表现为梅梁湾>贡湖湾>胥口湾,且空间差异显著(P<0.05) ,而胥口湾表层沉积物中TP 及Fe-P含量显著低于梅梁湾及贡湖湾(P<0.05) 。太湖附泥藻类生物量(Chl.a) 及3种特征色素含量存在显著的时空差异。从空间上看,Chl.a 最高值出现在贡湖湾,其值为(12.79±3.69) μg/g,最低值出现在胥口湾,其值为(2.46±1.14) μg/g。在秋季及夏季,贡湖湾附泥藻类Chl.a 及3种特征色素含量高于梅梁湾,梅梁湾又高于胥口湾;在春季,梅梁湾附泥藻类Chl.a 高于贡湖湾及胥口湾。从季节上看,附泥藻类Chl.a 与特征色素Chl.b 变化一致,梅梁湾与胥口湾在春季较高,夏季和秋季相对较低;贡湖湾则是秋季较高,春季和夏季次之。从特征色素的比例来看,太湖各湖区附泥藻类优势种群为硅藻及蓝藻。冗余分析结果表明,太湖附泥藻类生物量及特征色素时空异质性与太湖沉积物磷含量密切相关,尤其是沉积物无机磷含量,为进一步研究附泥藻类生态学功能,以及深入探求太湖富营养化治理方法提供一定的理论依据。
关键词：附泥藻类;特征色素;太湖;分布特征
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04
有机改性层状双金属氢氧化物与甲基橙联合暴露对小球藻的毒性影响
潘雪梅1,2,3 邱芳芳4 王亲媛4 陈金城5 章萍4∗
1. 江西省水利科学院
2. 上江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室
3. 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心
4. 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室
5. 江西银丽直饮水设备有限公司
摘要：为探究有机改性层状双金属氢氧化物(O-LDH) 与甲基橙(MO)联合暴露对微藻的毒性影响,选取小球藻(Chlorella vulgaris) 作为受试藻种,考察O-LDH、MO 单一及联合暴露对小球藻的生长抑制率、叶绿素含量、细胞结构等指标的影响,并通过测定溶液剩余MO 浓度和藻细胞表面电位,探究O-LDH、MO与小球藻的吸附作用及毒性机制。结果表明:1) O-LDH、MO 对小球藻96 h 生长抑制率拟合均符合Logistic 模型(R2>0. 99) ,EC50-96h 值分别为122.18,26.73 mg/L,MO对小球藻的抑制作用大于O-LDH;2) O-LDH 对小球藻的毒性机制包括纳米片层聚集在微藻细胞表面所产生的阴影效应以及纳米片层割裂细胞结构所造成的氧化损伤;3) 在低O-LDH浓度范围(0~50 mg/L) ,溶液中O-LDH被微藻细胞强烈吸附,阻碍微藻光合作用并割伤微藻细胞结构,对微藻产生阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性增强;在高O-LDH 浓度范围(50~500 mg/L) ,溶液中O-LDH、O-LDH 吸附MO后产物共同竞争微藻细胞表面上的电荷位点,并且O-LDH吸附MO后在其材料表面形成疏水层,削弱了O-LDH对微藻的阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性减弱。
关键词：有机改性层状双金属氢氧化物;甲基橙;小球藻;联合暴露;吸附作用;毒性影响
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05
盐度对化感物质青蒿素胁迫下铜绿微囊藻生长及叶绿素荧光的影响
王佳佳1,2 倪利晓1,2∗ 蒋志云1,2 杜存浩1,2 方元奕1,2 朱承劼1,2 徐楚1,2 桑文璐1,2 陈旭清3 徐俭3 苏华3
1. 河海大学 环境学院
2. 河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
3. 无锡市河湖治理和水资源管理中心
摘要：化感物质青蒿素已被证明具有良好的控制蓝藻水华的作用。为探究盐度存在情况下,青蒿素对铜绿微囊藻的胁迫作用是否受到影响,在0~15‰盐度条件下,测定青蒿素对铜绿微囊藻生长、叶绿素a含量以及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:铜绿微囊藻具有一定的适盐性,5‰的盐度可以促进铜绿微囊藻生长,但盐度>10‰则对藻产生显著抑制作用。加入化感物质青蒿素后,低盐度对藻的促进作用消失,盐度强化了青蒿素对铜绿微囊藻的抑制和对光合系统的破坏,具体体现在破坏铜绿微囊藻光合色素、光合作用结构,降低光合反应中心的活性,降低PSⅡ受体侧的电子传递能力等方面。研究成果中为青蒿素在微咸水中的应用提供参考。
关键词：盐度;青蒿素;铜绿微囊藻;叶绿素荧光参数;快速光曲线
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06
基于CiteSpace文献计量的沉积物微塑料研究进展与热点分析
刘海朱 白军红∗ 王亚琪 张玲 刘哲
北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
摘要：为探究沉积物微塑料的研究现状、热点和未来发展趋势,以 Web of Science 核心合集和 CNKI(中国知网) 的文献资料为数据源,利用CiteSpace 知识图谱分析工具,从年发文量、作者群体、发文机构、关键词聚类及突现等方面进行可视化分析。结果表明:沉积物微塑料的相关研究正处于快速发展阶段,且以外文文献快速增长为主要特征。中国在该领域的研究具有重要的国际影响力,发文量位居首位,且中国科学院、中国科学院大学及华东师范大学的发文量位列前3;作者群体呈多而分散的特点,发文量最高的作者来自中国科学院。关键词聚类分析和突现词分析结果表明,当前沉积物微塑料研究主要集中于海洋沉积物中微塑料的量化方法、微塑料的生物摄入与富集等方面,而淡水沉积物中微塑料的统一定量分析方法、微塑料对生物的毒性效应及其与典型污染物的复合毒性效应等将是该研究领域未来的重要研究方向和热点。
关键词：沉积物;微塑料;CiteSpace;文献计量分析;研究热点
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面向水量水质水生态综合调控的湿地设计
07
基于水动力过程的城市小微湿地生态补水量与补水路径评估:以北京汉石桥湿地为例
耿植1 杜际增1,4 刘泓汐2 曹波3 李馨宇1,4 张勇3∗ 崔保山1,4
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 北京师范大学珠海校区 自然科学高等研究院
3. 北京市顺义区汉石桥湿地自然保护区管理中心
4. 黄河口湿地生态系统教育部野外科学观测研究站
摘要：汉石桥湿地自然保护区在北京市涵养水源、调节气候以及保护生物多样性等方面发挥着重要作用。随着近年来华北地区气候暖干化、城市化,汉石桥湿地缺水问题严重,导致其生态严重退化。南水北调等输水工程缓解了北京地区的水资源紧张,为汉石桥湿地生态补水奠定了基础条件。然而,根据汉石桥湿地生态水系网络特征与生物多样性需求,制定科学、高效、可持续的生态补水方案,依然是亟待解决的问题。基于多年观测数据和实地测量结果,从水域面积、芦苇适宜生境、水文连通性3个角度探究确定湿地最适水位及对应生态补水量。研究表明,维持汉石桥正常生态功能的水位在25.7m 以上,最适水位为26.2m。当超过最适水位后,生态补水的效用逐渐递减并趋于稳定。基于此,研究利用水动力模型对湿地的水动力过程进行模拟,发现单路补水使湿地北部水动力得到显著改善,但整体效果不佳;双路补水既能改善入水口区域水动力情况,又能提升总体水动力条件;而三入水口补水,则可以使水动力改善空间分布更均衡。该研究结果可为提升汉石桥湿地保护区生态补水效率、推进湿地生态系统的可持续发展提供理论支撑。
关键词：生态补水;芦苇湿地;水文连通;水动力;生态水系网络
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08
基于水动力过程的湿地生态补水优化机制：以北京汉石桥湿地为例
王璇1 谢湉1 张勇2∗ 窦鹏3 崔保山1 曹波1,2 李馨宇1 丁鑫宇1 杨志昊1
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 北京市顺义区汉石桥湿地自然保护区管理中心
3. 北京市水科学技术研究院
摘要：湿地具有涵养水源等重要生态服务功能,但在人类活动与气候变化的多重胁迫下出现萎缩与退化,其中湿地补给水量不足是其主要生态问题之一。随着跨区域、跨流域调水工程的实施运行,生态补水目前已成为湿地修复与水资源配置的关键技术组成。因此,关注多水源补给湿地的补水路径优化,基于湿地补水水动力过程提出了生态补水方式的优化方案。2021年在潮白河流域全线通水的背景下,以北京市仅存的大型芦苇沼泽湿地———汉石桥湿地为案例区,构建了潮白河流域SWAT 模型模拟径流变化规律,利用MIKE21模型模拟湿地补水水量-水动力耦合过程,比较了6种湿地补水情景的水动力变化特征。结果表明:汉石桥湿地内部水系连通受阻造成的湿地南部与北部分隔是限制生态补水效率的主要瓶颈,湿地南北区多流路同时补水,以及改造湿地水文连通结构是改善补水水动力条件,提升生态补水效应的优化方案。该研究结论可为湿地的长期管理和生态修复提供参考,有利于首都城市生态水系建设。
关键词：潮白河流域;SWAT;MIKE21;生态补水;情景模拟
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09
基于KH-SVM的鄱阳湖水质评价及变化趋势分析
田熊长1 蒋水华1 贾卓1∗ 李琴2 方立东1 张贻林1 肖睿1
1. 南昌大学 工程建设学院
2. 江西省科学院能源研究所
摘要：为了提高水质评价结果的精度,更客观地反映水体环境的质量状况,针对支持向量机(support vector machine,SVM) 性能易受模型参数的影响,提出了一种基于磷虾群算法(krill herd, KH) 优化SVM 的模型,将其与地表水环境质量标准相结合,选取5种代表性水质指标作为模型的输入,5类水质标准作为输出,建立了基于KH-SVM 的水质评价模型,并利用该模型对鄱阳湖2013—2018年丰水期、平水期和枯水期的水质状况及变化趋势进行研究。结果表明:鄱阳湖北湖区水质基本维持在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ—Ⅳ类,而南湖区水质各时期波动较大,其中丰水期多为Ⅱ类水,平、枯水期以Ⅴ类水为主,整体上2013—2018年鄱阳湖水质恶化趋势没有明显改善,水质级别仍处于非优类水平;构建的KH-SVM 模型性能良好,与传统评价方法相比可以较好地实现水质综合评价,能够从整体上更准确、客观地反映水体质量状况。该研究成果可为区域地表水资源科学管理及水环境保护提供科学依据。
关键词：磷虾群算法;支持向量机;水质评价;鄱阳湖;参数优化
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10
基于动态规划理论的MIKE21河网排水方案优化研究
徐存东1,2,3 任子豪1,2∗ 黄嵩1 赵志宏1 訾亚辉1,2 胡小萌1
1. 华北水利水电大学 水利学院
2. 浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室
3. 河南省水工结构安全工程技术研究中心
摘要：针对南方平原河网面对汛期暴雨时段排水能力差而导致内涝的问题,选取太湖流域南浔区沈庄漾圩田河网作为研究对象,选取城市排涝相应防洪标准的暴雨强度,应用多目标动态规划理论,以河网水位与排涝时间为限制目标,结合圩区现有水利工程条件参数和调度规则,设定了3个水闸排水方案和5个水泵排水方案;基于河网地形、水文数据,构建MIKE21河网水动力模型,定量化模拟分析了闸泵联调联控工况下河网排水效果。结果表明:面临10年一遇及以下暴雨时,河网可采用水闸排水方案,且3个方案均能在24 h内将水位降至排涝下限水位;当面临20年以上及百年一遇暴雨时,河网需采用内外网联动的水泵排水方案,西部闸门至少开启2台水泵,才能保证在24 h内将水位下降至下限水位,其排水效果与水泵开启数量呈正相关。该研究成果可为南方平原河网的汛期排水调度与河网工程改造提供理论依据。
关键词：多目标规划;暴雨洪涝;排水;MIKE21
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11
再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征
王骋雯1 张勇2∗ 张家鑫3 张辉1
1. 北京师范大学 环境学院
2. 北京市顺义区汉石桥湿地自然保护区管理中心
3. 大连海洋大学水产与生命学院
摘要：以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质(OM) 、总氮(TN) 和总磷(TP) 含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP 水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP 含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM 和TN 表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP 含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP 含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP 呈现显著正相关性(P<0.01) ;综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。
关键词：再生水;汉石桥湿地;沉积物;营养盐;污染评价
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湿地生态监测技术、健康评价与生态功能评估
12
湿地水动力研究中无人机遥感技术的应用进展、机遇与挑战
李思达1,2 王新艳1,2 张芳菲1,2 邵冬冬1,2 崔保山1,2 曹波1,3 张勇3∗
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 黄河口湿地生态系统教育部野外科学观测研究站
3. 北京市顺义区汉石桥湿地自然保护区管理中心
摘要：水动力过程对湿地生态系统结构和功能具有重要调控作用,准确、高效地获取湿地水动力参数对于湿地研究和保护修复具有重要意义。无人机遥感技术具有操作简便、机动性强、成像高度低、受天气环境影响小的特点,近年来被广泛应用于非接触地进行湿地水动力监测。梳理了无人机在水位、水下地形(水深) 和流速(流量) 3种主要水动力参数监测中的应用现状,总结了当前方法的不足和发展前景,以期为未来水动力监测及其在湿地管理中的应用提供参考。针对当前存在问题,提出了面对复杂湿地环境和监测需求的高标准化、自动化监测是未来无人机水动力遥感监测的重点发展方向。如何应对未来智能化、信息化湿地保护与管理需求,提高无人机监测效率、数据传输效率,促进无人机与其他多平台监测数据融合技术的发展,推动数字孪生湿地建设应被重点关注。
关键词：无人机;遥感;湿地水动力;水位;水下地形;流速
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13
武汉城市湿地景观格局及生态系统服务功能演变轨迹与驱动机制
梁芳源1 李鹏2∗ 程维金2 肖之炎2 李晓文3 吕江涛3 马田田4
1. 生态环境部南京环境科学研究所
2. 武汉市湿地保护中心
3. 北京师范大学 环境学院
4. 农业农村部环境保护科研监测所
摘要：在城市化背景下,研究了湿地景观格局和生态功能的演变规律及影响因素,对湿地保护和国土空间规划具有重要指导意义。以武汉市为研究对象,分析了1980—2010年武汉市湿地土地利用时空变化轨迹及驱动过程轨迹,并通过InVEST 模型等方法评估了1980—2020年武汉市生境质量、碳储量、洪水调蓄、景观文化4 项生态系统服务功能及其驱动机制。结果表明:养殖、退耕还湿、演替、围垦和城市扩张等单一人为驱动过程主导了湿地景观格局演变,4项生态系统服务均有不同程度降低,退耕还湿、退养还湿等生态工程能够有效提升区域生态功能,但存在管理维护不足的问题。该研究成果有助于明确在快速城市化下湿地生态系统所受到的威胁,以便更好地提出长期湿地保护的对策及规划。
关键词：湿地;景观格局;生态系统服务;驱动过程;轨迹分析
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14
楮河流域水体重金属时空分布特征及健康风险评价
郭亚科1,2 高燕燕1,2 钱会1,2∗ 唐顺琦1,2 王海科1,2 石晓昕1,2
1. 长安大学 水利与环境学院
2. 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室
摘要：为明确硫铁矿影响下楮河流域水体中重金属污染的危害程度,以汉江支流楮河为研究对象,选取自硫铁矿矿区至楮河入任河口段设置采样断面,研究河水中重金属Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Cr 在不同水期的分布特征,采用健康风险评估模型评价河水中重金属的健康风险。结果表明:河水中重金属分布存在显著的时空差异性,时间上,枯水期存在Fe、Cr 超标现象,丰水期河水中重金属被稀释,同时河流水环境变化导致重金属发生迁移转化,水质有所改善;空间上,受距离矿区远近和雨季等因素影响,中上游靠近矿区时重金属浓度明显增大,下游人类活动影响比较显著;健康风险评估结果显示,枯水期河流中游存在非致癌风险,致癌因子Cr 对人体的致癌风险显著,Cd 在枯水期对儿童存在致癌风险。该研究成果可为河流及矿山水环境治理提出了明确的分区治理措施和建议。
关键词：楮河流域;重金属;时空分布;健康风险评价;河流治理
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15
白洋淀流域水环境承载力多属性决策方法优选和方案评价研究
陈文婷1,2,3 苏婧2 张慧慧2 郑明霞2∗ 席北斗1, 2∗
1. 中国地质大学(北京) 水资源与环境学院
2.中国环境科学研究院 国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室
3. 青海大学 地质工程系
摘要：为有效解决白洋淀流域水环境承载力多属性复杂决策问题,提出了基于人口-经济-水生态-水资源-水污染
五维复杂性质决策指标评估体系(包括28 项指标) ,并将基于新的优势关系的理想点法(TOPSIS) 、多准则妥协解排序法(VIKOR) 和改进密切值法应用于白洋淀流域水环境承载力多属性决策方法和方案优选中。结果表明:1) 变异系数属性赋权方法实现了白洋淀流域水环境承载力多层面和复杂因素影响作用的定量化,并且表明影响该流域水环境承载力的主要因素为地下水资源量、造纸和纸制品业比例、纺织业比例、调水入淀量等;2) 3 种多属性决策方法中,改进密切值法计算更简便、理论更简单,为优选决策方法,它能在处理水环境承载力管理决策问题涉及的经济、社会、环境、技术标准等多层面复杂性质的同时,更好地实现水环境承载力多属性决策方案评价和优选;3) 3 种方法得到的多属性决策方案优选排序结果一致性达到83. 3%,均表明理想型方案(F12) 为最优,次优方案为可持续发展型(F11) ,最劣方案为经济低速发展型(F2) 。结合白洋淀流域实际,可采取2030年适当降低第一、二产业规模,大力发展高端高新产业和服务业等第三产业,适度发展生态旅游,限期提升改造或关闭纺织业、造纸和纸制品业等高耗水、重污染产业,增加外调水量,将污水处理厂出水提标至地表GB 3838—2002《地表水环境质量标准》准Ⅳ类标准等较严格的水环境保护措施,以达到改善环境的目的,并为管理者制定高效决策提供基础。
关键词：白洋淀流域;水环境承载力;TOPSIS 方法;优势关系;VIKOR 法;改进密切值法;多属性决策
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16
黄河三角洲旅游环境承载力研究
智烈慧1,2 张哲3 白军红2 李晓文2∗
1. 河北工程大学 地球科学与工程学院
2. 北京师范大学 环境学院
3. 河北大学 生态环境学院(筹)
摘要：旅游业发展应注重生态和社会经济的协调有序,生态旅游兼顾区域经济发展和生态保护,符合高效生态经济发展战略,是黄河三角洲高效生态经济区产业结构的重要组成部分,然而高效生态经济区旅游业起步晚、发展滞缓;同时,脆弱的生态环境以及围垦开发活动使得该区域在旅游开发和旅游活动中生态保护的重要性尤为突出。通过建立包含湿地生态指标的多层次旅游环境承载力评价指标体系,依托最小限制因子法,评估生态、空间、设施和社会环境容量及承载力,判识旅游环境容量的主要限制因子,以期诊断影响研究区旅游环境承载力的主要问题。结果表明:1) 黄河三角洲高效生态经济区旅游环境日容量由1995 年的-288.57 万人升至2020 年的11.60万人,但旅游环境承载力仍为严重超载;2)1995,2020 年的最小限制因子分别为污水处理和交通设施,且仅有这2个指标超载,其他指标均为弱载,所有指标均不适载;3)1995年旅游环境承载力主要受限于生态环境容量,而2020 年旅游环境容量二级指标顺序为空间>社会>生态>设施;4) 目前,旅游设施超载,而包括湿地生态指标在内的生态环境和空间环境均弱载,服务供给
不足以支撑旅游资源的充分利用,且湿地生态距离适载仍有较大的游客增长空间。研究成果为解决环境超载和弱载问题,实现资源的合理利用,及促进区域生态-经济有序协调发展提供科学依据和数据支撑。
关键词：环境容量;景区;生态旅游;湿地;多层次评价
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湿地修复技术机理、设计及应用
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波浪作用下沉降型憎水性污染物床面释放机理研究：以二氯甲烷为例
韩龙喜1,2∗ 张奕1,2 王晨芳1,2 蒋安祺2 孙明园2 周星辰2
1. 河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
2. 河海大学 环境学院
摘要：以沉降型憎水性污染物为代表的危险化学品突发性水污染事故发生后,大部分污染物将以液态形式沉积于河床表面,这些物质将作为内源性污染源,缓慢地释放进入水体,持续性地导致区域水质严重污染。选取二氯甲烷为对象,通过波浪水槽实验分析了不同波浪要素( 波高、波周期等) 对其释放强度的影响程度及响应关系,并建立了释放通量与各波浪动力学因子间的数学回归模型。结果表明:波浪扰动将引起以二氯甲烷为代表的沉降型憎水性污染物明显释放;DCM 悬浮颗粒总体积浓度(TVC) 总体上随波高的增大而变大,随着波周期的增大而减小;相同波周期情况下,释放通量与波高呈显著指数正相关(R2>0.973) ;相同波高情况下,释放通量与波周期呈显著对数负相关关系(R2>0.967) ;进一步建立了释放通量与床面波切应力、床面波浪能量损耗率、近底波浪质点水平速度最大值、单宽总波能及波陡的数学回归模型。该研究可为沉降型憎水性污染物水质预报的源强确定提供理论依据及计算方法,进而为完善该类污染物水质预报及风险预警的理论体系提供思路及方法。
关键词：波浪作用;沉降型憎水性污染物;河(海) 床表面;释放强度;数学回归模型
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城区黑臭水体综合治理案例分析及设计要点探讨
李枞林1 黄守斌1∗ 王卓艺1 张鸿涛1,2 宁涛1 牛振华1 陈云3
1. 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司
2. 清华大学 环境学院
3. 清控人居(福州) 水环境科技有限公司
摘要：福州市浦东河水系是典型的城区黑臭水体,一直以来面临着外源污染严重、内源污染累积、生态基流匮乏、生态系统退化等问题。根据水系流域特征,统筹考虑水环境、水生态、水景观,采用以“ 控源截污、内源治理、活水提质、生态修复” 为主的技术路线对浦东河水系进行了综合治理,经评估,沿线排口溢流水量、COD 和NH3-N入河污染负荷分别削减了49.9%、77%和92.2%。根据工程实际运营情况,浦东河水系COD 浓度长期稳定在30mg/L 以内,NH3-N浓度稳定在4mg/L 以内,治理效果良好。阐述了治理措施中关键要点的设计经验及注意事项,为类似城区黑臭水体治理工程实施提供借鉴参考。
关键词：城区黑臭水体;综合治理;水环境;水生态;水景观;设计要点
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河道微污染水体旁路复合流湿地强化净化技术研究及应用
王文冬1∗ 高晓薇1 王利军1 刘学燕1 焦振寰2
1. 北京市水利规划设计研究院
2. 北京市昌平区水文水质监测中心
摘要：为实现河道微污染水体水质净化与行洪排涝双重功能,采用下向流/ 上向流复合流旁路湿地工艺,设计有机负荷qos=21 kg BOD5/(hm2·d) ,水力负荷qhs=0.34 m3/(m2·d) ,水力停留时间HRT = 2.2 d,同时为提高冬季低温条件下的湿地系统净化效果,对湿地填料床结构形式、植物组合搭配以及冬季低温运行措施进行了优化,研究表明:1) 下向流/上向流复合流功能湿地空间布设灵活,可节约建设占地,通过折流布水,可形成良好的厌氧/缺氧/好氧微生环境,有益于发挥湿地系统的脱氮除磷效果;2) 通过增加保温填料覆盖层、采取低温冰下低水位运行、辅以耐低温植物/微生物强化,在冬季低温湿地进水ρ(COD)为30~40 mg/L,ρ(NH3-N)为1.5~2.0 mg/L,ρ(TP) 为0.3~0.4 mg/L条件下,实现了3个标段湿地出水平均值ρ(COD) = 20.67 mg/L,ρ(NH3-N) = 0.77 mg/L,ρ(TP) = 0.17 mg/ L,基本满足冬季低温条件下的水质设计目标。
关键词：旁路湿地;复合流;低温运行;净水效果
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不同深度复合垂直流人工湿地脱氮性能比较
黄秋瑾1 肖莹1 王亚芬1∗ 吴振斌1,2 周巧红2
1. 中国地质大学(武汉) 环境学院
2. 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室
摘要：设计构建了4套分段式复合垂直流人工湿地(IVCW) 柱状模拟系统(总程分别为145,185 cm) ,针对低C/N 型人工污水,研究基质层高、添加活性生物质及进水中氮素组成对该系统脱氮效果的影响。结果表明:当水力停留时间为1 d 时,4 套系统对总氮(TN) 去除率均在30%以上,半程基质层设置为95 cm,不添加活性生物质的HI 组对TN 去除率最高,达到42%;对NH3-N、NO3--N 的平均去除率分别为20%~48%、21%~66%,而NO2--N 在各系统中均发生了不同程度的积累。随着进水中NO3--N占比负荷的增加( 从1/7 到6/7) ,其NO3--N去除率整体呈下降趋势,仅HI组去除率变化较其他组更稳定。但IVCW系统加深后,添加活性生物质反而会降低其TN 去除效果。IVCW 系统第1段,即下行流上层单元对脱氮贡献最大,高达80%以上;不同处理间强化脱氮效果差异虽不显著,但系统后段其脱氮途径间存在一定差异。相应地,微生物脂肪酸的丰度和种类在第1段最高,其脂肪酸组成与其他段差异最明显;以cy19:0 为标志的厌氧细菌在上行流第3~4 段逐渐占据优势,且加深组均高于其对照组;单不饱和脂肪酸(MUFA) 表征的好氧细菌对IVCW 系统脱氮效率贡献更大。
关键词：IVCW;氨态氮;硝态氮;微生物群落;脂肪酸甲酯分析
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无锡锡山区宛山湖底泥污染及生态清淤研究
魏清福1 邵晓静2∗ 蔡杰2 董亚萍2
1. 江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司上海分公司
2. 生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局 生态环境监测与科学研究中心
摘要：底泥生态疏浚作为生态修复的重要措施之一,已广泛应用于太湖流域水环境综合治理。为解决区域的水环境问题,进一步提高人居环境质量,开展了锡山区宛山湖底泥污染和生态清淤研究。以宛山湖九里河口以北湖区为研究对象,通过对宛山湖基本情况及底泥污染现状调研分析,充分考虑通航和引水需求以及施工深度限制等因素,确定生态清淤范围和工程量。本次疏浚面积为0.75 km2,疏浚深度为0.3~1.3 m,疏浚总量为56.82万m3,其中底泥清淤34.82万m3,航道疏槽22.00万m3。从清淤要求、清淤深度、清淤设备选择、清淤工艺等关键技术点着手制定宛山湖北部湖区底泥清淤方案。通过对先导区污染底泥的生态清淤,有效削减底泥内源污染,促进宛山湖水体水质改善,并为宛山湖水生态修复奠定基础,具有显著的环境和社会效益。
关键词：湿地修复;宛山湖;底泥疏浚;生态清淤;水环境治理
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长江大保护中尾水型人工湿地的应用研究：以江东水生态公园为例
陆盛森1,2 刘敏1,2 左倬1,2∗
1. 上海勘测设计研究院有限公司
2. 中国长江三峡集团有限公司
摘要：为评价长江大保护中尾水型人工湿地的运行效果,针对性地提出运维管理建议,以芜湖江东水生态公园为例,于2021年7月—2022年1月对其不同功能单元出水进行监测,分析各单元对污染物的去除路径及影响因子。结果表明:净化效果方面,在尾水水质较好的前提下(COD、NH3-N、TN、TP 等污染物浓度指标均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A 标准) ,江东水生态公园对各污染物的去除效果仍较好,其中强化表流湿地对NH3-N、TN和TP 的平均去除率分别为85.53%、17.60%和33.71%,串联于强化表流湿地后端的生态涵养塘具有进一步削减强化表流湿地出水中污染物的能力,其中在夏秋季(8—10月) 对NH3-N 和TP 的平均去除率分别为27.04%和22.51%。影响因子方面,温度和溶解氧浓度对人工湿地脱氮效果影响较大,可在冬季采取保温增氧措施,并根据运行实际综合采取小剂量分批次投加植物碳源,优化潜流湿地填料,设计多级人工湿地串联系统等手段,进一步保障长江大保护尾水型人工湿地运行效果的可持续性。
关键词：尾水净化;潜流湿地;强化表流湿地;生态涵养塘;去除效率;水质保障管理
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基于水华风险控制的再生水景观水体水力停留时间阈值研究
宋可颖1,2 孙瑞泽1,2 刀国华3 陆韻1,2 巫寅虎1,2 陈卓1,2 胡洪营1,4∗
1. 清华大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室
2. 环境前沿技术北京实验室
3. 昆明理工大学 环境科学与工程学院
4. 清华大学 苏州环境创新研究院
摘要：再生水景观利用是解决城市景观用水短缺的有效途径之一。但较高氮磷浓度的再生水进入流动性较差的景观水体中极易发生水华现象。在现有再生水排放标准下,水力停留时间的调控是控制景观水体中微藻生物量的有效手段。根据微藻生长模型和水质动力学模型,提出了基于水力停留时间调控的景观水体水华控制方法及其阈值确定方法。通过计算,得到再生水氮、磷浓度执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》A 标准( 总氮15 mg/ L,总磷0.5 mg/L) 对应的水力停留时间阈值为2.477 d;执行DB11/ 890—2012 北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》A( 总氮10 mg/L,总磷0. 2 mg/L) 对应的水力停留时间阈值为5.034 d;执行昆明市地方标准DB5301/ T43—2020《城镇污水处理厂主要污染物排放限值》A 级(总氮5 mg/L,总磷0.05 mg/L) 对应的水力停留时间阈值为21.659 d,B级(总氮10 mg/ L,总磷0.3 mg/L) 对应的水力停留时间阈值为3.783 d,C 级(总氮15 mg/L,总磷0.4 mg/L) 对应的水力停留时间阈值为2. 811 d;执行91/ 271/ ZEC《欧盟城市污水处理指令》(总氮15 mg/L,总磷2mg/L) 对应的水力停留时间阈值为1.476 d。 控制景观水体的水力停留时间小于对应的阈值, 便可有效控制景观水体水华的暴发。壤结构,提升土壤肥力方面有积极作用。
关键词：再生水;水华风险控制;水力停留时间;阈值;混合藻
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湿地生态修复效果评估
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外调补水条件下流速对景观水体水华抑制效果模拟研究
王超1,2 王媛3 窦鹏1∗ 王镇美1 孟庆义1 杨默远1 陶海军2
1. 北京市水科学技术研究院
2. 北京市永定河管理处
3. 中国城市和小城镇改革发展中心
摘要：城市景观缓滞水体水华控制及水力条件改善是当前城市湖泊、河流等景观水体生态健康恢复的关键问题。永定河生态补水措施用于缓解莲石湖8号湖等景观缓滞水体面临的水华易发问题,然而该补水过程对景观水体的水华控制成效尚不明确。基于2019—2021年水质、水文、藻类实测数据,通过构建莲石湖8 号湖水动力-水质二维耦合数值模型,结合现场监测数据对耦合数值模型进行率定与验证,探讨了在不同补水条件下8号湖叶绿素a含量和缓流区域的变化特征,定量分析了不同外调补水条件下缓滞区空间分布、叶绿素a 浓度与典型景观缓滞水体水文条件的响应关系。结果表明:不同外调补水流量能够有效控制缓滞水体内叶绿素a 含量,当外调补水流量为0.23~0.96 m3/s 时,莲石湖8号湖表层水体中叶绿素a 浓度较低且缓流区域面积较小。该研究结果可为城市景观水体水华控制及外调补水优化方案的制定提供技术支撑。
关键词：生态补水;景观水体;叶绿素a;浮游植物;模拟分析
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鄱阳湖典型沉水植物刺苦草对不同淹水胁迫的响应特征及对生态修复的启示
马旭1,2 韩祯1,2 王世岩1,2 刘晓波1,2 赵仕霖1,2 刘畅1,2 孟竹剑3,4 张欢5 王亮1,2 朱蓓1,2 谭羿鍼1,2 汪洁1,2 刘伟1,2 彭文启1,2∗
1. 流域水循环模拟与调控国家重点实验室
2. 中国水利水电科学研究院
3. 中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室
4. 中国科学院大学
5. 南昌大学 生命科学学院
摘要：沉水植物的生长与繁殖受到湖泊水体水位过程的影响,然而不同的水文过程变化及淹水时长对沉水植物个体适应性特征的影响尚不清晰。选取鄱阳湖典型沉水植物刺苦草作为研究对象,通过设置水位控制中宇宙实验,揭示6种淹水模式下刺苦草个体适应性变化特征。结果表明:长时间高淹水水位胁迫能够显著影响刺苦草的叶片数量、叶长、根长、匍匐茎长度、克隆能力、总生物量等特征。快速涨水以及长时间(>21 d) 高水位( >3.5 m) 胁迫会导致刺苦草植株叶片的大量凋亡,短时间(<14 d) 并降低高水位淹水胁迫,刺苦草可以恢复其正常生长。研究表明,夏季快速涨水及不利水位下较长淹水时长是影响沉水植物刺苦草个体适应性降低的主要因素,可为沉水植物退化的水文过程机制以及科学恢复提供理论参考。
关键词：沉水植物;淹水;个体适应性;退化;江湖关系;生态修复;刺苦草
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黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估
庞博1 杨文鑫1 崔保山1∗ 张树岩2 谢湉1 宁中华1 高放1 张洪山2
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 山东黄河三角洲国家级自然保护区管理委员会
摘要：开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明:南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI 指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。
关键词：生态修复;滨海湿地;生态补水;植被恢复;NDVI
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黄河三角洲湿地生态修复工程对底栖动物的影响效果研究
张晗旭1 李馨宇1 崔保山1∗ 王青1 于海玲2 吴霞2 许佳美2
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 山东黄河三角洲国家级自然保护区管理委员会
摘要：为探究黄河三角洲修复工程对大型底栖动物的群落影响及关键影响因子,于2019—2021年在黄河三角洲国际重要湿地生物多样性保护工程修复区和未恢复区进行了6次大型底栖动物样品和土壤/ 底泥样品采集,共发现大型底栖动物78种,隶属于4门8纲61科,结果表明:昆虫纲的优势度随着时间变化不断上升,而耐污性强的软体动物和环节动物的优势度呈下降趋势。在2020年5月和2021年6月2次生长季对比中发现,在底栖动物整体密度下降的背景下,昆虫纲物种密度在南岸地区呈上升趋势,优势种和物种密度变化表明了生态修复工程改善了修复区的环境状况。在生态修复工程完成的初期,大型底栖动物的生存环境和群落结构受工程施工干扰严重,需要一定时间恢复生物多样性。环境因子分析表明:大型底栖动物群落与盐度、土壤/ 底泥全碳含量呈正相关,反映河口环境因子对底栖动物分布的影响。对比分析黄河三角洲国际重要湿地生态修复区和自然湿地的底栖动物群落特征及其变化过程,可为黄河三角洲河口湿地修复工程的实施效果评估提供重要数据和支持,为后续湿地修复工程的实施和管理提供参考,对于黄河三角洲生物多样性的保护具有重要意义。
关键词：黄河三角洲;生态修复;大型底栖动物;群落结构;生物多样性;环境因子
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黄河三角洲湿地淡水恢复区重金属分布特征及潜在风险
陈雪娟1 高放1 王青1 庞博1 谢毅梁1 崔保山1∗ 岳修鹏2 宋建彬2
1. 北京师范大学 环境学院 水环境模拟国家重点实验室
2. 山东黄河三角洲国家级自然保护区管理委员会
摘要：为评估黄河三角洲国家级自然保护区湿地淡水恢复工程的重金属生态恢复效果,对研究区表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb 和Hg) 进行监测,并开展了空间分布特征分析、生态风险评估和溯源分析。结果表明:恢复区表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu 和Pb 的平均含量分别为10.22,0.17,40.78,17.75,18.12 mg/kg,Hg 未检出。恢复区重金属的RI值<60,呈低生态风险;Cd 的Er值为30~60,是主要的潜在生态风险因子。各类恢复湿地生境潜在风险差异显著,其中南部藨草区风险最低,北部生态岛最高。与未恢复区相比,恢复区内重金属含量的空间差异性及聚集效应减弱,且生态风险明显降低,表明恢复工程实施后,湿地水文功能的提升有助于降低重金属的生态风险。此外,沉积物中As、Cd、Cr、Cu 和Pb 具有高度同源性,其潜在来源主要是油田开采及工农业活动排放污染物。该研究结果可为黄河三角洲生态修复及重金属风险防控提供参考。
关键词：黄河三角洲;淡水恢复区;表层沉积物;重金属分布;生态风险
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基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例
朱勇强1∗ 方明明1 许婷婷1 徐梦雅2 廖华1 张战军2
1. 上海应用技术大学 化学与环境工程学院
2. 上海澳格环境技术有限公司
摘要：为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“ 原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性” 的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“ 微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备” 组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明:试验进行56 d 时,河道上、中、下游COD、NH3-N 和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO 质量浓度由1.1 mg/L 上升到4.5 mg/ L。河道水质修复得到明显改善,符合GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。
关键词：城镇黑臭河道;原位生态修复;组合型工艺;微生物载体:水生植物;构建;效果评价
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关于期刊
《环境工程》创刊于1982年，是国内外公开发行的国家级环境科学类期刊，由中冶建筑研究总院有限公司主办、工业建筑杂志社有限公司出版发行。本刊主编由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任。报导内容涵盖水污染防治、大气污染控制、有机固废生物处理与资源化、过程工程环境污染控制与资源化、环境生态工程、海绵城市建设规划与实践、碳减排技术路径研究与实践等。本刊已入选北大中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊（核心库）、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、环境科学领域高质量科技期刊分级目录T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。在科学技术迅猛发展和全球变化的大背景下，《环境工程》既要关注解决环境治理工程难题的最新科技进展，也必须突破以末端治理为主要目标的学科局限，深刻认识制约我国社会经济发展的重大环境工程问题，深入思考环境工程科技发展的未来与方向，深度融合相关学科的科技成果，报导更有学术高度和应用价值的综合性成果。
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