中国东部湖泊有机氮浓度时空特征及影响因素

湖泊蓝藻水华期间,水体无机氮缺乏,有机氮的循环转化能为浮游植物提供重要的氮素补充,而藻华频发的中国东部湖泊有机氮浓度的时空特征和影响因素尚不明确。该文基于区域划分系统分析了中国东部84个湖泊有机氮浓度特征和影响因素,并对比分析了区域典型湖泊鄱阳湖、太湖有机氮浓度的长期变化。结果表明,调查湖泊枯水期有机氮浓度为0.08～3.30 mg/L,均值为(0.85±0.46) mg/L,占总氮比例为8.01%～99.45%,均值为(64.67±22.72)%;丰水期有机氮浓度为0.05～1.47 mg/L,均值为(0.68±0.42) mg/L,占总氮比例为9.15%～93.39%,均值为(59.12±20.77)%。有机氮浓度均值呈现枯水期"西高东低"而丰水期"西低东高"的特征,即枯水期长江(宜昌-望江段)流域湖泊长江(望江-入海口段)流域湖泊淮河流域湖泊,而丰水期与之相反。从有机氮占总氮比例的季节特征来看,长江(宜昌-望江段)流域和淮河流域湖泊多数呈现枯水期高于丰水期,而长江(望江-入海口段)流域湖泊多数呈现枯水期低于丰水期。湖泊藻生物量、悬浮物浓度对湖泊有机氮浓度的影响呈现季节和区域性差异,区域典型湖泊鄱阳湖有机氮浓度主要受悬浮物浓度影响,而太湖有机氮浓度主要受藻生物量影响,受悬浮物浓度影响较小。     

黄河流域(青海段)氮时空分布特征及其来源解析

青海省作为黄河发源区,其境内干支流水质对整个黄河流域和北方地区具有十分重要的战略意义.为深入了解黄河流域(青海段)氮污染特征,采集黄河干流流域、湟水河流域、大通河流域共30个断面不同水期的水样进行监测,系统分析氮时空分布特征,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明：(1)该区域水体TN浓度在0.33～13.50 mg/L之间,平均值为3.40 mg/L,表现为湟水河流域>大通河流域>黄河干流流域,各形态氮浓度表现为NO₃^--N>TON>NH₄⁺-N>NO₂^--N.(2)各流域TN浓度最高均为丰水期,但枯水期和平水期各不相同,氮形态分布也不同,说明氮污染来源可能存在差异.(3)相关性分析显示,TN与TON、NO₃^--N具有较好的同源性;SIAR模型分析显示,各污染源对NO₃^--N的贡献率表现为土壤源>凋落物源>...     

清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价

于2013年8月和2014年1月先后2次在清水江流域进行水质监测,阐述了清水江流域氮、磷的时空分布特征,并对其富营养化状态进行评价。结果表明:清水江流域氮、磷污染严重,ρ(TN)的平均值为2.08 mg/L,ρ(TP)为0.80 mg/L((PO_4~(3-)-P)占77%)。流域氮、磷时空分布特征明显,下游氮元素的浓度明显比上游和中游低,磷元素则表现为在中游最高。富营养化评价综合指数表明清水江流域总体呈富营养化状态,清水江流域N/P比例关系显示干流上旁海(4号)到南加(9号)之间的河段以及支流重安江和卡龙河表现为氮限制,干流上的其他河段和支流表现为磷限制。     

枯水期赣江流域氮磷的分布特征

于2006年1月对赣江流域地表水进行了系统采集,分析研究了水体中各形态氮磷含量分布特征,结果表明,赣江水体中主要的氮素形式是NO3--N,支流中以袁水NO3--N(2.57 mg/L)和TN(3.32 mg/L)含量最高,赣江中支NH4+-N(1.26 mg/L)和TP(0.07 mg/L)含量为全流域最大值。沿水流方向赣江主干流TN开始呈现明显下降趋势,而后又呈上升趋势。赣江流域从上游至下游NO3--N、TN有明显的上升趋势,NH4+-N变化趋势不是很明显,TP在中游处最低,下游比上游高。赣江水中三态无机氮处于较稳定的热力学平衡状态。     

城市流域降雨径流水质特性及初期冲刷现象

为了解城市流域降雨径流水质特性及其初期冲刷现象,以重庆市盘溪河流域和虎溪流域为研究对象,对6场降雨径流进行监测. 结果表明:各场次降雨中,城市流域降雨径流污染物浓度均呈抛物线型分布;在所监测的6场降雨中,盘溪河流域ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为2 000、420、13.0、5.7 mg/L,虎溪流域ρ(TSS)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TP)、ρ(Fe)、ρ(Zn)、ρ(Pb)、ρ(Cd)的平均值分别为33、38、2.6、0.7、1.1、0.1、2.1、0.2、0.6、0.06 mg/L. 在盘溪河流域和虎溪流域降雨径流中,磷均以颗粒态为主(分别占56%和87%),氮均以无机氮为主(分别占72%和82%). 盘溪河流域未发现明显的初期冲刷现象,虎溪流域初期40%的径流携带了50%~80%的污染负荷. 降雨径流流量分析表明,单峰降雨事件的峰值流量取决于且滞后于峰值雨强,多峰降雨事则件往往导致多峰流量响应.      

春季桑沟湾海域贝类养殖对海水中营养盐的影响研究

根据2011年春季对桑沟湾海域8个监测点的营养盐的变化特征和历史资料的研究,分析了桑沟湾水域溶解性无机氮(DIN)、总氮(TN)、活性磷酸盐(PO34-)和总磷(TP)浓度变化及它们之间的相互关系,估算了贝类养殖的排泄物对海水污染的贡献率。结果表明,溶解性无机氮的平均浓度为0.106 1 mg/L,NO3-N为主要存在形式,占溶解性无机氮平均含量的78.3%,NH3-N、NO2-N分别占溶解性无机氮平均含量的14.2%和7.5%。总氮的平均浓度为0.234 7 mg/L,溶解性无机氮浓度占总氮浓度的45.2%。活性磷酸盐的平均浓度为0.013 3 mg/L,总磷的平均浓度为0.024 78 mg/L。春季桑沟湾贝类养殖对该海域海水磷含量的贡献率比氮的贡献率大,N/P为17.63,营养水平基本属于贫营养。     

九龙江流域地表水中硝酸盐来源辨析

从九龙江流域遴选出2个典型小流域--仙都和五川小流域作为研究区,于2005年春季运用15N同位素示踪法对其地表水中硝酸盐来源进行研究.结果表明,仙都小流域地表水中溶解态总氮、硝氮和氨氮的浓度范围(以N计,下同)分别为1.47～5.31 mg/L、0.83～4.05mg/L和0.21～0.36mg/L,硝酸盐的δ15N值(以样品相对于标准大气N2的15N和14N比值的千分偏差表示)范围在2.5460-7.92%之间;五川小流域地表水中溶解态总氮、硝氮和氨氮的浓度范围分别为1.14～5.56mg/L、0.96～1.46mg/L和0.12～1.28mg/L,硝酸盐的δ15N值范围在-0.19‰～5.89‰之间.对照不同来源的硝酸盐δ15N特征值,结合研究区的农作物种植和施肥状况,得出如下结论:仙都小流域地表水中硝酸盐主要来自无机化肥与土壤有机氮,有机肥有一定的贡献;五川小流域地表水中硝酸盐的来源以无机化肥与土壤有机氮为主,有机肥的贡献很小;2个小流域地表水中硝酸盐的来源随时空变化而有差异,与当地农作物种类及农田时令密切相关.     

基于MEA情景的长江流域氮平衡及溶解态无机氮通量:流域-河口/海湾氮综合管理

以长江流域氮循环为研究对象,基于千年生态系统评估框架下的4种情景,预测了2050年长江流域的氮循环在不同驱动因子作用下的未来变化趋势,并提出长江流域生态系统的优化管理的建议.研究结果表明,在1970—2010年期间,长江流域氮输入量增加了5倍,长江向河口输出的溶解态无机氮(DIN)通量增加了8倍,流域土壤中的氮已经达到饱和并且氮过剩量持续增加,流域对氮的截留率下降,水体输送的DIN通量增加,区域氮循环失衡问题日益严重.在千年生态系统评估框架下,预测在2050年,在采取积极措施的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会比2000年有所下降,而在消极应对的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会继续增加,从而加剧河口和近海地区水体的污染程度.非点源氮输入将是长江溶解态无机氮输出通量的主要来源,其中以化肥氮输入为主,其次为禽畜粪便氮输入,贡献率最低的是点源污水氮输入.情景预测及源解析研究表明,2050年长江流域-河口/海湾氮污染控制的重点在于减少长江下游-太湖流域、沅江-湘江-洞庭湖流域、赣江-鄱阳湖流域及岷江流域的化肥及畜禽粪便排放,2050年要实现长江水系水质全面达标,长江流域的氮输入量需要削减29%,其中长江下游-太湖流域削减40%,汉江流域削减43%,沅江-湘江-洞庭湖流域削减31%.从子流域尺度制定氮污染管理策略更适用于流域-河口/海湾系统框架下的综合管理.     

滇池流域地下水、河水硝酸盐污染及来源

为了揭示滇池NO3-的污染来源和污染途径,本次研究在滇池流域不同地区收集了14个地下水和35个河水样品,进行了水化学及氮同位素分析。结果显示,滇池流域河水NO3-浓度在0.01~45.92mg/L之间,地下水NO3-浓度在0.05~99.52mg/L之间。NO3-浓度较高的区域,集中在流域城镇居民区(41.41±39.32mg/L)和昆明市主城区(19.91±15.02mg/L)。林地泉水、盘龙江上游以及流域东、南部河水NO3-浓度较低,污染较轻。δ15 N-NO3-值显示,流域居民区地下水(+9.9‰~+27.8‰)与主城区河水(+3.2‰~+32.1‰)中NO3-的主要来源是生活污水,流域东、南面河水(+4.4‰~+7.2‰)NO3-污染源以化肥为主。林地泉水与盘龙江上游河水δ15 N-NO3-值均小于+10‰,大气沉降是人为N的主要来源。耕地地下水δ15 N-NO3-值变化范围较宽(+5.5‰~+23.7‰),NO3-浓度高(45.77±40.91mg/L),受农业生产的影响强烈,人畜粪便、化肥肥料、大气沉降都是氮的输入源。     

溶解氧和光照对狐尾藻衰亡释放氮磷碳的影响

将杀青后的狐尾藻(Myriophyllum spicatum)切成0.5～1cm段浸泡于添加氯仿(抑制微生物活性)的装水烧杯中,置于人工气候箱(温度为5℃),考察光照和溶解氧对因植物组织溶解而导致的氮磷碳释放的影响。研究结果表明曝气组总氮释放量平均3.33mg/L,比不曝气组高6.39%。总磷释放量平均15.07mg/L,比不曝气组低50%以上。COD平均释放量66.83mg/L,为不曝气组2倍以上。(1)曝气抑制了硝氮释放。在搅拌作用下,植物残体和水溶液充分碰撞与接触,加速植物残体中氮和碳向水中转化,导致曝气组总氮、氨氮、有机氮和COD升高。曝气组植物残体破碎导致表面积增加对磷吸收的促进程度强于对附着作用的降低以及植物残体磷释放作用的增加,综合作用下导致水中磷浓度降低。曝气抑制了硝氮、总磷、溶解性总磷和溶解性无机磷释放。(2)有光照组总氮、总磷和COD平均浓度分别为3.13,30.53和32.51mg/L,分别为无光照组的1.24,3.28和2.46倍。光照促进狐尾藻总氮、氨氮、硝氮、总磷、溶解性总磷、溶解性无机磷及碳的释放,但抑制有机氮释放。     

平原区二维复杂河流水质模拟计算

研究了湘江航运大源渡枢纽工程对湘江衡阳市区段水质影响的二维的数值计算方法，研究河段具有河道弯曲、分汊、江心有洲的复杂特点，应用有限单元法与单元网络划分的有关理论，在河流速度场资料的情况下，建立了利用河道水下地形图进行河不质数值计算的方法，并计算出了研究河段水质的浓度场分布，应用所建立的方法，可以进行各种复杂地形条件和不同水位情况下平原区线水河流水质的数值计算。     

Two-dimensional numerical algorithm for water qualitymodeling in the topographically complicated river

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＨｕｎａｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｌａｎｄｗａｔｅｒｗａｙｓｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅｐｒｏｊｅｃｔ,ｔｈｅＤａｙｕａｎｄｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌｋｅｙｐｒｏｊｅｃｔ,ｌｏｃａｔｅｄ 6 2ｋｍｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｆｒｏｍｔｈｅＨｅｎｇｙａｎｇＣｉｔｙ ,ｗｉｌｌｂｅｂｕｉｌｔｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄｂａｎｋｌｏａｎ .Ａｆｔｅｒｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｂｅｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ,ｔｈｅＸｉａｎｇｊｉａｎｇ…     

湘江衡阳段水质污染现状及对策分析

对湘江衡阳段构建模糊综合评价模型,结果表明松柏断面呈重金属污染且污染最为严重,枣子坪和站门前断面氮磷污染严重。运用单因子评价指数法计算出主要污染指标9年的污染指数,分析各污染指标的时间变化规律,并使用Spearman秩相关系数法检验变化的显著性,得出:9年来总磷、铅显著下降,高锰酸钾指数、氨氮、汞污染有弱下降趋势,砷污染呈不明显上升,镉有显著上升趋势。     

湘江霞湾段汞环境容量模型研究

根据湘江霞湾段水力学特征及向家塘断面水质要求 ,在综合分析多年水文参数和相应环境监测数据的基础上 ,建立了一套适合该江段的汞环境容量模型。经检验 ,模型预测值与实测值吻合良好 ,该模型可用于预测预报该江段在不同水文条件下汞的环境容量及水体中汞的浓度分布变化规律 ,以利调控汞污染源的排放强度和总量     

三峡水库主要入库河流氮营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查数据为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、氮营养盐的季节性分布规律及其形态组成.结果表明,3条入库河流的流量、流速呈现季节性变化,三峡水库入库河流的主要水文特征值已处于水华暴发的危险范围内,很容易发生水华.3条入库河流中总氮含量年均值都在1.55～2.15 mg/L之间,总体偏高,乌江武隆断面的总氮浓度最高,嘉陵江北碚断面次之,长江朱沱断面最低,并且3条河流丰水期水体中总氮含量均高于枯水期,说明非点源对氮污染影响较大;溶解态无机氮(DIN)是总氮的主要存在形式,而其中又以硝酸盐氮(NO3--N)为主,平均占到DIN的70%以上.氮素污染多以还原态氨氮(NH4 -N)的形式排入水体,经过硝化作用,NH4 -N氧化成亚硝酸盐氮(NO2--N),然后再氧化成稳定的NO3--N,并且消耗掉水体中大量的氧.入库河流水体中的NO3--N主要来自农田径流、城市污水、城市径流以及淹没土壤的释放,NH4 -N的来源主要是城市污水、工业废水以及少量的生活垃圾和船舶废水.     

杭州湾表层海水营养盐分布特征及富营养化状况研究

根据2015年3月和8月杭州湾的海水质量监测数据,分析了该海域的营养盐分布特征以及富营养化状况,结果表明:杭州湾表层海水无机氮变化范围为0.36~4.22 mg/L,活性磷酸盐的含量范围为0.014~1.51 mg/L,化学需氧量含量范围为0.56~3.18 mg/L.该海域无机氮和活性磷酸盐超标严重,表层海水已处于重度富营养化状态,调查站位EI均大于1.该海域表层海水无机氮、活性磷酸盐、化学需氧量和富营养化指数高值区均与陆源入海口、养殖区、排污口等人类活动影响较大的区域有关.     

变尺度混沌-遗传算法在复杂河流水质模型参数优化中的应用

将变尺度混沌-遗传算法(MSCGA)应用于复杂河流水质模型参数优化.采用湘江衡阳段水质监测资料,以二维河流水质数学模型反演结果的均方误差为适应度函数,估计横向扩散系数Dx、纵向弥散系数Dy和污染物衰减系数κ.数值实验结果表明,MSCGA寻优过程具有明显的分级特征,级级收敛;在同样的条件下,MSCGA的收敛速度较快,为遗传算法(GA)的1.36倍;同时,MSCGA克服了GA早熟收敛的问题,其最优适应度函数值为7.6×10-4,而GA的最优适应度函数值9.6×10-4.将MSCGA应用于研究河段,求得Dx、Dy分别为0.1335、0.0011,BOD5、As、Cr的衰减系数κ分别为0.0229、0.0100、0.0107.     

九龙江拟多甲藻水华预警和应急处置的初步研究

介绍了九龙江北溪及甲藻水华暴发的情况,根据国内外研究报道和九龙江北溪拟多甲藻水华暴发期间相关监测结果,拟定甲藻密度达到5×10^5个／L、叶绿素a含量〉15mg／m^3、pH〉7、D0〉8mg／L、高锰酸盐指数〉2．0mg／L为临界状态;甲藻密度达到1×10^6个／L、叶绿素a含量〉40mg／m^3、pH值接近8、D0〉9mg／L、高锰酸盐指数〉3．5mg／L为初步暴发状态;甲藻密度达到〉1×10^7个／L、叶绿素a含量〉85mg／m^3、pH〉8、D0〉10mg／L、高锰酸盐指数〉6．0mg／L为严重暴发状态。并结合当地的实际情况,对不同预警条件下应急响应和处置拟多甲藻水华的物理、化学和生物等具体措施进行初步研究。提出九龙江水系中封闭型水域可采取化学方法,支流水域可采用植物及化感技术和超声波方法,干流自来水厂采取围隔过滤和生态调水等方法应急处置拟多甲藻水华。     

阿哈水库枯水期入库河流可溶性氮、磷含量分布特征

以贵阳市阿哈水库五条入库河流为研究对象,研究了阿哈水库枯水期入库河流水体可溶性氮、磷含量分布特征,可溶性氮组分比例及沿程变化规律。结果表明：五条入库河流水体可溶性氮、磷含量差异较大,可溶性总氮（DTN）、可溶性总磷（DTP）平均含量分别为1.71~9.74 mg/L和0.03~0.52 mg/L。蔡冲河、烂泥沟河、金钟河受人类活动影响较大,水体DTN、DTP含量较高。不同河流水体可溶性氮组分比例差异显著,受人类活动影响小的游鱼河、白岩河,其水体可溶性氮以可溶性有机氮（DON）为主,DON占DTN的比例高达94%。受人类活动影响大的蔡冲河、烂泥沟河、金钟河则相反,以可溶性无机氮（DIN）为主。不同河流氮、磷含量自上到下游沿程波动较大,人为源造成的氮、磷污染远高于自然源。金钟河的DTN、DTP年输入量分别为97.03 t、46.64 t,对阿哈水库的DTN、DTP输入贡献最大,分别达到45%和66%。