普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有块金效应;并对乌梁素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

基于灰色-随机风险率方法的湖泊水质分析

湖泊水环境是一个受多种不确定性因素限制的复杂系统。以内蒙古乌梁素海为研究对象,应用水质超标灰色-随机风险率的计算方法和系统可靠性分析理论建立了单项参数评价模型和综合参数评价模型,分析湖泊入口断面水质存在的潜在风险性。结果表明:乌梁素海镉的Ⅴ类达标率仅为7.69%~23.89%,镉污染已经十分严重,硫化物和氰化物的Ⅲ类和Ⅴ类达标率都达到100%,所以几乎不受这两项指标的污染。该方法能较好地反映乌梁素海入口断面不同水质参数的污染强度和污染历时的变异过程,为湖泊水环境风险的决策和管理工作提供了参考依据。     

乌梁素海污染现状及驱动因子分析

乌梁素海湖泊位于我国北方半干旱地区的河套灌区内,属于典型的草型浅水湖泊。由于所处地区的特殊水文气象条件与灌区的影响,乌梁素海的水环境污染问题必定有其特殊性,文章将实测的湖泊水质监测数据与空间数据结合,采用基于因子分析的主成分方法将乌梁素海的水质参数概括为5个主成分,即:污染特征指标、湖泊形态特征指标、植物生长环境指标、水体酸碱指标、水体藻类生物量指标。进一步分析讨论各主成分的意义以及结合地区特征指出湖泊污染的驱动因子,为湖泊水体的合理利用与污染的治理提供科学依据。     

基于MODIS数据的乌梁素海水体遥感监测

近年来,内蒙古乌梁素海水体富营养化日益严重,致使藻类"黄苔"频繁暴发,对该湖泊的生态系统及湖泊周围地区饮用水安全造成了严重影响。利用遥感技术监测湖泊水体具有时效性强、监测范围广、成本低等优点。本文基于高时间分辨率MODIS数据,对乌梁素海水体进行了遥感监测。利用各个采样点的经纬度提取了各个采样点的反射率,建立了叶绿素浓度的对数反演模型、总氮浓度的多项式反演模型、总磷浓度的多项式反演模型,并将反演出的叶绿素、总氮、总磷值与实测值进行了相关性分析。结果表明,乌梁素海叶绿素、总氮、总磷值的反演值与实测值的相关系数均在0.6以上,说明所建立的反演模型可以较好的反演相应的水质参数。     

内蒙古乌梁素海“黄苔”暴发初探及防治对策

内蒙古乌梁素海分别于2008年5月和2009年5月连续2年暴发了"黄苔"事件,已不断丧失湖泊固有的养殖、灌溉、旅游等功能,严重制约着区域经济的可持续发展。乌梁素海水体富营养化程度的加剧已引起国务院领导和各界学者的关注。根据乌梁素海试验站实际监测的数据,对"黄苔"暴发期前后的水质、水文、气象等因素进行分析,以揭示影响"黄苔"暴发的环境、营养盐、水动力等条件。研究结果表明:乌梁素海"黄苔"的暴发主要是水体长期处于富营养化状态和适宜"黄苔"生长的各种条件共同作用的结果。系统科学地研究"黄苔"暴发的原因能够为乌梁素海"黄苔"暴发的预警、防治提供一定的依据。     

光学复杂水体中水色参数反演的不确定性评价

湖泊水色遥感为大范围、长时序监测湖泊水质提供了可能性,遥感反射率对构建水环境参数反演模型具有重要意义。该研究以太湖和乌梁素海为研究区,结合Landsat-8 OLI数据及已有的算法对透明度、悬浮物、藻华等参数进行验证,比较了不同级别反射率产品(大气顶部反射率(TOA)、经瑞利校正后的反射率(R_rc)、地表反射率(SR))在参数反演中的不确定性。结果表明：(1)浑浊水体反射率高于清澈水体,TOA在可见光波段反射率明显提升,R_rc和SR更符合水体光谱曲线特征,且R_rc稳定性优于SR;(2)透明度模型SDD_Song在乌梁素海的效果优于太湖,SDD_Zhang模型则相反,SPM_Cao模型在2个湖泊的精度均高于SPM_Wen模型,FAI_Rrc和FAI_SR结果具有一致性;(3)不同级别的反射率产品误差表现为TOArcrc     

乌梁素海生态健康与鸟类服务功能调查

干旱半干旱区湿地生态系统服务功能对区域环境具有重要的意义.乌梁素海是世界半荒漠地区极为少见的具有很高生态效益的大型多功能湖泊,为典型的草型水体富营养化湖泊.乌梁素海因其独特的地理位置而具有水质净化、野生动物栖息地、野生动物的食物来源地等重要的生态功能,是优越的栖息繁殖和避难场所,是中亚线路的必经之地.近年来,乌梁素海连续暴发了“黄苔”事件,湖泊生态的健康出现了问题,生态的服务功能让人担忧.文章从乌梁素海的生态健康状况入手,分析了生态健康与生态服务功能的变化,特别关注湿地对鸟类营养供给水平的能力,分析了栖息地鸟类的动态演变,对湖泊生态健康变化中的鸟类生态安全问题进行了诠释.分析认为,虽然乌梁素海水质劣,渔业功能下降,但生物量总量变化小,鸟类的种群及数量均有增加.     

三峡工程运行对洞庭湖水环境及富营养化风险影响评述

洞庭湖的江湖关系受自然因素及人为因素影响,其江湖关系的变化影响洞庭湖水文、水质、水环境容量和营养状态.近年来洞庭湖的富营养化指数不断升高,但水环境变化及富营养化风险变化的原因错综复杂,如何区分三峡工程运行等人类活动和气候变化等自然因素对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响是洞庭湖江湖关系研究的难点.根据近年来洞庭湖江湖关系、水环境或富营养化水平的相关研究,对洞庭湖由于三峡工程运行导致的江湖关系变化,以及该变化对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响的研究进展进行系统梳理、分析、总结和评述.现阶段研究得出,三峡工程运行导致的江湖关系变化影响洞庭湖不同时段的水环境容量,在一定程度上改善了枯水期和泄水期洞庭湖水质;三峡工程运行后洞庭湖水体中的ρ（TP）有所降低,但洞庭湖湖体ρ（TN）、ρ（TP）仍相对较高,已能够满足藻类生长的需求,水华发生的制约条件是水体透明度和水流流速;江湖关系变化后洞庭湖富营养化风险增大的时段是蓄水期,其他时段富营养化风险减小;流速较低的东洞庭湖湖滩区、蓄水期流速降低明显的南洞庭湖滩区水华发生的风险增大,为水华发生的敏感区域.大型枢纽工程对通江湖泊污染物迁移转化影响的机理分析、对通江湖泊水环境影响的模拟及相关参数研究、对湖泊水环境及富营养化风险的长期影响等方面的研究还有待进一步完善.      

应高度重视大型植物过量生长型的湖泊富营养化问题

由于营养物的增加和积累,水体的主要生物相应为浮游植物和大型水生植物,表现为浮游植物疯长(藻型)和大型水生植物的过量生长(草型)。草藻混合型应视为过渡型。草型富营养化湖泊多发生在浅水湖泊(水深<4m),我国大部分湖泊水域均处在浅水区域,且湖泊水体营养物含量多数已大大超过富营养化控制警戒线。因此,在研究和控制湖泊富营养化问题时,更应高度重视草型富营养化湖泊。本文将以内蒙古乌梁素海为例,说明草型富营养化湖泊发展的危害和治理控制的重要性和必要性。     

大型植物过量生长型的富营养化湖泊--乌梁素海

由于营养物的增加和积累 ,水体的主要生物相应为浮游植物和大型水生植物 ,表现为浮游植物疯长(藻型 )和大型水生植物的过量生长 (草型 )。草藻混合型应视为过渡型。草型富营养化湖泊多发生在浅水湖泊 (水深 <4m ) ,我国大部分湖泊水域均处在浅水区域 ,且湖泊水体营养物含量多数已大大超过富营养化控制警戒线。因此 ,在研究和控制湖泊富营养化问题时 ,更应高度重视草型富营养化湖泊。本文将以内蒙古乌梁素海为例 ,说明草型富营养化湖泊发展的危害和治理控制的重要性和必要性     

昆承湖水质参数空间分布特征研究

为了分析湖泊水质参数的空间分布特征,在面积为17.57km2的昆承湖布设水质监测点18个,运用基于Arc GIS的地统计学组件分析了湖区水质参数的空间分布特性.结果表明,昆承湖水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各主要水质参数都具有块金效应;对昆承湖水质参数进行克立格插值,并绘制空间分布图,发现湖区各主要水质参数的空间异质性比较明显.其中,DO浓度呈西高东低之势;TN和NH4 -N的高浓度区主要集中在湖东北部和东部;TP的变化最为复杂,高浓度区主要分布在东北部和湖西的部分区域;Chla除在湖心较小区域出现低值,在整个湖区浓度均较高.     

地统计学在太湖水质研究中的应用

在采样数据的基础上，应用地统计学的理论与方法，尝试研究太湖水质参数空间的分布特性。结果显示，太湖水质量参数的空间结构变异性是客观存在的，各水质参数都具有块金效应，对太湖参数进行克立格插值。并进行污染水平分类，可以提供更为直观的环境信息，研究结果对太湖的水环境有一定的参考价值。     

综合营养状态指数法在乌梁素海水质营养状况评价中的应用

内蒙古乌梁素海已成为我国寒旱区富营养化最为严重的湖泊,本文以2006～2010年水质监测数据为依据,选择较为适合乌梁素海富营养状态的评价指标体系,准确评价乌梁素海所处的营养状态,进而为其源头治理提供了一定的参考依据。     

乌梁素海近年黄藻暴发情况、成因及危害性分析

内蒙古乌梁素海已成为我国寒旱区富营养化最为严重的湖泊,本文通过2007-2010年黄藻暴发事件,在大量实测数据和调查数据基础上,对乌梁素海的污染源进行分析。结果表明：污染源主要来自3个方面,分别是农田排水、工业废水和生活污染。本文为乌梁素海源头治理提供了一定的参考依据。     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

乌梁素海富营养化状态的模糊模式识别研究

本文利用模糊模式识别交叉迭代模型对分布于乌梁素海各水功能区的21个水质监测点,2009年5月～10月的富营养化等级进行了模糊模式识别研究;并利用Arcview的空间分析功能,绘制富营养化等级识别结果的空间分布月变化Grid图。将富营养化状态识别结果及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证。识别结果与实际水质状况相符,验证了该方法的有效性。     

乌梁素海冰盖中微塑料的分布特征及其与盐度、叶绿素a的响应关系

目前关于淡水湖泊冰盖中微塑料的分布特征研究还鲜见报道.为阐明乌梁素海冰盖中微塑料的赋存特征以及其与冰盖盐度、叶绿素a浓度之间的响应关系,通过野外采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱测定和相关性分析等方法,对冰封期乌梁素海冰盖中微塑料的丰度、颜色、形状和种类进行鉴定,通过相关性分析探求微塑料在冰盖中的分布特征及其与盐度、叶绿素a之间的响应关系.结果表明,乌梁素海冰盖中微塑料平均丰度为56.75~141 n·L^-1,约为乌梁素海表层水体中微塑料丰度的10~100倍;纤维状为最常见的微塑料类型,其次是碎片状.乌梁素海冰盖中微塑料的丰度在水平方向上呈现出从上游到下游逐渐递减的趋势,在垂直方向上则与盐度呈显著正相关,表层冰和底层冰丰度大于中层冰和近底层冰;微塑料丰度与叶绿素a浓度则未发现相关性.此外,受冰盖对水体中微塑料颗粒捕获效应的影响,微塑料在冬季被临时储存于冰盖中,直到春季又被重新释放进入水体.本研究可为乌梁素海微塑料的污染治理提供参考和借鉴.     

乌梁素海硝酸盐来源的季节性变化

乌梁素海是典型农业灌区退水型湖泊,其水生态环境保护对黄河流域生态保护具有重要意义.该研究通过开展乌梁素海流域农业排干和湖体硝酸盐的δ15N和δ18O分析,应用IsoSource同位素模型估算流域生产生活污水、土壤氮源、化肥和大气沉降的贡献率.结果表明:①湖区δ15N-NO₃-和δ18O-NO₃-值范围分别为-2.50‰~18.17‰和-12.02‰~45.09‰,其中夏秋两季δ15N-NO₃-值偏正,冬季偏负,且秋季δ18O-NO₃-值偏正.②春季湖水硝酸盐主要源于化肥和土壤氮源相关的农业活动,其贡献率为43.7%;夏季、秋季和冬季主要源于生产生活污水,贡献率分别为51.3%、38.8%和40.2%,其中夏季农业活动贡献率超过40%,大气沉降主要体现在秋季湖水中.研究显示:春季湖区硝酸盐来源主要集中于七排干和八排干的受水区域,以上区域应在春季着重加强农业面源污染控制;夏季和秋季湖区硝酸盐来源主要集中于五排干和七排干所处城乡区域,以上区域应强化城乡生活污水处理.      

基于TM影像的乌梁素海叶绿素a浓度反演

首先选取预处理后乌梁素海TM影像的单波段及波段组合与实测叶绿素a浓度进行分析,发现相关性很低。然后,结合乌梁素海的水利条件和自身特点,把湖区分为两个区,发现波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3和TM4/TM3与叶绿素a浓度有较高的相关性。最后,选取误差较低的波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3建立线性模型,实时、快速地反演乌梁素海湖区叶绿素a浓度,与实地情况吻合,为乌梁素海"黄苔"预警提供理论依据。