高原湖泊周边浅层地下水:磷素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边农田磷肥的大量施用和城镇村落的聚集造成了土壤剖面磷素不断累积和含磷污染物的大量排放,加剧了湖泊周边浅层地下水的磷污染,磷随湖泊周边区域浅层地下径流入湖也影响着高原湖泊的水质安全. 2019～2021年雨季和旱季,通过对云南8个湖泊周边农田和居民区水井进行监测,分析了452个浅层地下水样中磷浓度的时空差异及驱动因素.结果表明,季节变化和土地利用影响了浅层地下水中磷浓度及其组成,表现为雨季浅层地下水中磷浓度大于旱季,农田大于居民区;溶解性总磷(DTP)是总磷(TP)的主要形态,占75%～81%,溶解性无机磷(DIP)是DTP的主要形态,占74%～80%.8个湖泊周边近30%的样本TP浓度已超过地表水Ⅲ水标准(GB 3838),其中,洱海(52%)、杞麓湖(45%)、星云湖(42%)和滇池(29%)湖泊周边地下水磷的超标率远高于阳宗海(16%)、抚仙湖(13%)、程海(6%)和异龙湖(5%).影响浅层地下水磷浓度的关键因子是土壤剖面中水溶性磷(WEP)、含水率(MWC)、土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、 pH和浅层地下水中pH、水位(P<0.05).土壤WEP、 SOM...     

高原湖泊周边浅层地下水：溶解性碳时空分布及驱动因素

地下水中溶解性碳在碳循环和生态功能维持中发挥着重要作用,其浓度水平影响着地下水中污染物的迁移转化.为了解高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳的时空变化特征,分析了云南8个高原湖泊周边浅层地下水（n = 404）中溶解性有机碳（DOC）、溶解性无机碳（DIC）和溶解性总碳（DTC）浓度的时空分布及驱动因素.结果表明,高原湖泊周边浅层地下水中ρ（DOC）、 ρ（DIC）和ρ（DTC）的均值分别为8.23、 49.01和57.84 mg·L^-1,近79.0%的浅层地下水中ρ（DOC）超过5 mg·L^-1.季节变化对DOC、 DIC和DTC浓度无显著影响,而农业集约化强度和地下水位深度显著影响浅层地下水中溶解性碳浓度变化,表现为设施农业区（SFAR）、农田休耕区（CFAR）和较深地下水位集约化农业区（DIAR）的地下水中DOC、 DIC和DTC浓度相比于较浅地下水位集约化农业区（SIAR）分别显著降低了25.8%~56.6%、 14.0%~32.9%、 16.6%~36.7%,且DIAR地下水中溶解性碳浓度均显著低于SFAR和CFAR.冗余分析（RDA）表明水和土壤中理化因子显著解释了溶解性碳的变化.此外,异龙湖周边浅层地下水中溶解性碳浓度显著高于其它湖泊,程海却显著低于其它湖泊.可见,农业集约化强度和地下水位共同驱动了高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳浓度变化.研究结果以期为了解高原湖区碳随地下径流入湖等区域碳循环及评估浅层地下水中溶解性碳对污染物的衰减提供科学依据.     

华北典型超采区浅层地下水“三氮”时空变异及驱动因素分析

山东省临清市浅层地下水已成为当地水资源的重要组成部分,当地地下水超采严重,且极易受到生活、农业生产等活动的污染。本研究采用反距离权重法(IDW)对研究区地下水中“三氮”(硝态氮、亚硝态氮和氨氮)浓度进行空间插值分析,运用聚类分析法对“三氮”浓度的时空变异性特征进行分析,在分析研究区“三氮”污染现状的基础上,进一步探究其驱动因素。结果表明,研究区地下水氮污染以“NH₄⁺-N”为主,其质量浓度变化范围为0.239~2.304 mg/L,超标率100%。受降水量影响,呈现出“三氮”质量浓度在丰水期高于平水期的时间变异特征;受土地利用与地形的影响,呈现出“三氮”质量浓度在研究区中部地形低处的旱地与农村居民用地不同的空间变异特征。生活污染和人畜排泄物是研究区地下水“NH₄⁺-N”污染的主要来源,是研究区地下水氮污染控制的重要措施;土地利用类型、地下水埋深、pH、DO、Mn²⁺和Fe²⁺等均是影响研究区地下水中“三氮”迁移转化的要素,是地下水氮污染治理不可忽略的影响因素。研究结果对了解研究区地下水“三氮”污染状况与控制治理等具有重要的意义。     

高原深水湖泊抚仙湖溶解氧分层特征及驱动因素

深水湖泊特有的\"表水层-温跃层-深水层\"的热力学分层结构,决定了湖内溶解氧(DO)的垂直分布和混合交换,影响着湖内生态系统的健康.然而,目前对于深水湖泊耗氧与复氧过程及其驱动因素的研究还不够深入,尤其对高原深水湖泊的研究更为缺乏.为此,本研究于 2021 年 1 月-2022 年 2 月进行了分层采样和逐月监测,探究了典型高原深水湖泊抚仙湖的溶解氧分层特征及驱动因素.结果表明:①抚仙湖热力学分层周期分为两期,即分层期和非分层期.分层期为 3 月下旬至 11 月上旬,混合期为11 月下旬至 3 月上旬.②在湖泊热力学分层的驱动下,湖内DO垂直分层明显.表水层DO浓度年内变化范围为 6.67～8.64 mg/L,而温跃层和深水层DO最低浓度分别可降至 3.15 和 1.26 mg/L.③抚仙湖不同水层DO浓度变化的驱动因素及效应占比不同.表水层DO受到水温、光合作用、大气复氧和气象条件的综合影响;温跃层DO主要受分层强度和浮游植物生命活动的影响;深水层DO主要受分层强度、有机质沉降分解、沉积物有机质分解的影响.研究显示,抚仙湖底层水体长期处于厌氧状态,由此带来的湖泊生境的改变以及底部营养盐释放的风险值得关注.     

不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮素来源及其贡献的差异

明确不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮的浓度、主要来源及其贡献差异可为区域地下水硝酸盐（NO₃^-）污染治理提供新的方向.以亚热带季风气候区的洱海和金沙江干热河谷区的程海湖区浅层地下水为研究对象,利用水化学指标和多同位素技术（δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-、δ¹⁸O-H₂O和δ²H-H₂O）,并结合稳定同位素（SIAR）模型,分析洱海和程海湖区浅层地下水氮浓度差异,识别NO₃^-来源并计算各污染源的贡献率.结果表明,洱海和程海湖区超过33%和5%的浅层地下水采样点硝态氮（NO₃^--N）浓度劣于地下水质量标准（GB/T 14848）Ⅲ类水质要求（20 mg·L^-1）.洱海和程海湖区浅层地下水的氢氧同位素（δ¹⁸O-H₂O和δ²H-H₂O）均平行于全球和中国的大气降水线,且存在较大截距,表明大气降水并不是两个区域地下水的主要补给源.洱海湖区浅层地下水中NO₃^-来源的贡献率为土壤有机氮（53.77%）最高,其次是氮肥（21.75%）和粪便及污水（21.55%）,大气沉降氮（2.93%）最低,地下水氮的转化过程中存在反硝化作用.程海湖区浅层地下水中NO₃^-来源的贡献率为：粪便和污水（44.88%）>土壤有机氮（37.03%）>氮肥（16.17%）>大气沉降氮（1.92%）,地下水氮的转化过程中存在硝化作用.气候类型显著影响着浅层地下水位,改变着氮素的迁移和转化过程,进而影响着地下水氮的浓度和NO₃^-主要来源贡献,但NO₃^-主要来源并不受气候类型的影响,更多受土地利用、农业活动和粪污处理方式等影响.     

河套灌区浅层地下水NO3--N时空变化及驱动因素

为探明河套灌区地下水硝酸盐污染现状、时空演变特征和主要影响因素,选择乌拉特灌域为研究区,采用统计分析、 Piper三线图、相关分析和离子比值等方法,探究了该地区地下水硝酸盐质量浓度时空变化格局和主要驱动因素.结果表明,乌拉特灌域地下水氮素主要以NO^-₃-N为主,ρ（NO^-₃-N）存在极高值(60.00 mg·L^-1),超标率达10.50%;时间分布：8月地下水ρ（NO^-₃-N）最高(平均值为6.61 mg·L^-1), 10月(6.22 mg·L^-1)和11月(6.25 mg·L^-1)次之,3月(平均值为1.77 mg·L^-1)最小,土壤中NO^-₃-N在降雨和灌溉驱动作用影响下,下渗至地下水,呈现出丰水期和灌溉集中期高于其它时期的特征;空间分布：灌域西南部(8.87 mg·L^-1)&g...     

长江上游典型山地农业小流域浅层地下水硝态氮时空变异特征及影响因素

长江上游山区以浅层地下水作为主要供水水源,但其极易受到农业生产等活动所导致的硝态氮(NO3--N)污染.本文选取长江上游典型山区农业小流域作为研究对象,对土地利用与管理强度和水文地质条件等进行了野外调查,阐明其浅层地下水NO3--N时空变异特征并分析其影响因素.结果表明,研究小流域地下水中NO3--N质量浓度变化范围为...     

华北地区地表臭氧时空分布特征及驱动因子

利用趋势分析(TA)、地理时空加权回归模型(GTWR)和多因素广义相加模型(MGAM),研究了2015～2020年华北地区O3浓度的时空分布规律及驱动因素间的复杂非线性关系.结果表明,华北地区年均O3浓度>70μg/m3,整体呈持续增长趋势,平均增加速率为2.3μg/(m3·a)(P<0.01);季节上O3浓度呈春夏高...     

京杭大运河水质时空分布特征及驱动因素

为探究京杭大运河水质时空分布特征及其驱动因素,运用主成分分析法对2021年1月—2023年2月京杭大运河20个主要监测断面水体的W-TEMP、DO、COD、COD_Mn、BOD₅、NH₃-N、TP等水质指标进行研究,识别主导水质变化的水质因子.结果表明：（1）京杭大运河水质时空分布具有明显的差异性,水质总体较好,大部分监测断面水体都属于Ⅱ～Ⅳ类水,部分监测断面的DO、BOD₅、NH₃-N和TP指标超出Ⅳ类水标准;（2）COD、COD_Mn和BOD₅是京杭大运河水质变化的主导因子,且3个水质因子之间呈显著正相关;（3）空间上,水质污染程度为上游>下游>中游;（4）时间上,水质污染程度为夏季>秋季>春季>冬季.综合而言,京杭大运河水质特征受点源污染与面源污染共同影响.研究结果可为京杭大运河流域水环境保护与水质综合管理提供科学参考.     

柳江盆地浅层地下水硝酸盐分布特征及影响因素分析

以秦皇岛柳江盆地浅层地下水硝酸盐为研究对象,在地下水污染源调查的基础上,于2014年7月丰水期、2015年4月枯水期共采取浅层地下水样215组.基于变异函数模型和Arc GIS地统计模块,分析了浅层地下水中硝酸盐含量时空分布特征,并利用因子分析方法探讨了硝酸盐污染成因.结果表明,无论丰水期还是枯水期,研究区东南部均为硝酸盐主要污染区域,含量达30~120 mg·L~(-1),但枯水期硝酸盐污染面积约为丰水期的1.4倍;硝酸盐空间分布受人类活动和地质条件影响显著,其次为Eh、DO、p H和地形地貌条件.北部浅层地下水硝酸盐含量小于20 mg·L~(-1);中部主要来源于人类活动及农业种植中氮肥的流失,局部污染较严重;南部受隔水边界阻隔作用,表现为硝酸盐累积效应,污染严重.     

过水性湖泊水质长期演变趋势及驱动因素:以骆马湖为例

过水性湖泊——骆马湖是南水北调东线工程的重要调蓄湖泊,具有防洪抗旱、饮用水供给和生态维护等多种功能.为了解骆马湖水质演变及驱动因素,基于2009～2020年长序列逐月实测数据,结合1996～2008年历史资料,分析了骆马湖总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH⁺₄-N)等指标的长期演变、季节动态和空间格局,探究了气象和水文因子对湖泊水质的影响机制.结果表明,近25年来,骆马湖水质总体处于Ⅳ～劣Ⅴ类.ρ(TN)变化明显(1.06～3.49 mg·L^-1),历经波动下降(1996～2002年)、显著的年际波动(2002～2015年)和显著上升(2015～2020年)这3个阶段,是骆马湖的主要污染因子.高锰酸盐指数显著下降(2.97～6.38 mg·L^-1),ρ(TP)和ρ(NH⁺₄-N)波动相对较小,分别介于0.024～0.076 mg·L^-1和0.11～0.69 mg·L^-1. 2017～2020年夏...     

基于PMF和PCA-APCS-MLR模型的煤矿区地下水多环芳烃分布特征及来源解析

为明确典型矿业活动区浅层地下水多环芳烃(PAHs)污染特征及来源,通过水样采集与测试分析,综合采用多元统计分析方法、正矩阵因子分解(PMF)和绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型,研究了某煤矿区地下水中PAHs的分布特征与影响因素、污染来源及贡献率。结果表明：研究区地下水中PAHs的总浓度为12.65～127.08 ng/L,平均值为70.99 ng/L。PAHs总体分布呈现中南部高四周低的特征,主要受矿业生产活动、地下水流向和径流强度影响。利用PMF和APCS-MLR两种模型均识别出4个污染源,每个潜在污染源的主要负荷种类相似。PMF中观测值与模型预测值之间的R²为0.60～0.99,PCA-APCS-MLR中R²为0.51～0.91。研究区地下水中PAHs主要来源为煤炭燃烧源、石油源/生物质燃烧源、炼焦排放源、交通排放源,前两者总贡献率超过60%。研究结果可为研究区地下水资源绿色开发与保护提供一定依据。     

浅层地下水中的氮含量与地下水污染敏感性--以石家庄市为例

氮在地下水中的主要存在形式是氨氮、硝氮和亚硝氮,这三种污染物在石家庄市辖区内,由于影响污染敏感性的其它因素大小不同,造成三者相互关系有较大区别.浅层地下水易污染区,NH3浓度相对较低,NO-3浓度相对较高,使得NO-3/NH3比值较大,相反在浅层地下水难污染区,水中NH3浓度相对较高,而硝氮浓度表现相对含量较低的特征,其NO-3/NH3比值较小.易污染区亚硝氮的含量在0.0001～0.02mg/L范围内,而在难污染区未能检出(＜0.0001).利用这一结果可以定量的评价石家庄市区的污染敏感性.     

沱江和涪江水系干支流氮磷营养盐的空间分布特征

沱江和涪江是长江上游的重要支流,且都存在严重的水体污染问题,其中氮(N)和磷(P)为最主要污染物.通过对沱江和涪江干支流进行取样并进行水体N和P空间分布特征的分析,寻找不同空间水质差异的原因,为长江上游及其支流流域地表水污染防控提供科学依据.结果表明,沱江水系和涪江水系均存在严重的总氮(TN)污染,劣Ⅴ类水质断面占比分别高达94%和50%,总磷(TP)污染适中,主要集中在Ⅱ类～Ⅳ类水质,但沱江水系TN和TP浓度整体上要高于涪江水系,污染程度要比涪江水系更严重;对沱江而言,干流硝态氮(NN)浓度从上游到下游呈现先增加后降低的趋势,氨氮(AN)浓度最大值出现在干流上游位点,中下游浓度较低,每流经一座城市后,TP浓度均明显增高,涪江干流的TN和NN浓度呈现上中下游逐渐增加的趋势;沱江和涪江水系均表现出支流TN和TP浓度大于干流的现象,且河流中的TN、 TP和NN还受水体pH和水温(T)影响,可见河流N和P污染控制应重视水环境因素的影响.     

洱海悬浮颗粒物时空分布特征及其环境学意义

水体ρ（SPM）（SPM表示悬浮颗粒物）是衡量水污染程度的指标之一,其在湖泊内源释放和水环境变化中扮演重要角色.通过采集不同季节、不同区域、不同水深的洱海SPM,研究其时空分布特征,并对其成因进行解析,从而阐明其对洱海水质的影响机制.结果表明:①ρ（SPM）的季节性变化趋势为夏季>秋季>冬季>春季,藻类生长是其夏季明显高于其他季节的主要原因,其空间分布规律为中部>北部≥南部,其垂向分布规律为表层>中层>底层.②水体ρ（SPM）与水中溶解性有机物浓度间的关系表明,上覆水中SPM的迁移转化是影响上覆水溶解性有机物的重要因素.③DON（溶解性有机氮）的K_d（分配系数）（lg K_d为6.12±0.47）高于TDN（溶解性总氮）（lg K_d为5.70±0.48）,表明DON比TDN具有更高的颗粒反应性,DON可以很大程度上被浮游植物吸收利用,产生更高的ρ（SPM）,使得湖泊存在富营养化的风险.研究显示,洱海水体ρ（SPM）受入湖河流和湿沉降的影响较小,受内源代谢影响较大,较高水温、较高pH（8.98）、较低ρ（DO）均是导致藻源性ρ（SPM）增大的原因.      

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.     

枯落物输入对白洋淀浅水湖泊氮转化的影响

以白洋淀浅水湖泊沉积物和上覆水为研究对象,通过45 d室内厌氧培养实验,探究了不同氮水平条件下枯落物添加(芦苇、篦齿眼子菜、芦苇+篦齿眼子菜)对沉积物-水体系中无机氮转化的影响.结果 表明,枯落物添加显著增加了沉积物和水中的铵态氮含量、无机氮含量及净氮矿化速率(p＜0.05),而显著降低了水中硝态氮含量(p＜0.05)...