淀山湖沉积物碳、氮、磷分布特征与评价

淀山湖为黄浦江上游水源保护区，为了控制其富营养化趋势，在淀山湖影响区内实施了一系列外源污染控制措施。近年来，淀山湖水质持续改善，但每年仍有不同程度蓝藻水华暴发。为进一步探讨淀山湖水华暴发的机理，本研究对淀山湖沉积物进行了调查研究，分析了沉积物TOC、TN、TP时空分布特征。结果表明：在空间分布上，受来水与北部围网养殖影响及水体自净作用影响，淀山湖沉积物中营养物西北部高，东部低，进水口附近沉积物营养物浓度显著高于湖心及出水口。在垂直分布上，受航道回淤影响，D1与D4样点营养盐垂直分布规律不显著，其它样点均表现出随水深度增加营养盐显著降低的趋势。与20多a前相比，淀山湖沉积物营养盐存在明显的富集作用，沉积物氮、磷含量大幅上升。以有机指数与TP含量进行评价，淀山湖表层沉积物均属于重污染状态，且北部湖区污染程度较高。预测淀山湖外源污染得到控制以后，沉积物中营养物将对水体水质构成威胁     

长江上游典型季节性河流富营养化评价及污染成因分析

全面掌握水体富营养化现状对水环境的长效治理至关重要,但目前针对季节性河流富营养化时空变化特点和污染成因分析的研究还少有报道。基于岷江流域(眉山段)2019年1月至2020年12月的13项水质指标的监测数据,联合使用富营养化指数、地理信息系统和多元统计方法,阐明了流域内岷江干流及主要支流的营养盐时空变化特征、富营养化状态和主要污染因素。结果表明：(1)时间上,总氮(TN)浓度在夏季最高,达到5.33 mg/L。总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)在春季最高,分别达到0.22和0.65 mg/L。空间上,TN浓度在思蒙河最高,达到7.09 mg/L。TP和NH₃-N浓度在体泉河最高,分别达到0.27和0.96 mg/L;(2)富营养化指数排序为：春季(69.10)>夏季>(67.06)冬季>(65.93)秋季(65.91);体泉河(76.06)>思蒙河(70.39)>毛河(70.02)>金牛河(63.14)>岷江干流(62.19);(3)主成分分析提取4个主成分,累计解释71.11%的方差变量,识别出影响该流...     

香溪河流域不同介质中碳、氮、磷的分布特征及相关性研究

为了解香溪河流域碳、氮、磷的分布情况及水、陆生态系统中这些生源要素间的相互关系,对流域内河岸带土壤、河流水体及沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行调查,分析它们在流域内的分布特点,探讨各要素在3种介质间的相关性及随河流级别的变化规律。研究发现,超过60%的样点土壤中TOC、TN含量处于"较丰富"或"丰富"等级,耕地附近样点的TOC、TN和磷矿区附近样点的TP普遍偏高。河流水体及沉积物中各要素的含量都与土壤中的含量紧密相关,但水、陆介质间TP的相关性较TOC、TN强。低级别河流样点土壤中TOC、TN、C/P、N/P值和沉积物中C/P及N/P值整体较高级别河流样点高。结果表明:以磷矿开发和农业施肥为代表的人类活动,对香溪河流域内生源要素的含量及分布产生了显著影响;水体中P元素含量与陆源关系最强,在水体污染控制中应予以重视。     

三峡水库蓄水初期水生态环境特征分析

以2003年10月和2004年4月的两次现场调查数据为基础,分析三峡水库蓄水初期的水生态环境特征。结果表明,蓄水初期水库水体交换能力减弱,水库有机污染甚微,但水体TN、TP浓度偏高,水库整体处于中营养状态;根据水生态环境特征的差异性,水库水域可划分为3种类型区,即坝前水域、库区干流水域以及库区支流洄水河段。对主要影响因素进行分析,发现流速、营养盐含量及水温是影响水生态环境特征的主要因素,而由于各类型区的TP、TN等营养盐含量均较高,水温及流速已成为三峡水库水生态环境特征的控制性因子。探讨3类不同水域的富营养化敏感性,表明坝前水域及库区支流洄水河段是库区未来富营养化的敏感水域。     

东湖典型区域间隙水中营养盐的时空分布

以富营养化程度严重的浅水湖泊东湖为研究对象，通过持续采样调查，分析并比较了3个典型采样点柱状沉积物间隙水中营养盐的垂直分布和季节变化特征，结果表明东湖沉积物间隙水中营养盐浓度最高值一般出现在-5 cm以上，-5～-10 cm之间有一个快速降低的过程，-10～-26 cm之间趋于稳定，但也有小幅的波动；冬季间隙水中营养盐浓度明显低于其他季节，夏秋两季略高。分析认为沉积物间隙水中营养盐浓度受附近污染源直接影响较大，与上覆水水质有一定相关性，但不显著。间隙水中营养盐的季节变化主要因为冬季污染排放减少加速了间隙水中营养盐向上覆水的扩散、减少了水中营养盐在沉积物表层的沉积，以及温度降低导致微生物活动减少进而降低了有机物的矿化分解量。并且认为常规疏浚深度就可以有效移除东湖表层污染严重的沉积物     

基于SWAT模型的太湖西北部30a来氮磷的输出特征

随着工业的迅速发展和农业生产方式的转变,使得太湖富营养化现象日趋严重,对流域内生态环境构成极大的威胁。以研究区6个时期土地利用数据和30a逐日降雨数据为模型的主要输入变量,利用SWAT模型分别对研究区内6个不同时期营养盐输出进行模拟研究,得到研究区内30a时间尺度(1984~2013年)营养盐输出情况。根据模型输出结果探究研究区内营养盐输出与降雨量、径流量以及土地利用变化的关系。以2009~2013年宜兴站径流数据和水质数据作为模型的率定和验证数据,总氮(TN)和总磷(TP)在模型率定期确定系数R2为0.76和0.92,纳什效率系数Ens为0.76和0.79,验证期确定系数R2为0.66和0.95,纳什效率系数Ens为0.6和0.54,模拟结果较好。结果表明:营养盐输出与降雨在时间是呈现较强的相关性,但是在空间上降雨与营养盐输出相关性不明显;土地利用类型与营养盐输出密切相关,耕地和建设用地是研究区主要的营养盐输出源,土地利用类型空间分布与TN、TP空间分布相关系数分别为0.74和0.73。将为太湖流域非点源污染控制和治理提供理论支撑及数据基础。     

富营养水体中浮游植物生长的营养限制研究

选取位于武汉城郊汤逊湖畔的30个养殖池塘作为研究对象,运用营养盐加富试验评价了浮游植物生长的氮磷限制类型。研究发现这些池塘的氮磷含量均较高,尤其是TP,绝大部分都在0.4 mg/L以上,TN/TP(原子比)变化范围为1.7~20.3。相关分析显示,浮游植物的生物量与氮素(TN,TDN,NO3-,NH4+,NO2-)显著正相关(r=0.402~0.677,P<0.05);但与磷素(TP,TDP,PO43-)无显著相关性(P>0.05)。营养盐加富试验显示浮游植物群落对加N的响应程度要显著大于加P;受N限制的池塘数量占50%;P限制的占13.3%;N、P共同限制的占23.3%;而不受N、P影响的仅占13.3%。这些结果表明:在富营养的水体中,当TP浓度>0.4 mg/L且TN/TP<20时,N是限制浮游植物生长的主要因子,P处于第二位。     

消浪工程对太湖底泥再悬浮及营养盐释放的影响

为了解863消浪工程对太湖底泥再悬浮及营养盐释放的抑制作用,于2005年7月15～17日在工程区投放悬浮物捕获器测定沉积物的再悬浮通量,并分层采集水样进行水体营养盐浓度的垂向分布研究。16日平均风速3 m/s时,测得的再悬浮通量上层最大值为7.22 g/d·m2,下层最大值为41.8 g/d·m2;17日平均风速5 m/s时,测得的再悬浮通量上层最小值24.7 g/d·m2,下层最小值为48.4 g/d·m2,沉积物再悬浮通量与风浪扰动强度关系密切。对比消浪工程区内外沉积物的再悬浮通量表明,消浪工程能够显著减弱风浪对底泥的扰动,抑制沉积物再悬浮,减轻营养盐的内源释放通量。实验结果还表明,太湖水体悬浮物浓度越高,悬浮物的有机质含量就越低,相应地,单位悬浮物中磷的含量也越低。随着风浪扰动的持续和增强,尽管能够将更多的沉积物间隙水中的溶解性磷带入水体,但是,野外观测中发现水体溶解性的磷含量并未相应增高甚至降低,这可能是由于水体中悬浮物浓度越高,对水体溶解性磷的吸附能力也越高,从而使得水中溶解性磷的含量增高不显著甚至降低。     

汛前供水期神农溪库湾倒灌异重流特性及其对营养盐分布的影响

为研究三峡水库神农溪库湾水动力特性及其对营养盐分布的影响,于2013年汛前供水期对神农溪库湾水文、水质及水生态进行空间定点监测与分析。结果表明:2013年汛前供水期三峡水库干流水体依次以底层、中上层和表层倒灌异重流形式潜入神农溪库湾。受干流倒灌异重流影响,库湾营养盐自下游向上游逐渐降低,干流水体对库湾营养盐具有明显补给作用。水位变化过程会影响倒灌异重流的模式和范围,可通过水库调度来解决支流库湾水华和富营养化问题。     

洞庭湖源头流域典型塘库水体氮磷组分、pH、DO及水温昼夜变异特征

池塘和小水库(塘库)是洞庭湖流域分布广泛的小型水体,理解塘库氮磷水质昼夜变化规律有助于辅助制定洞庭湖流域精细的水质观测与污染防控方案。以洞庭湖农业源头流域金井小流域4种典型土地利用景观塘库为研究对象,研究塘库水体理化性质和氮磷组分昼夜变异规律。结果表明：塘库周边土地利用景观类型不仅显著影响塘库水体pH、溶氧(DO)和水温(t)的昼夜变化,而且造成了塘库氮磷组份含量及氮磷计量比差异。居民区、农田和茶园3种景观型塘库水体pH、DO及t昼夜变化明显,曲线呈现倒U型;但观测期内4种景观类型塘库氮磷组分含量昼夜变化相对不明显。居民区、农田及茶园型水体氮磷总量(TN、TP)、溶解态氮磷(TDN、TDP)和颗粒态氮磷(PN、PP)含量显著高于森林型塘库的。并且,水体不同氮磷组分的生态化学计量比值(TN∶TP、TDN∶TDP、PN∶PP)大小排序为：森林(TN∶TP:67.97,TDN∶TDP:65.12, PN∶PP:74.13)>茶园(TN∶TP:30.03,TDN∶TDP:15.10, PN∶PP:52.95)>农田和居民区(TN∶TP:19.40和16.21,TDN∶TDP:23....     

鄱阳湖丰水期不同底质类型下氮、磷含量分析

以2011年7月份(丰水期)鄱阳湖实测数据为基础,通过不同底质在遥感影像上的光谱特征,将鄱阳湖底质分为沙滩、泥滩和草洲3种类型,并就不同底质类型鄱阳湖水体和底泥总氮(TN)、总磷(TP)含量进行分析。结果表明:(1)底质类型不同时,鄱阳湖表层水体TN、TP含量以及底泥磷含量平均值:沙滩泥滩草洲。底泥TN含量平均值:草洲泥滩沙滩。(2)底质为沙滩的站点主要分布在饶河入湖口至都昌段、赣江北支入湖口至星子段和入江水道前段,饶河、赣江高含量氮、磷的输入,以及沿途陆源污染物的排放,可能是沙滩底质表层水体TN、TP含量较高的一个因素;泥滩底质的站点,有一部分分布在星子至湖口段,该区间陆源污染的影响是泥滩底质表层水体TN、TP含量居次原因之一;而底质为草洲时,草洲对水体中氮、磷的吸收使得草洲底质的站点表层水体TN、TP含量最低。     

南京城区黑臭河道底泥污染特征及生态风险评价

河道黑臭是目前我国许多城市面临的环境问题,研究其底泥中的污染物如有机质、氮磷和重金属的污染特征并据此进行生态风险评价,对城市黑臭河道的污染控制与生态修复具有十分重要的意义。选取南京城区内8条典型黑臭河道,采集其表层底泥样品进行分析,测得其中有机质、总氮、总磷的含量分别为0.75%～10.86%、0.05%～0.68%、0.04%～0.23%,三者之间呈显著正相关关系,表明了它们较好的同源性,应用沉积物质量标准评价发现,这3种污染物污染程度总体介于严重级与最低级之间,但氮磷的污染比有机质更为严重。底泥中6种重金属的平均含量均超过背景值,相关性分析结果表明Cu、Cr、Ni、Zn之间均呈极显著正相关关系,而重金属与营养物之间未发现较好的相关性,潜在生态风险评价结果表明底泥中重金属污染严重,84.2%的河道具有高潜在生态风险,各元素的潜在生态风险顺序依次为 Cd >Cu >Pb >Cr >Ni >Zn,Cd为主要污染物,具有很高潜在生态风险。与国内其他典型受污染水体相比,南京城区黑臭河道底泥中总氮、总磷与重金属Cd的污染更为严重。     

三峡水库中下游水体氮磷时空变化与机制分析

2010年每月定期测定了位于三峡水库中下游的云阳、巫山、秭归和三斗坪段的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度。结果表明：4个段面水质中的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度空间差异不显著，但季节变化显著，TN和TP的季节变化呈单峰格局，分别在5月和7月达到最大值；NH4 N的季节变化则呈双峰格局，主要的峰值出现在7、8月，次要的峰值出现在3、4月。4个地点低水位期（3~8月）的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度都高于高水位期（9月~次年2月）。主要因为在低水位期，长江上游和三峡库区的降雨量大，入库流量显著增加，污染物主要来自长江上游入库的非点源污染和水库两岸农田施用农药化肥造成的面源污染。三峡水库三期蓄水后，水库水质与前两期蓄水后的水质变化不大，水质仍然保持良好，高水位期为Ⅲ类水质，低水位期为Ⅳ类水质     

南京近城市河流沉积物营养水平与磷形态的空间分布

近城市河流位于城市与农村的过渡带，其环境现状反映城市化过程对河流的影响。通过不同断面的样品研究了南京近城市河流--秦淮新河沉积物中主要营养元素与磷形态的空间分布，分析其变化特征和污染成因。研究表明，不同河段由于受人为活动和沉积环境的影响营养程度差异较大。河流表层沉积物的TOC、TN和TP范围分别为307～3497 g/kg、830～2 370 mg/kg和447～3 517 mg/kg，磷的形态显示Fe P或Ca P>Org P>>Al P>DP，其中Fe P和Ca P二者之和占TP的70%以上，两者均可指示营养化程度的轻重。通过西善桥段和入江口段柱状沉积物分析表明，营养元素和磷形态垂向上均呈现明显的“沉降 降解 堆积”三段式变化，西善桥段以Fe P为优势形态，占TP的431%～505%，入江口段以Ca P为优势形态，占TP的463%～603%。通过不同河流磷含量的对比，表明秦淮新河作为近城市河流，营养水平介于一般的乡村河流与城市河流之间，并且优势形态磷空间分布带有区域性，表明长三角的城市化对近郊河流的影响是局部的     

底泥悬浮对营养盐释放和水华生长影响的模拟

通过室内模拟实验研究了扰动引起的太湖底泥悬浮对水体氮磷营养盐和蓝藻水华的影响，其中底泥和上覆水均来自太湖，扰动强度以悬浮物浓度表示。实验监测了底泥扰动过程中以及扰动停止后48 h之内水体氮磷营养盐和叶绿素a的变化，采样间隔为6 h。实验结果表明，扰动明显增加了水体中总氮、总磷、活性磷等含量，但是可溶性无机氮的增加不明显，叶绿素a含量没有出现明显的增长。水华没有出现明显增长很可能是氮限制的原因。由此推测太湖一次风浪扰动过程引起的底泥营养盐释放不一定就能够加剧蓝藻水华的暴发。底泥中释放的营养盐对蓝藻水华的影响需要进一步研究     

巢湖水及沉积物中总磷的分布变化特征

磷是导致巢湖水体富营养化的主要营养物质。采集大量巢湖表层水和沉积物样品,通过检测上覆水和沉积物中总磷含量,分析巢湖水体中磷的时空变化及赋存特征。结果显示:巢湖南淝河和裕溪河河口的上覆水中总磷含量值时间变化特征为8月5月3月12月;且南淝河口总磷含量年均值超过地表水Ⅴ类水质标准,明显高于裕溪河口值;表层水和沉积物中总磷含量在空间分布上呈西高东低趋势,最高值均出现在靠近合肥市河口处。巢湖周边土壤及湖区磷的等值线分布表明:杭埠河流域农业污染、东巢湖东南部水土流失可能是巢湖磷面源污染的主要来源。巢湖上覆水和沉积物中总磷的相关系数为0.515,蓝藻爆发期全湖表层沉积物中总磷含量显著减少,揭示目前内源磷释放已是巢湖富营养化的主要因素。结果将对巢湖流域的污染综合防治及蓝藻治理工作提供科学依据。     

基于MODIS的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演

监测和预报悬浮泥沙浓度的沿程分布和时间变化,无论是对于河流水利工程还是河流生态和环境保护都具有重要意义。卫星遥感反演同步性好、速度快、周期短,可以实时和全面地观测大尺度悬浮泥沙分布。旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演模型, 并利用建立的模型反演2002~2009 年长江中游河段丰水期的悬浮泥沙浓度, 分析其在时间和空间上的变化特征。研究揭示,MODIS Terra 影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性（R2=0877,n=125,RMSE=4057 mg/L）,可以用于长江中游丰水期悬浮泥沙浓度的反演。长江三峡工程经历三次蓄水,坝下游宜昌至汉口段悬浮泥沙含量显著减少,荆江河段、洞庭湖及城陵矶至武汉江段下降最为显著。洞庭湖来水来沙是长江中游城陵矶以下江段主要的悬浮泥沙来源之一,从预测结果可知,洞庭湖来水在城陵矶汇入长江后与江水混合以至形成数十公里的混合带,至洪湖以下江段逐渐混合均匀     

近40年来长江流域水沙变化趋势及可能影响因素探讨

利用Mann Kendall方法,分析了近40年长江流域主要水文站点（长江干流水文站：屏山站、宜昌站、汉口站与大通站;支流水文站：嘉陵江的北碚站和汉江的皇庄站）的流量及输沙率的变化特征。结果表明：①长江流域流量与输沙量变化受人类活动（土地利用、水利设施建设等）与自然因素（如降水的时空变化）综合因素影响,变化趋势表现出复杂性,上、中、下游各有特点;②长江流域屏山站以上流域输沙率有上升趋势（1~5月份上升趋势达到95%的置信度水平）,这与上游河床坡度较大,使泥沙不易沉积以及暴雨与降水增加有关;③长江中下游输沙呈显著下降趋势。计算结果表明,宜昌-汉口河段是长江流域泥沙主要沉积区,加上葛州坝与三峡工程的建成与投入使用,从而进一步使中下游输沙量呈下降趋势。由于下游降水增加,使下游径流量自1980s以来有微弱上升趋势,但未达到95%的置信度水平,中上游流量变化不显著。对上、中、下游人为因素与自然因素对流域流量与输沙量的变化贡献率方面需要做进一步的研究。     

长江宜昌水文站流量、含沙量和悬移质粒度关系

以长江宜昌水文观测站实测资料为基础，基于长江上游河道特点，用回归分析的方法研究了宜昌站流量、含沙量与悬移质泥沙粒度的复杂关系。通过对流量、含沙量多年年内变化的正相关特性的分析，建立了流量与含沙量之间相应的回归模型；通过对流量与悬移质粒度复杂关系的研究，揭示了二者明显的双值关系以及水流挟沙力的控制性影响。对水文数据年际变化的研究表明由于短时间尺度内长江上游流量没有阶段性变化，流量与含沙量之间相关性不是很好，丰水年不一定是丰沙年；悬移质粒度与流量变化基本上不存在周期性变化。