城市污染河湖的综合整治技术及应用研究

分析了城市污染河流和湖泊污染的原因,将污染河流和湖泊治理的方法分为＂物理法、化学法、生物法、生态法＂共四大类,介绍了常用技术方法的原理和特点。根据河流和湖泊的污染现状和治理目标,提出了城市污染河湖的综合整治分为＂治理＂与＂生态修复＂两个阶段,探讨了采用＂截污、清淤、曝气、生物载体、水生植物＂等综合应用技术治理河湖的必要性和迫切性,并结合近年来国内河湖综合整治的典型案例,总结了河湖整治过程的＂基础措施＂和＂关键措施＂。     

Biogeographic distribution patterns of algal community in different urban lakes in China: Insights into the dynamics and co-existence

Urban lake ecosystems are significant for social development, but currently we know little about the geographical distribution of algal community in urban lakes at a large-scale. In this study, we investigated the algal community structure in different areas of urban lakes in China and evaluated the influence of water quality parameters and geographical location on the algal community. The results showed that obvious differences in water quality and algal communities were observed among urban lakes in different geographical areas. Chlorophyta was the dominant phylum, followed by cyanobacteria in all areas. The network analysis indicated that algal community composition in urban lakes of the western and southern area showed more variations than the eastern and northern areas, respectively. Redundancy analysis and structural equation model revealed that nutrients and pH were dominant environmental factors that affected the algal community, and they showed higher influence than that of iron, manganese and COD _Mn concentration. Importantly, algal community and density exhibited longitude and latitude relationship. In general, these results provided an ecological insight into large-scale geographical distributions of algal community in urban lakes, thereby having potential applications for management of the lakes.     

我国湖泊富营养化发展趋势探讨

本文根据“七五"国家科技攻关课题“全国主要湖泊水库富营养化调查研究"的调查资料,在对全国24个湖泊水库的调查数据进行分析处理,并在主成份分析法评价的基础上,对本世纪末的营养物入湖量、营养物及叶绿素a浓度做了宏观预测,预测结果表明:24个湖泊可分为三种类型,代表了湖泊演化过程中的三个不同阶段:大部分城市湖泊达到了重富营养化,有些正在由响应型湖泊向非响应型过渡;湖泊的功能将消失,逐渐到达消亡阶段,应引起注视。 湖泊富营养化的控制对策,应按照我国国情而倾向于经济实用、因地制宜。具体技术方法中的前置库生化削减法和水生生物法值得推广应用。      

人工湿地在雨水处理与湖泊水质改善中的应用研究

湖泊是城市生态系统重要组成部分,对城市的生态化建设具有特殊的意义。但近年来我国城市湖泊污染严重,水质堪忧。面对城市人工湖泊的水质恶化,水资源短缺等问题,我们对雨水、微污染湖泊进行了研究,结果表明雨水是一种可以利用的资源。文中介绍了雨水利用的重要性、城市雨水污染现状及城市雨水的处理与利用方法和人工湿地净化雨水补充湖水、改善湖水水质的系统设计及湿地植物选择与景观配置。     

城市不同类型水体有色可溶性有机物来源组成特征

过去几十年里,我国飞速的工业活动和城市化进程对城市地表水体生态系统产生巨大影响,地表水体水质变化直接影响城市居民用水安全、城市景观维护及城市热点区域碳循环过程.通过2020年6月采集长春市各类水体（城市河流、公园湖泊及水库）共50个样品,结合光谱吸收及三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了各类水体的有色可溶性有机物（CDOM）光学特性、组成特征及潜在来源.结果表明,长春市城市河流DOC浓度显著高于水库水体（t-test,P<0.05）.城市河流水体的CDOM吸收系数a₂₅₄均值显著大于公园湖泊和水库（t-test,P<0.05）,表明城市河流水体中CDOM浓度最高.CDOM光谱吸收斜率S_275-295与光谱吸收斜率比S_R均值均表现为公园湖泊>水库>城市河流（t-test,P<0.001）.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到3个荧光组分,陆源类腐殖酸C1（E_x=260 nm,E_m=452 nm）、微生物作用类腐殖酸C2（E_x=245/290 nm,E_m=388 nm）和类色氨酸C3（E_x=275 nm,E_m=340 nm）.城市河流水体各组分荧光强度均值均显著高于公园湖泊与水库（t-test,P<0.005）,水库水体陆源类腐殖酸C1荧光强度均值显著高于微生物作用类腐殖酸C2和类色氨酸C3（t-test,P<0.005）,城市居民生活污水排放对长春市城市水体,尤其是城市河道中有机碳贡献较大,且该部分有机质中微生物降解潜力强的类蛋白组分贡献率高.因此,应加强城市污水排放管控以有效保障长春市城市水体经济、环境与生态功能的发挥.     

Ecosystem health assessment of urban rivers and lakes-Case study of "the six lakes" in Beijing,China

The assessment of the ecosystem health of urban rivers and lakes is the scientific basis for their management and ecological restoration. This study developed a three-level indicator system for its assessment. The results indicated that: Zhonghai and Nanhai are in the state of transition from unhealthy to critical state and all the other lakes are in unhealthy states. Water environmental quality, structure and function of the aquatic ecosystem, and the structure of waterfront areas were the constraints. Nanhai was ranked as poor and the others were all ranked as very poor. However, the ecological environment of Zhonghai and Nanhai were better than the others, the sums of the degree of membership to the healthy state and critical state were all close to 0.6. and the restorations of these lakes were moderate. The sums of the degree of membership to the healthy state and critical state of the other lakes were under 0.3, as it was difficult to restore these lakes. Some suggestions on scientific management and ecological restoration of the six lakes were proposed: ①To control non-point pollution and to improve the water quality of six lakes and the water entering into these lakes; ②To improve the hydrological conditions of six lakes; ③To rehabilitate the aquatic ecosystem and waterfront areas. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(11): 3019–3027[译自: 生态学报]     

Effects of seasonal climatic variability on several toxic contaminants in urban lakes: Implications for the impacts of climate change

Climate change is supposed to have influences on water quality and ecosystem. However, only few studies have assessed the effect of climate change on environmental toxic contaminants in urban lakes. In this research, response of several toxic contaminants in twelve urban lakes in Beijing, China, to the seasonal variations in climatic factors was studied. Fluorides, volatile phenols, arsenic, selenium, and other water quality parameters were analyzed monthly from2009 to 2012. Multivariate statistical methods including principle component analysis, cluster analysis, and multiple regression analysis were performed to study the relationship between contaminants and climatic factors including temperature, precipitation, wind speed, and sunshine duration. Fluoride and arsenic concentrations in most urban lakes exhibited a significant positive correlation with temperature/precipitation, which is mainly caused by rainfall induced diffuse pollution. A negative correlation was observed between volatile phenols and temperature/precipitation, and this could be explained by their enhanced volatilization and biodegradation rates caused by higher temperature. Selenium did not show a significant response to climatic factor variations, which was attributed to low selenium contents in the lakes and soils. Moreover, the response degrees of contaminants to climatic variations differ among lakes with different contamination levels. On average, temperature/precipitation contributed to 8%, 15%, and 12% of the variations in volatile phenols, arsenic, and fluorides,respectively. Beijing is undergoing increased temperature and heavy rainfall frequency during the past five decades. This study suggests that water quality related to fluoride and arsenic concentrations of most urban lakes in Beijing is becoming worse under this climate change trend.     

1990年代以来武汉城市湖泊的保护利用问题研究

湖泊作为城市发展的有机组成部分,它不仅为城市提供了赖以生存发展的生态环境,而且还深刻地影响了城市的发展。但自1990年代以来,武汉在快速城市化进程中,因对湖泊生态作用、保护利用的认识不足和城市建设者多度的利益追求,致使"百湖之城"的城区湖泊不断被填埋而消失,不断上演"湖殇"悲剧,从而严重地影响了武汉两型社会的建设,弱化了武汉的城市名片效应。因此,武汉城市发展必须高度重视珍贵的湖泊资源的科学保护与利用。     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

湖泊群的生态修复与开发利用研究初探——以武汉东西湖区湖泊群为例

由于人口压力巨大,我国湖泊退田还湖总量有限.笔者从可持续发展的角度,提出大城市郊区现有的湖泊和湖泊群,应将主要功能转变为调节城市生态环境质量和发挥其在景观美学上的作用.笔者以武汉东西湖为例,对湖泊的生态修复和景观美学建设提出了具体建议.      

东部平原不同类型湖泊沉积物中有机磷的特征

以选自东部平原3种不同类型8个浅水湖泊的18个表层沉积物样品为研究对象,运用分级提取法,研究了沉积物中有机磷（OP）质量分数、形态及其分布状况,并探讨了OP组分与湖泊富营养化的关系. 结果表明:东部平原湖泊沉积物中w（OP）为65.2～539.2 mg/kg,占w（TP）的19.9%～40.6%,污染程度高的沉积物w（OP）高于污染程度较轻的沉积物. 沉积物中各形态有机磷主要以中活性有机磷（MLOP）与非活性有机磷（NLOP）为主,不同类型湖泊沉积物中各形态w（OP）顺序均为城市湖泊>大型养殖型湖泊>大型自然湖泊. 城市湖泊与养殖型湖泊以NLOP为主,其相对含量达到50%以上;而大型自然湖泊以生物有效性有机磷（LOP+MLOP）为主,其相对含量为54.6%～61.6%,表明沉积物中有机磷分布状况与湖泊污染程度和人类活动紧密相关. 酸提取有机磷质量分数〔w（HCl-P_o）〕为10.5～200.9 mg/kg,在不同污染程度湖泊沉积物中差异明显,其和总有机磷（P_o）的比值〔w（HCl-P_o）/w（P_o）〕与湖泊水质指标呈显著正相关（P<0.01）,与沉积物w（TP）,w（OP）,w（LOP）及w（MLOP）也均呈显著正相关（P<0.01）,即沉积物中的HCl-P_o可能是湖泊水体磷的重要来源,沉积物中w（HCl-P_o）/w（P_o）可以反映湖泊的富营养化程度.      

城市湖泊的生态治理试验研究——以重庆市渝北区棕榈湖为例

随着中国城市化的快速推进,产生了一系列的环境问题,而解决因城市发展而带来的自然水体（如城市湖泊）污染及其治理问题是一项耗资巨大而又十分复杂的系统工程。就中国的经济实力而言,污水处理的技术经济指标往往是选择方案时必须首先考虑的问题。传统的活性污泥法基建投资大,运行费用高,且处理后的出水排入水体后仍将引起＂富营养化＂等环境问题。而人工湿地具有投资省,处理效果较好的优势,因而是一种非常值得探索和尝试的全新的处理方法。以该湖泊的人工湿地处理前后的水质效果进行对比分析,以期为今后相似的城市湖泊的生态治理提供一些借鉴。     

典型城市浅水湖泊沉积物中磷与铁的形态分布及相关关系

应用改进的SEDEX法和BCR法对3个典型城市浅水湖泊(玄武湖、大明湖和莫愁湖)表层沉积物中的磷和铁的形态进行了测定与分析,并探讨了二者之间的相关关系.结果表明,玄武湖、大明湖和莫愁湖沉积物中Al-P含量都较低(<1%),Fe-P质量分数分别为17.10%～27.88%、16.68%～27.06%和0.06%～0.17%,分布顺序与湖泊富营养化程度相符.Ex-P和ACa-P、De-P含量的分布顺序均为大明湖＞莫愁湖＞玄武湖,其中钙磷的质量分数为32.51%～75.39%,是湖泊沉积物磷的主要赋存形态;3个城市湖泊沉积物中的铁元素主要以残渣态(F4)存在,占总量的69.17%～99.88%.其中,玄武湖沉积物中的F1和F2态的含量较高,占总量的6.46%～17.35%,可能与玄武湖频繁的蓝藻暴发有密切关系;TP与铁的F1、F2和F3态相关系数分别达到-0.95、-0.94、-0.81,呈极显著负相关(p＜0.01).Ex-P、Al-P、Or-P与F1、F2态相关显著,与它们性质活泼,易受环境条件影响有关.ACa-P、De-P是生物难利用磷,但二者却与F1、F2和F3态存在显著负相关关系,其反应机制还有待深入研究.     

不同类型湖泊沉积物中氮释放规律研究

通过对武汉市东湖子湖郭郑湖、庙湖以及南湖这3个不同类型的湖泊进行释氮模拟实验,结果表明:(1)在厌氧条件下,不同污染程度的湖泊中沉积物释氮作用均比较明显。为了抑制沉积物向上覆水释氮,控制湖泊富营养化,保持湖泊较高的溶解氧水平是必要的。(2)在厌氧条件下,高温对不同类型湖泊总氮和氨氮的释放均能起到促进作用。(3)沉积物与上覆水间污染物的浓度梯度越大,总氮和氨氮的释放速率与释氮量也越大,此时温度的影响不明显。(4)通过比较3类湖泊沉积物上覆水中总氮和氨氮两者的释放浓度可知,氨氮的释放贡献十分显著,因此控制氨氮的释放量对于控制湖泊氮释放量具有显著效果。     

武汉城市湖泊表层底泥汞分布、风险评价及影响因素

底泥作为汞重要的"汇"及二次"源"，在湖泊系统汞生物地球化学循环中起到了重要作用。本文以武汉主要城市湖泊为研究对象，探究了表层底泥中总汞（THg）和甲基汞（MeHg）的分布特征、潜在生态风险及主要影响因素。结果表明，武汉15个城市湖泊表层底泥THg平均浓度为152±170 ng/g （24~611 ng/g），与国内其它湖泊系统相比处于较高水平；MeHg浓度为52.0±46.8 pg/g （ND~161.0 pg/g），低于其它湖泊系统。空间分布上，底泥THg浓度呈现由武汉市中心向外逐渐递减的趋势，MeHg含量并未呈现类似THg的分布趋势。潜在生态风险评价（PERI）结果显示，所有采样点位中汞潜在生态风险极高和高风险等级占比均为5.7%，且主要分布在市中心附近，说明武汉市中心附近湖泊底泥汞污染程度较重，而市中心外围湖泊底泥汞生态风险较低。相关性分析结果显示，有机质可能是影响武汉城市湖泊底泥THg分布的重要因素之一，而MeHg主要受控于无机汞的原位甲基化过程。底泥THg浓度-湖泊距市中心距离间显著的负相关关系、THg浓度-湖泊所在区GDP/人均GDP间的显著正相关关系均表明人为活动对武汉城市湖泊汞分布影响明显。     

南京市湖泊沉积物中重金属垂直分布及污染状况评价

为了解城市湖泊沉积物中重金属污染概况及其垂直分布规律,文章选取南京市前湖和月牙湖2个小型浅水湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对沉积物中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 7种重金属在垂向上的分布进行测定,并采用地累积指数法对重金属的污染情况进行评价。结果表明,月牙湖沉积物中重金属污染程度较前湖严重,整体上,沉积物中7种重金属质量分数由大到小的顺序为:Mn>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr>Cd。沉积物中重金属垂向分布规律表明,7种重金属质量分数在表层0~10 cm无明显差别,而10~20 cm波动较大。地累积指数法的评价结果显示,重金属元素中Cd累积最严重,其污染程度处于中度到偏重污染水平之间。前湖沉积物中重金属Zn、Pb和Mn也发生明显累积,而污染较为严重的月牙湖7种元素都处于不同程度的污染状态。     

北京城区水体中PPCPs的分布特征及潜在风险

采集北京城区河流34个表层水样和23个沉积物样品,采集后海、前海和西海这3个城市湖泊10个表层水样和5个沉积物样品,应用HPLC-MS/MS技术对表层水样及沉积物样品中10种药物及个人护理品(PPCPs)进行检测分析,发现河流表层水样和城市湖泊表层水样中PPCPs的浓度范围分别为N.D.~655 ng·L~(-1)和N.D.~252 ng·L~(-1).在河流表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中咖啡因的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓和泰乐菌素均未检出;在湖泊表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中对乙酰氨基酚、林可霉素、咖啡因和阿奇霉素的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓、泰乐菌素及卡马西平都未检出;河流沉积物和城市湖泊沉积物中PPCPs的含量范围分别为N.D.~1 709ng·g~(-1)和N.D.~35.9 ng·g~(-1),在河流表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为4%~96%,其中甲氧苄啶的检出率最高,泰乐菌素的检出率最低;在湖泊表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中地尔硫卓的检出率最高,咖啡因、泰乐菌素和卡马西平均未检出.从各河流看,永定引水渠、凉水河、通惠河及坝河表层水体及沉积物中PPCPs的含量较高,永定河、昆玉河表层水体中PPCPs的含量较低.应用风险商值(RQ)模型评价北京城区各河流及湖泊表层水体与沉积物中PPCPs残留对生态环境的影响,发现北京城区河流及湖泊表层水体中的10种PPCPs的RQ值均低于0.1,对河流生态环境具有低风险.城区河流及湖泊沉积物中,对乙酰氨基酚对永定引水渠、通惠河及坝河底栖生态环境具有中等风险;林可霉素对永定引水渠、温榆河、通惠河、护城河、坝河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;甲氧苄啶对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、护城河、坝河、亮马河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;阿奇霉素对亮马河及凉水河底栖生态环境具有中等风险,对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、坝河及后海底栖生态环境具有高风险.     

洞庭湖平原中小型湖群沉积物铬污染特征与评价

于2007年采集洞庭湖平原地区10个中小型湖泊沉积物样品33个(其中表层样品29个,柱状样品4个),对沉积物重金属元素Cr的空间分布特征及其污染等级进行研究. 各湖泊表层沉积物中w(Cr)普遍高于环境背景值,其w(Cr)平均值排序为岳阳南湖>大通湖>珊珀湖>东湖>黄盖湖>安乐湖>北民湖>柳叶湖>毛里湖>芭蕉湖. 各湖柱状沉积物中w(Cr)由底层到表层的垂向上呈现不同的波动趋势. 各湖沉积物的铬污染程度按湖泊类型划分,表现为城市湖泊>投肥养殖型湖泊>人放天养型湖泊. 地累积指数法评价结果显示,洞庭湖平原地区中小型湖群沉积物中铬污染较轻,4个湖泊的10个采样点为偏中度污染,9个湖泊18个采样点为轻度污染,1个采样点没有污染.      

长江中下游城市水生态环境综合整治对策与路线图

为提升我国长江中下游城市水生态环境质量,以该地区65个地级市为研究对象,总结城市水资源、水环境、水生态现状,并进行相应的问题解析。结果表明：长江中下游地区城市用水量大、再生水利用率低导致水资源压力较大;污水排放量大、工业污染严重、管网及污水处理厂效能较差、地表径流污染负荷大、水动力不足、水体连通性受阻、湖泊面积萎缩等原因导致城市水体水质较差、水生态功能退化、湖泊富营养化。基于城市水生态环境问题解析的结果,确定地区城市水生态环境近期(2021—2025年)、中期(2026—2030年)和远期(2031—2035年)3个阶段的目标,提出各阶段对应的水资源、水环境、水生态等方面的水生态环境综合整治对策和路线图。     

Rehabilitation and improvement of Guilin urban water environment：Function-oriented management

Economic development and population growth have deeply damaged the urban water environment of Guilin City, China. Main problems involved structural damage and functional deterioration of the urban waters. An integrated technical scheme was developed to rehabilitate the urban water environment and to enhance the waters' functions during 1998-2008. Improvement of waters' functions included water system reconstruction, water pollution control, water safety assurance, and aquatic ecological restoration. The water system was reconstructed to connect different waters and clean water supplies to the lakes. Moreover, water pollution was controlled to improve water quality by endogenous pollutant elimination and extraneous pollutant interception. In addition, ecological measures put in place serve to enhance water system functions and better benefit both nature and humans. The project has brought about sound ecological, economic and social benefits in Guilin City, which can potentially be extended to similar cities.