河湖相连水系水体污染控制技术与策略

太湖流域上游洮滆水系河湖相连,湖荡密布。以滆湖—太滆运河、漕桥河—太湖为例,分析了该区域水系特征、生态状况、水环境污染现状及存在的主要问题,提出河湖相连水系污染治理控制方案。通过加强流域污染物的源头控制,削减污染负荷,控污与生态修复相结合,提高湖荡自然净化能力和生态系统自我修复能力,拦截并净化水系入湖污染物,为入湖河流提供清洁水源;对入湖河流集水区各类污染源进行治理,拦截和控制沿线污染物进入入湖河流,建成清水河道,提高入湖河流自然净化能力,使污染物在入湖河流运移过程中进一步削减,在河湖连结处等关键水域构建强化净化污染物的生态拦截工程,再次削减入湖污染物,并对水系各污染控制要素进行系统调控和优化配置,在上游地区构建太湖污染防控和水环境保护的安全屏护体系。     

太湖入湖河流中精神活性物质污染特征与生态风险

精神活性物质是一类摄入人体后对中枢神经系统具有强烈兴奋或抑制作用的新型污染物,其在水环境中的存在可能对水生生物、水生态系统甚至人体健康产生潜在的危害。为评价太湖中精神活性物质的污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-质谱联用法检测了太湖19条入湖河流中13种典型精神活性物质的质量浓度和空间分布规律。结果表明,在太湖19条入湖河流中除苯甲酰牙子碱(BE)和去甲氯胺酮(NK)外,其余11种目标物均有检出,质量浓度范围为n.d.～43.2 ng·L~(-1)。其中麻黄碱(EPH)的检出率和中间浓度最高,分别为100%和11.0 ng·L~(-1);其次为甲基苯丙胺(METH),检出频率为58%,浓度中值为1.0 ng·L~(-1);苯丙胺(AMP)在东部湖区均未检出。大部分精神活性物质浓度水平较高的河流分布在竺山湾和西太湖,而海洛因(HR)的高值区主要在南太湖。运用风险熵方法对其进行风险评估,结果显示,太湖流域地表水中检出的13种精神活性物质的风险熵值均<0.1,生态风险较低,但其对水生生态系统的长期和综合风险值得关注。     

河流水生态修复阈值界定指标体系初步构建

生态阈值存在于各种生态系统中,在查阅国内外相关文献的基础上,通过对生态阈值的理论研究及在森林、草原、湿地、湖泊和河流等方面实践应用进行总结分析,指出生态阈值在河流生态系统研究中的不足之处。针对在高污染负荷下修复退化的水生态系统中,开展生态修复阈值的研究寥寥无几,关于界定河流水生态修复阈值指标体系的研究尚未出现。通过分析阈值在河流水生态修复中的重要性,指出河流水生态修复阈值确定是退化水生态修复的基础,为区域针对性修复水体提供科学依据和决策支持,更是水环境管理发展的迫切需求。在此基础上,从新的角度探讨和提出河流水生态修复阈值概念。河流水生态修复阈值,是依据河流生态系统自然属性和河流功能以及区域社会经济发展的需求来界定退化到何种程度的水生态系统需要进行修复,退化现状程度大于此修复阈值,则需进行人工修复;退化现状程度小于修复阈值,则无需进行修复。通过对指标体系构建原则、筛选方法及阈值计算方法的总结,提出河流水生态修复阈值确定技术路线,采用频度分析法和理论分析法相结合,从影响河流修复的6大要素(物理结构、水文条件、水质状况、水生生物、河流功能和社会经济)初步构建了河流水生态修复阈值界定指标体系及阈值计算方法体系,为下一步河流水生态修复阈值指标体系的定量筛选与阈值计算奠定了基础。     

河流生态修复相关研究进展

河流生态修复对改善退化河流生态系统状况具有重要作用。目前相关研究多集中于某一具体河流的修复实例,缺少对河流生态修复概念的归纳、目标和理念等方面的系统梳理,对河流生态修复的发展过程和未来重点方向尚不明确。该文从河流生态修复定义、目标、理念、修复影响评价和监测以及多学科交叉在生态修复中的应用5个方面,综述了国内外的相关研究进展,归纳了河流生态修复的概念,明确了国内外修复目标和理念的特点,列举了多学科交叉在河流生态修复中的应用实例。在此基础上,总结得出河流生态修复研究经历了从对河流形态到功能、过程和动力学的修复,从单一针对某个河流水质的小尺度修复到河流生态系统、流域乃至整个区域的大尺度修复,从简单的工程修复到河流整体修复战略的过程,同时多学科思想相融合指导下的综合型修复将是未来发展的主要方向,指出未来应制定包含河流历史及现状调查、修复目标制定、修复措施计划和实施、修复影响评价和监测四部分完整修复过程的技术规范,以指导河流生态修复实践,同时建立一套确定后评价具体时间的标准为修复工作的跟踪评价提供便利,并开展基于地貌学和景观生态学等多学科融合应用的河流生态修复研究,以丰富和完善河流生态修复理论,为今后的河流生态修复研究与实践工作的开展提供参考。     

环太湖主要进出河流重金属污染及其生态风险评价

分析24条环太湖主要进出河流河口表层沉积物中Pb、Cd、Cu、Zn、Cr和Ni等6种金属含量特征,并用Hakanson潜在生态危害指数法评价其生态危害,旨在为合理预防和治理太湖重金属污染提供依据.结果表明,对照全国土壤环境质量标准,环太湖诸河口表层沉积物中Cd、Cu和Zn普遍超标,重金属污染强度总体上是北部河流南部河流,入湖河流出湖河流.潜在生态风险评价结果显示,本次监测的各河流河口都不同程度地受到重金属污染,以蠡河河口污染最重,达到很强生态危害.各重金属对太湖生态风险影响程度从高到低依次为CdCuPbNiZnCr.图5表2参17     

洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价

尽管针对洞庭湖沉积物中重金属的研究工作较多,但缺乏针对其主要入湖口的研究。基于2014年12月和2015年6月对洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属调查,分析了重金属含量的时空分布特征,并采用一致性沉积物质量基准法对其生态风险进行了评价。结果表明,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn的平均含量分别为3.27、0.190、27.10、39.8、38.0和157.8 mg·kg-1,其大小顺序为ZnCuPbAsCdHg,Cd和As含量出现超过土壤环境质量三级标准的现象,是主要的重金属污染物。Cd、As、Pb和Zn等4种重金属含量的最高值均出现在湘江入湖口,Cu含量的最高值出现在资水入湖口,Hg含量以沅江入湖口最高,除Pb外,其他5种重金属在湘江和资水入湖口的含量均大于平均值,表明湘江和资水入湖口污染较为严重;汛期与非汛期6种重金属的含量均无显著性差异(P0.05)。6种重金属生态风险大小顺序为AsCdZnPbCuHg,各入湖口生态风险大小顺序为湘江入湖口资水入湖口沅江入湖口汨罗江入湖口澧水入湖口长江"三口"新墙河入湖口,其中湘江和资水入湖口为较高生态风险,其他入湖口为较低生态风险。入湖河流是洞庭湖湖体沉积物重金属污染的主要来源,在一定程度上,入湖河流沉积物中重金属的含量对洞庭湖湖体沉积物中重金属污染状况起着决定性作用,因此,洞庭湖流域重金属污染防控应以入湖河流为主,其中尤以湘江和资水为重点。     

生态住宅小区的水环境生态规划--以东莞"森林·湖"小区为例

生态住宅已成为住宅建设的发展趋势和潮流,水环境是生态住宅小区的重要组成部分.以东莞"森林·湖"生态住宅小区的建设为实例,探讨生态住宅小区的水环境规划,特别突出目前楼盘建设中缺少考虑的水环境生态综合技术、中水回用问题、开发进程中的水环境变化及其相应的生态策略,为生态住宅小区的水环境建设提供范例.     

太湖入湖河流氮磷时空分布特征

为探究典型入湖河流的水环境状况,选取太湖入湖河流梁溪河为研究对象,于2017年12月—2018年12月进行定期取样监测,开展水体氮磷时空分布特征的分析。结果表明,梁溪河支流的污染状况比干流严重,大多支流为劣Ⅴ类水。其中,干流总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、总磷(TP)浓度的变化范围分别为0.57～2.86、0.10～0.75、0.02～0.53和0.05～0.39 mg·L~(-1),支流TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP浓度的变化范围分别为2.42～5.63、1.12～3.35、0.32～2.33和0.07～0.52 mg·L~(-1)。对其氮磷的相关性分析表明,水体氮磷的输入形式和途径上一致。时间分布上,TN浓度在春季和夏季出现峰值,TP浓度则表现出冬季低、夏季高的趋势;空间分布上,夏季氮磷浓度沿干流流向呈上升趋势,支流氮磷污染严重,并对干流产生影响。在今后的河流修复与整治中,应遵循对干流和支流共同调控的综合修复策略。     

中国典型河湖水体铅的水生生物安全基准与生态风险评价

采用物种敏感度排序法(SSR)对我国铅的淡水水生生物安全基准进行推导,并以太湖为例进行了流域水生生物安全基准推导。对于难以获得的本土生物毒性数据,开展了相应的毒性试验。获得了我国国家与太湖流域铅的水生生物安全基准值,基准最大浓度(CMC)分别为63.92、104.26μg·L-1,基准连续浓度(CCC)分别为1.21、4.06μg·L-1。同时,对我国主要河流以及太湖流域进行了铅的生态风险评价,联合概率曲线法显示影响5%水生生物种类的概率分别为66.22%和43.19%,熵值法则显示中国主要河流存在较大的铅暴露风险,因此,我国铅的潜在生态风险较大,主要河流与太湖流域存在铅污染问题。     

基于河流环境与生物复合指标评价辽北地区河流生态系统健康

基于河流环境与生物指标,构建了适用于以农田和城镇等土地利用格局为主的平原地区河流健康综合评价指数(River health comprehensive assessment index,RHCAI),该指数主要由河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及水生生物5大类指标构成.考虑到生物因子对河流干扰的敏感性和准确性较高,利用层次分析法适当提高了生物指标的权重.以辽北地区辽河、浑河及其支流为例,利用RHCAI对其健康状况进行了评价,结果表明,该区域河流的健康状态处于"一般"到"亚健康"水平,在被评价河流中,卧龙湖入湖河流的得分最高,接近"健康"水平,而北沙河、蒲河、柳河与东马莲河的健康状态相对较差.河流是淡水资源的重要载体,对其健康状态的科学评价可以为河流的生态修复、水资源的合理开发利用及流域的可持续发展决策提供重要的科学依据和有益借鉴.     

太湖流域水环境风险预警系统构建

从流域整体性和系统性的理念出发,调查分析太湖流域社会经济、资源开发利用等人类活动与水环境质量变化的关系,进行太湖流域水环境风险预警的需求分析,提出了太湖流域水环境风险预警系统的总体目标和结构设计,构建了包括预警方案订制、风险预警模型库和预测结果三维展示3个子系统为一体的太湖流域水环境风险预警系统,为太湖流域水环境风险评估与预警平台构建奠定基础。     

90Sr、137Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展

90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律及分配系数(Kd)是我国内陆核电厂选址和核环境安全管理的重要环节,放射性核素在河流-沉积物体系的吸附规律包括:①放射性核素在河流、沉积物中的浓度分布;②核素在河流-沉积物体系的分配系数;③多种因素对放射性核素在河流.沉积物中吸附规律的影响;④吸附机理、吸附动力学等的有关研究.介绍了国内外90Sr、134Cs在河流-沉积物体系的吸附规律研究进展及发展动态.20世纪80年代,国外已开展了90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附规律研究,20世纪90年代以来,90Sr、134Cs在河流-沉积物中吸附行为研究日益受到关注,研究内容主要集中在:①现场河流、沉积物中核素浓度调查;②现场及实验室Kd值测定;③各种因素对Kd值影响研究.目前,我国拟建内陆核电厂排放核素在河流生态系统的行为研究还未开展,其实验方法学、影响因素研究等仍是空白领域,建议尽快开展这方面的研究,为评估内陆核设施放射性排放对生态系统的影响研究提供科学依据.     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。     

太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价

为揭示太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及其生态风险,采集太湖西岸和北岸12条主要入湖河口表层沉积物样品,对沉积物中5种重金属元素(Cu、Zn、Ni、Pb、Cd)的含量及空间分布特征进行了分析,并利用地累积指数法和潜在生态风险指数法分别研究了表层沉积物重金属的累积程度及生态风险。结果表明,调查的12条入湖河流河口表层沉积物均受到不同程度的重金属污染,Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的平均质量分数分别为63.04、173.11、56.71、37.05、2.23 mg?kg~(-1)。各重金属在空间分布上具有差异性,总体表现为大港河(DGH)、乌溪港(WXG)庙渎港(MDG)、大浦港(DPG)、陈东港(CDG)、官渎港(GDG)、洪巷港(HXG)、社渎港(SDG)河口表层沉积物以重金属Cd污染为主,而沙塘港(STG)、太滆运河(TG)、直湖港(ZHG)、梁溪河(LXH)河口表层沉积物表现为Cu、Zn、Ni、Pb的复合污染。地累积指数法评价表明,各入湖河流河口表层沉积物重金属的污染程度表现为CdCuZnNiPb。潜在风险指数(riE)表明各重金属的潜在生态风险表现为CdCuNiPbZn,主要污染物为Cd。其中庙渎港(MDG)和社渎港(SDG)处于严重风险状态,大港河(DGH)、乌溪港(WXG)、大浦港(DPG)、官渎港(GDG)、洪巷港(HXG)处于重度风险状态,陈东港(CDG)、太滆运河(TG)处于中度风险状态,其余点位生态风险较低。研究表明,西岸入湖河流表层沉积物重金属潜在生态风险等级高于北岸,但北岸入湖河流河口表层沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的累积也应当得到重视。     

月湖近代生物硅沉积测定与营养演化的动态过程

在综合了国内外实验方法基础上,完善了湖泊沉积生物硅实验室测定方法.利用此方法,首次对一富营养化小型浅水湖泊--武汉市汉阳区月湖进行了2个柱状沉积物的生物硅含量测试.结果表明,生物硅可以反映月湖的营养演化的动态过程,130 a前,湖泊受到的环境压力为轻;20世纪初期,月湖生物硅沉积缓慢上升,为水体富营养化开始发生时间;20世纪30年代至50年代,月湖已成为一富营养化湖泊;20世纪60年代至80年代,月湖水质持续恶化;20世纪80年代至月湖清淤前这段时期入湖污水增多,这加速了生物硅的沉积,正是这段时期使月湖最终沦为劣五类水质的湖泊.     

水平潜流人工湿地处理农村生活污水的时空变化规律

水平潜流人工湿地技术是20世纪60年代发展起来的一种新兴的污染水体生态修复技术.该技术具有投资低、运行维护简单、无需重型机器、能耗低、生态环境效益显著、处理效果稳定等优点,比较适用于小城镇和农村地区生活污水的处理.     

垂向移动式生态床与生态浮床对低污染水净化效果的比较

采用垂向移动式生态床与生态浮床两种生态处理技术对太湖入湖河流低污染水进行了处理试验.结果表明,垂向移动式生态床对COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的去除率分别为38.6%、59.2%、89.6%、51.5%和78.6%,生态浮床对上述物质的去除率分别为40.7%、47.9%、85.1%、54.2%和62.5%.垂向移动式生态床技术对NH3-N、NO3-N和TP的去除率高于生态浮床技术,但后者对COD和TN的去除效果略优于前者.     

流域生态系统服务研究进展与展望

在分析国内外流域生态系统服务研究动态的基础上,归纳全球流域(河流、湿地)尺度生态系统服务研究案例的分类和评估方法,重点阐述以水循环和水生态过程为纽带的流域生态系统产品和服务的特点和内涵,总结提出流域生态系统服务的研究重点是与水有关的水资源服务和水生态服务.强调今后要加强流域尺度上的科学研究与政策、管理的对接和应用,通过科学规范的流域生态系统服务评估,为流域生态补偿、生态修复机制的建立和流域水环境综合管理提供有力支撑.     

固城湖生物资源现状及近20年间的变化趋势

1999年对固城湖渔业生物资源进行了周年调查,结合1981年4月至1982年3月、1987年6月至1988年5月的2次调查资料,比较分析了固城湖生物资源的动态。研究结果表明,从1981年至1999年近20a间,固城湖浮游植物数量增加44.8倍,生物量增加40.6倍,生物多样性减少。浮游动物数量较20世纪80年代下降约50%,生物量高于80年代初期,低于80年代后期。底栖动物生物量下降,其中瓣鳃类、腹足类生物量下降明显,而寡毛类和摇蚊幼虫等数量与生物量增长显著。固城湖水生植物演替剧烈,水生植物群落结构发生了重大变化,已由苦草、轮叶黑藻群落演变为微齿眼子菜、菹草群落,渔业利用价值下降。每年大量水草腐烂沉积,使固城湖水质呈现不断下降趋势。指出加强对固城湖生物资源的调控和综合利用,是固城湖生态保护和建设的关键。     

鄂东南云中湖近50a沉积物微量元素记录

近年来湖北省通山县九宫山风景区的云中湖污染日益严重,已引起诸多关注,然而目前并不清楚该湖生态环境变化轨迹以及原因。通过对云中湖沉积物年代学、微量元素、有机碳和粒度分析,结合聚类分析和地质累积指数等方法,揭示近50a云中湖环境变化历史。结果表明,云中湖沉积物中14种微量元素含量随深度呈相似的变化趋势,且两两之间呈显著正相关关系,反映元素输入物源的一致性。在20世纪80年代前,湖底沉积物中微量元素含量变化很小,表明流域环境变化较小,20世纪80年代以来微量元素含量呈波动变化,其中在10和4 cm深度出现2次明显低值,下部低值与沉积物粒度增粗相对应,这可能是由于气候和人为旅游开发原因所致;顶部低值与有机碳含量增加相一致,反映了水体富营养化过程以及有机质输入对沉积元素的稀释作用。1993年以来元素V/Cr比值明显增加并超过2.0,反映底层水体向缺氧状态转变。各元素的地质累积指数小于0.5,表明云中湖重金属污染程度处于较轻水平。综合分析云中湖沉积物研究记录可知,20世纪90年代之前云中湖湖泊环境相对稳定,20世纪90年代以后流域环境发生明显变化,水体环境呈恶化趋势。