湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征.结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9 733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75～496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152. 93μg·L~(-1)下降到1. 99μg·L~(-1).结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能.     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征。结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75~496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152.93μg·L-1下降到1.99μg·L-1。结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能。     

风场对太湖梅梁湾水华及营养盐空间分布的影响

为了解风场对湖泊表层蓝藻水华及营养盐空间分布的影响,以太湖梅梁湾为例,在蓝藻水华期间开展表层粒子漂流实验,研究风场对水体表层物质的推移规律,并开展全水域水体表、中、底层密集布点采样,测定水体藻类叶绿素a、氮、磷、高锰酸盐指数、溶解性有机碳、溶解氧等水质指标,探讨风场驱动下大型浅水湖泊蓝藻水华及营养盐时空分布特征.结果表明,在平均风速1. 9 m·s~(-1)和2. 3 m·s~(-1)的情况下,表层粒子的平均漂移速度分别为3. 0 cm·s~(-1)和5. 0 cm·s~(-1);风场对表层水体蓝藻水华的空间分布具有决定性影响,能够引起蓝藻水华在空间上较高的异质性;蓝藻水华物质的空间变化对水体颗粒态氮、磷、有机质和溶解氧等水质指标产生较大影响,表、中、底层颗粒态氮和磷、高锰酸盐指数与叶绿素a浓度的空间分布一致,而溶解态氮、磷浓度及溶解性有机碳的分布与叶绿素a浓度分布不尽相同;蓝藻水华物质在风场作用下的再分配对水体溶解氧产生复杂的影响,底层溶解氧平均值低于表层与中层,可能对沉积物营养盐释放产生影响;依据高密度布点调查估算,仅表层20 cm,梅梁湾水域的蓝藻干物质赋存量约396 t,远大于蓝藻打捞工程的清除量.研究表明,鉴于水华期间风场作用下对蓝藻水华漂移的巨大影响,在湖泊水质调查采样方法及数据分析时应充分考虑蓝藻水华漂移的影响因素;防控湖泛灾害的蓝藻打捞作业对湖体蓝藻水华赋存量的清除能力有限,只能对岸边带湖泛的预防产生影响.     

氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响

通过批量培养实验研究了不同磷水平下N/P比对铜绿微囊藻(蓝藻)和斜生栅藻(绿藻)生长速率的影响,并在太湖蓝藻水华暴发期间,监测了梅梁湾和湖心区水体叶绿素a浓度和氮磷营养盐结构变化,以探讨N/P比对蓝藻优势形成的影响.结果表明, N/P比对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响并不表现在一个确定值上,而与水体氮磷的绝对浓度有关,在0.02mg/L磷浓度下,铜绿微囊藻和斜生栅藻在N/P比为4:1~32:1范围内生长速率均较低(0.067~0.074,0.018~0.022d-1),说明受到营养盐的限制;当磷浓度达到0.20mg/L时, 铜绿微囊藻在N/P比为32:1时生长速率达到最大值(0.240d-1),斜生栅藻在N/P比为64:1时生长速率达到最大值(0.380 d-1);而在磷浓度升高到2.00mg/L时,不同N/P比下铜绿微囊藻和斜生栅藻均达到最大生长速率(0.24~0.25, 0.378~0.381d-1),说明氮磷浓度均比较充足,N/P比对生长速率已经没影响.可见,氮磷浓度比N/P比对两种藻的生长影响更大.与斜生栅藻相比,铜绿微囊藻对氮磷营养的生理需求和最大生长速率均相对较低,属K策略物种,易在低氮磷浓度下形成优势.梅梁湾在水华暴发期间氮浓度一直远低于水华较轻的湖心区,而磷浓度远高于湖心区,进而导致梅梁湾N/P质量比(低于20:1)在水华期间一直低于湖心区(124:1),低N/P比是蓝藻水华暴发导致氮浓度下降,磷浓度升高的结果.     

太湖湖表反照率时空特征及影响因子

湖表反照率是影响水-气界面能量平衡和水体内部光温环境的重要因子,受到太阳高度角、云量、风速和水质等环境因子的多重影响.基于太湖中尺度涡度通量网4个涡度通量观测站点(梅梁湾、大浦口、避风港和小雷山)的辐射和风速资料,结合晴空指数和水质数据,分析上述因子对太湖湖表反照率的影响及太湖湖表反照率空间差异的原因.主要结果为:太阳高度角是控制湖表反照率日变化、季节变化的主要因子;太阳高度角低于35°且当晴空指数在0~0.1和0.4~0.6之间时湖表反照率出现高值.反照率值呈现随风速、浊度和叶绿素a浓度升高而增大的趋势,而风浪通过影响浅水湖泊浊度、叶绿素a浓度从而间接影响湖表反照率.各站点湖表反照率关系为:小雷山避风港大浦口梅梁湾,其中小雷山站位于草型和藻型湖区过渡区而梅梁湾站位于藻型湖区.反照率与叶绿素a浓度水平之间的关系对蓝藻暴发及其严重程度并不敏感.本研究为湖体反照率的参数化过程提供参考依据.     

太湖不同湖区蓝藻细胞裂解速率的空间差异

2009年在太湖蓝藻水华形成初期(五月)、盛发期(九月)和衰亡期(十月和十一月),运用基于颗粒态酯酶,溶解性酯酶以及酯酶衰变常数测定的酯酶活性方法对不同湖区(藻型和草型湖区)蓝藻的细胞裂解速率进行了计算,在测定颗粒态酯酶、溶解性酯酶活性时,同步分析了太湖优势种群中蓝藻叶绿素a的含量.统计分析结果表明,叶绿素a的浓度与颗粒态酯酶、溶解性酯酶活性有很好的相关性,说明以酯酶活性为指标来计算太湖蓝藻细胞裂解速率是可行的.对不同湖区的细胞裂解速率进行比较,可见湖心和西太湖在蓝藻水华形成初期细胞裂解速率分别为0.072,0.048d-1.水华盛发期以及水华衰亡期,湖心和西太湖的细胞裂解速率分别为0.074～0.770d-1,0.014～0.110d-1.太湖湖心磷酸盐浓度比西太湖低,所以蓝藻生长速率慢,导致细胞裂解速率比西太湖高.但是,在梅梁湾和贡湖,衰亡末期磷酸盐浓度比其它月份高,细胞裂解速率也高.4个采样点在衰亡末期的细胞裂解速率比水华形成初期,暴发期和衰亡初期要高,可能的原因是气温和水体温度下降导致蓝藻生长速度减慢.本研究结果表明,太湖蓝藻细胞裂解速率有明显的空间差异,其具体的影响因素很多,营养盐只是其中一个.     

太湖藻对水-沉积物界面磷交换过程的影响

采用太湖梅梁湾沉积物和上覆水,以及从太湖水体中分离出的水华优势蓝藻(铜绿微囊藻)和常见绿藻(月芽藻), 室内模拟研究了这2种藻对太湖梅梁湾沉积物磷交换过程的影响. 结果表明:藻种的不同显著影响磷在水-沉积物界面的交换过程. 在沉积物和上覆水灭活条件下,铜绿微囊藻能够显著增加沉积物磷的释放量,引起上覆水中可溶性磷酸盐的增加;而月芽藻的存在没有引起沉积物中磷的明显释放,上覆水中可溶性磷酸盐一直保持在很低水平. 在低磷浓度的水体中,藻类会被诱导产生碱性磷酸酶,分解大分子可溶性有机磷,以满足自身生长的需要. 沉积物中各形态磷存在明显的转化作用,其中铁磷和碱提有机磷含量明显下降,而钙磷和酸提有机磷含量则大幅增加.      

粘土原位除藻技术研究

对利用当地粘土治理水华蓝藻的原位除藻技术进行了研究.实验表明,经壳聚糖改性的当地不同类型粘土都能有效地絮凝除藻,改性粘土的矿物组成和有机质成分对絮凝除藻没有明显的影响.溶液中有机质(TOC≤40 mg/L) 的存在对壳聚糖改性粘土絮凝除藻有一定的负面影响.在太湖梅梁湾水域围隔中进行的原位除藻试验表明,采用经壳聚糖改性的当地粘土除藻效果明显,在用量仅为0.025 g/L (53 g/m²)时,除藻后SD透明度由15　cm提高至90　cm,叶绿素a的去除率达到98.6%.     

太湖梅梁湾浮游动物群落结构长期变化特征(1997~2017年)

浮游动物作为水体食物链的重要组成部分,在湖泊生态系统中发挥着重要作用.然而,作为水质重要监测指标,由于浮游动物群落结构长期连续监测数据的缺失,导致关于浮游动物群落结构长期变化特征的认识较为缺乏.基于太湖梅梁湾1997~2017年逐月连续监测数据,研究了浮游动物群落结构的长期变化特征,探讨了其与环境因子的关系.结果显示,在此期间,太湖梅梁湾浮游动物丰度和生物量均显著下降（P<0.05）.其中,轮虫和桡足类丰度和生物量均缓慢下降,枝角类丰度处于波动而生物量表现为显著下降（P<0.05）.枝角类生物量对太湖梅梁湾浮游动物生物量的贡献最大.小型的枝角类和桡足类的优势度随着轮虫丰度的降低而增大,浮游动物的平均体型显著减小（P<0.05）,浮游动物呈现出小型化演化特征,并潜在减弱对浮游植物的下行效应.此外,浮游动物丰度和生物量在春季呈上升趋势而在秋冬季呈下降趋势,并在9月达到最大值1406.70 ind.·L^-1和25.64 mg·L^-1.而在夏季它们的变化趋势则相反.Pearson相关性分析显示,浮游动物群落结构主要与水体物理特征（碱度、电导率、水深、悬浮物质和水温）、叶绿素a和氮元素密切相关（P<0.05）,说明太湖梅梁湾水体富营养化对浮游动物的群落结构具有重要影响.     

NOAA卫星监测巢湖蓝藻水华的试验分析

采用实地水质采样分析、水面光谱测量等实地监测 ,并结合NOAA气象卫星遥感信息 ,对巢湖水华进行星地同步调查监测。结果表明 ,蓝藻叶绿素的存在使得进入近红外波段水体反射率明显上升 ,基于这一光谱特性以及蓝藻特有的漂浮特性 ,可利用NOAA卫星监测巢湖等内陆大面积的严重污染湖泊蓝藻水华的分布状况。     

鞍山市环境空气中PM10、PM2.5污染特征研究

文章对鞍山市环境空气中细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）季节性变化及月变化污染特征进行分析,不同季节的PM2.5、PM10变化趋势均为夏季〈秋季〈春季〈冬季;PM2.5、PM10的月均质量浓度按高低顺序分别为：12月〉1月〉11月〉2月〉10月〉4月〉3月〉7月〉8月〉6月〉5月〉9月和1月〉12月〉3月〉4月〉2月〉10月〉11月〉5月〉6月〉7月〉8月〉9月。同时,分析了ρ（PM2.5）对ρ（PM10）的贡献率,全年的ρ（PM2.5）/ρ（PM10）平均值为57.8%,结果表明,在PM10中,PM2.5的含量要大于PM2.5-10的含量。     

2013年1月中国东部地区重污染过程中上海市细颗粒物的来源追踪模拟研究

大气PM_2.5是当前我国城市和区域面临的最突出的大气污染问题,然而PM_2.5及其关键组分污染的来源不清,严重制约了人们对PM_2.5 的科学认知和污染防控的步伐.本研究以2013年1月中国东部地区一次典型重污染过程为研究案例,利用CAMx三维模型中耦合了物种示踪机制的颗粒物来源追踪方法,探讨和揭示了中国东部地区代表性城市上海及周边地区共4个源区(上海、苏南、浙北、大区域)、8类污染源(包括燃烧源、生产工艺过程、流动源、生活面源、挥发源、扬尘源、农业源、天然源)对上海城区大气中PM_2.5及其关键组分包括水溶性无机离子(SO^2-₄、NO^-₃、NH⁺₄)、元素碳(EC)和有机碳(OC)的污染贡献.研究结果表明,2013年1月份中国东部出现严重灰霾污染期间,上海城区PM_2.5的主要区域贡献为上海本地污染源排放累积(PM_2.5浓度贡献平均为55.4%±22.3%)和长距离输送(38.4%±20.0%).上海地区8类主要排放源中,扬尘源贡献均值最大,达到30.7%±31.8%,其次为燃烧源18.2%±15.6%、流动源18.6%±17.5%、挥发类源16.9%±18.0%.对上海市PM_2.5组分的源解析研究发现,燃烧源对细颗粒物中硫酸盐和硝酸盐的浓度贡献最大,其浓度贡献分别达到56.2%和55.9%.铵盐中72.4%来源于挥发类源贡献,元素碳约78.3%来自于交通源贡献.挥发类源排放和流动源是主要的有机气溶胶贡献源,浓度贡献分别为36.2%和32.5%.     

天津局部大气颗粒物上多环芳烃分布状态

通过对天津市内的几个典型地区大气颗粒物进行测定,检测出58种多环芳烃,并对11种多环芳烃进行定量测定。其结果表明,所涉及 的区域在采暖期内大多数点位的苯并(a)芘超标,超标倍数在1.1～4.6之间;交通繁忙地区的多环芳烃的污染程度高于其他地区;笔者还对多 环芳烃在不同粒径颗粒物上的分布特征、苯并(a)芘与大气颗粒物进行相关性分析和评价。      

柴油车燃料添加型催化剂研究进展

现代柴油机油耗低、动力强,但是排放的尾气中黑烟颗粒物PM(particulate matter)会对环境和人类健康造成危害。随着排放法规的日益严格,净化处理刻不容缓。当前对其排放控制的主要手段是使用颗粒物捕集器DPF(diesel particulate filter)捕集PM,并采用催化剂或提高尾气温度促其燃烧以实现DPF再生。燃料添加型催化剂FBC(fuel borne catalyst)能保证催化剂与PM紧密接触,使DPF在尾气温度范围内即可再生。文章对近年来FBC的研究开发进展进行了总结,并指出了该类催化剂的发展方向,即发展纳米级FBC。     

太原市大气颗粒物中多环芳烃的分布及污染源识别的研究

多环芳烃（ＰＡＨs）具有致癌性，研究大气颗粒物中ＰＡＨs在不同功能区的分布、变化、来源具有重要意义。对太原市不同功能区大气颗粒物中有机物的研究表明，太原市大气颗粒物中含量较高的多一并主烃有９种，且均不带取代基，平均浓度为１８９．２ｎｇ／ｍ＾３，Ｂａｐ浓度平均为７４．７ｎｇ／ｍ＾３，具体到各功能区浓度分布为：一电厂化工区〉太钢工业区〉桃园三巷商业居民区〉太行仪表厂居民文化区。并利用各种指标判识来源，太     

大港地区大气颗粒物中多环芳烃分布及污染源识别的研究

多环芳烃（PAHs）是一类对人体危害较大的有机污染物。目前对大气环境中PAHs来源识别技术还处于探索与发展阶段。为了解天津大港油田地区大气环境中PAHs污染状况与来源,对天津市大港地区大气颗粒物中10种PAHs分布及污染源开展了调查。结果表明：大港地区10种PAHs总浓度平均为169ng/m3,比市区对照点的465ng/m³低63.7％,其中苯并（a）芘（BaP）平均浓度为13.6ng/m³,比市区对照点的41.1ng/m³低66.9％。实验结果经统计处理发现BaP浓度与其它9种PAHs浓度存在一定的相关性,相关系数均在0.60以上。利用比值法进行源识别得出：大港石化区PAHs主要来源为燃煤污染;而大港油田区PAHs主要来源为燃油污染。     

餐饮业油烟的颗粒物分析

利用显微镜照相技术和电低压冲击式采样器分别对餐饮业油烟中10μm以上和10μm以下的颗粒物进行分析,得出餐饮业油烟颗粒物的粒径分布状况.结果表明,厨房内油烟中可沉降颗粒的粒径主要分布在10～400μm之间,数量浓度峰值粒径集中在10～100μm之间;油烟中可吸入颗粒粒径主要分布在1μm以下,数量浓度峰值粒径集中在0.063～0.109μm之间,质量浓度峰值粒径在6.560～9.990μm之间.通过对餐饮业油烟颗粒物物理特性的全面分析,找出特征值,确定油烟监测的标志物,为餐饮业油烟的治理和监测提供科学依据.     

夏季渤海湾及邻近海域颗粒有机碳的分布与物源分析

根据2006年8月在渤海湾及其邻近海域41个站位取得的155个样品的颗粒有机碳（POC）和颗粒氮（PN）的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,分析了该区夏季POC和PN的空间分布特征、影响因子与有机碳物源．结果表明,夏季水体中POC的浓度为155.9～1363.1 μg/L,平均浓度为429.5 μg/L; PN的浓度为26.2～225.5 μg/L,平均浓度111.5 μg/L. POC与PN的空间分布特征一致,呈现近岸高、远岸低、表层低、底层高的特点. 生物作用、水体温盐跃层和总悬浮颗粒物（TSM）是影响研究区POC空间分布的重要原因. POC与TSM的相关分析表明,POC与TSM之间具有正相关关系,不同来源的TSM是控制水体中POC浓度高低的重要因素. 本区POC/PN的比值范围为3.4～7.0,但这一物源指标的应用受到海水中颗粒无机氮（PIN）的影响. 通过建立POC和PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量. 扣除样品中PIN的影响后,本研究区的POC/PON (颗粒有机氮) 比值范围介于5.5～19.8之间,显示POC除了海洋生物为主要来源外,周边河流的陆源输入也有重要贡献.这一研究方法对认识中国近海的POC物源具有一定的参考价值．     

典型城市大气颗粒物中多环芳烃的污染研究

比较了我国四大代表性城市北京、青岛、成都和广州的PAHs污染,主要从三个方面进行比较:多环芳烃的浓度分布状况、季节变化以及在不同功能区的浓度变化趋势。     

北京市大气能见度规律及下降原因

利用历史资料和外场观测数据,对北京市大气能见度的规律进行了分析.结果发现,北京市大气能见度较差的时间占全年的近一半.夏季能见度最好,冬季最差.通常中午能见度最好.高浓度的颗粒物是北京市大气能见度下降的主要原因.局地重污染天气和沙尘暴天气虽然发生几率小,但可以使北京市大气能见度下降得很低.