清河流域水环境质量监测与评价研究

近年来,随着全球各地城市化和工业化进程的不断加快,以及人类对河流水生态系统资源的不合理、掠夺式利用,河流水生态系统遭到严重破坏,各地河流相继出现水质恶化、水文条件改变、物种多样性退化、生境条件恶劣等诸多问题。文章对辽河主要支流清河水生态系统的水质状况进行了研究,并于2012年6月,对清河流域22个监测断面水质状况进行了实地调查,对其水质状况进行了评价,结果表明:22个监测断面中,达到Ⅲ类水质断面的有8个,Ⅳ类7个,Ⅴ类1个,劣Ⅴ类6个。其中6个劣Ⅴ类断面分别因氟化物、氨氮、总磷浓度超标而为劣Ⅴ类。     

深圳市主要河流环境质量现状评价与污染特征分析

采用标识指数法评价深圳市流域面积大于100 km2的5条主要河流水质状况。研究结果表明,5条河流水质均为劣Ⅴ类,其中茅洲河污染最为严重,其次为观澜河、深圳河,龙岗河、坪山河污染相对较轻。深圳市河流的氮磷浓度均较高,总氮浓度超过Ⅴ类标准2-8倍;水体中重金属浓度较低。河流以生活污染为主,但工业污染仍然不可忽视,尤其是茅洲河流域受工业污染源影响较大。     

重庆市盘溪河水质不同季节日变化规律及水质评价

在2010年不同季节对盘溪河水质进行了采样监测,分析了盘溪河水质的季节日变化规律,运用非参数检验、方差分析和灰色关联度方法评价了盘溪河不同季节的水质日变化情况.结果表明,在不同季节中,除了Zn和Cu以外,其余各污染物都表现出显著性差异.盘溪河各水质指标季节日变化情况差别较大,DO的浓度在冬季最低,而BOD5、COD和TOC的浓度在冬季最高;NO3--N的浓度在夏季最高,而TN、NH4+-N和TP的浓度在夏季最低;Pb、Cd、Zn和Cu的日变化在不同季节波动都较大.有机污染物(BOD5、COD和TOC)和营养物质(NO3--N、TN、NH4+-N和TP)浓度的峰值多数在12:00～16:00之间;重金属(Pb、Cd、Zn和Cu)浓度的峰值多数在12:00.运用灰色关联度方法评价了盘溪河水质级别:春季在06:00和08:00为Ⅱ类,其余各时间段河流水质为劣Ⅴ类;夏季各时间段河流水质都为Ⅱ类;秋季在06:00和16:00为劣Ⅴ类,其余各时间段水质均为Ⅱ类.冬季在08:00为Ⅱ类,其余各时间段河流水质为劣Ⅴ类.     

蟒河在济源境内主要污染物变化趋势分析

基于蟒河在济源市境内3个监测断面的水质监测数据,分析了污染物的变化情况和沿程水质变化特征。结果表明:曲阳湖(入境)断面水质在2011～2013年为劣Ⅴ类,2014～2018年保持在Ⅱ类,2019年提升至Ⅰ类;赵礼庄(城市河流)断面水质2011～2017年在III～Ⅴ类之间变化,2017年之后由Ⅴ类提升至III类;南官庄(出境)断面2011～2017年水质为劣Ⅴ类,2018～2019年为IV类;南官庄断面水质最差,COD、氨氮和总磷的浓度平均值分别为21 mg/L、2.3 mg/L和0.4 mg/L。     

大辽河主要污染源营养盐输入特征

为了解大辽河主要污染源包括上游浑河、太子河及其支流海城河和沿程排污口等对大辽河营养盐输入特征,通过国标测定方法,于2013年7月对13个采样点各形态N、P质量浓度的变化和百分含量进行研究.结果表明,大辽河上游来水中浑河DON、太子河NO-3-N、海城河NH+4-N、PO3-4-P、DOP质量浓度较高,与地表水环境质量标准(GB 3838-2002)相比,除太子河TP表现为Ⅳ类水质外,其余TN、TP均表现为劣Ⅴ类水质,浑河水体中N形态以DON为主,而太子河和海城河以NO-3-N为主,除海城河水体P形态以DOP为主外,其余均以TPP为主.主要排污口中TN均表现为劣Ⅴ类水质,TP则为Ⅳ至劣Ⅴ类不等,其中纱厂潮沟、港监潮沟这2个排污口NH+4-N、TN和TP质量浓度均最高,但主要排污口水体N形态均以DIN为主,水体P形态则表现不一.而大辽河TN、TP质量浓度较高,超过地表水环境质量标准的Ⅴ类限值,且NO-3-N和TPP分别是其主要形态.总体上,通过对大辽河上游来水、排污口与大辽河干流营养盐分析表明,大辽河营养盐受其沿岸主要排污口的影响较为显著,主要排污口污水排放对大辽河水质的影响不容忽视.     

太湖入湖河流总氮与氨氮相关性特征分析研究

针对河流缺少总氮环境质量标准的问题,以太湖流域入湖河流历年多组实测监测数据为基础,选择总氮与氨氮两项指标,开展太湖入湖河流总氮与氨氮相关性研究,总结数据的潜在规律,为有效控制氮排放提供技术支撑.结果表明:氨氮和总氮浓度呈现明显的正相关性.不同水质类别河流中氨氮和总氮关系呈现不同特征,对于Ⅴ类和劣于Ⅴ类等污染较重水体,水体中氨氮形态存在的氮化合物占比较高;对于水质类别较好的水体,氮化合物以其它形态为主.太湖入湖河流以氨氮形态存在的氮化合物总体较高,太湖入湖河流新旧污染同时存在现象较明显.     

土地利用对太湖入流河道营养盐的影响

土地利用类型是影响面源营养盐负荷的重要因素.为定量揭示不同土地类型对太湖流域入湖河流营养盐浓度的影响,本文以太湖西岸乌溪港流域为例,基于流域土地利用类型的遥感解译,结合河道水质监测数据,分析了流域土地利用对太湖入流河道营养盐浓度的影响.结果发现,河道水质与土地利用类型联系紧密：旱地农田和建筑用地占比对河道氮、磷、有机碳及浮游植物叶绿素a等营养盐相关水质指标影响巨大,果园用地占比也与河道营养盐浓度正相关,而林地占比则与营养盐浓度负相关;流域水域的利用情况及其面积占比也显著影响河道营养盐：河流及水库等的水体面积占比与河道溶解性总氮及硝态氮浓度负相关,自然坑塘及鱼塘等水域面积占比则与河道硝态氮和氨氮浓度负相关,而河流及鱼塘面积占比与河道溶解性总磷、溶解性有机碳和高锰酸盐指数等浓度呈正相关,自然坑塘面积占比与河道颗粒态磷和浮游植物叶绿素a浓度呈正相关.土地利用类型对河道水质的影响程度还受其距河远近的影响.上述结果表明在太湖等平原河网地区营养盐的面源污染控制中应当将土地与湿地的利用管控作为重点实施管理,将湿地水域的自净能力提升纳入流域营养盐控制方案,并特别重视下游河道两岸旱地及建筑用地的面源污染削减.     

春季盘溪河水质日变化规律及水质评价

2010年春季对盘溪河水质进行了采样监测,分析了春季盘溪河水质的日变化规律,运用非参数检验、方差分析和灰色关联度方法评价了盘溪河1 d内的水质变化情况.结果表明,盘溪河的t、DO、COD、Pb、Cd、Zn和Cu在上、中、下游都没有显著性差异(P>0.05),pH、EC、TP、TSS、BOD5、NO3--N、TN和NH4+-N表现出显著性差异;盘溪河各水质参数日变化情况差别较大,TN、TP和EC的日变化趋势在上游呈波浪式逐渐增加,中游波动较小,下游呈"单峰单谷"型,峰值出现在中午12:00.COD变化曲线呈"单峰"型,上游和中游峰值都出现在10:00,下游的峰值在12:00;盘溪河Pb、Cd、Zn和Cu的浓度较低,中游Pb、Cd、Zn和Cu浓度的峰值出现在12:00;运用灰色关联度方法评价了盘溪河水质级别:上游在18:00和20:00为劣Ⅴ类,其余各时间段河流水质为Ⅱ类;中游在12:00时水质为劣Ⅴ类,其余各时间段河流水质为Ⅱ类;下游各时间段水质均为劣Ⅴ类.     

公众应成为流域污染防治的监督力量

流域污染防治需要公众的参与监督 《2006中国环境状况公报》显示,2006年,全国地表水总体水质属中度污染,其中,松花江、黄河、淮河为中度污染,辽河、海河为重度污染,巢湖水质为Ⅴ类,太湖和滇池为劣Ⅴ类,引起社会高度关注.2007年入夏以来,太湖、滇池、巢湖的蓝藻接连暴发,一定程度上标志着我国进入了水污染密集暴发阶段.     

廊坊市河流水质污染特征分析

根据廊坊市2001年～2008年地表水环境质量监测数据,论述了廊坊河流水质状况及其污染特征,指出廊坊河流水质为劣Ⅴ类,河流水质污染较重,基本属有机污染类型;河流水污染恶化趋势基本得到遏制,水体总体污染有所减轻。在此基础上,分析河流污染的原因,并提出改善河流污染的对策与措施。     

环太湖不同性质河流水体磷的时空分布特征

为了解不同性质河流对太湖水体富营养化的影响,于2009年2月(枯水期)、2009年5月(平水期)、2009年8月(丰水期)对环太湖三类9条河流中不同形态磷的沿程和时间变化特征进行了研究.结果表明,总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性反应磷(SRP)质量浓度随枯、平、丰水期而呈降低趋势,可酶解磷(EHP)质量浓度随着枯、平、丰水期藻类生物量的升高而升高.受生活污水影响的河流水体中各形态磷的质量浓度都是最高的,但由于此类河流从上游到下游水体自净能力很好,其对太湖富营养化的影响最小.受工业废水影响河流在与太湖交界处各形态磷的质量浓度最大,对太湖富营养化的影响也最大.入湖河流的EHP质量浓度多数情况下远远高于SRP质量浓度,EHP对太湖蓝藻的暴发起关键性作用.     

鄱阳湖入湖河流氮磷水质控制限值研究

鄱阳湖近年氮磷营养物浓度逐步升高,入湖河流是鄱阳湖氮磷输入的重要途径.采用BATHTUB模型建立了鄱阳湖入湖河流与湖区ρ（TP）、ρ（TN）的响应关系,模拟了入湖河流执行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中不同氮磷标准限值对湖区水质的影响,发现当入湖河流ρ（TP）执行河流Ⅲ类标准限值或超过Ⅲ类标准限值时,对应湖区ρ（TP）超标;入湖河流执行Ⅲ类及以上湖泊水质标准限值时,湖区水质可以达到Ⅲ类保护目标,但对入湖河流存在一定的过保护现象.因此,以满足现行湖泊水质达标为情景,以湖泊ρ（TP）、ρ（TN）各类别标准限值为目标,试算了入湖河流氮磷控制限值,提出了鄱阳湖入湖河流的氮磷控制限值建议方案,其中鄱阳湖湖体水质目标为Ⅲ类时,入湖河流ρ（TP）、ρ（TN）控制限值分别为0.075和1.20 mg/L,此时入湖河流氮磷控制限值方案既能保证湖泊水质达标,又不会造成对河流的水质控制过于严格.研究显示,基于湖泊水环境质量达标情况试算的入湖河流氮磷所需控制限值,建议可作为解决入湖氮磷污染控制问题的参考.      

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点,将长时间序列数据进行分段,从而建立分段回归函数,为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象,采用低通时序滤波轨线方法,评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程,研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明:①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点,将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高,于2006年达到第一个峰值;第2段为修复阶段（2006—2011年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低,于2011年达到谷值;第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年）,太湖的ρ（TN）呈下降趋势,ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高,至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP）,2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区,为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%,且目前仍在升高未出现转折点,气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测,为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m3〕,太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后,太湖的滞留时间呈现缩短趋势,对藻类的繁殖形成抑制,但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示:自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后,湖泊氮浓度明显降低,但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平;目前气温升高趋势仍在持续,太湖的控藻形势严峻,为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用,应当在控氮基础上加大控磷的力度,同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.      

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响

在太湖草型区、藻型区及河口区采集原状泥柱进行加藻培养实验,监测培养过程中溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、磷酸根(PO43--P)等相关指标的变化.结果表明,蔽光培养导致加藻体系中蓝藻大量死亡,形成水体极度缺氧环境(DO接近0),沉积物氮、磷释放量改变,上覆水NH4+-N、PO43--P...     

太湖水华期营养盐空间分异特征与赋存量估算

基于2013年7月的空间高密度采样数据,对太湖水华期水体营养盐进行了空间分异特征分析及赋存量估算,探讨了大型浅水湖泊不同生态类型湖区水华与营养盐的相关关系及样点设置的代表性.结果发现,水华期太湖水体营养盐及叶绿素a浓度(CHL)总体上均呈现由西北向东南降低的趋势;氮主要以溶解态存在,占总氮(TN)的76.28%,磷主要以颗粒态赋存,占总磷(TP)的66.38%.采用主成分分析和聚类分析,可以将采样点分为相互之间具有显著性差异的4个区域:第一区位于西北湖区,代表水华严重的重富营养湖区;第二区主要包括梅梁湾及南太湖的入湖河口一带湖区,代表水华和富营养化程度都相对中等的湖区;第三区包括湖心区和西南湖区,代表中等污染但水华频现湖区;第四区包括贡湖湾、胥口湾和东太湖等其他区域,代表水华影响较弱、水质较好湖区.分区统计分析表明,不同湖区影响浮游藻类生长的因子也不同:从全湖来看,与CHL显著相关的营养盐指标为TP、TN、溶解性总氮(TDN)和硝态氮(NO-3-N),而在第一区则为TP和TDN,第二区为TN和TDN,第三区为TP、磷酸盐(PO3-4-P)和TDN,第四区为PO3-4-P、溶解性总磷(TDP)和亚硝酸盐(NO-2-N).基于空间插值获得调查期间太湖水体TN、TDN、TP和TDP的赋存量分别为12 800、9 800、445和150 t.研究表明,作为一个大型浅水湖泊,因蓝藻水华空间迁移积聚特征和生态类型异化等特征,太湖水华期的营养盐具有高度空间异质性,对于此类大型浅水湖泊的监测与评价,应当考虑点位的合理布设及结果的恰当解读,避免因监测布点和统计方法不当而以偏概全.     

流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究

河湖中的底泥作为二次污染源,影响河道水环境.太湖河口及调水区河流底泥泥沙、营养盐的释放扩散受水动力条件的影响越来越受到人们的重视.用环形水槽模拟河道的水动力条件的改变,通过实验研究悬浮泥沙、总溶解氮磷(TDN,TDP)和总氮磷(TN,TP)浓度在不同流速条件下在水体中的变化情况,从而掌握底泥泥沙、营养盐在不同流速下的释放特性.本研究按照泥沙的起动标准,把相对应的流速分为"个别动"、"少量动"以及"普遍动"流速,对应不同的泥沙悬浮量以及营养物质的释放量.研究显示高于起动流速下营养盐的动态释放较低于起动流速下的静态释放.泥沙的悬浮量与营养物质的动态释放过程密切相关.TDN、TDP释放量和最终平衡浓度随流速呈对数关系;TN、TP平衡浓度随流速增加呈指数形式增加.整个释放过程为,0~30 min的释放前期为孔隙水释放,营养物质释放量大且速率快;后期为再悬浮颗粒物释放,释放量小且速率减慢,达到平衡之后,营养盐浓度基本稳定.营养物质的空隙水释放与在悬浮颗粒物释放的比例有待进一步的研究.     

河流氮磷和水量输入对太湖富营养化的影响机理研究

针对河湖氮磷控制标准不衔接问题,以大型浅水湖泊太湖为例,基于2013—2018年环太湖主要入湖河流和湖体总氮浓度〔ρ(TN)〕、总磷浓度〔ρ(TP)〕、叶绿素a浓度〔ρ(Chla)〕、水量等监测数据资料,采用湖盆模型(Bathtub模型),构建太湖主要入湖河流与湖体ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)的响应关系,分析了主要入湖河流ρ(TN)、ρ(TP)和水量对湖体富营养化的影响,探讨了太湖主要入湖河流水量及其与湖体氮磷协同控制限值. 结果表明:①太湖主要入湖河流氮磷的输入仍显著影响湖体ρ(TN)、ρ(TP),尤其是对西北部湖区的富营养化水平产生了显著影响;②在入湖水量方面,湖西区入湖水量增加可导致太湖富营养化程度增加,而“引江济太”水量输入在一定程度上改善了太湖水质. 建议分区域控制直接入湖河流水量,其中,湖西区直接入湖水量控制在60×108~70×108 m3之间,望虞河“引江济太”水量控制在15×108~20×108 m3之间;③针对太湖流域而言,现行《地表水质量标准》(GB 3838—2002)在协同控制河、湖氮磷方面存在一定的不足,仅通过控制入湖河流ρ(TN)、ρ(TP),太湖ρ(TN)、ρ(TP)难以达到Ⅲ类水质标准;④与全湖平均值相比,湖西区要达到同一标准限值,入湖河流协同控制限值要更为严格. 在河湖氮磷衔接目标制定上,建议湖西区单独设定协同控制目标浓度值. 另外,建议结合《地表水质量标准》(GB 3838—2002),开展太湖流域水质、水量协同控制,有效约束入湖通量,达到河湖氮磷协同控制目的.      

太湖北部河网区水体营养元素和形态氮研究

为了解太湖流域河道的营养状况,研究了太湖北部河网区水体营养元素和形态氮的分布与成因。样品按水系划分为宜兴河网区、太滆港道区、太湖湖区水系(北部和东部沿岸区),结果表明:总磷为太滆港道区最大(0.98mg/L),氨氮为东部沿岸区最大(0.60mg/L),总氮与其他形态氮为宜兴河网区最大,北部沿岸区各指标都较大。按污染源划分为工业、农业、生活及畜禽养殖污染源,结果表明:工业污染源总磷和氮素都最高,农业污染源总氮和硝态氮含量较高,铵态氮含量较低;生活污染和畜禽养殖水体中总磷和铵态氮含量较高,硝态氮含量较低。麦季采样水体总氮浓度较高,形态氮以NO3--N为主,NH4+-N浓度较低为特征。结合区域和污染源对比分析,宜兴河网区以农业污染源为主,太滆港道区以工业污染源为主,北部沿岸区以畜禽养殖为主,东部沿岸区以生活污染源为主。     

太湖草藻型湖区间隙水理化特性比较

选择了太湖具有代表性的草型湖区-东太湖和藻型湖区-梅梁湾进行间隙水和沉积物理化指标的研究.对间隙水中pH值、E_h、EC等参数进行了比较分析,并讨论了间隙水氧化还原特征对间隙水中氮磷营养盐、溶解性有机碳和无机碳的影响;对沉积物中形态磷与间隙水理化指标的相互关系做了初步分析.结果显示,草型湖区间隙水还原性高于藻型湖区,间隙水氮磷分布和氧化还原特征显著相关;沉积物中Fe-P含量与间隙水氧化还原特征及正磷酸盐含量均有显著相关关系.     

太湖氮磷营养盐大气湿沉降特征及入湖贡献率

2009年8月—2010年7月在太湖流域不同区域10个采样点收集降水样品230多个,测定其中不同形态N,P营养盐的质量浓度,分析太湖大气湿沉降中N,P营养盐沉降特征,计算N,P营养盐湿沉降率及其占太湖河流入湖负荷的贡献率. 结果表明:湿沉降中ρ(TN)年均值为3.16 mg/L,DTN(溶解性总氮)占TN的70%以上,其中以NH₄+-N为主;湿沉降中ρ(TN)年均值最高值出现在南部湖区,最低值出现在北部湖区. 湿沉降中ρ(TP)年均值为0.08 mg/L,相对较低. 5个区域湿沉降中不同形态N的质量浓度均表现为冬季高、夏季低,而不同形态N,P的湿沉降量均为夏季最大. 南部、东部湖区TN的湿沉降率相对较大. 各采样点湿沉降中NH₄+-N沉降率约占DTN沉降率的30.4%～52.0%,NO₃--N沉降率约占DTN的31.6%;各区域间湿沉降中DTP(溶解性总磷)占TP的比例差异较大. 大气湿沉降中TN和TP的年沉降总量分别为10 868 和247 t,为同期河流入湖负荷的18.6%和11.9%,湿沉降对太湖富营养化的贡献及可能带来的水生态系统的影响不容忽视.