模糊综合评价在巢湖水质评价中的应用

运用模糊综合评价和单因子评价对巢湖水质进行综合评价,通过确定湖区12个监测断面的8个主要影响因子的权重和隶属度得出评价结果：巢湖主要超标指标为TN、TP,12个断面中水质为劣Ⅴ类的所占比例较大,巢湖水质总体状况差,富营养化严重,其中西半湖污染重于东半湖。将模糊综合评价结果与单因子评价结果进行对比分析,结果表明单因子评价在判定水质级别归属时具有从严性,而模糊综合评价可以有效地解决在水质级别划定时由于中介过渡引起的亦此亦彼性,能为制定巢湖的环保政策和水污染防治规划起到借鉴作用。     

三维荧光光谱法分析巢湖CDOM的空间分布及其来源

利用三维荧光光谱法研究了巢湖有色溶解有机物(CDOM)及其相关组分的空间分布特征,并对CDOM来源进行了分析.结果表明,巢湖西半湖CDOM平均相对荧光强度为927.1,显著高于东半湖的平均相对荧光强度544.9;CDOM组分腐殖酸(HA)和类蛋白物质浓度空间变化特征类似于CDOM;南淝河和丰乐河是西半湖CDOM的重要污染源;巢湖西北区域和中部湖区CDOM分别主要来源于南淝河和白石山河排放源.三维荧光光谱法在大型湖泊和河流水质监测中具有潜在的应用前景.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

基于TM/ETM+影响分析巢湖叶绿素a浓度变化趋势

对1995~2007年6景巢湖地区TM/ETM+数据利用多暗像元法进行大气校正并利用修正归一化水体指数(MNDWI)进行水体信息提取,在此基础上,使用(TM2+TM4-TM3)/ln[TM3]模型提取了巢湖水体叶绿素a相对浓度信息.结果表明:高浓度区域主要分布在巢湖西半湖;南淝河水质情况对巢湖蓝藻暴发的贡献较大;1995~2006年间高浓度区域扩大了1.82倍,并有向巢湖东部扩展的趋势,富营养化程度仍在加剧.     

巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化

以巢湖表层沉积物为对象,采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法分析总磷（total phosphorus,TP）、有机磷（organic phosphorus,OP）、无机磷（inorganic phosphorus,IP）、铁铝磷（NaOH-P）、钙磷（HCl-P）等磷形态的含量,利用ArcGIS 9.2和地统计学软件GS＋5.3进行空间数据和插值处理,探讨了巢湖表层沉积物中磷的形态分布特征及来源.结果表明：①沉积物中TN、TP和有机质含量的季节变化较小,在空间上均表现出西半湖含量高于东半湖的分布特点;C/N比率在21.35～28.19之间（平均值为24.94）,表明巢湖的入湖污染物主要以面源污染为主.②巢湖表层沉积物中TP含量的变化范围为528.90～1 385.71 mg.kg-1,IP为主要赋存形态（占TP的质量分数为55.78%～79.86%）.③巢湖表层沉积物中,OP含量为169.05～841.24 mg.kg-1,东、西半湖OP含量分别为376.02 mg.kg-1和406.53 mg.kg-1（占TP的质量分数为47.49%和36.28%）;NaOH-P含量为33.77～411.37 mg.kg-1,东、西半湖含量分别为108.37 mg.kg-1和276.30 mg.kg-1（占IP的质量分数为21.73%和33.12%）;HCl-P含量为194.95～477.45 mg.kg-1,东、西半湖HCl-P含量分别为321.71 mg.kg-1和338.08mg.kg-1（占IP的质量分数为64.50%和40.53%）,是IP的主要组成部分.④冬春季节OP含量高于夏秋季节,而夏秋季节HCl-P和NaOH-P含量高于冬春季节.     

水体富营养化驱动因子粗糙分析

基于水质污染因子及其污染特性存在不确定性的特点,将粗糙集理论应用于水质污染因子及特性分析,建立污染因子评价粗糙集数学模型.该模型仅依赖于数据本身提供的信息,挖掘污染因子之间不确定的分类关系,计算其对水体污染或水质富营养化的重要性即贡献率大小,科学、快速和客观地揭示水体污染中起主导作用的污染来源,为水体污染控制提供理论依据.应用数学模型分析巢湖12个监测点的水质数据,确定巢湖主要污染因子及其导致湖泊富营养化的贡献率,结果显示TP、COD、TN等是导致巢湖水体富营养化的重要因子,今后应控制巢湖入湖水体的总磷及其有机污染物含量,以改善巢湖水质富营养化状况.     

因子分析与聚类法的复合模型在水环境评价和管理中的应用

以2001-2003年巢湖监测数据为依据,采用因子分析、聚类分析方法的复合模型进行计算,结果表明:2001-2003年间,影响巢湖水质的污染因子发生了改变,同时定量诊断出水污染因子对巢湖水质的贡献率,合理划分出各类水环境管理区域,并提出相应的水环境管理措施.在巢湖水环境管理分区中,可以大体分为2大类,在各类中可以再细分为几小类,西半巢湖属于重污染,为水环境控制区域,东半巢湖污染相对较轻,为水环境控制和自净区域.结果分析表明,复合模型具有一定的可靠性和准确性,具有一定的参考实用价值.     

巢湖沉积物磷铁硫形态记录及其环境变化指示

分析了巢湖表层和柱状沉积物中磷（P）、铁（Fe）和硫（S）元素的形态组成、分布、相互关系及其指示的湖泊环境变化.西半湖S3采样点位柱状沉积物总磷（TP）记录表明,巢湖西半湖区自20世纪60年代开始受人类活动影响逐步明显,其中钙磷（Ca-P）指示的流域径流输入增加早于铁铝磷（Fe/Al-P）指示的居民生活污水输入;西半湖区沉积物15~0cm有机质埋藏持续增加伴随着pH值的逐步升高,指示了水体富营养化导致藻类生产力（光合作用）提高并显著影响pH值;而东半湖S7采样点位柱状沉积物磷形态则记录了东半湖区不同的环境变化特征.巢湖沉积物活性铁组分以Fe （Ⅱ）为主,S3和S7沉积剖面Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）值整体均呈上升趋势且与Fe （Ⅲ）同步变化,表明其比值由Fe （Ⅲ）变化驱动;Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）指示沉积物上层为弱氧化性,其余层位为还原性环境.沉积物还原性无机硫（RIS）以酸可挥发性硫（AVS）为主,沉积物高有机质含量、低元素硫和还原条件降低了AVS向黄铁矿硫（CRS）的转化.巢湖沉积物中与P,S结合的Fe占比很小,高Fe/P和Fe/S比值会抑制沉积物磷的释放,导致柱状剖面P,Fe和S之间的相互作用关系整体上并不显著.     

基于延拓盲数的湖库水体富营养化评价模型

基于湖库水环境系统随机性、模糊性、灰性、未确知性等多种不确定性共存或交叉存在的特点,将延拓盲数引入水体富营养化评价,通过与综合营养状态指数方法的综合集成,构建了湖库水体富营养化评价延拓盲数模型和等级识别模式,并将其应用于巢湖塘西河河口水体富营养化评价.结果表明:塘西河河口水体处于重富营养化状态,可信度超过0.86(即86%),且在模糊截集水平α=0.8情形下,综合营养状态指数期望值达79.34,属于重富营养等级.实例研究证明了新构建模型对于不确定性条件下湖库水体富营养化评价的适用性和有效性.     

江苏省西部湖泊水环境演变过程与成因分析

根据江苏西部主要湖泊水环境质量实测数据,采用综合营养状态指数〔TLI(Σ)〕法对其富营养化程度进行综合评价,结果表明,目前江苏西部大部分湖泊处于富营养化状态.其中,白马湖富营养程度最低〔TLI(Σ)为45.16〕,处于中营养;玄武湖营养程度最高(61.93),属于中度富营养.洪泽湖和邵伯湖的水质为劣Ⅴ类,其他湖泊除白马湖外水质均处于Ⅳ～Ⅴ类之间.从近年江苏西部湖泊的水质变化看,只有骆马湖和玄武湖水质呈现转好的趋势,ρ(TN)和ρ(TP)有所下降.大部分西部湖泊水质呈恶化趋势,洪泽湖、高邮湖和固城湖ρ(TN)不断上升,邵伯湖和石臼湖ρ(TP)也不断上升.不同湖泊水环境变化的成因有所不同,洪泽湖水质受上游河流污染以及农业面源污染影响较大.由于江苏西部湖泊的地理、水文和环境条件的差异,不同湖泊存在不同的营养盐基准.相对于非过水性湖泊,洪泽湖等过水性湖泊的氮磷营养物基准相对较高.      

巢湖西半湖总磷浓度对入湖总磷负荷的响应

巢湖富营养化问题比较严重,蓝藻水华暴发频繁。流域内人类生产及生活活动产生的一部分营养物质,随着降水、径流等方式汇入河道,流入湖泊,影响湖泊水质。通过回归分析探究了流域降雨量与各入湖河流流量关系,并在此基础上,确定入湖河流营养负荷对湖泊水质的影响。研究结果表明,南淝河的总磷入湖负荷与巢湖西半湖总磷浓度的一元线性回归拟合度最高,为0.618。研究总磷浓度对入湖河流总磷负荷的响应一方面为预测蓝藻水华暴发提供数据基础,另一方面也可为流域污染负荷控制和水源地水质管理提供决策依据。     

巢湖蓝藻期间水质状况分析

通过2014-2017年巢湖蓝藻期间总磷、总氮、氨氮的监测数据分析,巢湖水质富营养化变化趋势,其中有时间变化趋势和点位变化趋势。最后根据富营养化状态分级标准,评价蓝藻期巢湖水体富营养状况。     

巢湖水体营养状态分析及富营养化防治对策

结合2001-2006年巢湖水质监测数据、相关文献资料，分析主要污染物变化趋势和富营养化形成原因，对其水体富营养化状态进行分析．提出防治对策建议。分析结果表明：巢湖水体6年间营养状态在轻度富营养和中度富营养之间。主要营养盐总磷、总氮及高锰酸盐指数6年间均无显著变化，农业面源污染和适宜的气候条件是巢湖水体富营养化形成的主要原因。     

城市景观水体富营养化评价的升半Г型分布指数公式

构建湖泊富营养化评价指标体系,采用升半Г型分布曲线模拟湖泊富营养化发展过程,在对该评价指标体系数据规范变换预处理基础上,通过对升半Г型分布函数进行改进,提出用于湖泊富营养化评价的升半Г型分布指数公式.公式中的参数采用粒子群算法优化后,得到适用于多区域、多项指标的具有通用性和普适性的湖泊富营养化评价公式.为了解成都市典型景观水体氮磷污染特性,分别于2011年和2015年对成都市典型景观湖泊水体进行水体富营养化监测和评价.评价过程表明,升半Г型分布指数公式用于湖泊富营养化评价,消除了评价指标数目多少的限制和区域性评价指标各异性的限制,省去了复杂的编程计算工作,具有一定的理论意义和实用价值,为评价模型的普适化、简单化提供了一条途径.评价结果表明:2015年北湖为中~富营养等级,东湖、南湖、簇锦湖和浣花溪湖为富~重富营养等级.2011年人民公园湖泊处于中~富等级,北湖、名都公园湖泊、东湖处于富~重富等级,塔子山公园湖泊、浣花溪湖处于重富~极富等级.塔子山公园、浣花溪湖、东湖、南湖周边生活小区聚集,主要受周边生活污水影响较大.通过对成都市市区典型湖泊富营养化评价,能够得知成都市景观水体水质现状,为景观水体防治和管理提供了决策依据.     

洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化

利用近20年水质监测资料,系统地分析了洞庭湖水质与营养状态的时空变化特征. 结果表明,受流域社会经济发展等因素的综合影响,洞庭湖水质整体呈下降趋势,水体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖. 洞庭湖水体主要污染物为TN和TP, ρ(TN)、ρ(TP)年均值分别为1.08~1.93和0.026~0.203 mg/L. 洞庭湖水体中ρ(Chla)与ρ(TN)呈显著正相关;浮游植物数量与ρ(TN)、ρ(TP)呈显著正相关,与最大流量呈显著负相关. 2007年洞庭湖流域造纸企业污染整治后,洞庭湖水体中ρ(COD_Cr)降低,但ρ(TN)、ρ(TP)仍呈上升之势,浮游植物数量显著增加. 洞庭湖水体富营养化治理应以控制面源污染为重点.      

大冶湖2000-2009年地表水质评价及污染趋势预测

对大冶湖三部分水体2000-2009年的地表水水质监测数据进行分析,采用水质标识指数法对大冶湖水质进行评价;并依据灰色系统理论,建立灰色预测数学模型,通过已有的监测数据对模型进行精度检验,验证了该模型的准确性及有效性,运用该模型对大冶湖未来5年水质变化趋势进行预测。结果表明:(1)2000-2009年三里七湖,内湖COD、BOD5、NH3-N和TP浓度均超出水质保护标准限值,外湖4项污染指标部分年份超标,其中,三里七湖水质最差,在2004、2005和2008 3个年份实际水质类别为劣Ⅴ类;(2)灰色模型预测结果表明,3个主要水体主要污染物:COD、BOD5、NH3-N和TP浓度基本呈上升趋势,仅三里七湖的TP、BOD5和外湖的NH3-N存在小幅下降。此预测结果对大冶湖水污染控制规划、污染物总量削减及湖泊保护等工作提供依据。     

巢湖水体氮磷营养盐时空分布特征

在不同汛期对巢湖水体进行了网格化样品采集,研究了巢湖水体中氮磷营养盐的含量与时空分布规律,确定了巢湖水体的主要污染因子.结果表明,巢湖入湖河流中TP、TN和NO-3-N指标均超过了Ⅴ类水标准,南淝河和十五里河中TP、TN、NH+4-N和NO-3-N表现出丰水期低于平水期、枯水期的季节性变化特征,在其他河流则呈现出丰水期高于枯水期、平水期的特征;巢湖湖体氮磷营养盐浓度的分布存在时空差异,西部湖区中氮磷营养盐含量远高于东部湖区;TP、TN和NH+4-N表现出在枯水期高于平水期和丰水期的变化特征,而NO-3-N在丰水期的含量较高;巢湖水体的主要污染因子为TN和NH+4-N,这些污染物从西往东质量浓度不断减少.     

“引江济巢”工程中水动力及水质数值模拟

利用三维水动力学模型(ELCOM)模拟了“引江济巢”工程对巢湖的水质影响,并利用2007 年6 月25~30 日的现场调水试验监测成果对模拟结果进行了验证.结果表明,模拟值与实测值吻合较好,可应用于工程实施中的水动力及水质状况的模拟和预测.同时进一步分析了不同调水线路及引江调度方式对调水效果的影响,结果表明,在相同流量条件下,西线菜子湖的调水效果优于中线白荡湖.不同的引江调度方式对巢湖东、西半湖及中部湖区的改善效果也不同,可以根据改善水质的不同需求选择相应的调度方式.     

基于层次分析法的洞庭湖生态安全评估

采用"驱动力-压力-状态-影响-风险"模型,选取14项指标,构建洞庭湖生态安全评价指标体系.利用层次分析法确定各指标的权重,运用生态安全度计算模型,对2000,2005,2007年洞庭湖生态安全状况进行分级评价.结果表明,与20世纪80年代相比,2000年洞庭湖区评价级别处于安全状态;2007年处于一般状态,生态安全状态水平下降,状态得分值仅为基准年的57.2%.对状态做进一步分析可知,TP和Chl.a是造成洞庭湖水生态状况恶化的主要原因.     

调水对巢湖浮游植物群落演替模式的影响

建立了巢湖生态动力学模型CAEDYM,并利用2010年的实测出入湖流量、水质、水文、气象等数据对模型进行了参数验证,确定了适用于巢湖水环境特征的生态动力学模型参数.利用模型中的磷循环原理模拟了巢湖水体中磷的生态动力学循环过程和浮游植物群落的季节性演替模式,并模拟了调水对浮游植物群落演替模式的影响.模拟结果表明,巢湖浮游植物优势种的演替模式为:春季绿藻占优势,夏季和秋季蓝藻占优势,冬季硅藻占优势.通过夏季的短期调水可使巢湖各点最终的TN、TP分别平均下降了约18.9%,25.2%.从Chl a的计算结果可知,调水的实施对巢湖西半湖和中部湖区Chl a的改善效果比较明显,可使Chl a的峰值从69μg/L下降到57μg/L,对巢湖的蓝藻有较好的改善效果,且对浮游植物群落的季节性演替影响不大.