三峡水库成库后支流库湾营养状态及营养盐输出

三峡水库成库后,对受成库影响的12条主要支流库湾营养状态及营养盐输出状况进行了初步研究.结果表明,支流库湾总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数、叶绿素a含量和透明度差异较大,透明度范围为0.10～3.5 m,TN含量范围为0.535～7.47 mg·L-1,TP含量范围为0.016～0.835 mg·L-1,高锰酸盐指数范围为1.55～5.88 mg·L-1,叶绿素a范围为1.38～23.7 mg·m-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与高锰酸盐指数呈显著正相关(r=0.6242,p＜0.01).利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明,5月和6月份分别有5条和8条支流达到富营养化水平,其余河流为中营养.三峡水库蓄水后,支流库湾的富营养化程度较成库前严重.12条次级河流排放TN、TP、高锰酸盐指数和NH4 -N分别为668、26.7、890和99.2 g·s-1.三峡水库完工后,因支流库湾区水体流速进一步减缓,富营养化趋势将加重.     

我国东部与云贵湖区富营养化控制标准对比研究

以我国东部湖区及云贵湖区主要湖泊2005~2008年的监测数据和国际公认的湖泊富营养化叶绿素a 含量分级为基础,通过频率统计方法,对叶绿素a、总氮(TN)、总磷(TP)、透明度(SD)和高锰酸盐指数(CODMn)进行了统计分析,并根据反退化原则,计算了两湖区湖泊富营养化控制指标的建议值.结果表明,东部湖区湖泊富营养化控制标准的建议值为TN:1.65mg/L,TP:0.100mg/L,SD:0.45m,CODMn:4.50mg/L;云贵湖区为TN:1.00 mg/L,TP:0.045 mg/L,SD:1.10m,CODMn:4.00mg/L.云贵高原湖区氮磷营养盐控制指标值绝对值低,相应控制标准比东部平原湖区严,主要原因是东部平原湖区受人类活动影响强烈,目前的水环境总体质量劣于云贵湖区.     

海河流域河流富营养化程度总体评估

以海河流域2009年地表水水质现状数据为基础,分别运用河流水体富营养化潜势和浮游植物表征河流富营养化水平.结果显示,流域河流水体中富营养盐含量相对较高,河流水体中TN、NH3-N平均含量分别为8.13、4.34 mg·L-1,分别超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类限值(2 mg·L-1)4倍、2倍以上.北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)、子牙河水系和海河干流中TN浓度超过9 mg·L-1;海河流域河流水体中TP平均含量为0.87 mg·L-1,超过地表水Ⅴ类限值(0.4 mg·L-1)2倍以上.北三河水系、子牙河水系和黑龙港运东水系水中TP平均含量均超过1.0 mg·L-1.主要河流3%处于中或贫营养,44%处于极富营养化水平,主要分布在北三河水系、子牙河水系和漳卫河水系,表明流域河流总体呈现富营养化状态,平原段河流富营养化严重.河流治理要兼顾耗氧污染控制和营养盐控制,以改善河流水质.     

天山天池夏季叶绿素a的分布及富营养化特征研究

2014年6~8月,对天山天池水体叶绿素a(Chl-a)的分布特征及其与环境因子的相关性进行分析,探讨了天池富营养化状态及成因.结果表明,天池夏季Chl-a浓度变化范围为2.11~4.06μg·L-1,平均值为(2.8±0.69)μg·L-1.不同监测断面Chl-a垂直剖面变化趋势相似,整体表现为表层(0~2 m)和深层(12 m以下)低,中上层(2~12 m)高的特点.天池Chl-a浓度与深度和电导率显著负相关,与水温、p H值、溶解氧、蓝绿藻细胞密度和TP显著正相关,与TN的相关性较小.夏季天池TN和TP平均浓度分别为0.27 mg·L-1和0.035 mg·L-1,超过国际上一般标准的富营养型湖泊的浓度,采用修正的卡尔森营养状态指数评价天池的营养化状况,其目前处于中度富营养化水平.究其原因,可能主要是水土流失导致的营养盐升高,以及水生生物组成改变引起的藻类大量繁殖引起的.所以需从生态恢复和生态管理的角度,进行天池水质和周边植被的保护和恢复,以减缓天池水体富营养化加剧的风险.     

胶州湾微表层和次表层海水中营养盐的分布特征及富营养化研究

根据2010年夏季(6、7、8月)和秋季(9、10、11月)6个航次对胶州湾微表层和次表层海水中营养盐的调查结果,研究了微表层和次表层中营养盐的分布特征和时空变化,以及微表层对氮、磷、硅营养盐的富集情况,并利用潜在富营养化评价模式评价了水质的营养状况.结果表明,不论是微表层还是次表层,营养盐的分布都是从湾内向湾口递减.胶州湾夏季微表层溶解无机氮(DIN)、磷酸盐(PO34--P)和硅酸盐(SiO23--Si)的平均浓度分别为0.296、0.026和0.618mg.L-1;秋季平均浓度分别为0.369、0.028和0.592mg.L-1.夏季次表层DIN、PO43--P和SiO23--Si的平均浓度分别为0.240、0.025和0.506mg.L-1;秋季平均浓度分别为0.292、0.028和0.580mg.L-1.胶州湾微表层海水对营养盐N、Si均有不同程度的富集作用,平均富集因子为1.48～1.96;对P无富集现象,富集因子的不同可能与海况和站位的不同有关.在所有调查航次中,7月份胶州湾海水中的营养盐含量最低,与叶绿素a(Chl-a)处于高峰期有关.胶州湾东北部处于富营养和磷中等限制潜在性富营养化状态,其它区域营养级为中度营养和贫营养,微表层潜在性富营养化程度大于次表层.     

湖泊富营养化状态的地面高光谱遥感评价

分别于2004-06和2004-08在太湖的21个固定监测站点进行原位水质取样分析和波谱实测,进而利用地面实测高光谱数据评价太湖水体富营养化状态.水体富营养化程度的评价指标为营养状态指数(TSI).首先,根据太湖水体固有光学特性,用分析模型的方法建立水体反射率模拟模型,进而用求解优化函数的方法,利用Matlab软件反演叶绿素a浓度;其次,利用反演的叶绿素a浓度,计算采样点位的营养状态指数,并利用ArcView软件进行插值,制作太湖富营养状态评价图.结果表明,2004-06和2004-08太湖富营养化程度差     

太湖草型湖区沉积物再悬浮对水体营养盐的影响

再悬浮过程中沉积物对水体营养盐的内源贡献是湖泊,特别是浅水湖泊富营养化研究中的重要问题.采用原位沉积物柱样和原状上覆水的Y型扰动装置,被用来研究常规风情下太湖草型湖区沉积物的再悬浮和沉降过程对水体营养盐负荷的影响.结果表明,小风和中风的再悬浮过程导致水体氨氮和磷酸根磷含量显著下降,单位面积水柱含量最大变化量分别为-0.140 g·m-2和-1.59 mg·m-2;大风条件下,水体氨氮含量下降幅度很小,磷酸盐则出现明显增加趋势,最大增量为0.81mg·m-2.再悬浮过程之后的沉降过程中,中、小风条件的水体氨氮含量变小,大风条件的含量没有明显变化.磷酸根磷含量在中、小风条件下与风浪前差别较小,大风条件的含量则明显增大,最大增量为1.36 mg·m-2.因此,沉积物的再悬浮过程和沉降过程对上覆水体的营养盐动态负荷都产生重要影响.与太湖无植被湖区的研究结果对比说明,水生植物的存在对风浪作用下沉积物与上覆水的物质交换有一定的抑制作用.     

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.     

菖蒲对不同程度富营养化水体的净化作用研究

通过静态培养实验,研究了菖蒲(Acorus calamus L.)对5种不同程度富营养化水体水质的影响,比较了培养后各水体中菖蒲生物量变化.结果发现,TP、TN、NH4 -N、PO43- -P的去除量与水体各自初始浓度正相关.在实验初期TP、TN、NH4 -N、PO43- -P的变化速率快,后期变化速率减慢.极度富营养E组水体中营养盐去除率低于重度富营养D组水体.D组TN去除率达96.38%,TP去除率达98.32%.富营养水体D、E组COD运渐下降,中营养水体C组COD在开始水平上下轻微波动,低营养水体A、B组一周后略有上升,之后维持在7.078 mg·L-1以下.各组富营养化水体叶绿素a一周后都有明显下降,实验结束时叶绿素a下降率最高可达到98.01%,贫营养水体A组叶绿素a维持低水平.结果发现,菖蒲可以较好地净化富营养水体,同时也能保持清洁水体水质.在水体生态修复工程中具有良好的应用前景.     

太湖出入湖河道与湖体水质季节差异分析

基于2016年太湖16条主要河道及对应湖体的水质逐月监测数据,深入探讨了太湖流域不同分区河道的外源营养盐输入对湖体水质影响及其季节变化.结果发现:(1)太湖流域河道总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的月平均浓度均高于对应湖体,主要入流区河道与临近湖体的营养盐浓度呈现显著正相关,表明外源补给对湖体营养盐浓度产生巨大影响;(2)无论是河道还是湖体的营养盐浓度,均呈现明显的季节变化,且峰值产生月份不同:河道平均TN最高值出现在3月,为4.82 mg·L-1,平均TP最高值出现在12月,为0.218 mg·L-1;湖体TN、TP峰值均出现在蓝藻水华暴发期间(7月),分别为4.13 mg·L-1和0.255 mg·L-1;(3)极端降水过程短期内能明显降低河道营养盐浓度,但会引起湖体营养盐外源负荷的明显增高,不利于湖体富营养化控制.本研究表明,对于空间异质性较高的大型浅水湖泊,流域河道入湖污染对湖体营养盐时空格局具有重要的塑造作用,而湖体的污染物自净能力、蓝藻水华物质的空间堆积及风浪引发的底泥再悬浮作用等也都对湖体营养盐浓度、时空格局产生重要影响.     

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.      

湖泊营养物生态分区：中国东北的分区试验

湖泊营养物生态分区是实现湖泊富营养化分区控制的基础。论文以东北区为研究区域,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,利用粗糙集方法确定各指标的权重,并据此计算栅格尺度湖泊营养物生态分区评价分值,并将其投影到小流域尺度上。在小流域尺度采用双约束空间聚类算法开展湖泊营养物生态分区。结果表明：①采用粗糙集方法,运用属性重要度确定各属性的客观权重,适合用于测算湖泊营养物生态分区指标体系中各指标的权重;②采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;③可以将东北区分为大兴安岭北部山地区、小兴安岭山地-三江平原区、长白山山地区、松嫩平原区和辽东、辽西丘陵-辽河平原区。     

汕尾近岸海域营养盐的时空分布及潜在富营养化评价

本文根据2016－2018年红海湾汕尾近岸海域3个站位32个航次的高频监测数据,对该区域营养盐的时空分布特征、影响因素及营养盐限制状况进行分析讨论,并结合潜在富营养化评价模式对该区域的富营养化风险进行评估。结果表明,红海湾汕尾近岸海域DIN符合第二类、第三类海水水质标准,PO₄-P符合第一类海水水质标准,基本满足海洋功能区划要求。营养盐的空间分布特征表现为距离汕尾市区越近营养盐浓度越高;年际变化表现为2016年各营养盐平均浓度高于2017年和2018年;季节变化规律复杂,不同年份不同营养盐均存在一定差异。相关性分析表明,营养盐的时空分布特征主要受降雨量、盐度、pH、叶绿素a、悬浮物等多种环境因子的影响。营养盐结构分析表明,红海湾汕尾近岸海域存在磷限制,尽管目前水体富营养化比例不高,但潜在富营养化风险较高,其中品清湖是高风险区,冬、春季是高发期。     

太湖不同湖区夏季蓝藻生长的营养盐限制研究

采集太湖6个湖区水样,利用营养盐添加,现场培养实验研究了水华蓝藻在不同湖区水体中生长的氮、磷限制情况和蓝藻的生长潜力.结果表明,梅梁湾水体只有氮、磷同时添加才对蓝藻生物量具有显著的促进作用,表明该湖区水华蓝藻的生长不仅存在磷限制,而且存在明显的氮限制.在太湖西部河口区、竺山湾和贡湖湾,蓝藻对单独的氮添加没有反应,而单独磷添加和氮磷同时添加对蓝藻生长具有同样的促进作用,表明磷是这些区域藻类生长的主要限制因子.东太湖水体不论氮磷单独还是同时添加对蓝藻生长均没有促进作用,表明存在氮磷以外的限制因子.氮磷供应充足的情况下,梅梁湾和西部河口区水体培养的蓝藻生长速率最高,表明这两个水域蓝藻的生长潜力最大,氮磷输入极易刺激蓝藻大量增殖,这在一定程度上解释了为什么蓝藻水华在这两个区域更为严重.蓝藻在贡湖湾和胥口湾水体中生长速率较低,在东太湖水体中的生长速率最低,因此这些水域的蓝藻增殖潜力较低.     

巢湖近代沉积物及其间隙水中营养物的分布特征

湖泊沉积物及其间隙水中的营养盐对于研究湖泊营养盐的生物地球化学和湖泊营养状态的历史变化具有重要的作用.系统研究了巢湖东、西湖区沉积物和间隙水中营养盐的剖面分布特征及其营养盐之间的相互关系.结果表明,巢湖近代沉积物中营养盐含量总体上随着深度的增加而降低,上层沉积物(1～15cm)中TOC(总有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)和Pi(无机磷)的含量都表现出明显的区域差异性,从西到东逐渐减小,含量的大小顺序为C1C3C16;东、西湖区下层沉积物(15～30cm)中TOC、TN和TP的含量差异不明显,分别在5mg.g-1、0.5mg.g-1和0.45mg.g-1左右变化;Po(总有机磷)在整个剖面上的分布则相反,总体上从西向东逐渐增大,含量大小顺序为C16C3C1.沉积物间隙水中的营养盐在空间上的分布规律与沉积物相似,西湖区两个点(C1、C3)沉积物间隙水中的营养物浓度总体上高于东湖区的C16点,大小顺序为C1C3C16,间隙水中的氮、磷酸盐、硅酸盐处于协同变化.间隙水中的氮与沉积物总氮含量密切相关;西湖区间隙水中的磷与沉积物磷含量密切相关,但在东湖区相关性不显著.表层沉积物间隙水中营养盐浓度都明显高于上覆水体,表明沉积物中的营养盐是水体营养盐的主要来源之一.     

A 60-year sedimentary record of natural and anthropogenic impacts on Lake Chenghai, China

Recent sediments from Lake Chenghai, China, were investigated at high temporal resolution to trace both natural and anthropogenic effects on the lake using total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), organic phosphorus (P_o), inorganic phosphorus (P_i) and organic carbon and nitrogen stable isotopes (δ¹³C_org and δ¹⁵N) in a ¹³⁷Cs-dated sediment core. The results indicated that the sedimentary record covers the last 60 years, during which the lake had undergone apparent changes in nutrient sources and productivity in response to nutrient loading. Prior to the late 1980s, the nutrient contents in sediments mainly originated from algae and lake productivity was relatively stable. Since the late 1980s, increasing TOC, TN and TP concentrations together with the change of δ¹³C_org and δ¹⁵N suggested anthropogenic perturbations in nutrient loading and lake productivity. Endogenic nutrients derived from algae and anthropogenic inputs were two important sources of sedimentary nutrients. The anthropogenic nutrients mainly originated from the discharge of industrial wastewater and artificial cultivation of Spirulina after the middle 1980s, and domestic wastewater discharged from Yongsheng County since 1993.     

富营养化驱动下西凉湖百年来生态系统演化轨迹

长江中下游浅水湖泊是区域社会可持续发展的重要自然资源,富营养化问题致使该地区湖泊发生草-藻转换,限制了湖泊生态系统服务的供给.湖泊环境问题是生态系统受外力长期胁迫的结果,湖泊生态治理与保护须充分了解系统的演化规律,但是相关认识受限于长期监测资料的缺失.为了厘清长江中下游地区典型草型湖泊生态系统演化轨迹,更有效管理受损湖泊,选择西凉湖为研究对象,利用沉积记录代用指标粒度、元素和硅藻等,在高分辨率放射性核素定年的基础上,分析了近150年来西凉湖生态系统的演变规律.结果表明,西凉湖在20世纪40年代之前水体清澈,营养水平较低,沉水植物相对较少;而20世纪40年代以后,人类活动逐渐增强导致湖泊营养水平升高,水生植被增多;硅藻群落结构逐渐由浮游硅藻组合向底栖和附生硅藻组合演替,同时沉积物营养不断增加,表明以流域土地利用方式改变、围垦和渔业养殖等为代表的人类活动深刻改变了湖泊生态系统结构.研究认为虽然湖泊营养在20世纪70代之后一直维持在较高水平,达到富营养化标准,但沉水植被的生长限制了湖泊藻类浓度,西凉湖并未藻类暴发.同时也发现外源营养的增加通过湖泊初级生产者深刻影响了湖泊的地球化学循环,造成了...     

云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

Assessment of nutrient distributions in Lake Champlain using satellite remote sensing

The introduction of nutrients to lakes causing eutrophic conditions is a major problem around the world. Proper monitoring and modeling are important to effectively manage eutrophication in lake waters. The goal is to develop remote sensing models for nutrients, total phosphorus and total nitrogen, in Lake Champlain. The remote sensing models were created using multivariate linear regression with the unique band combinations of Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus （ETM＋） imagery based on the empirical relationship with the field observations. The resulting models successfully showed nutrient distributions in the most eutrophic part of Lake Champlain, Missisquoi Bay, with reasonable adjusted coefficient of determination values （R2 = 0.81 and 0.75 for total phosphorus and total nitrogen, respectively）. The results show the feasibility and the utility of satellite imagery to detect spatial distributions of lake water quality constituents, which can be used to better understand nutrient distributions in Lake Champlain. This approach can be applicable to other lakes experiencing eutrophication assisting decision making when implementing Best Management Practices and other mitigation techniques to lakes.     

太湖水体溶解营养盐(N、P、Si)的冬、夏二季变化特征及其与富营养化的关系

先后于冬季(2003年1月)和夏季(2003年7月)对太湖水体溶解营养盐的组成进行了调查,分析了营养盐在湖水中的分布规律,初步探讨了太湖浮游植物营养盐限制因子的季节变化特征。结果显示:太湖溶解无机氮、磷、硅夏季比冬季略高一点,主要来自流域外源输入和湖泊内源释放,分布趋势受人为活动大小和湖泊自身特点的影响。