千岛湖水体营养盐时空变化及水环境挑战

为揭示亚热带深水水库水环境变化特征及其驱动力,于2020年5月—2021年4月在千岛湖布设100个监测点,开展了为期1年的逐月水环境调查,分析营养盐时空分布特征及水质风险.结果表明：千岛湖水体总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)、浮游植物生物量(PB)等关键水环境指标时空差异大,全库年均TN浓度为0.92 mg/L,其中月均最大值出现在3月,为1.04 mg/L,最小值出现在8月,为0.78 mg/L,安徽段库区年均值为1.60 mg/L,而东南库湾年均值为0.83 mg/L;全库年均TP浓度为0.021 mg/L,其中月均最大值出现在7月,为0.033 mg/L,最小值出现在11月,为0.013 mg/L,安徽段库区年均值为0.052 mg/L,而东南库湾年均值为0.015 mg/L;全库年均Chla浓度为5.1μg/L,其中月均最大值出现在7月,为10.0μg/L,最小值出现在11月,为1.6μg/L,安徽段库区年均值为11.4μg/L,而东南库湾年均值为3.0μg/L;全库全年Chla浓度最大层PB平均值为2.396 mg/L,月均最大值为8.246 mg/L(8月)...     

嘉陵江鲁班水库氮磷时空分布特征及截留率

鲁班水库是四川省第三大水库,具有灌溉、发电、防洪的功能.针对当前鲁班水库总氮(TN)、总磷(TP)浓度超标问题,阐明水库氮(N)、磷(P)时空分布特征,量化水库TN和TP的截留量及截留率,并识别影响水库水质的关键因素.结果表明:水库TN浓度年均值为(0.65±0.22)mg/L,TP浓度年均值为(0.05±0.03)m...     

洱海水体氮磷时空分布及其对ρ(Chla)的影响

为探讨影响洱海藻类生长的主要水质因子,对洱海近20年的水质变化及2009—2010年水质和ρ(Chla)时空变化进行了研究. 结果表明,1992年以来上覆水中ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)总体呈上升趋势,近年来有所下降,ρ(Chla)与ρ(TN)和m(N)/m(P)呈显著正相关. 2009年5月—2010年12月上覆水中ρ(TN)为0.20～0.96mg/L,ρ(TP)为0.018～0.042mg/L,ρ(Chla)为6.02～22.48μg/L;年内ρ(TN)和ρ(TP)最高值均出现在7—8月,m(N)/m(P)和ρ(Chla)最高值出现在8—9月,ρ(Chla)与m(N)/m(P)呈极显著正相关.随水深增加,ρ(TN)和ρ(TP)呈上升趋势,ρ(Chla)呈下降趋势;1d内ρ(TN)最高值出现在17:30前后,ρ(TP)和ρ(Chla)最高值出现在14:30前后,ρ(Chla)与ρ(TP)呈显著正相关;年内7—8月水质最差. 洱海水体ρ(Chla)年际变化主要受ρ(TN)和m(N)/m(P)影响,年内变化主要受m(N)/m(P)影响,而日变化则主要受ρ(TP)影响.      

水文地貌分区下鄱阳湖丰水期水质空间差异及影响机制

在2011年7月鄱阳湖丰水期水质参数采样分析的基础上,结合Delft3D水动力模型结果,针对鄱阳湖湖区建立了8个水文地貌分区,分析了丰水期总悬浮泥沙(TSS),总磷(TP)、总氮(TN)与叶绿素a(Chla)浓度的空间分布特征,研究了各分区下的水质因子之间的关系.结果表明,鄱阳湖丰水期平均TSS浓度为33.65mg/L,远高于2003年以前10mg/L的平均浓度水平;平均氮、磷营养盐浓度分别为1.61mg/L及0.075mg/L,已达到并远远高于富营养化发生条件,而平均Chla浓度为5.99μg/L,并未达到富营养化湖泊水体临界值.Chla与其他各水质因子无显著相关性,而高泥沙浓度区域的TP与TSS呈现显著相关性.在不同鄱阳湖水文地貌分区下,高强度湖泊采砂活动的北部高流速水域TSS浓度高于河口三角洲水域3倍;TN,TP营养盐浓度表现为流域面源污染负荷大的赣江,饶河河口三角洲水域≥高强度湖泊采砂活动的北部高流速水域>流域污染负荷较小的修水河口三角洲水域及中部湖心水域.Chla则受营养盐浓度水平与水动力因素共同作用而表现为河流交换速度慢且高营养盐浓度水域>水流交换速度快且高营养盐浓度水域>水流交换速度慢且低营养盐浓度水域,其中饶河信江潼津河河口三角洲水域Chla浓度最高,平均水平达到12.53μg/L,超过了富营养化水体的临界值.     

三峡水库干流倒灌对支流库湾营养盐分布的影响

三峡水库蓄水后,库区普遍存在干流水体倒灌支流的现象。为探明干流倒灌对支流库湾水动力学特性及其营养盐分布的影响规律,于2010年对库区4条典型支流库湾水流速度、水深、总氮(TN)、总磷(TP)等进行了监测。监测结果表明,干支流以异重流形式进行水体交换;大宁河、磨刀溪、小江3条支流库湾水体TN、TP浓度均低于干流水体;香溪河库湾水体TN浓度同样低于干流水体,但库湾上游水体TP浓度高于干流水体;受干流倒灌影响,支流库湾水体主要营养盐空间分布不均,营养盐浓度高的干流水体倒灌进入库湾,对其影响范围内的支流水体的营养盐起到补给作用。     

西丽水库叶绿素a时空分布特征及其影响因素

以典型亚热带供水型水库--西丽水库为研究对象,对其2013年4月-2014年6月藻类ρ（Chla）及其相关环境因子进行监测,分析了藻类ρ（Chla）时空演变规律及其与环境因子的关系.结果显示:西丽水库ρ（TChla）（TChla为总叶绿素a）为2.65~60.35μg/L,其中蓝藻ρ（Chla）为0.77~30.58μg/L,硅藻ρ（Chla）为0.77~31.62μg/L,绿藻ρ（Chla）为0.77~12.71μg/L.汛期（6-9月）优势藻为蓝藻,其他时期硅藻占优势,绿藻全年处于较低水平.藻类分布具有明显的空间异质性,ρ（Chla）整体呈西北库区高东南库区低的特点,汛期白芒河入库区域ρ（Chla）偏高,存在一定的藻华风险.汛期盛行西南风,平均风速为2.7 m/s,有利于藻类自高浓度的西部库区向东迁移,一定程度上降低了藻华风险.水库流场空间差异较大,水体流速为0.005~0.025 m/s,水库主导流向为东北-西南,对西北库区的高浓度藻类起到稀释作用.Pearson相关分析和典范对应分析（CCA）显示,温度、有机物以及径流量是影响藻类生长和分布的前三位因子,磷是藻类生长的限制性营养盐.      

基于Mann-Kendall法的湖泊稳态转换突变分析

采用变化趋势与倾向率、Mann-Kendall趋势检验法和突变点分析法对1981~2008年间太湖湖泊稳态转换关键因子总氮(TN)、总磷(TP)和叶绿素a(Chla)进行突变识别,结果表明,(1)TN、TP和Chla分别在0.05、0.10和0.05水平上呈显著增加趋势;(2)TN浓度在1990~1991年间和1994~1995年间发生了两次突变;TP浓度突变点发生在1987~1988年;Chla浓度历史变化存在三个阶段,1981~1989年为第一阶段,尚未产生突变阶段,第二阶段为1990~1996年,突变过渡阶段,第三阶段为1997~2008年,属于突变后的状态;(3)综合TN、TP和Chla浓度历史变化存在不同阶段,结合各因子的历史变化序列,太湖湖泊稳态转换突变点为1988年和1997年,并把太湖划分为三个阶段,第一阶段为1981~1987年, TP浓度为0.025mg/L,属于草藻共存,接近于清水稳态阶段;第二阶段为1988~1996年, TP浓度为0.086mg/L,属于藻草共存阶段;第三阶段为1997到2008年, TP浓度为0.103mg/L,属于藻型浊水稳态.研究结果表明Mann-Kendall法在湖泊稳态转换突变分析中具有一定的适用性.     

平原城市区设闸河流氮磷污染物入海通量研究

利用2013~2015年海河防潮闸断面逐日流量及离散的水质数据,基于LOADEST模型构建了TN、TP入海通量多元线性回归方程,对方程进行了评估验证,TN、TP模型的判定系数（R2）分别达到0.917、0.924,表明LOADEST模型适用于平原城市区设闸河流断面污染物入海通量的评估。评估结果表明,海河防潮闸断面TN、TP入海通量及水质表现出不同的变化特征。2013~2015年,TN浓度月均值变化范围3.38~8.33 mg/L,汛期（6~10月）浓度低于非汛期,TP浓度月均值变化范围0.17~0.88 mg/L,汛期浓度高于非汛期;TN年均入海通量2200 t/a,汛期占43.7%,日均入海通量25.8 t/d,非汛期日均入海通量是汛期的2倍;TP年均入海通量216 t/a,汛期占69.3%,日均入海通量2.5 t/d,汛期日均入海通量高于非汛期,9月份最高,4月份最低。研究结果可为实施陆海统筹的最大日污染负荷（TMDL）总量控制提供科学依据。     

蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

五里湖湖滨带富营养化评价

通过对五里湖湖滨带水质的监测,Chla值范围为19.96～33.77 mg/m3;TN范围为3.51～7.15mg/L;TP范围为0.119～0.249mg/L;高锰酸盐指数范围为8.381～10.16mg/L;SD范围为0.35～0.58m。利用灰色聚类法对五里湖湖滨带进行富营养化评价,结果表明:该地区处于富营养状态。Chla与TP、高锰酸盐指数间呈显著的正相关关系,TN、SD与Chla间的相关性较差。磷是五里湖湖滨带富营养化的限制性因子。     

环境因子对香溪河春季藻类生长影响的模拟实验

2010年3~5月间,分3批次采集了香溪河水样,以水体营养盐浓度、水温、光强和流速为环境因子,以Chla比增长率为评价指标,在室内进行L9(34)的正交藻类培养实验,研究了环境因子对春季优势硅藻生长的影响.结果表明,在实验所设定的水平范围内,水体营养盐浓度总氮(TN)为3.5mg/L、总磷(TP)为0.3mg/L,水温20℃,光强为4700lx以及流速为0.1m/s时,最适宜藻类生长.4因子对藻类生长影响大小依次为光强、流速、水温、营养盐浓度.流速在0.05m/s和0.1m/s的情况下,藻类生长率明显高于静水.当TN<1.5mg/L,TP<0.1mg/L时,增加TN、TP浓度可显著促进藻类生长;当TN、TP浓度分别达到3.5mg/L、0.3mg/L时, N、P浓度的增加对藻类生长影响甚微.     

大连英那河水库氮磷营养盐分析及富营养化评价

根据英那河水库2013年全年水质监测数据,分析该水库中总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素(Chl-a)等水质指标的季节性变化规律,并进行富营养化评价。结果表明:英那河水库TN和TP年均浓度分别为2.44 mg/L和0.015 mg/L,其中TN浓度超出《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,N/P值为110-602,水库为磷限制型水库;TN和Chl-a浓度随季节变化显著,TP浓度较小,无明显变化;富营养化评价表明,英那河水库为中营养,污染源主要为上游来水的氮源。     

重庆三峡库区非点源污染评价与影响因子分析

选取重庆三峡库区4个行政建制镇进行非点源污染监测与调查,以COD、TN、TP、Cu、Zn等指标为主要研究内容对库区农村环境进行污染特性分析并且利用等标污染负荷法对其生活污水、生活垃圾、畜禽养殖、水产养殖、化肥流失、农药流失、水土流失等污染源进行非点源污染评价。结果表明:COD、TN、TP、Cu、Zn的平均排放浓度分别为22.15 mg/L、6.37 mg/L、1.49 mg/L、47.73 g/kg、85.24 g/kg,库区主要污染物依次为TN、TP、COD、Cu、Zn等,主要污染源依次是畜禽养殖、化肥流失、生活污水、生活垃圾、农药流失、水土流失、水产养殖等。采用SPSS软件对影响库区环境污染的季节、收入水平、地域、畜禽养殖规模、环境基础设施完善程度等因子进行了分析,结果显示:COD主要影响因子是地域和畜禽养殖规模,TN主要影响因子是季节、地域和畜禽养殖规模,TP主要影响因子是环境基础设施完善程度、畜禽养殖规模和地域,Cu、Zn主要影响因子均是畜禽养殖规模。该研究可为重庆三峡库区生态修复、城乡统筹下的城乡规划及产业布局提供理论基础。     

太湖梅梁湾理化指标分层的空间分布特征

为了解大型浅水湖泊水体理化指标的空间分异特征,在太湖梅梁湾布设62个采样点,垂向分为3层,调查水体中Chla、TN、TDN(溶解性总氮)、TP、TDP(溶解性总磷)的质量浓度及SD(透明度)、DOS(溶解氧饱和度)等水体理化指标,统计分析了夏季太湖水体理化指标空间分布特征及影响因素. 结果表明:①梅梁湾水体理化指标垂向时空变幅不同,垂向相对变幅平均值ρ(TN)为68.0%,ρ(TDN)为40.1%,ρ(TP)为138.0%,ρ(TDP)为35.7%,ρ(Chla)为66.0%,DOS为79.0%,营养盐总量的垂向差异比溶解态大;②平面上,水华堆积区ρ(TN)、ρ(TDN)、ρ(TP)、ρ(TDP)、ρ(Chla)、DOS平均值分别为梅梁湾平均值的4.45、2.45、6.45、4.74、2.08、1.02倍,比垂向差异大;③风场驱动下蓝藻堆积对水体各理化指标空间分布的影响巨大;④ρ(Chla)垂向分层明显,ρ(Chla)的垂向变幅表层0.2m处显著高于下层,可达89.7μg/L. 浅水湖泊的水体理化指标时空变异大,受气象条件、水动力条件等因素的影响,故在监测点位布设及数据分析时,应考虑垂直分层采样、滨岸带采样并详细记录采样条件.      

城镇分布对新安江水系及千岛湖营养盐浓度的影响

快速城镇化会加剧地表水体氮磷营养盐的富集,引起水体富营养化问题. 研究城镇分布对河流与湖库氮磷污染特征的影响,分析其污染热点与来源具有重要意义. 于2020年7月—2021年7月调查了新安江水系及千岛湖水体氮磷污染的时空变化特征,分析了水质与土地利用类型的关系,揭示了千岛湖水体氮磷污染的来源. 结果表明:①时间上,新安江水系氮磷浓度季节性变化差异明显. TN浓度表现为冬季枯水期〔(1.96±1.24) mg/L〕>主汛期〔(1.63±0.71) mg/L〕>春汛期〔(1.42±0.49) mg/L〕,TP浓度表现为主汛期〔(0.101±0.049) mg/L〕>冬季枯水期〔(0.067±0.068) mg/L〕>春汛期〔(0.06±0.033) mg/L〕,汛期氮、磷浓度分别是非汛期的1.6和2.4倍. ②空间上,城镇污染对水体营养盐浓度影响显著. 水体流经人口集中、城镇化程度高的屯溪区后,TN、TP、NH₄+-N浓度平均增幅分别为86.1%、77.7%和164.4%,干流水体受纳歙县城镇三大支流来水后,TN、TP浓度平均增幅分别为47.6%、70.3%. ③ Spearman相关分析结果表明,5 km缓冲区耕地和建筑用地面积占比与氮磷营养盐各形态浓度之间均存在显著正相关关系,其中建筑用地面积占比对NH₄+-N浓度影响较大(R=0.323,P<0.001),耕地面积占比对NO₃?-N影响相对较大(R=0.265,P<0.05). 研究显示,城镇面源污染是新安江水系氮磷污染的主要来源,降雨径流是水体磷富集的主要驱动力,枯水期城镇污染对水体氮浓度的影响较大,在千岛湖营养盐控制中应尤为关注上游城镇污染管控.      

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.      

三峡水库支流回水区富营养化时空分布特征

为了解三峡水库175m水位蓄水后库区支流回水区富营养化现状,探索支流回水区富营养化时空变化规律,在三峡库区支流回水区开展了富营养化普查和监测。结果表明,库区支流总磷浓度为0.035~0.65 mg/L,平均浓度为0.157 mg/L,总氮浓度为0.681~5.690 mg/L,平均浓度为2.037mg/L,远远高于湖库水体出现富营养化的总磷和总氮临界浓度0.02、0.2 m g/L,库区支流营养盐条件适宜藻类生长。在每年4~9月的春季、盛夏和夏秋之交的非暴雨时段,当气温和光照适宜,支流回水核心区富营养化现象明显,出现藻类"疯长"的水华现象,但受气温变化影响明显,库区的富营养化现象仍是间歇的,局部的。     

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.      

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.     

千岛湖现状水质评价及纳污能力研究

千岛湖千岛湖即新安江水库,是我国长三角地区最大的淡水人工湖和重要的水源地,生态战略地位极为重要,是我国现阶段不可多得而亟需保护的水生态区域之一。开展千岛湖水环境功能区纳污能力核定,在此基础上控制区域排污总量,是落实科学发展观,有效保护千岛湖水资源,防止水污染的一项重要基础巩工作。本研究在充分调查千岛湖周边社会经济、水文、水质、污染源、水环境目标的基础上,对千岛湖的污染物入湖量进行了系统的研究。在确定千岛湖功能区不同水质指标纳污能力计算方法后,对千岛湖的污染物入河量(COD、NH3-N、TP、TN)展开了计算。计算显示:现状污染负荷法计算出千岛湖COD、NH3-N和TP指标纳污能力分别为16420 t/a、2225t/a和434 t/a。狄龙模型计算得出湖区TN现状1.0 mg/L时的纳污能力为3970.21 t/a,2020年0.8 mg/L和2030年0.5mg/L目标值时的纳污能力分别为3176 t/a和1985 t/a。