主分量分析法用于湖泊富营养化评价的相互比较

应用主分量分析法,建立一个度量湖泊富营养化程度的综合指标,根据该综合指标的大小,可以进行湖泊富营养化程度的相互比较.通过实例分析并与统计评分评价结果比较表明,该法具有显著辨别不同富营养程度的变异性能力.     

Human impact on current environmental state in Chinese lakes

Anthropogenic and natural disturbance to inland aquatic ecosystems displays a notable spatial difference, yet data to measure these differences are scarce. This study encompasses 217 lakes distributed over five lake regions of China and elucidates the environmental factors determining the spatial variability of the water quality and trophic status. A significant correlation between human modification index in surrounding terrestrial systems (HMT) and trophic status of lake ecosystems (TSI) was found, and the regression slope in each region was similar except in the Qinghai-Tibet Plateau region. It was further noted that the pattern of environmental factor network (EF network) differed among freshwater and saline lakes. The EF network was complex for freshwater lakes in less human-influenced areas, but intensive man-made influence disrupted most relationships except for those between total nitrogen, total phosphorus, chlorophyll-a, and water turbidity. As for regions including saline lakes, correlations among water salinity and organic forms of carbon and nitrogen were apparent. Our results suggest that HMT and EF network can be useful indicators of the ecological integrity of local lake ecosystems, and integrating spatial information on a large scale provides conservation planners the option for evaluating the potential risk on inland aquatic systems.     

基于延拓盲数的洞庭湖湖泊综合营养状态评价模型

基于湖泊水环境系统多种不确定性共存或交叉存在的特性,将延拓盲数理论应用于湖泊富营养化评价领域,用延拓盲数表示各参数浓度,与综合营养状态指数模型相耦合,建立基于延拓盲数的综合营养状态指数评价模型.采用该模型评价了洞庭湖的富营养化状况,结果表明,西洞庭湖、南洞庭湖和洞庭湖出口的富营养化程度较低,处于中营养级别,东洞庭湖的富营养化程度较高,处于中营养-轻富营养级别,并且有恶化到中富营养级别的趋势.相对于常规的确定性方法,综合评价模型得出了评价区域综合营养状态指数的可能值区间及其相应的可信度水平,较好地弥补了确定性评价方法的不足,更科学、全面地表征了评价区域的富营养状态与空间分布差异.     

Determining reference conditions for TN, TP, SD and Chl-a in eastern plain ecoregion lakes, China

Establishing the nutrient reference condition(baseline environmental condition) of lakes in an ecoregion is a critical consideration in the development of scientifically defensible aquatic nutrient criteria.Three methods were applied to determine reference conditions in the Eastern plain ecoregion lakes with respect to total phosphorus(TP),total nitrogen(TN),planktonic chlorophyll a(Chl-a) and Secchi depth(SD).The reference condition value for the lakes in the Eastern plain ecoregion by the trisection method is TP of 0.029 mg/L,TN of 0.67 mg/L,Chl-a of 3.92 mg/m 3,SD of 0.85 m,and the reference condition range by the lake population distribution approach is TP of 0.014-0.043 mg/L,TN of 0.360-0.785 mg/L,Chl-a of 1.78-4.73 mg/m 3,SD of 0.68-1.21 m.Additionally,empirical models were developed for estimating the reference Chl-a concentration and SD successfully for lakes in the Eastern plain ecoregion.Overall,the data suggest that multiple methods can be used to determine reference conditions and that in Eastern plain ecoregion lakes the reference condition corresponds to a mesotrophic status.     

我国若干湖泊水库的营养状态指数TSI_c及其与各参数的关系

基于我国２０多个湖泊水库的不同营养状态特征，首次得出了适用于我国若干湖泊的营养状态指数ＴＳＩｃ及其与各参数的关系，通过对这些湖泊的ＴＳＩｃ与ＴＳＩｍ值比较，指出ＴＳＩｃ比ＴＳＩｍ更适合于描述生物量与营养盐呈线性响应的我国这类湖泊的营养状态，此外还提出用相关加权法综合不同参数的营养状态指数，并用一个“综合”状态式来表示湖泊的营养状态。     

基于地理分区及神经网络的湖泊水库富营养化研究

构建了一个基于地理分区及神经网络的湖泊水库富营养化综合评价体系.以美国环境保护署Nutrient Criteria Database数据库为参照对象,有针对性地研究我国湖泊水库的情况,首次提出了基于地理分区的简易评价标准,对不同地理特征的水体富营养化临界值进行了定量研究.同时本研究还建立了基于神经网络的富营养化评价模型...     

湖泊水体富营养化评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型

根据湖泊水环境系统的不确定性,建立了基于随机模拟和三角模糊数的湖泊水体富营养化评价耦合模型,采用三角模糊数表征各营养因子监测值,运用随机模拟方法模拟三角模糊数,得到各变量的随机模拟序列,由综合营养状态指数法确定湖泊的营养等级概率水平。以宁夏沙湖为例,运用此耦合模型对水体的富营养化程度进行评价。结果表明:该方法将水体富营养评价中水环境状态的不确定性以确定性方法融入评价模型,直观表征了水体在各营养状态隶属度的复杂性,评价结果更加全面、合理。     

星湖浮游植物群落特征及水质评价

2006年7月调查了肇庆星湖4个子湖浮游植物状况并对其水质状况进行了评价。结果表明：浮游植物共监测到7门79种,细胞平均密度在10^5-10^6 cells.L-1,叶绿素浓度在2-5 mg.L-1。其中中心湖、青莲湖、仙女湖以蓝藻门的平列藻、色球藻占主要优势,而波海湖则以绿藻为主要优势群落。根据多样性指数评价结果,星湖属于中营养化至富营养化之间,其中仙女湖、青莲湖、中心湖已达到富营养化水平,4个子湖泊的富营养化程度由高至低依次为：仙女湖、青莲湖、中心湖、波海湖。     

地理气候及湖盆形态对我国湖泊营养状态的影响

利用SPSS统计分析软件的相关性分析和曲线估计功能分析了我国145个湖泊富营养化指标与自然因素之间的关系.富营养化指标包括2008—2010年现场监测的总氮、总磷、高锰酸盐指数、透明度、叶绿素a(Chla)和营养状态综合指数(TLI),自然因素包括:2个湖盆形态指标(平均水深和面积)、3个湖泊地理位置指标(经度、纬度和海拔)和3个气候指标(年均温、年平均降水量和>0℃积温).相关性分析的结果表明,TLI指数与湖泊平均水深和海拔呈显著负相关(p<0.01),而与湖泊所在经度、>0℃积温呈显著正相关(p<0.01,p<0.05).Chla与湖泊平均水深呈显著负相关(p<0.05),与年均温和>0℃积温呈显著正相关(p<0.05).曲线估计的分析结果表明,TLI与湖泊平均水深和经度呈幂函数关系,与海拔和>0℃积温呈指数函数关系.研究结果还表明,贫营养湖泊位于高海拔(>1000m)和低经度(<105°)地区,并且湖泊的平均水深大于30m.年平均降水量低于1000mm,>0℃积温低于5400℃.     

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.     

洱海流域湖泊生态系统健康综合评价与比较

基于2009年5月对洱海及其流域内的海西海、茨碧湖和西湖3个小型湖泊的水环境和浮游生物的调查,采用生态系统健康指数(EHI)和营养状态指数(TSI)法对其生态系统健康状态进行定量综合评价.结果表明:洱海流域湖泊整体处于富营养状态,健康状态较差;各湖泊健康状态存在空间差异:海西海和茨碧湖生态系统健康状态为中等,西湖和洱海健康状态为较差;而洱海湖泊内健康状态同样存在空间差异,北部和中部深水区较其他区域健康状态好.2种评价方法比较表明:洱海流域湖泊属于营养盐和生物量基本上呈正相关的响应型生态系统,生态系统健康指数(EHI)适用于洱海流域的生态系统健康评价.此外,整理分析洱海浮游生物历史数据,同样采用EHI法评价得出近20年来洱海生态系统健康状态呈逐渐恶化趋势,尤其1997年健康状态最差.     

江苏里下河腹部地区湖泊湖荡春季浮游植物群落结构和营养状态

以江苏省里下河腹部地区38个典型湖泊湖荡为研究对象,分析了春季浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,运用了基于理化指标的综合营养状态指数(TLI)评价方法和基于浮游植物群落结构分析的生物指标(Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J)评价方法,评价了湖泊湖荡营养状态.结果显示共采集到里下河腹部地区湖泊湖荡浮游植物7门50属89种,主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)和硅藻门(Bacillariophyta);浮游植物细胞丰度介于2.3×10~5～3.7×10~7 cells·L~(-1),生物量介于0.05～15.02 mg·L~(-1),绿藻门与隐藻门(Cryptophyta)在细胞丰度上占优势,隐藻门在生物量上占优势;梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、四尾栅藻(Scenedesmus guadricauda)为主要优势种;生物指标评价方法的结果显示湖泊湖荡总体为轻度富营养,与TLI评价方法的结果有较好一致性,表明两类评价方法在里下河腹部地区具有较强内在关联性.     

三峡水库营养状态评价标准研究

采用一维水力学模型和30年的系列水文数据,计算了三峡库区干流及其主要支流在不同来水条件下的月滞留时间和月平均流速,通过统计不同类型滞留时间和流速的发生概率,综合计算了库区的富营养化敏感指数,对三峡库区水体的敏感类型进行了划分,将库区水体分为河流型、过渡型和湖泊型3种.根据三峡水库营养状态调查结果,统计分析了过渡型和湖泊型水体的营养指标分布概率、富营养化阈值及其与叶绿素a的回归关系,确定了库区过渡型和湖泊型2种水体的营养指标分级标准值,提出了三峡水库营养指标指数值的确定方法和权重大小,对三峡水库不同类型敏感区的营养状态进行了综合评价,分析了评价结果与同期监测的浮游植物密度的相互关系,从而对三峡水库的评价标准和评价方法的科学性进行了验证.结果表明,三峡水库富营养化敏感程度从库尾至库首逐渐增加,三峡库区长江在银杏沱以上江段为河流型水体,在银杏沱至坝前江段为过渡型水体,位于丰都县以下的支流的回水区以湖泊型水体为主.分别制定了三峡水库过渡类型区和湖泊类型区的营养状态标准值,依据该标准所开展的营养状态综合评价结果与浮游植物数量具有显著的相关性,其中湖泊类型区的营养化程度高于过渡类型区,与三峡水库的现实状态相符合.     

基于叶绿素a分级的东部湖区富营养化标准研究

文章基于东部湖区142个湖泊的水质和水生态数据,选取富营养化的原因变量和响应变量,采用叶绿素a六段分级的方法,得到东部湖区各指标富营养化控制的分级标准值,与GB3838-2002中的各指标值相比,所得到的分级富营养化控制标准值均超过III类水标准,这为东部湖区湖泊的管理和控制提供了理论依据。     

湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法

针对湖泊水体富营化评价方法具有的不确定性问题,提出了湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法.该法的建立步骤分为3步:首先,根据富营养化评价标准,随机生成1000组富营养化水质指标样本,分别用灰色关联法、模糊评价法、打分统计法、经验频率法、贝叶斯方法、向量评价法6种单项方法进行富营养化评价;然后统计1000组样本中各单项方法的评价值与真值相同的次数,据此计算各单项评价方法在组合评价方法中所占的权重;最后利用权重值对6种单项评价值进行加权平均组合,从而得到真值次数加权法的组合评价结果.将真值次数加权法应用于全国30个湖泊的水体富营养化评价,结果表明,该法能有效降低单项评价方法的不确定性.     

我国湖泊系统氮磷时空变化及对富营养化影响研究

本文收集整理了32篇已公开发表的学术论文的湖泊富营养化有效监测数据约140组,对湖泊氮磷时空特征和富营养化的关系进行分析。结果表明,我国湖泊总氮(TN)和总磷(TP)的变化范围分别为0.11~29.2 mg/L和0.006~1.04 mg/L,其中氮的变异性比磷大。TN/TP的变化范围在0.86~84,几何平均值为16.43,这说明磷素是我国湖泊富营养化的一个主要限制因子。TN与纬度存在极显著的相关关系,随着纬度的升高,TN含量极显著地减少,但TN与经度的相关关系较弱(p=0.126),这可能与氮在经度上变异性大有关。TP与纬度和经度的相关关系都达到显著水平,随着经纬度的升高,TP显著地减少。TN/TP与经纬度也都存在显著的相关关系,随经度和纬度的升高,我国湖泊的TN/TP显著升高,表明磷素富集可能是造成南方湖泊的富营养化程度高的重要原因。我国湖泊水体氮素和磷素在化学计量上的变化,可能与我国目前湖泊富营养化频发密切相关。自上个世纪90年代至今,我国湖泊磷素含量上升极为显著,但氮素则变化不大(p=0.275),从而引起TN/TP显著下降,所以,解决我国湖泊富营养化问题的关键在于"磷"素的输入控制。     

Control concept and countermeasures for shallow lakes''eutrophication in China

Research on lake eutrophication in China began in the early 1970s, and many lakes in China are now known to be in meso-eutrophic status. Lake eutrophication has been showing a rapidly increasing trend since 2000. Investigations show that the main reasons for lake eutrophication include a fragile lake background environment, excessive nutrient loading into lakes, excessive human activities, ecological degeneration, weak environmental protection awareness, and lax lake management. Major mechanisms resulting from lake eutrophication include nutrient recycling imbalance, major changes in water chemistry (pH, oxygen, and carbon), lake ecosystem imbalance, and algal prevalence in lakes. Some concepts for controlling eutrophication should be persistently proposed, including lake catchment control, combination of pollutant source control with ecological restoration, protection of three important aspects (terrestrial ecology, lake coast zone, and submerged plant), and combination of lake management with regulation. Measures to control lake eutrophication should include pollution source control (i.e., optimize industrial structural adjustments in the lake catchment, reduce nitrogen and phosphorus emission amounts, and control endogenous pollution) and lake ecological restoration (i.e. establish a zone-lake buffer region and lakeside zone, protect regional vegetation, utilize hydrophytes in renovation technology); countermeasures for lake management should include implementing water quality management, identifying environmental and lake water goals, legislating and formulating laws and regulations to protect lakes, strengthening publicity and the education of people, increasing public awareness through participation in systems and mechanic innovations, establishing lake region management institutions, and ensuring implementation of governance and management measures.     

湖泊水质富营养化评价的模糊神经网络方法

为了探索人工神经网络用于湖泊营养化评价的可能性,提出了基于多准则学习的模糊神经网络湖泊水质营养化评价模型。该模型应用于我国五大主要湖泊水质营养化的评价结果表明,模糊神经网络用于湖泊水质营养化评价,具有简便、实用、客观性和广泛的通用性。      

滇池、洱海、泸沽湖浮游植物研究综述

综述了近年来研究者们对云南滇池、洱海、泸沽湖三大高原湖泊的浮游植物调查研究成果,揭示了湖泊水质类型、富营养化程度与浮游植物的种类、优势种、数量之间的关系。     

河道型水库基于敏感性分区的营养状态标准与评价方法研究

通过对河道型水库水动力学空间特征及其与富营养化敏感性的关系研究,提出了基于河道型水库敏感分区的营养状态评价标准体系以及评价方法.采用滞留率、缓流率等水动力学概率特征指标计算敏感性风险概率指数,在此基础上将河道型水库划分为河流类型区、过渡类型区和湖泊类型区,对不同类型区分别制定营养状态评价标准.建立了由叶绿素a、总磷、总氮及其透明度组成的营养状态评价指标体系,并对各种评价指标在河道型水库的适用条件进行了分析.提出了制定河道型水库营养状态指标分级标准值的统计学分析、营养化指数与营养状态指标的回归分析、营养状态指标的阈值分析等方法.同时对河道型水库的营养状态综合评价方法进行了研究,提出了河道型水库的营养状态综合指数计算方法以及营养状态划分标准.