三峡工程运行对洞庭湖水环境及富营养化风险影响评述

洞庭湖的江湖关系受自然因素及人为因素影响,其江湖关系的变化影响洞庭湖水文、水质、水环境容量和营养状态.近年来洞庭湖的富营养化指数不断升高,但水环境变化及富营养化风险变化的原因错综复杂,如何区分三峡工程运行等人类活动和气候变化等自然因素对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响是洞庭湖江湖关系研究的难点.根据近年来洞庭湖江湖关系、水环境或富营养化水平的相关研究,对洞庭湖由于三峡工程运行导致的江湖关系变化,以及该变化对洞庭湖水环境、富营养化风险的影响的研究进展进行系统梳理、分析、总结和评述.现阶段研究得出,三峡工程运行导致的江湖关系变化影响洞庭湖不同时段的水环境容量,在一定程度上改善了枯水期和泄水期洞庭湖水质;三峡工程运行后洞庭湖水体中的ρ（TP）有所降低,但洞庭湖湖体ρ（TN）、ρ（TP）仍相对较高,已能够满足藻类生长的需求,水华发生的制约条件是水体透明度和水流流速;江湖关系变化后洞庭湖富营养化风险增大的时段是蓄水期,其他时段富营养化风险减小;流速较低的东洞庭湖湖滩区、蓄水期流速降低明显的南洞庭湖滩区水华发生的风险增大,为水华发生的敏感区域.大型枢纽工程对通江湖泊污染物迁移转化影响的机理分析、对通江湖泊水环境影响的模拟及相关参数研究、对湖泊水环境及富营养化风险的长期影响等方面的研究还有待进一步完善.      

长江经济带建设背景下“两湖”生态环境保护的问题与对策

长江经济带建设背景下大型通江湖泊的生态环境保护至关重要。本研究以洞庭湖和鄱阳湖两湖(以下简称"两湖")为研究对象,着眼于通江湖泊"江湖—河湖—人湖"关系的扰动、失衡和调控,从水沙情势、水环境、湿地生态等层面剖析了两湖生态环境保护的3类9项问题,以此为基础提出了强化两湖水资源调控,保障生态流量;强化两湖流域水污染综合治理,保护水环境质量;强化两湖湿地生态保护等对策和建议。考虑到湖泊生态系统演替具有复杂及不确定性,研究结论可为长江经济带相关工作提供参考。     

鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响

鄱阳湖为长江流域最大的通江湖泊,江湖关系独特.现代鄱阳湖的形成及其演变是多种因素长期综合作用与发展的结果,且经历了几个不同的阶段.各种影响因素在鄱阳湖演变的不同阶段所发挥的作用也不尽相同.自然因素的影响过程较为缓慢,而人为因素的作用则较为明显,也更为直接.随着湖区人类社会经济的发展,人类对鄱阳湖的依存大大凸显其生态系统的重要性、脆弱性和敏感性.这必将对湖泊的演化,尤其是对冲积平原浅水湖泊的演变发挥决定性作用.特别是近年来面临着江湖关系、河湖关系和人湖关系的改变所带来的重大影响,未来鄱阳湖的发展和演变存在诸多变数和不确定性,面临着许多挑战.科学认识和预测江湖关系变化趋势及其对鄱阳湖的影响,并提出应对鄱阳湖演变与发展对策,对保障鄱阳湖生态安全尤为重要和迫切.     

长江中下游湖泊生态空间演变过程及影响因素

本文通过对长江中下游湖泊生态空间进行回顾研究,系统地总结了长江中下游湖泊生态空间演变过程和潜在的影响因素。近40年来,长江中下游湖泊面积萎缩严重,生态空间容量锐减,湖泊富营养化久治不愈、蓝藻水华频繁暴发、水生植被严重退化,生态空间质量急剧下降。归纳起来,其原因主要来自以下三个方面:(1)历史上长期的围湖造田和围网养殖损害湖泊生态空间容量和质量;(2)长江干支流水库群建设和运行对中下游通江湖泊生态空间产生负面影响;(3)社会经济快速发展和气候变化加剧湖泊生态空间质量退化。建议未来加强长江中下游湖群江湖关系演变的研究,科学确定湖泊生态空间容量的恢复目标及区域;统筹流域发展,布局重点生态工程,扩增湖泊生态空间;加强长江干支流水库群优化调度,保障中下游湖泊生态需水量。     

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

“十二五”太湖富营养化控制与治理研究思路及重点

在总结“十一五”太湖富营养化治理成效、存在问题的基础上,提出“十二五”期间水体污染控制与治理科技重大专项太湖富营养化控制与治理项目的总体设计思路. 项目以综合示范区水质改善为目标,重点研发园区化乡镇企业工业废水中难降解含氮、磷有机物的深度削减技术,农田种植业和农村分散式生活污水的控源减排技术,“湖荡湿地-入湖河流-湖滨缓冲带”为一体的生态拦截与修复技术;以湖泊水生态安全保障为目标,研发湖泛与水华灾害应急处置技术及建立水资源优化调度决策平台. 选择太湖流域重污染型竺山湾小流域、面源污染主控型苕溪小流域和城市化型太湖新城三大典型综合示范区,通过控源减排和生态修复关键技术的研发、集成和综合实施,实现综合示范区污染负荷得到有效控制、示范区水环境质量得到改善和规模化蓝藻水华发生得到有效控制的目标.      

洞庭湖水环境演变特征及关键影响因素识别

为了更有效地保护洞庭湖水环境,本研究基于1991—2015年流域社会经济发展、水文情势变化与湖泊水环境监测数据,从水质和藻类水华两方面探讨了洞庭湖水环境演变特征,采用主成分分析法筛选确定了主要驱动因素,并通过多元回归分析识别了不同阶段洞庭湖水环境演变的关键影响因素.结果表明:1991—2015年,洞庭湖水环境质量总体呈下降趋势;其中,1991—2002年洞庭湖水质下降较为缓慢,藻类水华程度总体稳定,影响水环境演变的关键影响因素为流域污染负荷输入,其中农业面源贡献相对较大;2003—2015年洞庭湖水质呈加速下降趋势,藻类水华程度也明显加重,局部水域已出现明显藻类水华现象,该阶段水环境演变主要受流域污染负荷输入和水文情势变化共同影响.因此,今后洞庭湖水环境保护不仅要继续加强流域污染控制,有效削减入湖污染负荷,也要密切关注水文情势变化对洞庭湖水环境的不利影响,采取针对性的措施,科学恢复或调整江湖关系,把不利影响降到最低.     

长江流域水生态环境安全主要问题、形势与对策

为进一步深化长江流域水生态环境保护的系统性、整体性科学认识,围绕长江水生态环境安全的主要问题及形势进行了剖析,提出了进一步加强长江流域水生态环境安全保障的对策建议.研究表明:在水环境质量方面,磷污染成为制约水质改善的主要影响因素,农业源排放量占比高,但工业源入河对水体的影响更直接,水库群运行带来的水沙条件变化对磷污染沿程演变有明显影响;在水生态健康方面,长江水生生物资源衰退、湖库富营养化格局发生改变、湿地生态功能退化问题突出;在水环境风险方面,化工围江、航运污染风险引起广泛关注.当前长江流域面临着源头区水资源战略储备减少、区域经济发展与生态环境保护双重压力仍较大、水环境质量仍存问题隐患、水生态系统退化态势未得到根本遏制等复杂且严峻的形势,未来长江水生态环境安全保障仍有诸多挑战.建议统筹长江全流域“一盘棋”,推进区域绿色协调发展,强化磷污染点面源综合管控,着力提升水生态健康水平,同时加快水环境风险隐患排查整治,强化科技创新有效供给.      

太湖流域水环境污染现状与治理的新建议

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,流域社会经济发展迅速,经济总量在全国占重要地位。由于长期以来主要依靠增加资源和劳动力投入,过度消耗自然资源和破坏生态环境来发展经济,已导致生态环境急剧恶化,特别是水体污染与富营养化日趋严重。通过对太湖流域主要湖泊、主要入湖河道及出湖河道野外采样化验分析,掌握了太湖流域河湖水质的最新状况,河湖富营养化的空间分布、河网之间、河湖之间相互关系。研究表明,太湖流域河流、湖泊富营养化现象依然十分严重,湖泊水质优于河道水质,出湖河道优于入湖河道。污染治理措施不足,太湖“零点”行动未从根本上改善太湖水质等是太湖流域水环境污染的根本原因。提出建立太湖流域新的河网水系、治湖与治河相结合、加大引江入湖的力度等治理太湖流域水环境的建议。     

江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究——代“江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究”专栏序言

近年来,江湖关系变化成为影响鄱阳湖水环境的重要因素之一.立足于近年来鄱阳湖与长江江湖关系变化,试图通过鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响因素,以及江湖关系变化对鄱阳湖入湖污染负荷、水质、沉积物和藻类水华影响等方面,深入揭示江湖关系变化对鄱阳湖水环境影响机理.其中,从N、P生物地球化学循环的角度切入,研究揭示江湖关系变化对水体和沉积物N、P等生源要素的产生、输移、转化与降解过程以及赋存形态与时空分布等的影响机理;利用水质-水动力耦合模型量化江湖关系改变对鄱阳湖水动力及水质的影响;应用SWAT模型以及GIS技术,定量估算了江湖关系变化对鄱阳湖入湖营养盐负荷及其典型湿地植被景观格局时空变化的影响;利用现场观测和室内模拟试验研究预测了江湖关系变化对鄱阳湖藻类水华风险的影响,并讨论分析了其影响的重点区域和时段.     

大纵湖水环境污染分析及防治对策研究

大纵湖是江苏省里下河地区的重要湖泊之一,该文介绍了大纵湖自然概况,分析了大纵湖污染现状,如对水环境状况,出、入湖河流水质状况,底泥污染状况以及污染源状况进行了分析,并剖析了大纵湖水环境和污染源特征。针对存在的氮磷超标导致湖体富营养化、生态退化以及入境客水污染等主要环境问题,提出了控制污染物排放总量、修复湖泊生态、治理客水和强化水质监控等措施,为有效地改善大纵湖水环境质量,遏制湖泊富营养化趋势提供科学支撑。     

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.     

洞庭湖平原中小型湖群沉积物铬污染特征与评价

于2007年采集洞庭湖平原地区10个中小型湖泊沉积物样品33个(其中表层样品29个,柱状样品4个),对沉积物重金属元素Cr的空间分布特征及其污染等级进行研究. 各湖泊表层沉积物中w(Cr)普遍高于环境背景值,其w(Cr)平均值排序为岳阳南湖>大通湖>珊珀湖>东湖>黄盖湖>安乐湖>北民湖>柳叶湖>毛里湖>芭蕉湖. 各湖柱状沉积物中w(Cr)由底层到表层的垂向上呈现不同的波动趋势. 各湖沉积物的铬污染程度按湖泊类型划分,表现为城市湖泊>投肥养殖型湖泊>人放天养型湖泊. 地累积指数法评价结果显示,洞庭湖平原地区中小型湖群沉积物中铬污染较轻,4个湖泊的10个采样点为偏中度污染,9个湖泊18个采样点为轻度污染,1个采样点没有污染.      

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.      

洞庭湖水环境污染状况与来源分析

在对洞庭湖水环境污染状况评价与时空变化规律分析的基础上,探讨了洞庭湖的特征污染物及主要来源。结果表明:2008年洞庭湖Ⅴ类及劣V类水质达78.6%,东洞庭湖和洞庭湖出口的营养级别达轻度富营养,总体水质呈现由入湖口水域到湖体水域到出湖口水域,水质逐渐改善的特点;洞庭湖的特征污染物为总磷和总氮;磷污染物主要来源于洞庭湖区、沅江和湘江;氮污染物主要来源于湘江,洞庭湖区氮磷污染主要来源于农业面源和城镇生活污染。     

基于环境一号卫星CCD数据的洞庭湖夏季富营养状态评价

利用环境一号卫星数据,系统地分析洞庭湖富营养状态的年际时空变化特征.通过星地同步地面实验,建立起洞庭湖水体的叶绿素a浓度遥感反演模型、富营养状态评价模型.利用2009到2013年8月的多期环境一号卫星CCD数据,对洞庭湖富营养状态进行动态监测和分析.结果表明:1洞庭湖区主要以中营养为主.2009到2013年富营养化水体占全湖的面积分别为48.57%、63.84%、51.10%、35.27%、52.10%.2010年富营养化水体占全湖面积比最大,其次是2013年.2洞庭湖富营养水体主要集中在大小西湖、东洞庭湖西部及内湖地区.2009年到2013年大通湖和南湖这两个典型内湖重度富营养水体占全湖的面积比都在逐年下降,水质有好转的趋势.     

南四湖及入出湖河流水环境质量变化趋势分析

南四湖作为南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,其水质状况一直受到人们的广泛关注. 根据南四湖流域主要入出湖河流14个监控断面及湖内5个监测站点的数据,从年际、年内、不同时间段和不同监测站点等进行了南四湖及河流水质变化趋势的综合分析. 结果表明,2007与2000年相比,南四湖入出湖河流监控断面的ρ（COD_Cr）总体下降率达到84.2%,ρ（NH₃-N）总体下降率达到79.7%. 南四湖及河流水质总体上出现了大幅度的改善,但距离稳定达到调水水质Ⅲ类标准的要求还有较大差距. 受水文情势、底泥释放和污染源以及各项污染控制措施等因素的影响,南四湖及入出湖河流监控断面水质改善存在一定的波动现象,水体富营养化形势严峻. 提出了科学合理地计算与分配南四湖养殖承载力和流域水环境承载力,重视非点源的控制与治理,大力推进“退耕还湿、退渔还湖”策略,是当务之急.      

西洞庭湖入湖河流磷的污染特征

为识别西洞庭湖长江三口分流来水与洞庭湖水系河流来水磷元素的污染特征,于2016年1-12月在西洞庭湖的主要入湖河流松滋河（三口分流河道）、沅江和澧水（洞庭湖水系河流）开展了水文水质同步调查,研究了入湖河流中磷浓度和组成的时空分布特征,剖析了水文因素对磷污染特征的影响,探究了磷的来源结构.结果表明,3条主要入湖河流流量平均值表现为沅江（1 718 m3/s）>松滋河（935 m3/s）>澧水（884 m3/s）,ρ（TP）平均值表现为沅江（0.070 mg/L） < 澧水（0.077 mg/L） < 松滋河（0.138 mg/L）;沅江的年均入湖磷通量（4 177.26 t/a）对于西洞庭湖磷污染而言仍起主导作用;沅江、澧水与松滋河的磷的形态以DTP（溶解态磷,占比为78.56%~90.19%）为主,并且松滋河DTP占比（90.19%）显著高于沅江和澧水（78.56%~83.34%）.进一步的分析显示,3条河流的磷污染状况受水文因素影响显著,沅江和澧水磷浓度表现为汛期高于非汛期,磷的主要来源为非点源;松滋河的磷浓度表现为非汛期高于汛期,汛期主要取决于长江来水状况,非汛期主要取决于松滋口以下区间的点源污染状况.研究显示,3条河流磷浓度和形态均具有时空差异性,并且年内变化规律差异较大.      

巢湖污染现状与水质恢复措施

巢湖是属于国家"三河三湖"重点水污染防治流域之一。近年来,湖体营养过程加剧,生态环境受到明显损害,制约了流域社会经济的可持续发展。巢湖湖区水中高锰酸钾、总氮、总磷含量分别为4.9、2.48、0.227mg/L,水质类别为劣ⅴ类(重度污染);表层沉积物中总氮、总磷含量平均值为1065、587 mg/kg。要实现流域水资源的可持续利用,必须加快水污染综合治理。文章分析了巢湖污染现状,结合实际情况提出了治理对策。