水源地型水库水生态安全评价方法探索

基于2018年8月开展的夏季江苏省17座水源地型水库水质调查数据,结合水源地型水库面临的主要水生态安全问题,综合运用层次分析法和专家意见法建立了水源地型水库水生态安全评价体系和方法,并首次提出将异味物质2-甲基异莰醇纳入评价体系.结果表明：江苏省水源地型水库水生态安全等级为优秀和良好的水库分别占29.4%和52.9%,处于一般等级的水库占17.7%;水库水生态安全的主要影响因素有透明度、异味物质2-甲基异莰醇（MIB）、蓝藻水华及富营养化.本研究通过抓住水源地型水库水生态安全的主要水生态指标进行简便易行的评估,可为类似水源地型水库因地制宜地制定个性化生态监测方案和评价方法提供科学依据.     

六都寨水库夏季富营养化状况与浮游植物分布特征研究

六都寨水库是湖南省邵阳市重要的备用水源地,本文在2012年夏季对六都寨水库水体理化指标和浮游植物群落结构进行调查,评价水库富营养化状况.结果显示六都寨水库氮、磷浓度较高,TN和TP平均值分别为0.88和0.04 mg·L-1,部分点位超过Ⅲ类水标准.调查期间库区浮游植物总细胞密度变化范围为3.68×106~5.84×106cells·L-1,水库中心区域以绿藻为主,靠近坝首处则以蓝藻为主.各点位Shannon-Wiener多样性指数(H')介于2.19~3.17之间,Chl.a浓度范围为3.64~20.24μg·L-1,综合营养状态指数(TLI)为38.51~48.11,六都寨水库水体已处于中营养状态.要从根本上控制六都寨水库水体富营养化进程,防范蓝藻水华风险,需通过长期科学监控和综合防治.     

洞庭湖水体异味物质及其与藻类和水质的关系

以洞庭湖水体中异味物质为研究对象,开展异味物质调查,并结合藻类结构、水质及其营养状况等因素,深入分析洞庭湖异味物质的来源和变化情况. 结果表明,DMS(dimethylsulfide,甲硫醚)、DMTS(dimethyltrisulfide,二甲基三硫醚)、β-cyclocitral(β-环柠檬醛)、MIB(2-methylisoborneol,二甲基异冰片)和GSM(geosmin,土嗅素)在全湖广泛存在,其最高质量浓度分别达到500.80、28.80、21.84、14.50和22.40 ng/L. 结合与藻类生物量的相关分析发现,直链藻、冠盘藻等硅藻可能是洞庭湖中DMS、DMTS和β-cyclocitral的重要来源,湖区土壤、沉积物中的微生物和死亡分解的藻类是MIB和GSM主要来源. 洞庭湖水体绝大部分处于中营养水平,其中东洞庭湖TLI(综合营养状态指数,为48.3)最高,南洞庭湖(为47.3)其次,西洞庭湖(为42.7)最低. 异味物质含量和水质的相关分析发现,异味物质质量浓度与TLI、水温、pH、ρ(DO)、ρ(TN)和ρ(COD_Mn)显著相关,说明水质对异味物质含量有重要影响.      

深圳荔枝湖富营养化综合治理工程效果研究

分析和比较了深圳荔枝湖综合治理工程运行9个月内不同湖区水体的叶绿素a、总磷、总氮及透明度的变化,探讨了综合治理工程对城市富营养化湖泊荔枝湖的水质改善情况.结果表明,治理工程运行期间全湖湖水营养水平控制在较低水平(总磷＜0.1 mg·L-1,总氮＜1.5 mg·L-1),四湖区藻类水平北湖区(16.77μg·L-1)和东湖区(21.45μg·L-1)较低,南湖区(35.83μg·L-1)、西湖区(32.69μg·L-1)相对较高,全湖水体透明度提高(全湖平均＞0.5 m);治理工程将湖水水质由劣Ⅴ类改善为Ⅳ类,由重富营养化水平改善为富营养化水平.     

湖库富营养化指标的高频监测方法研究

湖泊和水库中蓝藻水华等富营养化灾害的形成往往只需几天的时间,因此,在富营养化水体的水质管理上需要进行高频的水质指标监测.本研究以新安江水库(千岛湖)为例,基于水质传感器探头现场获取的水质参数,采用多元逐步回归分析方法,获得总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl)、营养状态指数(TSI)、透明度(SD)等指示湖库富营养化状况的关键水质指标与水体藻蓝素(PC)、浊度(TURB)、有色可溶性有机物(CDOM)、电导率(EC)、溶解氧(DO)等现场水质参数之间的定量关系,以满足高频监测湖泊富营养化关键指标的需要.结果表明,2013年调查期间,新安江水库各湖区水质差异较大,调查的54个点位中,SD介于1.10~8.60 m之间,TN介于0.78~1.68mg·L-1之间,TP介于7.90~71.1μg·L-1之间,具有较为宽泛的代表性.相关分析表明,CDOM与TN、TP、CODMn、Chl、TSI、SD均存在显著的相关关系,可以作为新安江水库水质富营养化状况的一个重要自动监测指标;TURB与TP、Chl、SD、TSI之间也显著相关,PC则与TN、CODMn相关,而探头获得的叶绿素浓度值(Chls)与TN、SD显著负相关.通过与实测值比较表明,统计分析建立的富营养化指标多元回归方程估算值与实测值吻合度较高,能够满足水体管理的需要.本研究为湖泊和水库的富营养化灾害监控、预警提供了理论依据.     

枯草芽孢杆菌对土臭素和2-甲基异冰片的降解动力学特性

土臭素(geosmin,GSM)和2-甲基异冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)是2种普遍存在于养殖水体中的土腥异味化合物,微生物降解是去除这两种物质的有效途径.本文研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解GSM和2-MIB的动力学特性.结果表明,枯草芽孢杆菌对GSM(1 000~2 000 ng·L-1)和2-MIB(1 000~2 000 ng·L-1)具有较好的降解性能,降解率均达90%以上;枯草芽孢杆菌对这些异味化合物的降解符合伪一级反应动力学,其生物降解速率常数(K)范围为0.14~0.41,降解速率不随GSM和MIB初始浓度的变化而变化;枯草芽孢杆菌对GSM降解的最大比生长速率umax为0.311,Monod常数KS为1.73,而在降解MIB过程中枯草芽孢杆菌的生长不符合Monod方程(R2=0.781).     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

上海某饮用水源地富营养化及防治建议研究

在2010年至2012年进行的上海某水源地水质监测资料的基础上,着重分析了该水源地2011年1月至10月总磷、总氮等多个分析因子的季节变化规律及点位分布状况,得出该水源地水库水体总磷及溶解氧浓度均符合国家相关标准,但总氮超过相应类别的标准;水体中的总磷、总氮、水温、光照条件、叶绿素a、溶解氧、透明度等是影响水体富营养化的重要环境因子;水源地的水质在温度低于20℃的春、秋、冬三季藻类爆发的可能性较低,但温度较高的夏季,具有藻类爆发的可能性等结论。从而反映了该水源地的富营养化现状及对市民饮用水影响的重大意义,并提出了防治建议。     

于桥水库周边农业小流域地表径流和亚表层流的磷素流失浓度特征

选择天津市重要饮用水水源地于桥水库周边2个农业小流域,连续5a进行了磷素流失的实验研究.结果表明,地表径流总磷浓度以果园为最高,浓度超过10 mg·L-1;村庄次之;农田最低,浓度在3 mg·L-1左右.降雨后亚表层流中磷浓度以果园为最高,且变幅最大,菜园次之,农田最低.在流域出口处,曹各庄流域地表径流总磷浓度达到10.07 mg·L-1,而桃花寺流域为0.69mg·L-1.土地利用类型格局和迁移廊道性质是造成2个流域磷素浓度差异的主要原因:曹各庄流域中村庄和果园同水库较近的距离(约200 m),以及道路型季节性河流增加了磷素迁移到受纳水体的风险;桃花寺流域中村庄和果园离受纳水体较远(约1500 m),在迁移过程中磷素被小石坝、植被过滤带和干塘等"汇"型结构所持留,从而减少了向受纳水体迁移的风险.     

富营养化饮用水源地山仔水库限制性营养元素研究

世界范围内关于水体富营养化的研究表明,流域尺度上营养盐的控制和削减是修复富营养化水体的关键措施,甄别水体限制性营养元素进而采取相应的控制措施是修复富营养化水体的有效途径.本文在时空格局上分析了富营养化饮用水源地山仔水库的限制性营养元素.结果表明,2003—2012年,山仔水库初级生产力的关键限制性营养元素为磷.秋、冬、春季,水体总磷浓度在0.02~0.09 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在35~72之间,表明TP浓度相对低,磷为限制性营养元素;夏季表层水TP浓度在0.06~0.13 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在11~13之间,表层水溶解性磷的浓度较低,磷主要蓄积在藻细胞内,由于温跃层的存在,底层释放的磷无法向表层水补给,故溶解态磷相对缺乏.总之季节变化对磷的限制性作用有显著影响.通过对山仔水库2003—2012年水体TP浓度和叶绿素a浓度相关性分析得出,修复水体需要控制的TP浓度阈值为0.028 mg·L-1.根据上述结果综合分析了已采取修复措施的效果,从而进一步提出了山仔水库富营养化的修复策略.     

长江南京段水源水中抗生素的赋存特征与风险评估

利用固相萃取-液相色谱-串联质谱技术(SPE-HPLC-MS/MS)分析了长江南京段水源水中抗生素的赋存特征.结果表明,16个采样点累计质量浓度范围为13. 37～780. 5 ng·L~(-1),平均值为92. 95 ng·L~(-1),共检出4种磺胺类、3种氟喹诺酮类、1种四环素类、5种大环内酯类和1种氯霉素类抗生素,平均质量浓度为0. 14～49. 91 ng·L~(-1),其中恩诺沙星(ERX)和克拉霉素(CLR)的检出率为100%,克林霉素(CLI)检出质量浓度最高(739. 44 ng·L~(-1)).与国内部分河流、湖泊相比,长江南京段水体中的抗生素浓度处于较低水平.生态风险评估结果表明,点位S2具有最大的联合风险熵值(0. 31),磺胺甲恶唑(SMX)、强力霉素(DOX)和罗红霉素(ROX)的环境风险熵值具有低等风险水平; 9种抗生素对不同年龄段人群的健康风险指数HQ在2. 22×10-6和4. 86×10-3之间,同时CLI和DOX为主要的潜在健康风险因素.     

赤水河流域水体抗生素污染特征及风险评价

为了初步探究贵州赤水河流域地表水的抗生素浓度分布特征及潜在生态风险,利用固相萃取-液相色谱串联质谱法（SPE-LC-MS）对地表水样品中21种抗生素进行检测分析.结果表明,赤水河地表水共检出12种抗生素,总浓度水平为ND～1 166.97 ng·L^-1,氧氟沙星、甲氧苄啶和磺胺嘧啶的检出率均为100%.平均检出浓度最高的3种抗生素分别是氧氟沙星(221.59 ng·L^-1)、四环素(13.18 ng·L^-1)和磺胺嘧啶(4.11 ng·L^-1),抗生素浓度分布呈现:下游(359.41 ng·L^-1)>中游(224.59 ng·L^-1)>上游(179.72 ng·L^-1).生态环境风险评估结果表明,下游点位W21具有最大的风险商值,其中四环素、强力霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、红霉素和林可霉素的风险商值具有中风险水平,氧氟沙星具有高风险水平,这说明赤水河流域水体抗生素可能会造成一定的生态风险.     

骆马湖表层水体中32种PPCPs类物质的污染水平、分布特征及风险评估

为评价骆马湖水体中药品和个人护理品(PPCPs)的污染水平、空间分布特征及生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱测定了骆马湖水体中22个采样点的32种PPCPs.结果表明,骆马湖表层水体中共检出了23种PPCPs,总浓度范围为892~1 536 ng·L~(-1),其中浓度最高的为诺氟沙星(256~707 ng·L~(-1)),其次是酮洛芬(85~438 ng·L~(-1))、安赛蜜(101~290 ng·L~(-1))及萘普生(1.9~112 ng·L~(-1)).不同采样位点的PPCPs浓度存在一定的空间差异,呈现湖东北部地区较高,西南部地区较低的趋势.房亭河入湖口处PPCPs浓度较高,嶂山闸出湖口处浓度较低.对13种药物类PPCPs生态风险评价结果表明,诺氟沙星RQs为0.26~0.72,对于骆马湖水生生态系统表现为中风险,吉非罗齐在大部分采样点RQs0.01,表现为低风险,其余的化合物RQs0.01未表现出生态环境风险.采用简单叠加模型计算PPCPs的联合毒性风险熵范围为0.29~0.75,整体上看,骆马湖PPCPs对于水生生物表现出中风险.对6种PPCPs的人体健康风险结果表明,RQs均小于1,表明骆马湖PPCPs对人体健康无直接风险.     

南京市饮用水源地抗生素污染特征及风险评估

采用固相萃取-液相色谱-串联质谱技术（SPE-HPLC-MS/MS）,对南京市饮用水源地抗生素含量及分布特征进行了分析.结果表明,17个采样点总浓度为0.56~1994.96 ng·L^-1,共检出5种大环内酯类、13种磺胺类、3种四环素类、8种喹诺酮类抗生素,平均浓度为0.30~37.07 ng·L^-1,其中检出浓度最高的抗生素为环丙沙星（CIP）,浓度为317.60 ng·L^-1,检出率最高的抗生素为克林霉素（CLI）,检出率为88.24%.与国内部分河流相比,南京市饮用水源地水体中大环内酯类、四环素类、喹诺酮类抗生素残留浓度处于较高水平.生态风险评估结果表明,点位S7具有最高的联合风险熵值（24.58）,氧氟沙星（OFX）的风险熵值最高,达到13.06;健康风险评估结果表明,9种抗生素对人体健康的风险熵Q_H为1.70×10^-3~9.47,强力霉素（DOX）、诺氟沙星（NOR）、恩诺沙星（ERX）、CIP和OFX对大部分年龄段的人体健康具有高水平风险.     

滨海地区混盐水体富营养化主因子识别与分析——以天津市清净湖为例

水质与水体营养化程度密切相关,提炼识别其中的主要影响因素并合理控制是水体富营养化防治的有效途径.我国滨海地区地表水咸化问题突出,混盐水体(含盐量500~30000 mg·L-1)众多,其中,许多混盐水体还同时面临富营养化加剧及水华的威胁.因此,本文以天津滨海地区典型混盐水体清净湖为研究对象,通过对其水环境监测数据的统计学分析,结合藻类生长模拟实验,对其富营养化主要影响因子进行识别与分析.结果表明,总磷和矿化度为清净湖藻类生长的主要影响因子,叶绿素a浓度与矿化度呈显著负相关关系,与总磷呈显著正相关关系,以总磷和矿化度为自变量的多元线性回归模型可较好地预测叶绿素a动态.水体含盐量在15000~25000 mg·L-1的范围适宜藻类生长增殖,而当盐度小于10000 mg·L-1或大于30000 mg·L-1时,藻类生长受到抑制;在清净湖当前氮浓度水平下,磷含量增加会促进藻类生长增殖,藻类生长速率呈P3组(10∶1,氮磷比)P4组(5∶1)P2组(20∶1)P1组(50∶1)P0组(无磷培养液),氮磷比为10∶1时最适宜藻类生长.     

广州南沙红树林湿地水体和沉积物中有机氯农药的残留特征

红树林湿地对保护海岸生态环境起着重要作用,为研究有机氯农药(OCPs)在广州南沙红树林湿地水体和沉积物中的残留水平、来源和生态风险,于2015年3月采集该地区10个表层水体样品和7个表层沉积物样品,并采用GC-ECD测定其中OCPs的含量.结果表明,水体中OCPs含量为1.89~90.19 ng·L~(-1),平均值为30.16 ng·L~(-1);沉积物中OCPs含量为3.10~16.02 ng·g~(-1),平均值为8.58 ng·g~(-1).与其他河口、海湾地区相比,研究区有机氯农药污染处于中等水平.研究区水体和沉积物间HCHs和DDTs的分配系数平均值分别为857和368;在分配系数较高的区域,沉积物成为水体二次污染源的潜力较大.来源分析表明,研究区水体和沉积物中近期仍存在HCHs和DDTs输入,HCHs主要来源于林丹的使用,DDTs来源于三氯杀螨醇与工业DDT的混合输入;与水体相比,沉积物中的OCPs可能包含更多历史残留组分.风险评价结果显示,水体中OCPs的生态风险较小,但沉积物中OCPs存在较高的生态风险,可能危害红树林生态系统.     

桂林会仙岩溶湿地水体与沉积物中有机氯农药污染特征

湿地对环境污染起重要的缓冲作用,但岩溶区岩溶管道的存在会导致污染物沿高度发达的岩溶管道对地下环境产生威胁.因此,认识岩溶地貌环境中的污染物分布特征是污染物生态风险评估与防范的前提.以24种有机氯农药（OCPs）为研究对象,分析了桂林会仙湿地枯水期和丰水期水体和表层沉积物中OCPs的含量组成特征,解析其来源,并开展风险评价.结果表明,水体中ρ（OCPs）范围为3.17~92.50 ng ·L^-1,沉积物中ω（OCPs）范围为1.16~219.52 ng ·g^-1,呈现以六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）为主的污染特征,水中OCPs含量表现为丰水期高于枯水期,沉积物中OCPs含量枯水期高于丰水期.特征比值法表明OCPs主要为长时间降解残留,部分点位有林丹的新输入.基于蒙特卡洛模拟开展健康风险评价,结果表明,95%分位数水平上,水体中OCPs对人体致癌风险大于1×10^-6,存在潜在健康风险但可接受;非致癌风险均低于1,说明研究区水体中OCPs残留水平不足以对人体造成非致癌风险.     

华东地区某水源水中13种磺胺类抗生素的分布特征及人体健康风险评价

饮用水源水中残留微量抗生素对人体健康的潜在威胁日益引起广泛关注.采用固相萃取、高效液相串联质谱方法分析了13种磺胺类抗生素在华东地区某水源水中的分布特征.结果表明,13种磺胺类抗生素在水源水中均有不同程度检出,总浓度为10.5~238.5 ng·L~(-1).其中磺胺甲唑(SMX)和磺胺(SAM)的检出频率为100%,检出浓度分别高达107.0 ng·L~(-1)和43.1 ng·L~(-1).水源地入水口磺胺类抗生素污染水平高于出水口,SMX在水源地不同位置浓度变化不明显.磺胺类抗生素呈现季节变化特征,冬季和春季浓度为110.8~117.9 ng·L~(-1),是夏、秋季浓度的3.6~3.8倍.基于风险熵的方法评价水源水中残留的磺胺类抗生素对不同年龄段人群的健康风险,结果显示磺胺类抗生素风险值均远小于1,甲氧苄啶(TMP)对0~3个月的婴儿健康风险最大(0.001).该水源水中磺胺类抗生素对人体健康尚不构成直接威胁,但长期和综合风险值得关注.     

河南省地表水源中PPCPs分布及生态风险评价

新兴污染物药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）在水环境中的赋存会对水生生物产生不良影响,饮水水源地PPCPs的存在更可能对人类健康造成危害.对河南省5个代表性饮用水水源中PPCPs的污染赋存进行了采样调查,并进行了相关的溯源分析和生态风险评价.结果表明,20种PPCPs在采样点检出累积浓度范围为24.2~317.6 ng·L^-1.其中,咖啡因（CFI）最高浓度达186.4 ng·L^-1,其次为磺胺甲噁唑（SMX）和氧氟沙星（OFC）,最高检出浓度分别为70.8 ng·L^-1和24.2 ng·L^-1.黑岗口水源地PPCPs污染水平高于其他水源地.通过不稳定化合物CFI与稳定化合物卡马西平（CBZ）浓度比值分析了PPCPs来源,水源地上游水体受污水排污污染以及水源地周边分散式生活污水面源污染可能是污染物主要来源.风险商（RQ）计算结果表明,各水源地检出的PPCPs对藻类呈现出中等到高风险,对无脊椎动物和鱼类呈现出低风险到中等风险,需要对相关的污染控制引起重视.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.