鄱阳湖枯水期水体营养浓度及重金属含量分布研究

通过监测鄱阳湖枯水期的主湖区、五河入湖口以及碟形湖表层水体氮、磷等营养浓度以及重金属含量变化，对鄱阳湖全湖的营养状况以及重金属污染现状进行了系统分析。结果表明：2010年枯水期的鄱阳湖流域表层水体总氮、总磷、化学需氧量等含量较高，达富营养化水平，湖泊水质受总氮、氨态氮、总磷和pH的影响较大。且鄱阳湖水域的氮、磷等营养存在明显的空间差异。研究结果进一步显示，饶河入湖口水体N、P污染最严重（TN 314 mg/L；TP 025 mg/L），修河入湖口污染程度次之（TN 134 mg/L；TP 009 mg/L），而南矶山碟形湖水体污染最小（TN 049 mg/L；TP 005 mg/L）。鄱阳湖表层水体重金属Pb、Cd的含量较低，符合国家渔业水质标准要求，尤其是湖泊Cd含量低于地表水Ｉ类标准。但鄱阳湖流域Cu、Zn污染较严重     

丰水期鄱阳湖氮磷含量变化及来源分析

通过系统测定丰水期鄱阳湖湖水、主要支流水、长江水及部分农田水、地下水及城市污水的氮磷含量,对其氮磷含量变化及来源进行了分析,结果表明,鄱阳湖水体中主要的氮素形式是硝酸盐氮（090 mg/L）,赣江是其主要贡献者。鄱阳湖五大支流氮磷含量存在着较大的差异,赣江NO-3 N含量明显高于鄱阳湖其它主干流,而NH+4 N和TN含量以饶河的最高,TP以信江的最高。农田水、城市废水以及地下水含有较高的氮磷含量,是鄱阳湖及其五大支流氮磷的主要来源。农田水TN和TP含量最高,分别为1347、2863 mg/L。高含量的NO-3 N（735 mg/L）和NH+4 N（548 mg/L）分别出现在地下水和城市污水中。鄱阳湖水体氮负荷较大,N/P比值远大于7〖DK〗∶1。受滞留区及赣江和修水补给的影响,鄱阳湖主河道氮含量变化从上游至下游呈总体上升趋势。鄱阳湖湖体氮含量以下游最高,滞留区次之,上游主河道最低,TP含量呈相反的趋势变化。底层沉积有机物的降解和扰动导致鄱阳湖水体底层NO-3 N、NH+4 N、TN、TP的含量高于表层。     

鄱阳湖主要入湖口重金属的分布及潜在风险评价

于2011年5月在鄱阳湖的主要入湖口采集了水样和表层沉积物，测定并分析了其中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属元素的含量和分布。同时采用地积累指数法、潜在生态危害指数法和生态毒性效应等评价方法对沉积物中重金属的污染状况进行了分析评价。结果显示：鄱阳湖主要入湖口水体重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量均符合国家渔业水质标准要求，除修河的Pb和信江、饶河入湖口的Cd含量属于国家地表水Ⅱ类水质外，其它所有样地的4种重金属含量均低于国家地表水I类标准限值。沉积物中4种重金属含量均超过鄱阳湖相应背景值且呈积累富集的趋势，其中信江入湖口、饶河入湖口以及三江口已受到重金属的严重污染，潜在生态危害均为中等，而污染最轻的区域为南主湖区。揭示重金属污染程度顺序为Cu＞Zn＞Pb＞Cd；单个重金属潜在生态风险顺序为Cd＞Cu＞Pb＞Zn。进一步的生态毒性效应评价结果表明，虽然鄱阳湖主要入湖口沉积物已经受到重金属污染，但对多数底栖生物未产生明显毒害     

负荷历时曲线法在赣江流域TMDL计划中的应用

赣江流域是鄱阳湖水系的第一大流域，由于人口密度大、企业多，使得赣江流域的水环境日趋严重。为此，以赣江流域为对象，选择外洲站点为代表性站点，绘制赣江流域污染物的流量历时曲线和负荷历时曲线；并分析污染物最大日负荷的变化特征，赣江流域各月、各季节和各水情期的污染物最大日负荷波动较大，各时间段的污染物最大日负荷呈负偏态分布；最后比较了赣江流域现状负荷通量和允许负荷通量，发现赣江流域总体水质较好，COD有部分盈余，但NH3 N和TP的现状负荷已接近最大允许负荷，尤其在丰水期，说明面源对赣江流域的NH3 N和TP的贡献较大，赣江流域的污染物控制应以面源控制为主     

鄱阳湖湿地出露草洲分布特征的遥感研究

利用鄱阳湖区46景不同时相的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像，分别提取鄱阳湖的出露草洲范围，并假定只要一个时期是出露草洲就属于草洲，形成鄱阳湖湿地草洲潜在分布图，并分析鄱阳湖湿地出露草洲的分布特征。研究结果表明：(1)利用出露草洲面积与星子水文站观测水位得到二者的关系，表明出露草洲分布及范围受水位的影响显著，高水位时，大部分草洲被水淹没；低水位时，出露草洲面积大。此外，也受气象因素、草洲植物生长期的水位过程等因素影响；(2)出露草洲面积的季节变化明显：随水位的升高而减少，随水位的下降而增加；在植被生长期的春季和夏季，出露草洲面积逐渐减少，在秋季和冬季，出露草洲面积却逐渐增加；出露草洲面积最大在1月，最小在7月；(3)鄱阳湖潜在草洲的面积达2 441 km2，草洲可能出现的范围占整个鄱阳湖面积的69.5%     

鄱阳湖滨岸土壤磷素吸附特征研究

分层采集鄱阳湖近水滨岸土壤进行磷的吸附动力学及等温吸附试验,探讨不同位置滨岸土壤的总磷(TP)含量及其对磷吸附解吸特性的差异。结果表明:不同滨岸带土壤TP差异极显著(F=7. 103,p 0. 01),赣江入湖口滨岸土壤总磷含量显著高于其他滨岸土壤,且0～20 cm土层TP含量(635 mg·kg~(-1))20～40 cm土层(393 mg·kg~(-1))。各滨岸土壤的磷素动力学过程相似:即分为"快速吸附(0～2 h)"、"缓慢吸附(2～24 h)"与"吸附平台( 24 h)"3个阶段,平衡吸附量(Q_e)最大值为216. 0 mg·kg~(-1); Langmuir模型对磷的等温吸附拟合度为0. 951～0. 995,表层土壤最大吸附量(Q_(max))高于下层土壤,饶河(629. 12 mg·kg~(-1))吸附量最大,康山大堤(340. 72 mg·kg~(-1))最小。滨岸表层土壤吸附解吸平衡浓度(EPC0)小于0. 1 mg·L~(-1),磷流失风险较小,东部滨岸土壤对外源磷的缓冲能力优于西南滨岸土壤,最大吸附量与TP呈现极显著正相关。     

香溪河流域不同介质中碳、氮、磷的分布特征及相关性研究

为了解香溪河流域碳、氮、磷的分布情况及水、陆生态系统中这些生源要素间的相互关系,对流域内河岸带土壤、河流水体及沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行调查,分析它们在流域内的分布特点,探讨各要素在3种介质间的相关性及随河流级别的变化规律。研究发现,超过60%的样点土壤中TOC、TN含量处于"较丰富"或"丰富"等级,耕地附近样点的TOC、TN和磷矿区附近样点的TP普遍偏高。河流水体及沉积物中各要素的含量都与土壤中的含量紧密相关,但水、陆介质间TP的相关性较TOC、TN强。低级别河流样点土壤中TOC、TN、C/P、N/P值和沉积物中C/P及N/P值整体较高级别河流样点高。结果表明:以磷矿开发和农业施肥为代表的人类活动,对香溪河流域内生源要素的含量及分布产生了显著影响;水体中P元素含量与陆源关系最强,在水体污染控制中应予以重视。     

基于Landsat的近20余年东洞庭湖湿地草洲变化研究

利用多时相Landsat TM/ETM+影像,采用决策树分类法解译水域、泥沙滩地、草洲3种湿地类型,结合数字高程模型和相关水文信息,通过矩阵转移和贝塞尔曲线插值的方法,对低水位条件下东洞庭湖湿地草洲的时空变化特征进行分析。结果如下：（1）1989～2011年,草洲面积增加30506 km2,泥滩地面积减少27428 km2,水域面积呈波动状态;（2）草洲的主要扩张区域为长洲、新生洲、飘尾洲沿湖盆边缘部分、牛头洲大面积区域、武光洲 柴下洲、中洲 团洲部分;（3）草洲面积按高程分布呈先增后减特征,草洲覆盖的优势区域与非优势区域的高程分界点逐渐降低,水域和泥滩地分布的优势区域高程范围缓慢下移。草洲植被的生长分布和淹水条件关系密切,泥沙淤积和水文条件的改变都能导致淹水条件的变化,进而推进东洞庭湖草洲范围的扩张。此研究对于进一步明确洞庭湖湿地演变趋势及其形成机制具有重要意义     

南四湖入湖重点污染河流筛选与水环境问题分析

根据南四湖主要河流入湖口水质空间分布监测数据，按平均综合污染指数〖WTBX〗Pj〖WTBZ〗＞2的标准共筛选出洸府河和薛城小沙河等17条重污染河流，这些河流CODcr、TP、TN的单项污染贡献率平均值依次为455%、763%、86.4%，说明南四湖TN和TP主要来自于重污染河流， CODcr、TP、TN的单项污染分担率平均值依次为22.7%、15.4%、61.9%，说明南四湖的首要入湖污染物是TN，其次是CODcr和TP。给出了南四湖湖东区入湖河口NH3 N与TN的线性回归方程，受湖西与湖东地形地势、河流形态、水力停留时间以及水体中pH、SS、叶绿素a等多种因素的影响，湖西比湖东河流的硝化过程较完全，湖西区和湖东区入湖河口氨氮与总氮的平均比值分别为025和065。分析表明，重污染河流的汇水区域一般都在主要城镇和工矿区分布，CODcr和氮污染物主要来自于工业和城市生活等点污染源，磷污染物主要来自于部分工业行业。因此，加强南四湖流域的工业结构调整、重点企业截污和城市污水处理厂脱氮除磷等点源控制措施仍是重中之重。     

模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放及其影响

通过降低巢湖上覆水pH值以模拟限定条件的酸雨,旨在探究模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放的影响,以期预测酸雨或者酸性废水对湖泊生态系统稳定性的影响。结果表明:模拟酸雨过后上覆水的pH值均有回升,但强酸性模拟酸雨(pH 4.0)的恢复力较差;试验期间水体中的DO大小顺序始终为对照组试验组(pH 5.5)试验组(pH 4.0);模拟酸雨促进了底泥中氮和磷的的释放,且试验组(pH 4.0)上覆水中TN和TP含量显著高于试验组(pH 5.5)(p0.05);弱酸性模拟酸雨条件下以Fe/Al-P释放为主,强酸性模拟酸雨作用下以Ca-P释放为主;对照组的微囊藻生物量显著高于模拟酸雨组,说明模拟酸雨抑制微囊藻生长;pH值、TN、TP和Fe/Al-P均与底泥中四种主要重金属Pb、Zn、Cd和Cu含量显著相关(P0.05),说明酸雨和营养盐均是影响底泥中重金属赋存形态和释放性的重要因子。     

鄱阳湖区氮磷污染物分布、转移和削减特征

根据入湖污染负荷监测、调查资料和不同水文条件下流场-水质同步监测资料,应用数理统计方法,研究了鄱阳湖氮磷营养物质分布、转移和削减特征。研究结果显示:(1)总磷、总氮是影响鄱阳湖水环境质量的主要污染物,入湖污染负荷与入湖径流水量紧密正相关。(2)鄱阳湖换水周期短,水流更换频繁,氮磷污染物在湖区不会充分混合;氮磷超标水域随着水体流动,逐步向下游转移、扩散;湖水位处于消落状态,通江水道部分水域氮磷浓度超标。(3)湖相状态水环境比河相好,湖相状态一般不会出现大面积的总氮和总磷同时超标。(4)鄱阳湖水环境勉强维持Ⅲ类标准,如果出现损害环境的人类活动,脆弱的水环境将会恶化。针对这些特征提出了保护鄱阳湖"一湖清水"的对策建议。     

1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

鄱阳湖水利枢纽工程对湖区氮磷营养盐影响的模拟研究

运用EFDC模型构建鄱阳湖水利枢纽工程与主湖区的二维模型，使用Delft3D软件划分研究区域网格，并以2010年实测TIN、TP数据为初始条件，模拟水利枢纽运行前后湖区氮磷营养盐的变化特征，验证结果显示TIN 和TP的计算值和实测值吻合较好，证明了模型计算结果的有效性和可靠性。结果表明：水利枢纽运行后，枯水期湖区TIN、TP浓度分别增长2042%和2055%，达到286和044 mg/L，饶河是湖区污染物的主要来源；平水期湖区TIN、TP浓度分别增长1339%和1290%，达到208和018 mg/L，赣江主支与修河的汇流是湖区污染物的主要来源，枢纽对氮磷的影响主要体现在对磷素的控制上；在以松门山为界的南、北湖区，TIN表现出北湖区>南湖区，TP为南湖区>北湖区的变化特征；湖区N/P比值为927，比实测值低291%，磷素污染较重     

西苕溪干流水体、悬浮物和表层沉积物中营养盐分布特征与水质评价

了解不同介质的营养盐分布可以全面掌握河流的环境现状。为了调查西苕溪干流的营养盐分布特征和水质现状,沿着干流采集了11个点位的水体、悬浮物和表层沉积物样品,并对水体、悬浮物和表层沉积物中的营养盐特征进行了分析,拟为苕溪流域的水污染防治提供基础数据。研究表明:整个西苕溪干流,水体和沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)浓度均存在丰水期明显高于枯水期的季节变化特征,水体中总氮的浓度均超出地表水环境质量Ⅴ类的标准,显示氮污染是西苕溪流域的特点。相关性分析结果表明,悬浮物中的TN和有机质(OM)呈极显著性正相关(r=0.974,p0.01);水体中的TN和悬浮物的各营养盐指标之间的相关性均达到了极显著水平,但沉积物营养盐指标与水体的TN和TP相关性不明显,显示沉积物并不能很好反映流域水质的现状。     

通吕运河河滩沉积物重金属及营养元素的季节性特征

城市河道污染物的季节性变化能够反映出人类活动的强度和方式，研究其规律能够有效地进行污染控制。通过对南通通吕运河河滩4个采样区域沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)和重金属含量的分析，研究城市河流的不同污染源段河滩沉积物营养元素和重金属的季节性含量一般特征。结果表明：在位于入江口的1号区域，营养元素和重金属含量的季节变化比较大, TN、TP、OM和重金属在冬季含量较高；在2号区域居民生活污染较多，Cu、Zn含量较高；3号区域受工业污染较为严重，Pb、Cr、Cd含量较高。由于外来污染源较多，2号和3号区域的污染物季节变化无明显规律。在人类污染物较少的4号区域，污染物含量较低，一般表现出冬高夏低的季节变化。TN、TP、OM与金属之间的相关性研究表明：TN和OM的相关性较好，有机质与重金属之间的相关性也较好。总体来看，城市河道的污染状况与人类活动密切相关。     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

环鄱阳湖区农业面源污染TN/TP时空变化与分布特征

以鄱阳湖区周边12县市为研究区域，以氮、磷2种污染物为研究对象，以土地利用、畜禽以及农业人口为三大主要营养源，运用输出系数模型对环鄱阳湖区1997~2007年的面源污染现状负荷进行估算，结果表明TP/TN都呈现平稳上升的趋势，且面源污染高负荷区主要集中在南昌县、新建县和南昌市辖地区；预测2011~2020年TN/TP的变化，结果表明研究区域总磷总氮均有明显增长趋势，环鄱阳湖区年平均TN/TP相对现状年平均增长率为1746%和1602%。面源污染负荷的三大营养源贡献中畜禽输出负荷的贡献率随时间的推移有明显增加的趋势，农业人口和土地利用的贡献率有下降的趋势，揭示了环鄱阳湖地区禽畜污染将是农业面源污染的主要污染源。并借助GIS工具分析了TN/TP在环湖各地区的分布特征，指出了面源污染控制的重点工作区域     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据