云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

生物炭原位修复富营养化水体的试验研究

通过实验模拟,考察了粒径、炭层厚度、水体温度等因素对生物炭吸附与固定底泥氮磷的影响。结果表明:生物炭对氨氮与磷酸盐的最大吸附容量分别为4.92 mg/g、1.90 mg/g,吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,在温度5~35℃、粒径80目、炭层厚度0.5cm时,模拟水体中TN和TP浓度可维持在0.55~0.85 mg/L和0.02~0.04 mg/L之间,说明生物炭能很好的吸附水体中的N、P并将其固定在底泥中。     

池塘残饵对底泥氮、磷释放影响的模拟研究

运用室内静态模拟的方法,设置静态释放组(A组)和饲料添加组(B组),研究了池塘残饵分解对底泥氮、磷释放的影响.结果表明,A组DO高于B组(P<0.05),A组pH值为中性,B组pH值呈弱酸性.添加饲料后,B组硝态氮低于A组(P<0.05),而B组活性磷高于A组(P<0.05).实验第2~14 d,A组氨氮高于B组(P<0.05),此后B组氨氮升高,实验结束时B组氨氮高于A组(P<0.05).研究表明,添加饲料的B组,初期氨氮和硝态氮的释放都受到抑制.静态释放的A组,氮的释放变化是先上升,后降低的趋势,而饲料添加的B组,氮的释放变化趋势则是先降低,后升高.B组饲料分解向上覆水释放大量的磷,活性磷的变化呈现先上升后下降的趋势.     

合肥城郊典型源头溪流不同渠道形态的氮磷滞留特征

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原理,解析深潭和曲折沟渠氮磷滞留特征.结果表明:1深潭的As值较曲折沟渠大,但其α值则较弯曲沟渠小1个数量级,而且As和α值随水文条件变化均不显著;2深潭中主渠道流动水体的NH+4-λ较其暂态存储区的NH+4-λs高2~3个数量级,曲折沟渠的NH+4-λ与NH+4-λs数值较为接近;3深潭中NH+4-Vf较SRP-Vf高1~2个数量级,而在曲折沟渠中,不仅NH+4-Vf与SRP-Vf数值较为相近,NH+4-Sw与SRP-Sw也基本相当;4深潭的NH+4-U较SRP-U高出2~3个数量级,曲折沟渠NH+4-U则较SRP-U高出1~2个数量级;5总的来说,在对NH+4和SRP滞留影响方面,深潭和曲折沟渠存在较大的差异性,且在深潭中NH+4的滞留效应显著超过SRP.     

基于“径流-地类”参数的非点源氮磷负荷估算方法

东江作为广东省重要的饮用水源,其上游农业集水区非点源氮磷流失量备受关注.因此,本文以东江上游上莞河小流域为研究区,利用2011年的集水区水质监测数据,在平均浓度法及输出系数法的基础上,构建基于"径流-地类"参数的非点源氮磷负荷计算式,其径流、地类参数分别通过校正后的SCS模型和土地利用现状图获取,并分别对上莞河流域及流域各地类的非点源氮磷流失量进行估算.研究结果表明,汛期上莞河流域氮磷流失量主要来源于非点源污染,其非点源氮、磷流失量分别占氮、磷流失总量的97.32%、98.05%.坡度对流域非点源氮磷流失影响较小,地类是影响非点源氮磷输出的重要因素.构建的计算式能较好地估算非点源氮、磷负荷量,在次暴雨尺度非点源氮、磷输出量模拟精度分别为84.78%、81.06%.2011年度上莞河流域非点源氮、磷输出量分别为48923.4、7189.3 kg,耕地、居民地分别是非点源氮、磷输出的关键源区,其非点源氮、磷输出量分别占流域非点源氮、磷输出总量的84.20%、58.54%.     

附着藻类对浮游藻类生长抑制的试验研究

通过室内模拟实验，研究了在实验室条件下，以控制一定的温度、照度、pH值等条件，并设置氮磷比在10：1到25：1的范围内变化时，观测浮游藻类单独培养和浮游附着藻类混合培养时的生长竞争情况，为富营养化水体的水华控制提供一定的理论依据。另外，还探讨了以葡萄糖为外加碳源，对浮游藻类和附着藻类生长状况的影响。结果表明，在氮磷比为20：1时，浮游藻类单独培养和混合培养下的浓度差最高，其值为159&#215;10^5 cells／L。随着氮浓度的增高，当温度越高时，附着藻类对浮游藻类的竞争优势越明显。同时浮游藻类比附着藻类更能适应较高的COD浓度。     

淀山湖浮游植物营养限制因子的研究

通过藻类增长的生物学评价(Nutrient Enrichment Bioassay)研究淀山湖浮游植物生长限制性因子，并采用析因方差分析和事后比较方法分析营养盐（PO^3-₄P、NH₃N、NO^-₃N）对浮游植物生长速度、平均最大现存量和平均最大特定增长率的影响。研究表明：磷对浮游植物生长有明显的促进作用，能提高浮游植物的生长速度和现存量，且促进作用随磷浓度（0.13～0.53 mg/L）的增加而加强，磷是淀山湖浮游植物增长的第一限制性因子；低浓度硝氮（2.91～5.91 mg/L）对浮游植物生长有微小的促进作用，但高浓度（5.91～8.91 mg/L）的硝氮表现出抑制作用；氨氮对浮游植物生长有抑制作用，并随浓度（1.25～7.25 mg/L）的增加而增大；添加磷+硝氮能明显促进浮游植物生长，磷与硝氮之间存在一定的交互作用.     

高锰酸盐复合药剂强化混凝改善再生水景观湖水质研究

实验通过投加助凝剂以强化混凝沉淀过程,从而达到去除再生水景观水中的藻类。以PAC为混凝剂,高锰酸盐复合药剂(PPC)为预氧化助凝剂,通过烧杯实验确定PPC、PAC同时投加,最佳投量分别为1 mg/L、60 mg/L。生产性实验中,机械加速澄清池强化混凝对TP、叶绿素、藻密度的去除率分别为54%、32.3%和35.4%,湖水中TP、TN逐渐降低分别由4.9 mg/L、23 mg/L降至0.72 mg/L、10.3 mg/L。PPC提高了混凝沉淀对藻类的去除效果,改善了再生水景观湖水质,降低水中氮磷营养盐的含量。     

湖泊营养物基准指标优选方法研究

中国目前尚未形成完善的湖泊营养物基准指标优选方法,导致湖泊营养物基准的建立在指标选取上存在较多困难。简单介绍了美国环境保护署利用压力响应关系法选择湖泊营养物基准指标的过程,并以此为基础,根据中国湖泊富营养化的实际情况加以改进,提出了适合中国的湖泊营养物基准指标优选方法。还以某流域湖泊为例,探讨了在探索性数据分析过程中营养物基准指标的选取方法。     

基于循环农业的湖北省畜禽废弃物承载力研究

基于氮磷平衡,结合湖北省各州市2018年统计年鉴种植业和畜牧业数据,对湖北省畜禽废物承载力进行测算,并分析了湖北省各州的畜禽废弃物污染风险。结果表明:2017年湖北省畜禽废物实际承载量为5 019.44万头猪当量,理论承载量以氮、磷计分别为10 043.85和12 364.78万头猪当量,污染风险指数分别为3.33和2.71,说明湖北省整体处于中污染风险,但各市州有较大的差异,其中鄂州市、十堰市、神农架市有很大的污染风险。研究结果可为湖北省种养业平衡整体规模配置、布局调整和粪污消纳等决策提一定的供科学依据。