巢湖沉积物重金属污染生态风险评价及来源解析

为掌握巢湖沉积物中重金属污染现状并定量解析其来源,采用定点采样的方法获得了巢湖沉积物2015～2017年Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As、Hg等重金属数据,使用反距离加权插值法和风险评价编码法研究了上述重金属的空间分布特征及潜在生态风险,并应用PMF模型解析了其重金属来源,结果表明:巢湖沉积物中As三年含量均值超过了GB15618中规定的碱性水田土壤风险筛选值,而Zn生物可利用形态占比高,生态潜在风险大;巢湖沉积物中各类金属的空间分布与周边交通线位置相契合,主要表现出东西高中部低的状态,巢湖沉积物中总重金属主要来自交通源(43%)、自然源(27%)、农业源(18%)、工业源(12%),交通源贡献最大、自然源占比高于农业源和工业源,表明当前巢湖正处于城市化初始阶段,其重金属污染水平较低。但随着城市化规模的扩大及程度的加深,巢湖沉积物中重金属污染存在逐年加剧的风险。     

Response of organic carbon burial to trophic level changes in a shallow eutrophic lake in SE China

Lakes are an important component of terrestrial carbon cycling. As the trend of eutrophication in many lakes continues, the mechanisms of organic carbon(OC) burial remain unclear. This paper aims to understand the distribution of OC and the effect of trophic level changes on OC burial in Chaohu Lake, a shallow eutrophic lake located in the lower reaches of the Yangtze River, SE China. Two hundred and one surface sediment samples(0–20 cm) and 53 subsurface samples(150–200 cm) from the lake were collected.The OC accumulation rates(OCARs) are relatively low, with an average of 10.01 g/m2/year in the surface sediments. The spatial distribution of the OCARs is similar to that of allochthonous OC. The difference in total phosphate(TP) content between the surface and subsurface sediments(ΔTP) is significantly correlated with the autochthonous OC,suggesting that TP loading is a critical limiting nutrient for the lake's primary productivity.It is concluded that allochthonous OC is the dominant source of total OC in surface sediments compared to autochthonous OC. The primary productivity of Lake Chaohu increased due to increasing nutrient loading. However, the autochthonous OC contributed11% of the total OC in the surface sediments. This could be ascribed to strong mineralization in the water column or surface sediments.     

污水厂尾水受纳河段沉积物反硝化速率及对外源碳的响应

为揭示污水厂尾水排入对河流沉积物反硝化的影响,于2018年10月-2019年6月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水处理厂尾水排放口上、下游河段设置4个采样点位,隔月采集上覆水和表层沉积物样,解析沉积物反硝化速率及其时空变化特征,识别主要影响因素;同时,通过对外源碳（葡萄糖）响应的分析,评估沉积物反硝化过程的碳限制性.结果表明,4个采样点的反硝化速率在数值上存在一定的差异性,但并未达到显著性水平（p>0.31）;4个采样点位沉积物反硝化速率都表现为随碳浓度梯度增加而增大、随培养时间延长而下降的特点,表明受纳河段沉积物反硝化作用具有一定的碳限制性,且这种限制具有季节性特征,并以春季和秋季表现得最为明显;上覆水中温度和NO₃^--N浓度对反硝化速率影响较大,沉积物理化指标对反硝化作用的影响较为显著,且在重要和较重要影响因素方面,尾水排放口上、下游存在明显差异性.     

基于流域单元的环巢湖综合景观对河流水质的影响

考虑流域特征差异对河流水质的影响,以巢湖流域为研究对象,根据2019年10月至2020年9月河流监测点水质、气象、地形、土壤与遥感影像等数据,通过数字地形分析划分各监测点的流域单元,综合利用相关性分析、冗余分析以及多元回归分析探究了流域单元的综合景观特征（包括土地利用、气候、地形、土壤等）对环巢湖河流水质的影响.结果表明:①环巢湖河流水质空间差异大,主要污染物为总氮与氨氮,大多数河流总氮浓度超过Ⅴ类水质标准,污染严重的区域集中在合肥市区及周边河流以及丰乐河和杭埠河中下游.②流域单元综合景观特征对河流水质有着显著性影响.其中,建筑用地比例、斑块密度、散布与并列指数、香农多样性指数与水质指标呈正相关,而林草地比例、蔓延度指数与水质指标呈负相关.③在不同季节,流域单元的综合景观特征在湿季对河流水质的影响效应要强于干季,这主要是由干湿季降水的差异引起的.     

综合遥感与地面观测的巢湖水体富营养化评价

提出一种将地面观测数据空间插值与遥感反演结合的湖泊富营养化评价方法与业务化运行模式。对叶绿素a等可反演参数利用遥感影像反演,并利用实测值校正获得高精度反演结果;对总磷等不易反演参数采用空间插值获取全湖区数据,采用综合营养指数法对巢湖富营养化状态进行反演,获得2015年5月12日巢湖富营养化状态空间分布情况。结果表明,巢湖全湖为轻度和中度富营养化状态,呈现出西半湖高于东半湖的总体空间分布趋势。结合相关数据对巢湖富营养化成因进行推断,认为南淝河等上游河流各类营养物质输入量较大是造成西半湖北部富营养化严重的主要成因;西南部杭埠河等河流氮磷输入量较大,但其他营养物质输入较少,使得该区域总体呈现出富营养化程度偏低的现象。     

巢湖入湖河流沉积物中有机磷的形态分级研究

为识别巢湖流域污染物的特征、来源及其沉积物有机磷各形态分布与富营养化的关系，测定了7条巢湖入湖河流沉积物中有机磷各形态的含量，分析不同污染类型人湖河流沉积物中有机磷各形态分布的差异及与其他因素间的相关性。研究发现，不同污染类型人湖河流沉积物中水土保持控制型河流沉积物中有机磷各组分的相对含量顺序为残渣态Po〉富里酸-Po〉HCl-Po〉胡敏酸-Po〉NaHCO3-Po，平均的相对比例为7．5：3．1：1．9：1．5：1．0，而城市污染控制型和面源污染控制型河流沉积物中有机磷各组分的相对含量顺序恰好相同，面源污染控制型河流沉积物Po各形态含量低于城市污染控制型和水土保持控制型河流。中活性P。和OM、TP、Pi、Po、TN、NaHCO3-Pi、NaOH—Pi呈正相关，非活性Po与Po、NaOH-Pi呈显著正相关关系，反映了中活性Po很容易转化为生物可利用磷和非活性Po，且非活性Po仍然具有潜在的生物活性。     

巢湖十五里河沉积物磷吸收潜力及对外源碳的响应

2017年7月(夏季)和2018年1月(冬季),在巢湖十五里河干流的城乡梯度方向选择5个代表性采样点位,采集表层沉积物样,利用实验室培养法,测算沉积物磷的总吸收潜力SPU_(live)、非生物吸收潜力SPU_(kill)和生物吸收潜力SPU_(biotic),评估不同外加碳源(乙酸钠、葡萄糖及两者的混合溶液)对SPU_(biotic)的影响水平.结果表明,十五里河沉积物SPU_(live)存在时空差异性,且表现为SPU_(kill)高于SPU_(biotic);未添加碳源时,夏季和冬季的SPU_(kill)均值分别为3.016μg·(g·h)~(-1)和3.368μg·(g·h)~(-1),SPU_(biotic)均值分别为0.784μg·(g·h)~(-1)和0.323μg·(g·h)~(-1),夏、冬两季的非生物吸收潜力存在显著差异性;添加外源碳后,不仅SPU_(biotic)有了较大幅度的提升,生物因素在沉积物磷吸收中的贡献率水平也有了明显提高,且两者均表现为添加乙酸钠效果最显著,添加葡萄糖效果次之,混合碳源的效果相对较弱.由沉积物磷的生物吸收对外源碳的响应情况,可以判定十五里河沉积物磷吸收存在一定程度的碳限制性.     

巢湖滨岸水塘洼地沉积物反硝化速率及对外源碳氮的响应

2018年10月至2019年8月,在巢湖西半湖北侧滨岸筛选3个典型水塘洼地,采集表层沉积物及上覆水样,开展外源碳氮浓度梯度培养实验,解析底质反硝化速率对碳氮的限制性,并识别主要环境影响因素.结果表明：①洼地蒲草、水塘芦苇、水塘蒲草等3种植物丛沉积物对照样的反硝化速率[mg·（kg·h）^-1]分别为2.15~10.87（均值为6.47）、2.08~10.65（均值为6.97）、2.06~10.88（均值为6.76）,彼此间差异性不显著;②总体上,外源氮（硝态氮）的添加可以明显提高沉积物的反硝化速率,表明硝态氮为反硝化过程的限制性因素;③外源碳（葡萄糖）的添加导致植物丛沉积物反硝化速率明显下降,表明有机碳对沉积物反硝化产生了抑制作用;④外源碳氮同时添加明显提高了沉积物反硝化速率,除10月洼地蒲草丛和6月水塘蒲草丛低碳氮浓度沉积物反硝化速率相对较高以外,其它情形均表现为高碳氮浓度沉积物反硝化速率更高.     

巢湖十五里河沉积物硝化速率的城乡梯度变化及相关性

2017年7月—2018年5月,在巢湖十五里河干流城乡梯度方向的5个采样点位,按两月一次的频率采集表层沉积物及其上覆水.在此基础上,开展沉积物硝化速率城乡梯度变化规律分析,并识别主要影响因素.结果表明:①十五里河水体氮磷污染严重,并具有氨氮浓度相对较高的污染特点;②潜在硝化速率(PNR)变幅为0.003～0.021μmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.011μmol·g~(-1)·h~(-1),没有表现出明显的城乡梯度规律;③表面硝化速率(ANR)变幅为0.73～15.23μmol·m~(-2)·h~(-1),均值为4.19μmol·m~(-2)·h~(-1),也未表现出明显的城乡梯度规律;④十五里河沉积物硝化速率季节性变化规律明显,基本表现为:夏季春季秋季冬季,但5个采样点之间硝化速率的差异性程度不完全相同;⑤PNR与上覆水水温相关性较为显著,ANR与上覆水中NH~+_4-N和NO~-_3-N存在显著相关性,沉积物中对PNR和ANR影响较为显著的因素都是TN、NH~+_4-N和pH.     

基于HJ1A-CCD数据的高光谱影像重构研究

遥感影像高光谱重构可以从较少的光谱波段还原出丰富的高光谱信息,为水环境遥感提供更加适用的数据源,对内陆水体水色遥感具有重要意义.利用2009年6月13日获取的HJ1A-HSI和HJ1A-CCD数据,构建HJ1A-CCD数据的高光谱重构模型,重构结果表明:①与地面实测数据相比,重构数据和HJ1A-HSI数据在660～900 nm波长范围内的平均相对误差分别为0.305 1和0.337 7;②重构影像信息熵和平均梯度都高于HJ1A-HSI影像.此外,分别利用HJ1A-HSI数据和重构数据建立叶绿素a浓度的三波段反演模型,发现重构数据能得到更高的反演精度.