基于DRYESM模型的红枫水库水体热分层特征及关键控制因素模拟研究

水温结构是湖库生态系统演化的重要基础,热分层稳定性对深水湖库水体物理、化学和生物演化具有重要影响,因此研究水体热分层特征及关键控制因素具有重要意义。本文运用DYRESM水动力模型模拟了红枫水库2014年全年的水温变化特征,并对影响水体热分层结构的关键控制因素进行了探究。结果表明:1) DYRESM水动力学模型可有效模拟红枫水库的水体热分层特征及时间演化规律,可准确预测水体热分层形成和消亡的时间及去分层强度。2)气温变化对水库水体热分层具有明显影响,增温可加速水体热分层的形成,造成温跃层下潜和去分层延迟;短波辐射的增强(40%)不会对红枫湖水温结构造成明显影响,但可导致去分层发生时间后延;风速是水体热分层稳定性的敏感因素,当风速增加40%后,热分层演化发生较大变化,表现在6～9月份中层及底层水温大幅升高(从9℃上升到14℃),去分层时间提前30天,相应造成分层期缩短。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

农业面源污染逐渐成为制约我国现代农业和经济社会可持续发展的重大障碍,其治理工作在我国生态环境保护与治理工作中的重要性日益加强。本文概述了农业面源污染的基本概念、特征与成因,根据农业面源污染的"产-流-汇"3个发生发展阶段,总结了现阶段农业面源氮磷污染的治理理论与技术,并根据各阶段治理技术的优缺点提出我国未来农业面源污染治理过程中应该加强污染产生机制和迁移转化过程的研究,同时,通过少量的人工干预,努力提高单项治理技术的治理效率,将农业面源污染发生与发展的"产-流-汇"3个阶段的治理技术结合起来,突出流域治理思路。     

红枫水库和普定水库碳、磷、硅生源要素时空分布特征

选取了营养盐浓度和水体滞留时间存在明显差异的普定水库和红枫水库作为研究对象,通过对两个水库碳、磷、硅生源要素时空变化的分析,揭示了河流筑坝水库营养盐时空分布的主要影响因素.分析结果显示:普定水库表层水体溶解性无机碳(DIC)、总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性硅(DSi)大体上均表现出冬季较高、夏季较低的变化趋...     

西南地区水库生态环境特征与研究展望

西南是我国水资源富集区,随着清洁能源"西电东送"、城镇化建设和水利水电发展战略的持续实施,西南地区水库的数量将不断被刷新,水库数量快速增长与日益凸显的生态环境问题存在突出矛盾。西南地区水库具有独特的地质地理背景和生态环境特征,主要表现在:1)具人工建造属性,水环境与生态系统演化起点不同于天然湖泊;2)水位逆周期人为调控,消落带生态功能退化;3)亚深水型,水体季节性分层控制了湖泊的关键物理、化学和生物过程;4)沉积物有机质和营养盐蓄积量大,潜在二次污染风险大;5)物质循环的累积效应对水库及下游水环境与水生态安全具重要影响;6)水体富营养化与重金属污染叠加、复合;7)物质循环和生物过程受多界面作用控制。当前对西南地区亚深水型水库生态环境的研究远落后于东部浅水湖泊,亟待对其生态环境演变过程与规律开展深入研究,研究建立与之适宜的水环境演变理论和治理技术体系,为该类型水库生态环境保护与治理提供有效科技支撑。     

洱海沉积物重金属地球化学相及其污染历史研究

高原封闭、半封闭型湖泊是气候和环境演化的敏感指示器，其沉积物记录具有连续性、敏感性和高分辨率的特点。高原湖泊沉积记录在恢复和重塑各种短时间尺度（千年、百年、十年）的气候和环境演化序列上，具有其它自然历史记录无法替代的优势，尤其在揭示近代环境污染历史方面更有其独到之处。本文通过对洱海沉积物重金属地球化学相的研究，利用因子分析方法，识别了沉积物重金属的主要来源和影响其分布的主要因素，即：流域侵蚀作用、大气沉降作用、工业废水与生活污水的排放，以及早期成岩作用。同时，结合沉积物柱芯210PBex计年结果，本文初步评价了洱海150多年来的重金属污染历史：1958年以来．因为化石燃料使用量的增加．洱海湖区大气污染日趋严重；1982年后，由于西洱河水电站的建成运行和湖区植被的破坏，流域侵蚀作用显著加强，应当引起重视。     

贵州草海沉积物纤维素氧同位素研究及其古环境意义

纤维素在湖泊沉积过程中不易发生分解,故其稳定同位素组成能真实地反映原始环境信息。本文在建立一套有效的四阶段(酸洗、碱洗、漂白及碱洗)湖泊沉积物纤维素提取基础上,成功测定了近500年草海沉积物纤维素氧同位素组成。草海纤维素氧同位素组成与董哥洞石笋恢复的降雨量的一致性变化表明纤维素氧同位素主要反映湖水氧同位素组成,进而指示了湖区降雨量变化。     

放射性碳同位素在地表水体有机碳来源示踪中的研究进展

随着加速器质谱分析测试技术的不断发展,天然放射性碳同位素(△14C)被广泛应用于地表水环境研究.地表水(河流、湖泊)有机碳循环在全球碳循环中发挥着重要作用.利用放射性碳同位素探究地表水环境有机碳循环,不仅能定量识别有机碳的来源贡献率,还能提供有机碳迁移转化过程的信息.本文综合介绍了放射性碳同位素分析技术原理,比较了溶解...     

贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究

在实验室条件下,模拟了温度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、pH、扰动、微生物等环境因子对红枫湖底泥磷释放的影响。实验结果表明:(1)底泥磷的释放量随温度的升高而增大,5℃时底泥磷的释放通量为0.59mg·m-2·d-1;25℃和35℃时底泥磷的释放通量分别为1.25和3.68mg·m-2·d-1。(2)厌氧(DO2.0mg/L)条件下,底泥磷释放显著,释放通量在1.15~4.57mg·m-2·d-1之间;好氧(DO6.0mg/L)条件下,底泥磷的释放通量仅为0.82mg·m-2·d-1。(3)底泥磷的释放与上覆水pH值密切相关,且释放量随上覆水pH值的升高而增大,当pH=5.5和pH=7.5时,底泥磷的释放通量分别为1.15和1.25mg·m-2·d-1;当pH=9.5时,底泥磷的释放通量为4.57mg·m-2·d-1。(4)扰动条件下的底泥磷释放通量(2.62mg·m-2·d-1)明显大于静置条件下的底泥磷释放通量(1.25mg·m-2·d-1)。(5)微生物对底泥磷释放有明显影响,灭菌条件下的底泥磷释放量明显大于有微生物条件下的底泥磷释放量。综上所述,高温、厌氧、高pH值、强烈扰动均可促进红枫湖底泥磷的释放,微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。基于红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,计算了不同环境条件下红枫湖底泥磷的释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量约为8.58t,占红枫湖水体总磷负荷(约28t)的30.6%,表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,亟待开展底泥内源污染治理。     

阿哈水库沉积物-水界面磷、铁、硫高分辨率空间分布特征

选取贵州典型高原亚深水型湖库阿哈水库为研究对象,利用薄膜扩散梯度技术获取夏季分层期不同湖区沉积物-水界面磷、铁、硫的原位、二维高分辨分布信息,并结合水化学及沉积物磷形态分析,探讨了沉积物P-Fe-S分布规律及控制因素.结果表明:沉积物-水界面DGT-P的浓度变化范围0.00~0.43 mg·L~(-1),DGT-Fe的浓度变化范围0.00~2.83 mg·L~(-1),DGT-S的浓度变化范围0.00~0.10 mg·L~(-1).阿哈水库沉积物孔隙水磷、铁、硫浓度在垂向分布上没有显著的相关性,DGT-P、DGT-Fe甚至还呈反向变化,这与很多湖泊的研究结果存在明显差异,其原因可能是阿哈水库沉积物具有很高的Fe/P和Fe/S比值,过剩的Fe导致还原态S以FeS/FeS_2形式沉淀后,P仍然被Fe(Ⅲ)固定在沉积物中.阿哈水库沉积物磷形态以Na OH-SRP和BD-P为主,Na OH-SRP含量变化范围为192~604 mg·kg~(-1),平均值约为392 mg·kg~(-1),BD-P含量变化范围为143~524mg·kg~(-1),平均值约为225 mg·kg~(-1).阿哈水库底层水体长期处于厌氧环境,Fe、S地球化学循环对沉积物内源磷释放起着重要控制作用.     

硝酸钙抑制底泥磷释放的模拟研究

在实验室模拟了硝酸钙对底泥磷释放的影响、环境效应及作用机制。结果表明,硝酸钙可有效降低孔隙水和上覆水中溶解活性磷(SRP)的浓度,且对于红枫湖底泥来说,抑制磷释放的硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O最佳用量为187.5g/m2。实验表明硝酸钙的使用是安全的,既可保证上覆水中氨氮浓度满足III类水的要求,也不会造成水体重金属的污染。硝酸钙抑制底泥磷释放作用机制如下:1)硝酸钙在底泥脱氮微生物的作用下发生反硝化作用,在硝态氮被消耗的同时,溶解有机碳亦被氧化降解;2)硝酸钙将底泥中的Fe2+氧化为Fe3+,促使铁氧化物及氢氧化物的形成,最终使孔隙水及上覆水中SRP的浓度大幅降低。因此,硝酸钙可有效抑制底泥内源磷的释放,是一种高效的底泥内源磷释放原位钝化剂,可为湖泊底泥磷污染提供有效的治理手段。