大型浅水湖泊磷模型参数不确定性及敏感性分析

以太湖作为大型浅水湖泊的代表,以EFDC模型为基础建立关于磷的沉积成岩模型,运用拉丁超立方抽样方法、普适似然不确定性分析方法和区域敏感性分析方法,对成岩模块中与磷迁移转化有关的16个参数进行敏感性分析.结果表明,太湖全湖区磷酸盐和总磷的时间空间分布都极不均匀,成岩模块参数的不确定性在磷酸盐和总磷的模拟方面都存在强烈影响.以上覆水磷酸盐为输出目标,"沉积物-水"界面遭受的风浪扰动在水深相对更浅的湖区更为直接,湖湾区水的流通性较差,利于沉积物中溶解态磷释放.以上覆水总磷为输出目标,湖心区颗粒态磷和溶解态有机磷的质量浓度受成岩模块参数不确定性的影响较大.敏感参数主要是动力特性与和氧相关的两类参数.对于大型浅水湖泊,底泥沉积成岩模块敏感参数的重要性不弱于水动力、水质模块,针对不同水质、底泥分布的水域,模拟磷元素时应注重敏感参数的取值率定.     

艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年～2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年～2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0. 414)夏季(0. 390)秋季(0. 287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0. 374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010～2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32. 32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0. 483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R~2=0. 866,RMSE=0. 042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著.     

洪湖营养盐时空分布特征及成因分析

洪湖是江汉平原重要的淡水水体。为了揭示洪湖营养盐时空分布特征和原因,开展了对洪湖为期一年的采样调查,连续采集12个月水样和一次沉积物样品,测定样品中营养盐含量。结果表明:(1)洪湖水体营养盐污染水平较高,除氨氮(NH_4~+-N)外,总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)难以达到Ⅱ类。(2)空间上有机物污染浓度呈现南高北低的特征,氮磷呈现西高东低的特征;时间上冬季水体氮磷平均浓度最高,夏季氮磷平均浓度最低; COD_(Mn)和氮磷变化相反。(3)表层沉积物有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)含量范围分别是16.3～180 g/kg,0.704～7.64 g/kg,0.312～0.801 g/kg。总氮和有机质空间分布相似,南部东北部西北部;总磷空间分布特征,西北部东北部南部。洪湖水质时空变化受内源和外源共同影响。内源主要来自沉积物和水生植物,外源输入主要包括四湖总干渠汇入和人类活动产生的污染。     

Nutrients regeneration pathway, release potential, transformation pattern and algal utilization strategies jointly drove cyanobacterial growth and their succession

In order to better understand the contribution of nutrients regeneration pathway, release potential and transformation pattern to cyanobacterial growth and succession, 7 sampling sites in Lake Chaohu with different bloom degree were studied every two months from February to November 2018. The carbon, nitrogen (N) and phosphorus (P) forms or fractions in surface, interstitial water and sediments as well as extracellular enzymatic activities, P sorption, specific microbial abundance and community composition in sediments were analyzed. P regeneration pathway was dominated by iron-bound P desorption and phosphorus-solubilizing bacteria solubilization in severe-bloom and slight-bloom area respectively, which both resulted in high soluble reactive phosphorus (SRP) accumulation in interstitial water. However, in severe-bloom area, higher P release potential caused the strong P release and algal growth, compared to slight-bloom area. In spring, P limitation and N selective assimilation of Dolichospermum facilitated nitrate accumulation in surface water, which provided enough N source for the initiation of Microcystis bloom. In summer, the accumulated organic N in Dolichospermum cells during its bloom was re-mineralized as ammonium to replenish N source for the sustainable development of Microcystis bloom. Furthermore, SRP continuous release led to the replacement of Dolichospermum by Microcystis with the advantage of P quick utilization, transport and storage. Taken together, the succession from Dolichospermum to Microcystis was due to both the different forms of N and P in water column mediated by different regeneration and transformation pathways as well as release potential, and algal N and P utilization strategies.     

Selection of water source for water transfer based on algal growth potential to prevent algal blooms

Water transfer is becoming a popular method for solving the problems of water quality deterioration and water level drawdown in lakes. However, the principle of choosing water sources for water transfer projects has mainly been based on the effects on water quality, which neglects the influence in the variation of phytoplankton community and the risk of algal blooms. In this study, algal growth potential (AGP) test was applied to predict changes in the phytoplankton community caused by water transfer projects. The feasibility of proposed water transfer sources (Baqing River and Jinsha River) was assessed through the changes in both water quality and phytoplankton community in Chenghai Lake, Southwest China. The results showed that the concentration of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in Chenghai Lake could be decreased to 0.52 mg/L and 0.02 mg/L respectively with the simulated water transfer source of Jinsha River. The algal cell density could be reduced by 60%, and the phytoplankton community would become relatively stable with the Jinsha River water transfer project, and the dominant species of Anabaena cylindrica evolved into Anabaenopsis arnoldii due to the species competition. However, the risk of algal blooms would be increased after the Baqing River water transfer project even with the improved water quality. Algae gained faster proliferation with the same dominant species in water transfer source. Therefore, water transfer projects should be assessed from not only the variation of water quality but also the risk of algal blooms.     

盐结皮对艾比湖湿地土壤特性的影响及其自然要素分析

为探讨艾比湖湿地内土壤盐结皮(SSC)与土壤特性的相互作用关系,以及影响SSC厚度的自然要素。采用野外调查与室内试验相结合的方法,在湿地内选取30个具有代表性的样点,并在其周围选取无SSC的样点(30个)作对比,对研究区内有SSC和无SSC覆盖的土壤特性(有机质、容重、质量含水量、总盐、全氮、全磷和p H)进行对比分析,并结合气候要素(风速、气温、湿度和降水量)探讨其对SSC厚度的影响。结果表明:(1) SSC覆盖的土壤总盐平均含量为27.7 g/kg,质量含水量为16.8 g/kg,显著高于无SSC覆盖的土壤总盐(17.8 g/kg)和质量含水量(10.7 g/kg),有SSC覆盖的土壤有机质、全磷和全氮含量分别为6.9、0.88和0.63 g/kg,低于无SSC覆盖的土壤有机质(8.8 g/kg)、全磷(1.05 g/kg)和全氮(0.87 g/kg),有SSC覆盖的土壤碱性更强、容重更大;(2) SSC覆盖下的土壤总盐、容重和p H随深度增加而下降,质量含水量、全磷和全氮随深度增加而增加。SSC厚度与土壤总盐(0.676**)、质量含水量(0.513**)和容重(0.484*)成正相关,与有机质(-0.426*)、p H(-0.402*)、全磷(-0.233)和全氮(-0.303)呈负相关,随深度增加相关性逐渐减弱;(3)主成份分析表明SSC厚度3 cm时,土壤总盐、质量含水量和风速对其影响最大,权重分别为0.42、0.25和0.17。总之,SSC可以提高土壤保水性,增加土壤容重,但不利于养分的积累,会使土壤碱化、盐化更强烈。SSC的厚度受土壤总盐、质量含水量和风速的影响较大。     

扑草净水环境质量基准及风险评估

选择田间使用量大的扑草净为研究对象,分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布,推导了扑草净的水质基准,通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明,南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L,平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据,利用物种敏感度分布法,推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险,结果表明,扑草净生态风险最高区域位于NS09,主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险,发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看,南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.     

湖底陷阱捕获内污染技术在浅水湖泊的应用

基于研发的湖底陷阱捕获内污染技术,在巢湖进行应用研究.结果表明,湖底陷阱可有效收集叶绿素a、有机质、总氮和总磷等湖底沉积物中内源污染物.不同位置和季节湖底陷阱收集的沉积物厚度差异显著,西巢湖收集的污染物含量最多,湖心区域收集污染物量最少;夏秋季节淤积较快,冬春季节淤积略慢.单位面积（1m²）湖底陷阱年收集叶绿素a、有机质、总氮和总磷可分别达2.37~15.28g、8.96~21.82kg、0.78~1.88kg和0.30~0.93kg.综合考虑湖流场、风浪场、湖底污染物分布及厚度,巢湖湖体内沿湖流汇集区可布置6条11~33km的湖底陷阱,并在7个主要入河口布置湖底陷阱,同时可利用现有航道,进一步加深后形成湖底陷阱,可为巢湖内源控制提供新的治理手段和管理方法.     

三峡库区汉丰湖水体氮磷及化学计量比季节变化特征

在分析2017年3月至2018年2月汉丰湖水体氮磷营养盐质量浓度季节性变化的基础上,利用氮磷化学计量摩尔比评估水体氮磷养分限制状态.结果表明：湖体TN、DN和NO₃^--N平均质量浓度分别为1.60、1.25和0.91 mg·L^-1,三者季节变化过程相似,均呈现出冬季最高、夏季最低的特点.NO₃^--N对水体TN贡献较大,NH₄⁺-N和NO₂^--N质量浓度维持在较低水平且变化平稳.TP、DP和PO₄^3--P平均质量浓度分别为0.13、0.09和0.06 mg·L^-1,TP和DP质量浓度变化相似,呈春夏季升高,秋冬季先降低再升高的趋势,而PO₄^3--P质量浓度则波动降低.TN/TP范围在11.07~56.02之间,均值为29.23,TN/TP呈季节性波动变化,最高值出现在冬季,最低值出现在夏季.汉丰湖水体多数时间适宜藻类生长繁殖,少数时间处于N限制状态,极少数时间处于P限制状态.降雨径流、肥料使用、污水排放和水生生物活动等因素皆会影响TN/TP的季节变化,同时根据汉丰湖水质特征提出保护建议.     

城乡融合区乡村地域多功能空间分异及影响因素——以福州东部片区为例

乡村地域多功能是有效破解城乡二元结构、促进城乡融合发展的重要途径。本文以国家城乡融合发展试验区——福州东部片区为研究区,基于乡镇域尺度分析研究区乡村地域多功能空间分异规律与特征,使用地理探测器分析空间分异的影响因素。结果表明：（1）研究区各乡镇的乡村单一功能空间格局特征表现为农业生产功能在沿海小范围聚集,工业发展和生活保障功能主要集中分布在福州城区边缘郊区和南部乡镇,生态保育功能西部山区大于东部乡镇,而旅游休闲功能主要分布在中北部乡镇和平潭岛;（2）依据LSE模型,将研究区乡镇划分为五功能、四功能、三功能、双功能复合区和单功能主导区,其中拥有五、四功能复合区的乡镇共计58个,占比45.68%,说明研究区乡村地域多功能整体上处于较高水平,城乡融合发展基础良好;（3）乡村地域多功能的空间分异受自然环境、社会经济等内外因素的共同影响,自然环境因素塑造了乡村地域初始与特色功能,地理区位因素促进乡村功能的形成与分化,社会经济是优化乡村功能的基础因素,政策资金是推动乡村多功能转型的主导因素。研究结果为进一步推进区域城乡融合发展与乡村振兴提供科学依据。