府河至白洋淀沿线水体-沉积物中磷形态的分布特征及其影响因素

府河是白洋淀主要入淀河流，研究府河至白洋淀水体和底泥磷形态特征及其主控因素对白洋淀水环境保护具有重要作用.本研究以府河至白洋淀沿线水体和沉积物为研究对象，结合野外采样、室内分析以及统计分析等方法，解析了水体和沉积物不同磷形态在雨季降水期、旱季（调水期和非调水期）的时空分布特征，明确了磷形态之间及其与水体环境因子之间的作用关系.结果表明：不同时期水体总磷（TP-W）含量具有明显差异，从上游到下游呈降低的趋势；降水期TP-W以溶解态无机磷（DIP）为主（17%～91%），调水期以颗粒态磷（PP）为主要形态（36%～65%），非调水期水体磷形态的分布比较均匀.沉积物中总磷（TP-S）从上游到下游呈升高的趋势，沉积物中磷形态在不同时期均以钙结合态磷（HCl-P）为主.RDA分析表明，水体电导率（EC）、水温（T）和pH值对降水期水体和底泥中磷形态有明显的影响，流速、T和总溶解性固体（TDS）、氧化还原电位（ORP）分别是影响调水期和非调水期磷形态的主要环境因子.相关性分析揭示了降水期水体中磷形态受内源影响较小，主要来源于降水导致的面源污染，在调水期主要与沉积物中无机磷（IP）的转化显著相关，非...     

华北低平原区降水与坑塘蓄水响应关系研究——以河北省南皮县为例

华北低平原区淡水资源短缺,坑塘水等非常规水资源的开发利用日益重要。明确坑塘蓄水在不同降水年型下作为灌溉水源的保障能力,研究该区域降水与地表坑塘蓄水的响应关系,对于农业多水源联合利用具有重要意义。论文以华北低平原区河北省南皮县为研究区,通过Cl^-和稳定同位素平衡法,计算了南皮县雨季降水对坑塘水的补给份额,并基于2013—2015年间的3期Landsat TM遥感数据,采用改进的归一化差异水体指数提取坑塘信息,分析不同降水年型下南皮县坑塘的蓄水能力及灌溉潜力。结果表明：坑塘蓄水除了接受地下水的补给,主要接受降水的补给,丰水年雨季降水对微小型、中小型坑塘的补给比例约占74.3%~86.0%,对大型坑塘的补给比例不足30%;坑塘主要以小于0.5 hm²的微小型坑塘为主,不同面积等级的坑塘数量及蓄水面积与降水的变化是一致的;其中,平水年、枯水年和丰水年坑塘蓄水量分别为1.49×10⁷、0.84×10⁷、1.90×10⁷ m³,随年降水量增大而增多。研究结果可为区域坑塘水资源的合理开发利用提供理论基础。     

引黄调水对汾河受水区水环境的影响

引黄入晋工程缓解了太原市水短缺问题。然而,近年来上游黄河水出现较严重污染。引黄调水对汾河受水区的影响尚不明确。论文基于连续观测和采样,分析了受水区河水、地下水水文过程、理化性质、主要离子、典型污染物邻苯二甲酸二丁酯以及大肠杆菌的含量和变化。结果表明：受水河流和河岸带地下水受引黄影响十分明显,含盐量和有机物含量显著增加,水环境整体退化;引黄导致汾河雨季高水位而旱季低水位的水文过程反转,且整个水文年内河水以饱和输水的方式补给浅层含水层,水位埋深变浅;汛期河谷发生洪水的风险大大增加;引黄导致汾河水电导率增大两倍左右,且河水由Ca-HCO₃型变为Na-Cl·SO₄型,而溶解有机碳含量增高约26%,UV₂₅₄含量增大约24%;引水暂停期汾河水水化学特征趋于恢复,而河岸带地下水水化学特征未能恢复。长期来看,若引黄调水持续向河谷地下水输入大量Na⁺和Cl^-等,且地下水埋深持续保持在较浅的范围,可能造成土壤盐碱化、植被退化和生态环境恶化等更加严重的后果。     

受引黄影响的河流沉积物细菌群落季节变化

河流沉积物细菌群落的季节变化对碳、氮循环和水环境演化有明显的影响.然而,受调水干预的河流沉积物细菌群落季节性变化尚不明确.本文基于16S rRNA高通量测序技术,研究了中纬度地区受引黄影响的汾河上游沉积物细菌群落组成、结构和多样性的季节变化.结果表明,在引黄调水干预下受水河流细菌群落的季节性变化仍然显著.夏季温度适宜,河流沉积物细菌群落多样性较冬季高.核心菌群组成和结构随季节变化,然而丛毛单胞菌、黄杆菌、黄单胞菌和红环菌等的优势地位不随季节改变.河水水温和ORP的季节变化显著,是造成河流沉积物细菌群落季节变化的主导因子.水质较差的黄河水引入汾河后导致沉积物细菌群落多样性显著提高.引水对河流沉积物细菌群落的影响在夏季较冬季高20%左右.引黄调水对汾河沉积物细菌群落的影响大于季节变化的影响.     

基于RZWQM模型模拟太行山低山丘陵区农田土壤硝态氮迁移及淋溶规律

太行山低山丘陵区是华北平原地下水补给区,近年来山区农田面积增加,农田过量氮肥投入造成地下水硝酸盐浓度逐年升高,因此,研究典型农田土壤氮淋溶过程对保护补给区地下水具有重要意义.本文以位于太行山低山丘陵区的中国科学院太行山生态试验站冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,应用根区水质模型（root zone water quality model,RZWQM）对太行山低山丘陵区2015~2016年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内1m土壤剖面水分和硝态氮运移进行模拟.结果表明,土壤硝态氮淋溶主要发生在夏玉米季（雨季）,当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,夏玉米季硝态氮淋失量达到59.9 kg·hm^-2,而冬小麦生长季硝态氮淋失量仅为2.12 kg·hm^-2.不同施氮量和不同降水年型下玉米季土壤硝态氮淋溶模拟结果表明,当施氮量为0、300和450 kg·hm^-2时,2016年（丰水年）极端降水后,玉米季土壤硝态氮潜在淋失量分别为10.5、59.9和136.5 kg·hm^-2;当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占轮作周期总施氮量的9%、10%和20%;当全年施氮量为450 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占总施氮量的11%、17%和30%,表明大降水事件不仅对地下水形成大量补给,很大程度上也增加了累积在农田土壤中的硝态氮淋溶损失,增加了对区域地下水硝酸盐潜在污染威胁.     

引黄对受水河段沉积物微生物群落的影响

人类活动可明显降低地表水体水环境质量,同时对水生态系统产生深刻的影响.本文基于16S rRNA高通量测序技术,研究了引黄调水对汾河受水河段沉积物微生物群落组成、结构和多样性的影响,探讨了引水对沉积物中微生物群落的影响机制.结果表明,黄河水的引入使汇入口处沉积物中微生物群落多样性水平升高,并带来新微生物物种硫杆菌属、厌氧绳菌属和亚硝化单胞菌属,新增菌种不仅在下游逐渐适应环境,而且通过上溯扩张使汇入口上游河段沉积物微生物群落发生改变.引黄间歇期受水河段沉积物微生物群落逐渐恢复,优势菌转化为芽孢杆菌,乳球菌的丰度相应增加,硫杆菌属消失.丛毛单胞菌在汾河受水河段沉积物环境中较为稳定,而硫杆菌、芽孢杆菌和乳球菌容易受到引黄的影响,其主要环境影响因素为水体矿物质含量及沉积物有机质、全氮、碱解氮和全钾.间歇期支流汇入使芽孢杆菌退化,丧失绝对优势地位,而蓝藻大量繁殖成为优势种.引黄期支流汇入后,硫杆菌属和厌氧绳菌属分别成为汇入点下游的优势菌和亚优势菌.     

华北低平原区地下水中氟分布特征及形成原因:以南皮县为例

华北低平原区区域水资源和农业生产矛盾突出,深层地下水氟超标进一步限制了区域水资源利用.为了解区域地下水中氟的分布情况及其来源,在南皮县域内通过野外调查和采样,利用水文地球化学和稳定同位素相结合的方法对其进行了分析.结果表明,空间分布上,浅层地下水低氟中心分布在地表淡水水库——大浪淀附近,高氟中心分布在东南和西南部;深层地下水高氟中心与开采量大的区域分布一致.局部地区受点源(暗管排污)和非点源(深层地下水灌溉)等人为因素的影响出现浅层地下水氟超标现象;受岩石沉积、水文地质条件等影响所有深层地下水氟质量浓度均超过国家饮用水标准(1.00mg·L-1),过量开采深层地下水导致黏土矿物里面的氟离子随释水作用进入水体,导致氟质量浓度升高.随着浅层微咸水开发利用程度的增加及深层地下水限采压采措施的执行,华北中东部低平原区区域水环境将发生较大变化,明确现状条件下地表水和地下水氟污染的原因对未来水资源合理开发利用具有重要意义.     

饱和多孔介质中水流停滞对胶体吸附与解吸的影响

地下水水流停滞区域是胶体污染物吸附的重要场所.为研究水流停滞时间对胶体在饱和多孔介质中再迁移的影响,在石英砂柱与胶体达到稳定吸附后中断水流,分别设置水流停滞时间0、15、32、64、87、120 h,比较胶体的再迁移能力.结果表明:①水流停滞时间在32 h以内时,通入去离子水可使5.2%~5.3%的胶体被解吸出来再次随水流迁移,解吸量介于0.54~0.56 mg之间,对胶体再迁移能力的影响不明显;水流停滞时间为32~120 h时,水流停滞时间增加会导致胶体再迁移能力降低;水流停滞时间达到120 h,胶体主要楔在石英砂颗粒间,难以被解吸出来,此时仅有1.8%的胶体再次随水流迁移.②水流停滞时,以自上而下的流通方式吸附在土柱中的胶体受重力作用可能跨过能垒吸附在初级势阱中,使再迁移能力降低;然而在自下而上的流通方式下吸附在土柱中的胶体受重力影响难以跨过能垒吸附在初级势阱中,胶体再迁移能力较强.③当以≤ 30.2 m/d的流速通入背景液时,流速对胶体解吸的影响不如通入去离子水时显著.研究显示,水流停滞时间对吸附在饱和含水介质上胶体的再迁移能力有明显影响,重力作用在不同的流通方式下不同.      

华北低平原区降水与坑塘蓄水响应关系研究——以河北省南皮县为例

华北低平原区淡水资源短缺,坑塘水等非常规水资源的开发利用日益重要。明确坑塘蓄水在不同降水年型下作为灌溉水源的保障能力,研究该区域降水与地表坑塘蓄水的响应关系,对于农业多水源联合利用具有重要意义。论文以华北低平原区河北省南皮县为研究区,通过Cl~-和稳定同位素平衡法,计算了南皮县雨季降水对坑塘水的补给份额,并基于2013—2015年间的3期Landsat TM遥感数据,采用改进的归一化差异水体指数提取坑塘信息,分析不同降水年型下南皮县坑塘的蓄水能力及灌溉潜力。结果表明:坑塘蓄水除了接受地下水的补给,主要接受降水的补给,丰水年雨季降水对微小型、中小型坑塘的补给比例约占74.3%～86.0%,对大型坑塘的补给比例不足30%;坑塘主要以小于0.5 hm~2的微小型坑塘为主,不同面积等级的坑塘数量及蓄水面积与降水的变化是一致的;其中,平水年、枯水年和丰水年坑塘蓄水量分别为1.49×10~7、0.84×10~7、1.90×10~7m~3,随年降水量增大而增多。研究结果可为区域坑塘水资源的合理开发利用提供理论基础。     

基于水化学和稳定同位素的白洋淀流域地表水和地下水硝酸盐来源

为探究白洋淀流域生活污水河附近地表水和地下水硝酸盐来源,于2014年7月沿着生活污水纳污河——府河采集地表水和地下水.通过分析水化学和氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)明确地表水和地下水转化关系,并通过硝酸盐氮(δ~(15)N)同位素确定硝酸盐来源.结果表明,河水来源于城市和农村生活污水,同时受蒸发作用影响.浅层地下水受府河、白洋淀和太行山山区地下水侧向补给.浅层地下水硝酸盐超标(世界卫生组织)率为16.7%.受水体自净能力的影响,府河上游硝酸盐浓度大于下游.受区域水流方向的影响,南岸浅层地下水硝酸盐浓度大于北岸.近河和近淀区域浅层地下水硝酸盐主要来自于地表水.此外,土壤、化肥及其点源污染也是地下水硝酸盐的主要来源.城市和乡村居民生活及农业生产活动影响区域地表水和地下水硝酸盐.