嘉兴南湖水系水污染特征分析及治理策略

对过水性湖泊南湖及其水系7条主干河道水质进行调查研究,结合该水系2012—2015年相关历史数据,阐述南湖水系水污染特征并提出相应的治理策略。结果表明,根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),南湖属于Ⅴ类水,7条主干河道中有4条为Ⅳ类水,2条为Ⅴ类水,1条为劣Ⅴ类水,其中TP和高锰酸盐指数分别是影响南湖和河道水质的关键性指标。南湖水系水质自2012年以来持续改善,氨氮和TP浓度总体呈下降趋势,且入湖河道主要污染物指标变化趋势与南湖基本一致。城乡生活污水、畜禽养殖废水、农田径流是造成南湖水系水污染的主要原因,建议采用控源截污、生态修复等治理措施实现南湖水系改善和生态系统健康发展。     

太湖水体有机质荧光特征及其来源解析

水体颗粒态(POM)和溶解态有机物(DOM)的形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程在湖泊蓝藻水华暴发过程中扮演着非常重要的营养盐供给者的角色。为了检验POM和DOM荧光特征及其来源的差异性,分别于2014年8月和2015年2月在太湖采集了68(34×2)个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型及地统计学法对夏、冬季节POM和DOM的荧光特征及其来源进行解析,以期为湖泊富营养化的治理和蓝藻水华的控制提供基础资料。结果表明,夏、冬季节DOM均发现了4类荧光峰(T、D、A和C峰),而夏、冬季节POM荧光峰类型存在明显季节差异,夏季POM出现6类荧光峰(B、D、M、C、A和未知荧光峰U峰),冬季POM出现5类荧光峰(T、D、M、C和A峰);夏季POM类酪氨酸荧光峰D峰激发波长为300 nm,出现明显的"蓝移"现象,说明夏季POM类酪氨酸荧光物质的分子量、缩聚度和芳香度小于其他季节有机质。POM(C1p~C5p)和DOM(C1d~C5d)均存在5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5)。POM和DOM荧光组分特征存在明显的时空差异;夏季POM以组分C5为主,各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;冬季POM以组分C3为主,各荧光组分高值区均集中在湖心区;而夏、冬季节DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主(相对含量C2dC1dC5d),各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;夏、冬季节太湖藻型湖区POM类色氨酸组分(C1和C2)较草型湖区多(t=2.003,P=0.040;t=3.465,P=0.002),而DOM类色氨酸组分在不同类型湖区所占比重并无显著差异(P0.05)。综合POM和DOM的块金系数和荧光指数可知,冬季DOM整体表现出较强的自生源特征,夏季DOM、冬季POM、夏季POM均同时受内源和外源的双重影响,其中夏季POM受外源影响相对强烈。     

长江中游滨岸带水体氨氮循环速率及影响因素

氨氮(NH_4~+)是大多数浮游生物优先利用的氮源,其在水体中的再生过程(REG)和潜在吸收过程(U_(pot))影响水体初级生产力和生物群落的生长。以长江为研究对象,采用同位素稀释法对长江中游滨岸带水体的NH_4~+循环速率进行研究。结果显示:长江中游滨岸带水体NH_4~+再生速率为0.12～1.62μmol/(L·h),潜在吸收速率为0.21～2.35μmol/(L·h),生物群落NH_4~+需求(CBAD)为0.08～0.75μmol/(L·h)。NH_4~+再生速率、潜在吸收速率和生物群落NH_4~+需求均随水流方向自宜昌至鄱阳湖湖口呈现显著的下降趋势(p0.05)。统计分析表明,化学需氧量(COD)(p0.01)和悬浮物浓度(SS)(p0.05)是影响长江中游水体NH_4~+循环速率的主要因素。长江中游水体NH_4~+再生速率占潜在吸收速率的43.1%～76.0%,均值为58.5±8.5%,表明NH_4~+再生是长江中游水体中生物群落NH_4~+吸收过程的主要NH_4~+来源。估算得到的NH_4~+再生量是长江中游水体TN负荷的2倍,表明水体NH_4~+再生在支持水体初级生产力和维持氮素内循环方面具有重要作用。     

沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响

为明确沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响机制,在采自于太湖草、藻型湖区的沉积物柱状样中种植沉水植物后进行破坏性采样,测定沉积物-水界面以上5 cm上覆水的营养盐含量和沉积物的含水量、中值粒径、w(TOC)、w(TON)、w(TP)、金属元素含量等的垂直分布和氧气侵蚀深度.结果表明,种植沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响主要为:①显著降低了上覆水中ρ(PO43--P)[草型湖区上覆水由(7.98±1.85) μg/L降至(4.65±1.16) μg/L,藻型湖区上覆水由(7.86±0.84) μg/L降至(4.89±0.48) μg/L]和草型湖区上覆水中的ρ(DOC)[由(6.64±0.41) mg/L降至(4.73±0.69) mg/L],但没有引起上覆水中ρ(NO3--N)、ρ(NO2--N)和ρ(NH4+-N)的显著差异;②明显提高表层沉积物的含水量,减小草型湖区沉积物表层的中值粒径;③降低草型湖区沉积物表层2 cm内w(TOC)和w(TON),增加草型湖区上层沉积物中w(TP);④明显降低草型湖区沉积物中w(Ca)和w(Mg),但对草、藻型湖区沉积物中的Al,K,Cu,Pb和Zn的含量影响都不明显;⑤藻型湖区沉积物中氧气侵蚀深度由1.6 mm增至3.O mm,草型湖区沉积物则由3.7 mm增至24.0 mm.     

博斯腾湖夏季水下光场特征分析及影响因素探讨

2011年8月,在新疆博斯腾湖17个站点进行水样采集,同步对11个站点进行水下光场原位测定.结果发现,博斯腾湖夏季总颗粒物吸收系数光谱表现出明显的浮游植物吸收特征,而浮游植物光谱曲线有明显的硅藻吸收光谱特征.在光合有效辐射波段,有色可溶性有机物（CDOM）吸收系数与浮游植物吸收系数对总吸收的贡献相当,而非色素颗粒物对总吸收的贡献最低.水下光谱衰减系数的最小值出现在580nm左右的绿光波段,PAR漫射衰减系数平均值为0.53m-1,平均真光层深度约为9.69m,大于湖水平均深度.在博斯腾湖虽然纯水和CDOM在总吸收中占有很重要的部分,但主导漫射衰减的因子仍为颗粒物.通过本文研究,以期能为干旱地区湖泊环境保护和水质遥感监测提供数据和理论基础.     

中国大气NH3和NOx排放的时空分布特征

根据我国不同氨源的数量、燃料消费量和相应的氨与氮氧化物排放因子,计算了我国大陆地区1995~2004年历年的氨(NH3)排放量与1985~2005年历年的氮氧化物(NOx)排放量,在此基础上模拟了2006~2010年的NOx排放量,并分析了NH3和NOx排放强度的空间分布.结果表明:2004年,我国NH3排放量为12.0Tg,比1995年的10.6Tg增加了大约13.2%;2004年的NOx排放量为20.6Tg,比1995年的12.2Tg增加了大约68.9%,比1985年的6.2Tg增加了大约2.3倍.在1996年以前,我国NH3和NOx的排放量基本相当,但是此后NH3的年排放量在经历了1997~1999年的下降之后,变化比较平稳,而NOx的排放量自2000年之后呈逐年迅速增加的趋势.2004年全国NH3的排放总量中,畜禽排泄、氮肥施用、人类粪便、氮肥与合成氨生产的贡献率分别为69.2%、15.2%、13.9%和1.9%;2004年全国NOx的排放总量中,由于受到我国能源消费结构的制约,煤炭来源的NOx占到了排放总量的77.4%.NH3和NOx的排放强度都具有明显的空间差异,表现在中东部地区的排放强度明显高于西部地区,这与中东部地区人口多、能源消费量大以及畜禽养殖数量大有关.     

SMT法插标分析沉积物中磷的地球化学形态

SMT法是一种较为通用的沉积物磷地球化学形态分析方法,但分析结果的准确性和重现性成为制约其进一步应用的关键.本研究以我国沉积物标准样品GSD-12为标样,在详细研究该标样的SMT法提取的磷的各个地球化学形态含量的基础上,提出了插标法控制沉积物中磷地球化学形态的准确性和可比性.在对比了手工分析,Skalar仪器分析及ICP-MS仪器分析的结果之后,针对SMT法操作中存在的问题进行了探讨,提出了操作过程中的注意事项,提出了GSD-12中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、盐酸提取磷(HCl-P)和氢氧化钠提取磷(NaOH-P)等含量分别为(156±5),(77±2),(39±3),(41±2),(42±2)mg/kg,并将该标样用于太湖沉积物中磷形态测定的质量控制,取得了较为满意的结果.     

藻类水华对太湖梅梁湾不同粒径有机组分结构的影响

运用过滤和切向流超滤系统,分离得到2009年8月至2010年8月每月的太湖梅梁湾不同粒径水体有机物,测定了水体中颗粒态有机碳,高分子量和低分子量可溶解性有机碳的含量,并同步分析了叶绿素浓度,水体中各种有机物的碳氮比值和中性单糖含量.对不同形态有机碳浓度的比较发现颗粒态有机碳是太湖碳存在的主要形式.统计分析结果表明叶绿素浓度与颗粒态有机碳之间具有显著的相关性,说明浮游植物是颗粒态有机物的主要来源.此外高分子量可溶性有机物的碳氮比值和中性单糖含量均相对较高,这表明该有机碳的生物可利用性比其它形态的水体有机碳高.     

中美淡水生物区系中汞物种敏感度分布比较

通过收集无机汞对中国与美国淡水水生生物的毒性数据,构建了脊椎动物(包括鱼类)、无脊椎动物(包括节肢动物和非节肢无脊椎动物)及所有物种对汞的物种敏感度分布(SSD:species sensitivity distributions)曲线,并在此基础上对中国和美国不同类别生物对汞的敏感性分布进行了分析.结果表明:中国与美国各类生物及所有物种对汞的SSD敏感性分布曲线没有显著差异.然而,中国淡水水生物种对汞短期暴露的HC5(hazardous concentration for 5% of the species)较美国淡水物种的阈值小,尤其是非节肢无脊椎动物,汞对美国非节肢动物的HC5值是我国对应物种的7.4倍.在保护95%的物种水平下,中国不同类别试验生物对汞的敏感性排序为无脊椎动物>脊椎动物,其中节肢动物>非节肢无脊椎动物>鱼类;而对应的美国生物对汞的敏感性排序无脊椎动物>脊椎动物,其中节肢动物>鱼类>非节肢无脊椎动物.另外,中美所有节肢动物对汞的敏感性要强于所有鱼类和所有非节肢无脊椎动物.所以在使用所有物种推导水质基准时应考虑其中各类别物种敏感度分布的影响,且需要注意采用美国淡水水生物种推导的水质基准可能会对我国淡水水生物种造成"保护不足".