苏鲁边界区域水资源保护与利用的协同机制探讨——以南四湖为例

通过对苏鲁界湖南四湖水源保护与利用状况的详细考察,全面系统分析了湖域水资源现状、存在的关键问题、影响因素等。针对湖域水资源现状,探讨了南四湖流域水资源保护与利用的协同机制,即建立湖域水资源协同规划与管理机制、湖区经济协同发展机制、生态修复与补偿协同机制、群众协同参与与监督机制、水危机协同处置机制和湖域界面冲突协同控制机制等,以促进跨界区域水资源的保护与利用,统筹区域协同发展,增强南四湖湖域的可持续发展能力。     

东平湖水源地水环境健康风险初步评价

为了解东平湖水环境中污染物的分布特征、来源及健康风险,于2010年12月(冬季)环湖均匀采集了33个表层水样,分析了其N、P营养盐和Hg、As的质量浓度,并应用健康风险评价模型进行初步评价.结果表明,以《地表水环境质量标准》( GB 3838-2002)Ⅲ类水标准值为评价标准,总P和Hg质量浓度的超标率分别为30.3％和48.4％.湖东区、东南区总P质量浓度较高,可能是由于大汶河的输入和底泥的二次释放;沿湖四周Hg质量浓度高于湖心区,这可能与库区燃煤和垃圾焚烧有关.As通过饮水途径产生的致癌风险平均值为2.18×10-6 a-1,高于美国国家环保局( US EPA)推荐的1.0×10-6a-1的最大可接受风险水平,超标率为77.4％;而非致癌物Hg、NH4+ -N和NO3- -N的健康风险等级为10-12～ 10-9 a-1.研究表明,东平湖水环境中致癌物As的健康风险值远大于非致癌物质,建议对As作进一步的溯源调查.     

长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录

长江中下游湖群区，历来是人类最活跃的场所，但由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重，对湖泊湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。长江中游湖泊——龙感湖的湖中心钻孔沉积物中硅藻组合和总磷变化记录了近百年来龙感湖富营养化过程。沉积物中湿地花粉与人湖营养盐关系以及磁化率的分析表明，流域内人类活动对湖周滩地的改造，破坏了湿地植被，助长了人湖物质的增加，湖泊营养相对富集，而流域农业化肥的使用导致了水质的进一步恶化。     

近40年来东平湖水环境变迁及驱动因素

在对东平湖水质监测数据详细梳理的基础上,分析了近40年来东平湖水环境变迁及驱动因素。研究结果表明:近40年来东平湖水环境状况发生了很大变化,可分为4个阶段:20世纪80年代中后期东平湖开始出现一定的水环境恶化;20世纪90年代以来东平湖流域污染加重,湖泊水质迅速恶化;21世纪初由于开始综合治理东平湖,水质得到缓慢改善;2007年后东平湖水环境质量进一步好转,自2014年起开始稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》III类标准,但近年来出现反弹趋势。东平湖水环境变迁驱动力主要是入湖径流量变化、工业废水和城市污水的排放、网围养殖、农业面源污染、旅游业发展、政府权力主导下的水环境综合治理以及南水北调工程通水对其水环境的影响等。     

东平湖表层沉积物有机质分布特征及其环境意义

依据表层沉积物样品测定结果,着重分析了东平湖表层沉积物有机质浓度的空间分布特征及其影响因素,并结合历史数据对20世纪90年代以来东平湖沉积物有机质浓度变化状况进行了研究。同时,对东平湖沉积物有机质地球化学行为的环境意义进行了探讨。研究结果表明:东平湖表层沉积物中有机质浓度为0. 74%～2. 83%,平均值为1. 56%。在空间上具有湖区东南向西北方向舌状递减趋势。大汶河来水所携带的外源有机质输入是控制东平湖有机质分布特征的主要因素,养殖业与旅游业的发展以及区域性污废水排放等因素也有一定影响。受外源污染物入湖量显著降低等因素的影响,21世纪以来东平湖有机质浓度较20世纪90年代明显下降。此外,有机质矿化过程中释放的营养盐增加了东平湖水质恶化及水体富营养化的风险,但沉积物中有机质对重金属的吸附、络合作用则有效降低了东平湖重金属污染危害。     

聊城市城区河湖水中Hg、As浓度分布特征及健康风险评价

为了解聊城市城区河湖水中Hg、As浓度分布,于2010年12月19日采集、分析了20个表层水样中Hg、As浓度,并采用美国环境保护署推荐的健康风险评价模型对其进行了初步评价.结果表明:城区河湖水中Hg、As的质量浓度分别为0.016～0.366、0.494～23.438 μg/L,各主要河湖水中Hg的平均浓度大小为周公河＞东昌湖＞小运河＞徒骇河；As的平均浓度大小为周公河＞徒骇河＞小运河＞东昌湖；东昌湖Hg浓度超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅲ类水标准值,超标率为71.4％.各主要河湖水中Hg、As浓度的空间分布差异显著,Hg主要来源于大气沉降和沿岸生活污水的排放,As主要来源于工业废水,两者均受到上游来水的影响.As通过饮水途径产生的健康风险值在10-6～10-4 a-1,是Hg的103～106倍,高于部分机构推荐的最大可接受风险水平(1.0×10-6 a-1).建议有关部门应加强对聊城市城区河湖水中Hg、As的监测和环境风险管理.     

东平湖表层沉积物重金属富集特征及其污染研究

对东平湖36个不同位点的表层沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr、V、Zn等9种重金属元素含量进行分析,结果表明,沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,东部湖区明显高于西部湖区。采用富集系数法和地积累指数法对东平湖沉积物重金属污染状况进行了评价,两种方法得出的结果基本一致,东部湖区沉积物中存在Cu、Ni、Pb、Zn污染,其中Cu元素污染风险高于其他元素,污染程度呈自湖东部向湖西部逐渐减少的趋势。主成分分析结果显示,第一主成分贡献率为67.8%,主要载荷因子为Ni、Cr、V、Zn、Co、Pb和Cu,反映了自然和人为两种因素的影响;第二主成分贡献率为14.0%,主要支配Mn和Sr的载荷,反映了地球化学成分的影响。同时也进一步说明工业废水排放、煤和石油的燃烧、废弃物燃烧和农业种植等人为因素是造成东湖区金属元素污染的主要原因。     

东平湖菹草腐烂分解及其对水环境的影响

于2011年6月-7月在现场采用网袋法研究了东平湖沉水植物菹草的分解失重和营养元素的变化动态.结果表明,菹草在0～14d腐烂分解较快,40 d可分解约80％的生物量,年残留率为5.0％,与一次指数模型相比,二次指数模型Wt/W0 =0.785e-0.386t +0.215e-0.004t(R2=0.876)能更好的描述菹草分解失重动态.菹草残留物中各营养元素的损失与干重衰减不同步,C、N、S含量在1～20 d内表现为上升,20～30 d显著下降,30～40 d略有增加但变化较小;P含量在1～6 d显著下降,随后呈缓慢上升趋势.菹草各营养元素的累积释放率变化规律基本一致,均在14 d和25 d达到峰值,在腐烂初期(0～8d)表现为P＞S＞C＞N,8d后(10～40 d)表现为P＞C＞S＞N.各营养元素的释放主要集中在菹草腐烂分解的前期(0～ 14 d),初步估算东平湖内该期间C、N、S、P的释放量约为12510 t、1187 t、147 t和235 t,相当于水中C、N、S、P分别增加约29.9、2.84、0.35、0.56 mg·L-1,易造成水体的“二次污染”.东平湖菹草年残留量约为2090t(干重),约占东平湖沉积通量的0.6％,对湖泊的填平作用较小.     

近40年来山东省南四湖水生植被演变及其驱动因素

基于2019年南四湖水生植被调查结果,结合历史资料,分析了1983～2019年全湖水生植被演变情况。结果表明:1)近40年来,南四湖优势种数量下降,结构发生改变,耐污种菹草代替不耐污种轮叶黑藻、微齿眼子菜等成为优势种;2)物种丰富度急剧下降,由74种下降为16种;3)水生植被总面积大幅缩减,挺水植物面积减少93.7%;4)单位面积生物量减少,植被生产力降低。造成这种水生植被演变的主要因素包括:1)湖泊水位波动对植被生长影响显著,2002年的极度干旱压缩了水生植被的生存空间;2)湖泊营养水平变化诱发优势种演变更替;3)人类活动干扰水生植被的生长与分布等。建议控制湖区内不当的人类活动,更好地保护南四湖湿地生态系统的健康,促进水生植被的恢复。     

安徽省石塘湖过去百余年湖水总磷浓度的定量重建

湖水总磷浓度对湖泊富营养化有很好的预警作用,历史湖水总磷浓度的定量重建能揭示湖泊营养演化历史.依据安徽省石塘湖沉积物钻孔的高分辨率硅藻研究结果,结合长江中下游湖泊硅藻-总磷转换函数模型,定量重建了其过去百余年来硅藻组合演替与历史湖水总磷浓度的变化过程.结果表明:石塘湖硅藻经历了从颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)优势组合(1867-1981年)向富营养属种高山直链藻(Aulacoseira alpigae)优势组合(1981年以来)的变化.1981年以前,水体ρ(总磷)为50～60μg.L-1,湖泊一直维持在中等营养水平；1981年之后水体ρ(总磷)呈现明显升高趋势(＞100 μg·L-l),硅藻组合以高山直链藻占绝对优势,同时伴有喜好富营养环境的属种如极微小环藻(Cyclotella atomus)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)和汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)等的增加,标志着湖泊富营养化的发生.20世纪80年代以来,农业及城市生活污水排放、农业化学肥料的大量使用以及过度养殖是硅藻种群转变和富营养化发生的主要根源.增温在一定程度上也影响着硅藻群落变化和富营养化的加重.根据重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出石塘湖治理的营养物基准水体ρ(总磷)为60 μg·L-1,为该湖整治和修复方案的制定提供可参考的目标,也为当地大量类似湖泊的治理提供重要参考.