普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有块金效应;并对乌梁素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

乌梁素海表层沉积物重金属与营养元素含量的统计分析

对乌梁素海表层沉积物营养盐与重金属的分布情况进行研究,应用SPSS统计分析软件对乌梁素海表层沉积物重金属与营养元素进行相关分析和因子分析,并对重金属元素进行聚类分析。营养元素与重金属间的相关分析表明：重金属元素Cu、Cr、Pb和Cd相互间具有极显著的正相关性;有机质与As和Hg呈极显著的正相关;总氮与Hg呈极显著相关,与As呈显著相关,而与Pb呈极显著负相关,与Cd呈显著负相关;总磷与As呈显著负相关。重金属元素间的R-型聚类分析结果将本论文研究的9种金属元素分为3类。采用主成分分析法对乌梁素海表层沉积物重金属与营养元素进行因子分析,得到4个因子,并进一步分析讨论了各主成分的科学内涵。     

乌梁素海污染现状及驱动因子分析

乌梁素海湖泊位于我国北方半干旱地区的河套灌区内,属于典型的草型浅水湖泊。由于所处地区的特殊水文气象条件与灌区的影响,乌梁素海的水环境污染问题必定有其特殊性,文章将实测的湖泊水质监测数据与空间数据结合,采用基于因子分析的主成分方法将乌梁素海的水质参数概括为5个主成分,即:污染特征指标、湖泊形态特征指标、植物生长环境指标、水体酸碱指标、水体藻类生物量指标。进一步分析讨论各主成分的意义以及结合地区特征指出湖泊污染的驱动因子,为湖泊水体的合理利用与污染的治理提供科学依据。     

乌梁素海表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

采样分析了内蒙古乌梁素海表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg和As的含量、分布特征和富集状况,分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和河套地区土壤中重金属含量背景值为参照,采用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对7种重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了评价。结果表明,乌梁素海表层沉积物中As和Pb的空间变异性较大;以2种背景值为参比得出的重金属污染水平顺序相近,Hg和As为对乌梁素海生态环境具有潜在影响的主要重金属元素;同时表明,以河套地区土壤重金属背景值为参照更能直观地反映出乌梁素海表层沉积物中重金属的污染程度。     

基于容量迭加法的乌梁素海承载力计算

湖泊承载力的计算一般建立在水环境容量的基础上，而水环境容量的确定涉及污染物降解系数。由于乌梁素海的挺水植物、浮水植物和沉水植物呈相间分布，时有共生，分布面积也各有差异，并伴生着多种藻类，因此该湖的降解系数的确定存在一定的难度。容量迭加的方法避开了降解系数确定的问题，其物理意义明确，容易操作。应用容量迭加的方法对乌梁素海2006年5～10月的COD、TN和TP的环境容量进行了计算。从结果可以看出，水生植物群落分布和水生植物量决定了湖区对污染物的降解能力，直接影响其水环境容量。在此基础上，确定了乌梁素海5～10月的水质承载力CCPZ，将当地的社会经济发展状况与湖泊水环境承载力结合起来。计算求得CCPZ=1.115>1.0(当CCPZ=1.0时，湖泊实际承载的社会发展与允许值平衡)，说明集水流域中的社会经济发展水平超过了湖泊所允许的水环境承载力，需要调整产业结构，从污染源控制污染物的排放，降低对湖区水环境的压力，实现社会、经济和环境协调可持续发展。     

普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有决金效应;井对乌采素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

呼伦湖不同季节水质现状评价及主要影响因子分析

通过2014—2015年期间4次对呼伦湖水质进行监测,评价不同季节水体中TN、TP和Chla的时空分布特征及水体的富营养化状态,并分析影响水质变化的主要因素。结果表明,4个季节中呼伦湖水体中TN、TP质量浓度超标较严重,Chla质量浓度随季节变化明显。空间分布规律为TN由湖四周向湖心扩散再到四周;TP春、夏季基本保持稳定,秋—冬季由湖心向四周转移;Chla呈现由南—北—东—东北的变化趋势。呼伦湖春、夏、秋季呈现轻度富营养化,冬季呈现中营养化。水体主要受富营养化、盐化和有机物污染控制。     

PCA-SOM耦合模型在湖泊水质评价中的应用

富营养化是湖泊沼泽化进程加快的重要因素之一,而湖泊富营养化的预防与治理已经成为世界性的难题。湖泊富营养化评价是湖泊治理的基础,它可以为治理工作提供科学的依据。该文以乌梁素海为例,采用主成分——SOM人工神经网络耦合模型进行富营养化评价。先建立富营养化评价指标体系,然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标,再将利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标,输入到自组织特征映射网络模型中,最后对富营养化状况进行聚类分析。所得结果与实际相吻合。该方法能根据实测资料对湖泊富营养化状况客观地分类并计算出评价权值,避免了选取评价指标时的主观随意性。     

乌梁素海沉积物中营养盐分布特征与固碳能力

通过2008—2011年连续现场采样和室内实验分析,研究了乌梁素海沉积物营养盐的分布特征以及固碳功能.结果发现,乌梁素海沉积物中氮与有机碳水平分布具有相同规律,总磷水平分布差异较大,揭示了沉积环境和水动力条件对磷在沉积物中的累积具有一定影响,也在一定程度上反映了磷来源的多样性.在垂直方向上,总氮、有机碳、硝态氮规律明显,随深度增加有递减的趋势,而总磷和氨氮垂直分布差异性显著,表明其与环境因素和早期演化和成岩作用有关.乌梁素海沉积物中C:N:P=20.2:4.5:1,小于Redfield比(C:N:P=106:16:1).沉积物中总氮与有机碳有明显的正相关性,而总磷与有机碳无相关性.乌梁素海沉积物有机碳沉积速率为169.55 g·m-2·a-1,有机碳密度为5.70 kg·m-2.30 cm深度沉积物中,碳储量为134.39×104t,存在很大的固碳潜力,这对于调节气候变化和维护湖泊区域生态平衡具有重要潜能.