长湖流域水质时空分布特征及影响因子

利用2009—2014年长湖5个水质监测点数据,采用时间序列法分析了长湖水质的时间变化规律,采用相关性分析法,分析了流域水污染的影响因子。结果表明:在时间上,长湖水污染物质量浓度季节变化明显,COD、TN、NH3-N均为7、9月较低,1、3月较高,丰水期水质好于枯水期。入湖地区TP质量浓度7月达最高值,且7月份入湖地区的桥河口、关沮口的NH3-N、TN含量稍高于5月。空间上,西北部入湖地区水质劣于湖心及东南部出湖地区。工业、生活等点源污水,以耕地为主的农业非点源以及天然降水量和径流量是影响水质的主要因素,入湖排污量、降水量和径流量与长湖水质呈显著相关关系(P0.05)。     

四湖流域水环境污染现状空间分布和污染源分析

四湖流域水环境恶化已影响到当地生产和群众生活,亟待对四湖流域的水环境污染现状进行调查与评估。于2010年春季在四湖流域的主要湖泊以及四湖总干渠进行了水质现场监测和水样采集,共采集了84个样点,每个样点测定了12项水质指标,并对测定结果中四湖流域总氮、总磷、高锰酸钾指数等水质指标的空间分布进行了分析。分析结果表明:四湖流域的两个主要湖泊,长湖和洪湖均受到不同程度的污染,长湖为重度污染,洪湖为轻度污染,从长湖流入总干渠中的水质多为中性或略偏碱性,总磷、总氮含量超标几倍到几十倍,在靠近长湖的总干渠上游段为重度污染,靠近洪湖的总干渠下游段为轻度污染。各水质指标浓度总体趋势上,长湖的要大于总干渠,总干渠的大于西干渠,西干渠的大于洪湖。     

基于总磷的长湖水环境容量核算

在对长湖流域水资源状况、水质现状、水文条件调查的基础上,根据水质目标的要求,利用纳污水体的概率型水环境容量模型,对基于总磷的长湖水环境容量进行了核算。结果表明：长湖的水环境容量是动态变化的,而模型的选取和参数的取值对概率型水环境容量的计算非常关键。通过计算分析得到长湖磷的概率水环境容量为：19％丰水期：41．9t／a-45．9t／a;49％平水期：31．8t／a～41．9Va;32％枯水期：11．8t／a～31．8t／a。     

基于GIS空间插值方法的长湖水质评价

通过对各插值方法选择后取反距离加权法与克立格法对长湖的污染现状进行分析,结果表明大部分水域水质处于Ⅴ类和劣Ⅴ类,只有主要出水口习家口和刘岺闸附近的部分水域的水质可以达到Ⅳ类水质标准.同时发现反距离加权法与克立格法均具有较高的精度,但克立格法优于反距离加权法,这两种方法评价湖泊水质都能取得比较好的效果.     

长湖水环境质量与水生生物状况

对长湖水环境质量和水生生物状况进行了评价。结果表明：长湖水质污染属有机污染型，总体评价属V类或劣V类水质，长湖属极富营养型湖泊。藻类群落结构随季节变化，其中，夏季长湖蓝藻为优势类群；磷是长湖藻类生长的限制因子；夏秋季浮游动物数量明显高于冬春季；菹草（Potamogeton crispus）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）为沉水植物主要群落类型，水生维管束植物分布占全湖面积的80％～90％，春季生物量较高；藻类与沉水植物的生长处于相对平衡的状态。     

长湖鱼类群落结构的时空变化

为系统阐明长湖鱼类群落结构特征,2014年3~11月对长湖鱼类群落结构的空间差异和季节动态进行了较为全面的调查。结果表明,长湖共调查到鱼类43种,隶属于7目14科37属,主要为湖泊定居型鱼类;大湖区和海子湖区鱼类优势种组成虽存在一定的差异,但鲫、鰐、鲤和达氏鲌为两个湖区的共同优势种;长湖鱼类群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0.53~2.30、0.52~2.02和0.24~0.66,除丰富度指数外,均表现为5月或8月相对较高;聚类和MDS排序分析结果表明长湖鱼类群落分为两大类群,呈现显著的时空异质性;ABC曲线显示长湖优势鱼类以小型鱼类或大型鱼类的幼体为主,且已受到不同程度的干扰。针对长湖鱼类资源已出现衰退,建议在拆除围网/拦网养殖、取缔有害渔具的同时,考虑增殖放流、栽种水生植物等措施来达到长湖鱼类资源保护和可持续利用的目的。     

长湖水生植物多样性与生态位的季节性变化研究

根据2015年1、4、7、10月对长湖水生植物的调查结果,按季节分析了长湖水生植物的优势种、物种多样性、生态位宽度和重叠值的季节性变化.菹草(Potamogeton crispus)、微齿眼子菜(P.maackianus)和狭叶香蒲(Typha angustifolia)是冬、春季相对重要值前3的物种;夏、秋季荇菜(Nymphoides peltatum)和凤眼莲(Eichhornia crassipes)的相对重要值增加.长湖水生植物多样性指数夏季最高(H'=2.946、D=0.940),冬季最低(H'=0.931、D=0.428).菹草的生态位宽度最大,分别为冬季0.523、春季0.363和夏季0.273,其他物种的生态位均小于0.2,长湖水生植物倾向于特化种,其分布具有一定局限性.长湖发生生态位重叠的物种较少,冬季为7对,春季为19对,夏季为23对,秋季为17对.其中轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)与马来眼子菜(P.malaianus)、菱(Trapa bispinosa)与穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、满江红(Azolla imbricate)和槐叶萍(Salvinia natans)以及红蓼(Polygonum orientale)与水蓼(P.hydropiper)的生态位重叠值较高,表明其生态习性相近,对资源的生态要求相似性较高.菹草是发生生态位重叠最多的物种,冬季4对,春9对,夏季7对,秋季1对,这与其生态位宽度较宽一致.生态位能较好地解释长湖水生植物的物种组成、分布特点及多样性变化,结果表明长湖处于水生植物种类组成较简单,种群结构稳定性较差的状态.     

长湖水质现状调查及评价

通过对长湖13个点位的采样监测结果表明：（1）长湖的各项主要指标均已超标,特别是化学需氧量（CODcr）、高锰酸盐指数（OC）、总氮（TN）、总磷（TP）等超标严重;（2）从总体上看,长湖水体监测点位的水质是,上游污染情况较重,下游的出水口及大湖湖心水质稍好;（3）采用单项水质参数评价方法对长湖水质进行评价,水体已达到劣Ⅴ类.     

生物浮岛对长湖水质和浮游植物的影响

为探索治理长湖水体富营养化的有效方法,开展生物浮岛对其水质和浮游植物的影响。结果表明,在藻类大量生长的季节(7—9月),浮岛区水体中TN_w、DO、TSS、Chl-a含量以及TLI值较对照区有所下降,下降幅度在6%~62.3%,其中以Chl-a含量下降最明显;浮岛上下游区域浮游植物优势类群存在差异性,而且下游的浮游植物细胞丰度、均匀度指数和Shannon-Wiener多样性指数均较上游有所下降。由此可见,生物浮岛能有效吸附长湖水体中N、P等营养元素,对其藻类水华的爆发具有抑制作用,可作为长湖水体原位生态修复的有效手段。     

TMDL计划在长湖水污染总量控制中的应用

近年来,长湖水质恶化,特别是以农业、水产养殖为主的非点源污染,加速了湖泊富营养化进程。为改善长湖的水质现状,文章建立了基于最大日负荷量(TMDL)计划的长湖水环境管理模式,估算了长湖COD、TP、TN的水环境容量和现状点源、非点源入湖污染负荷,明确了污染物削减百分比,提出了基于TMDL值的污染控制措施。结果表明,长湖COD、TP、TN的水环境容量分别为26 438.43、90.78、1 815.56 t/a,现状污染入湖量分别为14 137.74、271.23、2 485.24 t/a。长湖流域COD的现状负荷不需要进行削减,而富营养化因子TP、TN已经大大超过了其水环境容量,削减百分率分别高达68.20%、30.60%,而以农业、水产养殖为主的非点源负荷对TP、TN具有较大影响,亟需采取针对性的控污措施。