城市湖泊有机质氮同位素差异及其对水污染的指示作用分析

如何对湖泊生态环境修复效果进行评价是当前湖泊生态修复工作的难点所在,以武汉市内不同修复状态湖泊为研究对象,通过分析湖泊水体营养盐浓度、水质类别、综合营养状态指数TLI(Σ)与湖泊不同有机质δ~(15)N的关系,探讨以水体中某一有机质δ~(15)N指示城市湖泊水污染状态,进而作为湖泊修复效果评价指标的可行性。结果表明:武汉南湖、东湖、内沙湖水质分别为劣Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类;水体富营养化程度分别为重度富营养、轻度富营养、中营养;南湖有机质δ~(15)N均值最高为13. 193‰(8. 394‰～19. 380‰);东湖δ~(15)N次之为8. 191‰(5. 162‰～13. 488‰);内沙湖δ~(15)N最低为2. 940‰(0. 001‰～6. 433‰)。不同湖泊有机质δ~(15)N与表层水c(TN)、c(DIN)、c(NH+4-N)、c(TP)、水质类别和TLI(Σ)呈正相关趋势,其中悬浮有机质、沉水植物δ~(15)N与水污染参数的相关性最为显著,均能有效表征城市湖泊水污染状态;为了采样的简便性及样品的通用性,建议以悬浮有机质δ~(15)N作为城市湖泊水污染状态及水环境治理效果的快速评价指标。     

长江靖江段近岸小型渔业生物碳氮稳定同位素特征分析

长江靖江段是众多洄游性渔业生物的重要栖息地,为进一步的研究和渔业资源评估提供基础生物学资料、掌握该水域食物网结构特征,应用碳、氮稳定同位素技术测定了2016年8月在长江靖江段近岸采集的蟹类、小型鱼类、虾类等渔业生物样品的δ~(13)C值和δ~(15)N值,并由此构建了所采集的各类渔业生物的连续营养谱。结果表明:长江靖江段近岸各类生物中浮游动物的δ~(13)C值最低,为-30.34‰;其次是底栖碎屑的-30.24‰;贝类、水生植物类、鱼类和虾类居中,它们的δ~(13)C值均值分别为-29.75‰±0.75‰、-28.98‰±0.88‰、-26.74‰±2.37‰、-26.1‰±0.16‰;蟹类最高,为-25.86‰±0.74‰。水生植物类的δ~(15)N均值最低,为5.16‰±0.85‰;底栖碎屑其次,为5.58‰;贝类、鱼类、浮游动物和蟹类的δ~(15)N值均居中,δ~(15)N均值分别为8.13‰±0.31‰、11.56‰±1.59‰、12.02‰和12.51‰±1.43‰;虾类的δ~(15)N均值最高,为13.05‰±0.45‰;营养级由低到高依次为:水生植物类、底栖碎屑、贝类、浮游动物、小型鱼类、蟹类和虾类。近岸水域的小型鱼类、蟹类和虾类拥有着比较接近的食物源,生态位重叠较为明显。     

武汉市夏季湖泊水体理化指标主成份和聚类分析

为深入了解湖泊水体理化因子的变化规律,为湖泊渔业和湖泊水质管理提供基础数据,于2007年夏季测定了武汉市梁子湖、斧头湖、柴泊湖、〖JP2〗南湖和野芷湖5个养殖湖泊的TN、NH+4 N、NO-2 N、NO-3 N、TP、〖JP〗PO3-4 P、DO、pH、CODMn、WT、SD和EC,应用SPSS软件,对测定结果从事了主成份分析和聚类分析。主成份分析结果表明,3个主成份分别为营养环境因子（包括TN、NO-2 N、NO-3 N、TP、pH、CODMn和EC）、生存因子（DC）和铵吸收因子（NH+4 N）。Q型聚类结果表明,5个湖泊的13个点可聚为4大类,即第1类为9、10、11、12、13号点;第2类是1、2、4号点;第3类是5、6、7、8号点;第4类是3号点。可将5个湖泊分为3类,即斧头湖和梁子湖为一类,柴泊湖为一类,野芷湖和南湖为一类。这一结果是城市废水、生活污水和养殖生产所致。     

水利调度修复东湖水质的数值模拟

总结武汉东湖水质污染问题基础上,根据湖泊和港渠联通状况设计了长江-东湖水利调度的调水线路和调水方案。基于一维港渠河道水动力水质模型和二维湖泊水动力水质模型,通过嵌套耦合求解的方式实现耦合,建立了一、二维湖泊河网水动力水质耦合模型,并利用实测数据进行了参数率定和验证。采用数值模拟的方式研究了水利调度影响下东湖水质的改善效果,结果表明：水利调度影响下东湖主要湖区水体CODMn和TN指标得以明显改善,但TP指标改善不大;东湖湾汊众多,个别湖区受到调水线路影响较小,水质改善不明显。因此水利调度可以作为东湖水体修复的重要思路。建立的数学模型也可以为东湖以及其他类似水域的水污染治理提供科学参考和依据     

利用中巴地球资源卫星数据反演武汉市湖泊营养状态指数

以武汉市主要湖泊为例,研究了利用中巴地球资源卫星（CBERS2）数据反演水体营养状态指数（TLI）。研究旨在评估利用中巴地球资源卫星数据来估算内陆水体富营养化程度的可能性。首先利用地面水质监测数据计算武汉市某些湖泊监测点的“真实的”营养状态指数（包括综合营养状态指数和修正的Carlson营养状态指数）,同时,在事先经过辐射校正和几何校正的CBERS2图像上,以9×9像元为采样窗口,提取各个对应地点的灰度值均值（从波段1至波段4）;然后,采用多元逐步回归分析,以各波段灰度值均值为自变量,建立营养状态指数经验遥感反演模型;最后,利用模型对整个湖泊水体的营养化状态指数进行反演,并绘制了其空间分布图。 结果显示,营养状态指数的自然对数值与CBERS2图像各波段灰度值之间存在较好相关关系,回归系数平方值(R²)为0.51。利用反演模型反演得到的湖区水质分布与实际情况基本相符。由于CBERS2图像数据可以从我国许多数据分发中心免费获取,这为低成本的水质遥感监测提供了一条途径。     

江西省中小型湖泊富营养化控制指标的建议值

利用在2010年3月~2011年2月江西省25个中小型湖泊水质监测指标的分析数据,采用综合营养状态指数（TLI）法对调查湖泊进行各季节和全年的营养状态评价,并分别计算在各季节和全年内调查湖泊中发生富营养化的概率。在全年营养状态评价的基础上,运用Bootstrap方法,寻找在不同营养状态下的置信区间,并推断富营养化控制指标的建议值。结果表明,在被调查的湖泊中,春、夏季发生富营养化的概率是接近的,秋季是最高的,冬季是最低的。在春、夏和冬季时,调查湖泊的营养状态以中营养为主;在秋季时,中营养状态湖泊所占比例下降,富营养状态湖泊所占比例上升。在全年中,富营养和中营养状态湖泊所占比例分别为32%和68%。江西省中小型湖泊富营养化控制指标透明度（SD）、总磷（TP）、叶绿素a（Chl a）和高锰酸盐指数（CODMn）等的建议值,分别为044 m、005 mg/L、1000 mg/m3和2 70 mg/L。为湖泊富营养化的分区控制与治理提供基础资料和理论依据     

城市湿地损失和内涝灾害响应的遥感分析——以武汉市南湖为例

随着快速的城市化,城市湿地不断转化成建设用地,这打破了城市水量循环的均衡,城市内涝灾害的敏感性和危害性随之提高。选取城市快速扩张的武汉市南湖地区,基于1988～2015年近30 a南湖湿地多时相遥感影像,以武汉市南湖2016年7月内涝灾害为对象,运用遥感和GIS手段,分析南湖湿地损失过程、驱动因素以及城市涝灾害的响应情况。结果表明：（1）1988~2015年间南湖湿地持续损失,累计消减1 563 hm2;南湖湿地损失经历了快速损失（1988~1996）急剧损失（1996~2004）缓慢损失（1996~2010）相对静止（2010~2015）的4个阶段,每个阶段南湖湿地转化为建设用地量分别为35.3、135、30、5.4 hm2;损失过程从南湖湿地北部开始,逐渐向南部蔓延;（2）环湖地区房地产发展是湖泊湿地损失的主要原因,52%的损失湿地转换为住宅用地;（3）85.7%的内涝灾害区域位于原湖泊湿地内;南湖地区海拔较低,随着住宅用地以及其他建设用地对湖泊湿地的侵占,南湖地区不透水面面积增加,湿地蓄水排水能力下降,在降雨量较多的时段,原湖泊湿地区域更容易受到内涝侵袭。 关键词： 城市湿地; 湿地损失; 内涝灾害; 武汉市南湖     

鄱阳湖蝶形湖泊水体氮磷等的变化及污染初步评价

分别于2014年夏季7月和冬季12月对鄱阳湖蝶形水域的9个湖泊进行了采样,并对湖泊水质基础性指标TN、TP、NH_3-N、NO_3~--N、NO_2~--N、溶解性磷酸盐、TOC、COD_(Mn)和叶绿素a进行了测定与分析。据此同时运用单因素评价法、均值型指数综合评价法和营养状态指数法对鄱阳湖蝶形水域的地表水水环境的污染现状和污染程度进行了评价,以更全面和准确地反映鄱阳湖蝶形水域的水质状况。结果显示:(1)鄱阳湖蝶形水域水质总体符合GB3838-2002III类水标准;(2)7月水质总体优于12月水质。12月总氮含量和总磷含量基本都高于7月,叶绿素a含量除中湖池12月值略低于7月外,其它点位12月值均高于7月。7月总氮值为0.6~1.3 mg/L,总磷值为0.02~0.15 mg/L,叶绿素a为2.2~6.7 mg/L;12月总氮值为0.6~2.0 mg/L,总磷值为0.04~0.19 mg/L,叶绿素a为3.8~34.7 mg/L;(3)7月和12月水质营养状态介于中营养和轻度富营养,水体主要污染物质为总氮和总磷。7月蚌湖营养状态为轻度富营养,其它点位为中营养,12月除常湖、梅溪湖和大汊湖营养状态为中营养,其它点位均为轻度富营养;(4)位于南部的象湖、常湖、白沙湖和大汊湖水质整体较其它蝶形湖泊差,主要是受到工业废水、生活污水和农业面源污染的赣江和饶河的污染输入影响所致。基于以上调查测试结果提出保护和改善鄱阳湖水环境的可行性措施,以促进鄱阳湖蝶形水域水资源的开发利用,实现经济与环境及资源的协调可持续发展。     

杭州地区大中型水库富营养化状况及影响因子分析

在2008年和2009年对杭州地区17个大中型水库进行了调查。结果表明：杭州地区大中型水库水质不容乐观,按照单因子指标评价法,只有3个水库符合Ⅱ类水体标准,2个水库符合Ⅲ类水体标准,2个水库为Ⅳ类水体,3个水库为Ⅴ类水体,其余7个水库均为劣Ⅴ类水体,定类指标均是总氮。根据综合营养状态指数结果：丰水期2个水库处于贫营养状态,13个水库处于中营养状态,2个水库处于轻度富营养状态;枯水期16个水库处于中营养状态,1个水库处于中度富营养状态。总氮和总磷作为营养物质是这些水库富营养化的主要影响因素。位于山区源头地区的水库水质最好,位于平原城乡附近的水库其次,位于城市下游及城区附近的水库水质最差     

运用碳氮稳定同位素技术探究中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位特征

为进一步保护中华绒螯蟹栖息地和种质资源,科学评估长江蟹类的营养关系及资源的可持续开发利用,运用稳定同位素技术分析了在长江靖江、新开沙及狼山沙3个采集区域的中华绒螯蟹和无齿螳臂相手蟹的稳定同位素特征,并根据δ13C、δ15N值分析二者的生态宽幅及营养生态位面积。结果表明：中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的δ13C、δ15N值差异均具有统计学意义（P＜0.05）。中华绒螯蟹的δ13C值频率分布相对集中在-25.00‰~-23.00‰;无齿螳臂相手蟹的δ13C值频率分布相对集中在-26.00‰~-24.00‰,表明两种蟹均对某种饵料生物有所偏好,且中华绒螯蟹的δ13C值频率分布范围大于无齿螳臂相手蟹,表明其食物来源更广。中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位存在重叠,表明二者存在饵料竞争关系。其中靖江江段两种蟹的营养生态位重叠程度最大,表明二者在靖江江段食物竞争最激烈。中华绒螯蟹的δ13C值变幅(CR)、δ15N值变幅(NR)及营养生态位总面积(Ta)均大于无齿螳臂相手蟹,说明中华绒螯蟹对于饵料资源的竞争能力更强。     

南水北调东线湖群水体营养状态评价及其限制因子研究

湖泊富营养化问题是我国湖泊保护面临的紧迫问题,开展湖泊营养状态评价及其限制因子研究,对于富营养化湖泊治理和生态系统修复具有重要意义。该研究以南水北调东线工程调蓄湖群-高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖为研究区域,于2018年4月非调水期和10月调水期对调蓄湖群109个样点开展了系统监测,采用综合营养状态指数法对调蓄湖群营养状态进行了评价,运用多元统计分析方法分析了湖群富营养化特征及其限制因子。结果表明:同一水期内调蓄湖泊间水质指标不尽相同,各调蓄湖泊非调水期水质优于调水期,影响水质达标的主要因子为总氮和总磷。调蓄湖群调水期均处于轻度富营养状态,非调水期均处于中营养状态,非调水期优于调水期。透明度和叶绿素a是决定调蓄湖群富营养化水平的限制性因子。     

汉阳湖群底栖动物群落及其对环境质量的指示

汉阳地区湖汊纵横、水系丰富,是汉阳地区工业和生活废水的主要纳污水体,水质多为劣V类。底栖动物已被广泛用于监测湖泊有机污染,因此,为探明汉阳地区湖泊群（三角湖、墨水湖、龙阳湖、月湖、后官湖）的污染状况和污染分布格局,于2002~2005年全面调查了各湖泊的底栖动物群落,并分析了其对环境的指示作用。除后官湖发现软体动物外,其他各湖泊均以耐污的颤蚓科寡毛类(霍甫水丝蚓,苏氏尾鳃蚓)和摇蚊科幼虫(长足摇蚊、红裸须摇蚊、羽摇蚊)占绝对优势。统计分析表明,颤蚓类和摇蚊幼虫的密度与水体氮、磷、叶绿素含量呈显著正相关（〖WTBX〗p<005）,且颤蚓类密度对水体氮、磷水平的预测能力（R2）〖WTBZ〗优于摇蚊幼虫。K 优势曲线和多样性指数的污染评价结果显示,墨水湖和龙阳湖属重污染,月湖和三角湖属中度污染,后官湖属轻度污染,这与理化指标表征的营养状况基本吻合,特别是在受苯酚化工废料污染的龙阳湖东片没有采集到底栖动物,这是底栖动物能够监测污染物长期效应的例证。进一步应用颤蚓类密度的水平分布指示了各湖泊的沉积物污染分布,结合湖体周边环境分析论证了这种指示作用的可信度     

城市湖泊富营养化对水生植物叶片C、N、P化学计量特征的影响

为研究城市湖泊富营养化对水生植物叶片元素组成的影响,在植物生长季,对南京3个湖泊的6种常见水生植物进行碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学研究,并分析驱动水生植物叶片元素变化的关键环境因子。结果表明:(1)水生植物叶片C、N、P含量变化范围分别为397.03～672.70、10.63～39.16及1.15～13.30 mg/g,叶片C/N、C/P及N/P变化范围分别为13.15～50.36、31.39～458.60及1.88～19.06,其中叶片P含量变异最大,叶片C含量变异最小;(2) Spearman相关性分析表明,芦苇(Phragmites australis)、睡莲(Nymphaea tetragona)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)叶片元素组成与湖泊富营养化综合指数具有显著相关性,叶片P含量随湖泊富营养指数升高而增加,叶片C/P及N/P随之减小;(3) RDA分析表明,春季水生植物叶片C、N、P含量及C/N/P变化主要受水体高锰酸盐指数(COD_(Mn))和底泥总有机碳(SOC)含量的共同影响,夏季主要受水体总磷(TP_W)浓度的影响,秋季主要受底泥总磷(TP_S)含量的影响。     

太湖和滇池表层水体水质与水华蓝藻生物质生化性状的关系

根据2010年5～8月对滇池海埂和太湖竺山湖监测点的逐月监测结果,对同时期不同地域湖泊水体的污染状况进行比较研究,并评估了表层水体水质与水华蓝藻生化性状指标之间的相关性。结果表明：滇池水体的富营养化程度较太湖高,从取样月份之间差异来看,滇池表层水体水质指标均呈现先升高后降低再升高趋势,以6月份为最高,而太湖则呈逐月升高趋势。滇池蓝藻生物质中凯式氮、全磷和总养分（N+P2O5+K2O）含量均与太湖相当,但是滇池蓝藻C/N较太湖高,且除As、Cd元素超标外,各样品中其余重金属元素的含量均低于有机肥料行业标准（NY525 2011）。通过进一步的相关性分析表明,无论滇池还是太湖水域,其水华蓝藻中的Pb和Cr之间表现出明显的同源性;此外,表层水体NH+4 N水平可以作为水体富营养化程度的快速指示指标     

丰水期鄱阳湖氮磷含量变化及来源分析

通过系统测定丰水期鄱阳湖湖水、主要支流水、长江水及部分农田水、地下水及城市污水的氮磷含量,对其氮磷含量变化及来源进行了分析,结果表明,鄱阳湖水体中主要的氮素形式是硝酸盐氮（090 mg/L）,赣江是其主要贡献者。鄱阳湖五大支流氮磷含量存在着较大的差异,赣江NO-3 N含量明显高于鄱阳湖其它主干流,而NH+4 N和TN含量以饶河的最高,TP以信江的最高。农田水、城市废水以及地下水含有较高的氮磷含量,是鄱阳湖及其五大支流氮磷的主要来源。农田水TN和TP含量最高,分别为1347、2863 mg/L。高含量的NO-3 N（735 mg/L）和NH+4 N（548 mg/L）分别出现在地下水和城市污水中。鄱阳湖水体氮负荷较大,N/P比值远大于7〖DK〗∶1。受滞留区及赣江和修水补给的影响,鄱阳湖主河道氮含量变化从上游至下游呈总体上升趋势。鄱阳湖湖体氮含量以下游最高,滞留区次之,上游主河道最低,TP含量呈相反的趋势变化。底层沉积有机物的降解和扰动导致鄱阳湖水体底层NO-3 N、NH+4 N、TN、TP的含量高于表层。     

三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及影响分析

以入湖水系、湖体、出湖口为研究区域,基于20多年的监测数据,运用水质单因子评价、综合营养状态指数(∑TLI)等评价方法,系统地分析了洞庭湖水文、水质、营养化状态的时空变化规律,探讨三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及原因。结果表明:(1)洞庭湖入湖水量及沙量均明显降低、水位变幅减小。(2)透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、浮游植物等指标的时空分异特征较为明显,4个指标年均值均总体呈上升趋势,其中,SD、浮游植物种类数量及密度自三峡工程运行后变化尤为明显。西洞庭湖的SD高于南洞庭湖,东洞庭湖的SD最低。ρ(TP)在湖体最高,ρ(TN)则在湖体最低。(3)入湖水系水质最好,出湖口水质最差。入湖水系水质一直维持在Ⅱ～Ⅲ类之间,水质良好;出湖口、湖体水质自三峡工程运行后以Ⅳ～Ⅴ类为主,变劣趋势明显。湖体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖。(4)初步认为:洞庭湖水文水动力环境条件的变化,整体上对水质产生一定的不利影响,对湖体富营养化有一定的促进作用。     

程海的环境问题及其管理对策探讨

程海水污染和富营养化程度日趋严重,ｐＨ值和氟化物浓度超过国家《地面水环境质量标准》Ｖ类,非离子氨和总磷浓度也较高,矿化度趋近咸水湖标准,湖水已达到富营养水平。然而,程海目前的水质仍主要由自然演化进程决定,ｐＨ值、氟化物和总磷浓度适宜分别控制在背景值９．１１￣９．３０之间、１．８８￣２．２３ｍｇ／Ｌ之间和０．０５８ｍｇ／Ｌ以下。程海是磷限制型,富营养化控制重点应放在入湖磷负荷上。目前程海最大的污染源     

月湖底栖动物的空间格局及其对水草可恢复区的指示

底质适宜是富营养湖泊恢复沉水植物(水草)的重要前提。大型底栖动物可综合指示底质的污染程度,于2002~2003年在武汉月湖开展了底栖动物水平分布对水草可恢复区指示作用的研究。首先通过月湖底栖动物与环境的相关分析,选择颤蚓科寡毛类作为底质营养状况的指示类群,然后利用同类湖泊群颤蚓与水草数据分析阈值,初步确定颤蚓密度≤100 ind/m2的底质适合水草生长,最后绘制月湖颤蚓分布的水平等值线,显示水草恢复的合适区域。在此基础上构建了应用底栖动物空间格局指示水草恢复区的技术原理框架。