高原湖泊周边浅层地下水:氮素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边浅层地下水作为当地重要的生产和生活水源之一,由于受到地表氮素投入负荷、降雨和灌溉等因素驱动下,浅层地下水NO^-₃-N污染较为严重,威胁着高原湖泊水质安全.2020～2021年雨季和旱季从云南8个高原湖泊周边农田和居民区的水井中采集了463个浅层地下水样,分析了地下水中氮的污染特征及驱动因素.结果表明,浅层地下水中ρ（TN）、ρ（NO^-₃-N）、ρ（ON）和ρ（NH⁺₄-N）平均值分别为24.35、 15.15、 8.41和0.79 mg·L^-1, 8个湖泊周边近32%的浅层地下水样NO^-₃-N浓度超过地下水Ⅲ类水质要求（GB/T 14848）,其中,洱海、杞麓湖和滇池湖泊周边地下水NO^-₃-N浓度超标率最高,其次是星云湖、阳宗海和异龙湖,最小为抚仙湖和程海.土地利用和季节变化影响着浅层地下水中各形态N浓度及其组成,农田区浅层地下水中各形...     

高原湖泊周边浅层地下水:磷素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边农田磷肥的大量施用和城镇村落的聚集造成了土壤剖面磷素不断累积和含磷污染物的大量排放,加剧了湖泊周边浅层地下水的磷污染,磷随湖泊周边区域浅层地下径流入湖也影响着高原湖泊的水质安全. 2019～2021年雨季和旱季,通过对云南8个湖泊周边农田和居民区水井进行监测,分析了452个浅层地下水样中磷浓度的时空差异及驱动因素.结果表明,季节变化和土地利用影响了浅层地下水中磷浓度及其组成,表现为雨季浅层地下水中磷浓度大于旱季,农田大于居民区;溶解性总磷(DTP)是总磷(TP)的主要形态,占75%～81%,溶解性无机磷(DIP)是DTP的主要形态,占74%～80%.8个湖泊周边近30%的样本TP浓度已超过地表水Ⅲ水标准(GB 3838),其中,洱海(52%)、杞麓湖(45%)、星云湖(42%)和滇池(29%)湖泊周边地下水磷的超标率远高于阳宗海(16%)、抚仙湖(13%)、程海(6%)和异龙湖(5%).影响浅层地下水磷浓度的关键因子是土壤剖面中水溶性磷(WEP)、含水率(MWC)、土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、 pH和浅层地下水中pH、水位(P<0.05).土壤WEP、 SOM...     

深水湖泊水质模型研究及其在抚仙湖中的应用

本文在深水湖泊的水质模型研究中成功地引入等效混合体积的概念，从而推导，建立一全新、实用的深水湖泊水质模型Ｃｓ＝Ｍｉｎ－ＭｏｕｔＫＶｎｙ＋Ｋ·△Ｑ＋Ｑｏｕｔｆ，并将之应用于抚仙湖。一方面证实了模型的合理性、适应性，另一方面揭示了抚仙湖水质变化的主要特征。     

分层湖库温跃层溶解氧极值现象研究进展

分层湖库温跃层溶解氧(DO)极值现象包括温跃层DO极小(metalimnetic oxygen minimum, MOM)和温跃层DO极大(metalimnetic oxygen maximum)两类. 本文通过系统调研国内外文献,详细梳理了两类极值现象的研究历程、形成原因、研究方法,及其对生态环境造成的影响,比较分析了两类极值现象的异同. 结果表明:①成因方面. MOM的主要成因为浮游生物呼吸耗氧、有机物分解耗氧、边坡沉积物耗氧、DO垂向输移等自然因素,以及温跃层或温跃层下部取水、混合层或滞温层人工增氧等人为因素;温跃层DO极大现象的主要成因为浮游植物的生物作用. ②研究方法方面. 两类现象的研究方法主要为试验方法和模型方法. ③对生态环境的影响方面. MOM会降低捕食者的捕食效率、阻碍水生生物垂向迁移、改变温室气体的垂向分布和释放过程等;温跃层DO极大现象会导致鱼类等水生动物患气泡病甚至死亡. 基于当前研究进展,认为未来研究方法上应强化三维水动力-生物地球化学耦合数学模型的应用,研究内容上应进一步从多维度(垂向和水平)研究分层湖库DO的动力学过程,探究气候变化、极端天气、复合型极端气候事件对DO分层结构变化的影响.      

长江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

根据2006-06、2006-08、2006-10对长江口及其毗邻海域的大面调查,分析航次B断面上的溶解氧及营养盐的分布特征,并对长江口外溶解氧低值的成因及其与海水稳定度、营养盐的关系进行初步探讨.结果表明,在6月航次中,DO值随着离岸距离的增加而逐渐增加,底层的DO值低于表层.8月份长江口及其邻近水域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.1 mg·L^-1,该断面表观耗氧量AOU一般在2.79 mg·L^-1以上,有氧的亏损发生,形成原因主要是海水层状结构稳定水交换较弱和有机物分解耗氧.10月份,海水层状结构发生变化,上下水层的垂直混合作用加剧,B断面DO分布随着离岸距离的增加逐渐增加.相关性分析显示,表底层的ΔDO与ΔρΔZ、ΔNO^-₃和ΔDIP都达到显著相关的水平.其中ΔDO与ΔρΔZ呈极显著的正相关,而与ΔNO^-₃、ΔDIP呈显著负相关关系.长江径流N、P污染物输入的不断增加为低氧区域表层浮游植物的生长提供了丰富的营养盐,从而加剧了该水域的氧亏损.     

抚仙湖夏季热分层时期水温及水质分布特征

为探究高原深水湖泊抚仙湖夏季热分层时期水温水质空间特征及昼间变化规律,于2014年7月在抚仙湖南部、中部及北部各选取一个代表点位,开展了各点分层采样及北部点位昼间连续分层采样调查观测.结果表明:(1)抚仙湖夏季水温分布具有明显的深水湖泊成层期温度分布特征,表面至水深15 m为变温层,水温变幅25.51~22.81℃,15~40 m为温跃层,水温变幅22.81~14.72℃,40 m以下为等温层,水温变幅14.72~13.70℃.湖体表层与湖底层的最大温差为11.8℃,与温带湖泊同期相比温差较小,而湖底等温层水温为14℃左右,较温带湖泊为高,体现了抚仙湖高原深水湖泊自身的水温成层特征.(2)水温成层决定了湖体的化学成层与生态成层特征:pH、溶解氧(DO)及电导率均呈现出与水温分布相同的分层结构,值得关注的是湖底层DO浓度低至2~3 mg·L~(-1),作为贫营养湖泊,抚仙湖底层开始出现溶解氧偏低的现象昭示着其可能面临潜在的生态风险;总磷(TP)及总氮(TN)由于温跃层的阻隔,等温层呈现一定程度的营养盐累积效应;叶绿素a与高锰酸盐指数也均与水温分层存在对应的响应关系,在湖体上层出现最大值.(3)抚仙湖热分层时期,水温分层存在昼间变化,中午光照辐射增强导致温跃层下潜,强度变大,厚度变窄,显著影响变温层和温跃层的pH、DO、电导率及叶绿素a等动态分布,TP、TN及高锰酸盐指数的昼间变化规律不显著.     

三峡水库不同支流库湾蓄水期溶解氧分层特性及差异性

以三峡水库典型支流库湾小江和香溪河为例,通过2020年蓄水期不同阶段的野外监测,对比分析了两条支流库湾的水动力过程、热分层、溶解氧时空差异及其对蓄水过程的响应.结果表明：（1）蓄水初期,小江库湾表层受大气复氧和浮游植物影响溶解氧较高(7.00～13.00 mg·L^-1,其氧跃层出现在水深3～5 m处,5 m以下水域出现大面积缺氧(DO<2.00 mg·L^-1),甚至无氧现象.香溪河库湾溶解氧在垂向上大致可以分为3层：表层富氧水体(8.00～12.00 mg·L^-1)、中层水体(6.00～8.00 mg·L^-1)和底层低氧水体(4.00～6.00 mg·L^-1).（2）稳定的热分层为底层厌氧的形成提供了稳定的物理环境,而小江上游来流以及消落带植被分解增加了水体有机质的含量,可能是造成小江水体耗氧量增大、形成厌氧的内因;而香溪河因为长期存在的顺坡异重流补给,底层水体缺氧的风险较低.（3）持续的跟踪监测发现水库蓄水对支流库湾溶解氧起到了显著的补给作用,促使小江库湾厌氧现象在短期...     

抚仙湖子流域尺度氮排放清单构建及关键源解析

对高原湖泊流域总氮（TN）污染的精准调控是预防湖泊水体富营养化的重要环节.但过去基于全流域尺度具体时点建立的流域TN排放清单,因忽略TN污染的时空异质性,导致关键因子识别不清,控源减排措施针对性不强等问题.以典型高原深水湖泊抚仙湖为例,通过资料收集和现场调查,根据上中下游子流域特征,建立子流域尺度TN污染负荷模型;结合GIS空间分析功能,构建抚仙湖流域1990～2020年25个子流域的TN排放清单,分析TN污染负荷时空分布特征及关键污染来源.结果表明：(1) 1990、 1995、 2000、 2005、 2010、 2015和2020年的抚仙湖流域TN污染负荷分别为933.43、 1 012.90、 1 090.25、1 096.93、1 075.69、996.27和514.80 t,点源污染负荷逐年递增,但面源污染负荷仍是其主要来源. TN面源污染负荷主要来自化肥施用,点源污染负荷主要来自于农村生活;(2)TN污染负荷在空间上呈放射状递减的特点,流域整体单位面积负荷为65～6 877 kg·km-2,下游子流域单位面积TN污染负荷（1 009～6 877 kg·km-2）远远高于上...     

南黄海-长江口海域溶解氧分布和低氧、酸化特征及其控制因素

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧(DO)分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研究海域内DO含量及分布与流场/水团格局具有良好的对应关系,其中夏季长江口外台湾暖流影响区...     

第二阶梯湖泊富营养化自然地理因素及效应

为了明晰影响我国地形地貌第二级阶梯湖泊富营养化的主要自然地理驱动因素,为湖泊富营养化的有效治理提供参考,采用曲线回归方法分析了位于我国第二级阶梯的云南和新疆湖泊中Chl-a以及营养状态综合指数(TLI)与自然地理特征的相关性.结果表明,平均水深、海拔以及年均温与TLI指数具有较好的相关性,拟合模型分别符合三次/对数模型、二次模型和三次模型.Chl-a与年平均日照时数具有较好的相关性,拟合模型符合二次/三次模型.分析富营养化效应,藻类生长对透明度的影响以及营养物质对浮游藻类的生态效应(Chl-a/TP),结果发现,新疆湖泊中Chl-a与透明度呈倒数关系,云南湖泊中Chl-a与透明度呈幂函数关系;Chl-a与总磷的线性方程的斜率分别为177.595(云南)和222.758(新疆).影响我国第二级阶梯湖泊富营养化的主要自然地理驱动因素是湖泊的平均水深、海拔、年均温度及年平均日照时数,透明度与Chl-a含量的相关性以及营养物质TP对浮游藻类的生态效应存在区域差异.     

典型湖泊有机聚集体时空特征及驱动因子

有机聚集体(OA)是水体中物质循环和能量流通的重要枢纽,但在不同营养水平湖泊中的比较研究仍相当匮乏.于2019～2021年间,采集了不同季节贫营养抚仙湖、中营养天目湖、中度富营养太湖和重度富营养星云湖表层水样,利用扫描电镜、表面荧光显微镜和流式细胞仪等研究了4个典型湖泊中OA及其附着细菌的时空变化特征.结果表明：(1)抚仙湖、天目湖、太湖和星云湖中,OA丰度的年均值分别为1.4×10⁴、 7.0×10⁴、 27.7×10⁴和16.0×10⁴ind·mL^-1; OA附着细菌丰度的年均值分别为0.3×10⁶、 1.9×10⁶、 4.9×10⁶和6.2×10⁶ cells·mL^-1;附着细菌占总细菌的比值分别为30%、 31%、 50%和38%.(2)夏季OA丰度显著高于秋冬季;但夏季附着细菌占总细菌的比值为26%,显著低于其它3个季节.(3)湖泊营养状态是影响OA及其附着细...     

福建省流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制

溶解氧是衡量水环境质量和生态系统健康的关键参数,当前我国海岸带地区的低氧问题突出,但缺乏对流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制的研究.基于2011~2020年福建省135个地表水（含河口）和66个近岸海域监测点位数据,系统分析了年际和季节两个时间尺度溶解氧的时空演变规律,选取低氧（溶解氧饱和度位于10%分位之内）站位数据,采用数理统计和随机森林模型分析方法,重点研究了河流、水库、河口和近海这4种类型水体的低氧特征及其调控机制.结果表明,溶解氧饱和度近海最高［（98.2±10.2）%］,河口最低［（79.2±17.9）%］.与"十二五"（2011~2015年）相比, "十三五" （2016~2020年）河流和水库的低氧检出频率有明显降低,但河口变化不大.统计有低氧检出的点位,河流和水库的多年平均低氧检出频率在秋季最高,河口在夏季最高.水库和河口低氧问题最为突出但机制不同,水库河段的低氧与夏季径流携带大量有机质输入、层化导致底层水持续耗氧、秋季混合上涌或通过大坝泄流有关,河口的低氧与污染输入、潮水顶托和还原性物质耗氧有关.需要建立系统治理与分区管控制度,进一步加强流域-近海污染控制有助于减缓水体富营养化和低氧问题.     

浅水湖泊底泥细菌群落的时空分布特征及主要营养盐驱动因素

为探究富营养化浅水湖泊底泥中细菌群落的结构特征及驱动因素,本研究以安徽八里河湖为例,通过16S rRNA高通量测序手段并结合底泥的营养盐理化性质,分析了底泥细菌群落物种组成和多样性的时空分布特征以及与营养盐的相关性关系。结果显示：(1)在物种组成方面,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria),δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和拟杆菌纲(Bacteroidia)是八里河湖底泥中的优势菌纲,它们在空间上呈均质性和在季节上有稳定性;(2)在群落结构方面,底泥细菌群落整体上以季节进行聚类,呈现了季节内的相似性和季节间的差异性,且可能来自于鱼类粪便的Clostridia菌纲在八里河湖底泥细菌群落结构差异的塑造上有重要贡献;(3)从四个季节所有样品的整体角度来看,与磷相关的指标(总磷、铁铝结合态磷、钙磷、有机磷)对细菌群落变化的解释最强(r=0.23～0.45,p<0.001),且底泥细菌群落之间的差异性随各磷指标内部之间差异的增大而增大。本研究的发现为认识和理解富营养化浅水湖泊中底泥细菌群落特征及其驱动因素提供了新的信息,对湖泊生态系统健康状态的监测和评...     

高原湖泊周边浅层地下水：溶解性碳时空分布及驱动因素

地下水中溶解性碳在碳循环和生态功能维持中发挥着重要作用,其浓度水平影响着地下水中污染物的迁移转化.为了解高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳的时空变化特征,分析了云南8个高原湖泊周边浅层地下水（n = 404）中溶解性有机碳（DOC）、溶解性无机碳（DIC）和溶解性总碳（DTC）浓度的时空分布及驱动因素.结果表明,高原湖泊周边浅层地下水中ρ（DOC）、 ρ（DIC）和ρ（DTC）的均值分别为8.23、 49.01和57.84 mg·L^-1,近79.0%的浅层地下水中ρ（DOC）超过5 mg·L^-1.季节变化对DOC、 DIC和DTC浓度无显著影响,而农业集约化强度和地下水位深度显著影响浅层地下水中溶解性碳浓度变化,表现为设施农业区（SFAR）、农田休耕区（CFAR）和较深地下水位集约化农业区（DIAR）的地下水中DOC、 DIC和DTC浓度相比于较浅地下水位集约化农业区（SIAR）分别显著降低了25.8%~56.6%、 14.0%~32.9%、 16.6%~36.7%,且DIAR地下水中溶解性碳浓度均显著低于SFAR和CFAR.冗余分析（RDA）表明水和土壤中理化因子显著解释了溶解性碳的变化.此外,异龙湖周边浅层地下水中溶解性碳浓度显著高于其它湖泊,程海却显著低于其它湖泊.可见,农业集约化强度和地下水位共同驱动了高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳浓度变化.研究结果以期为了解高原湖区碳随地下径流入湖等区域碳循环及评估浅层地下水中溶解性碳对污染物的衰减提供科学依据.     

京杭大运河中下游段天然水化学变化特征及驱动因素

为揭示京杭大运河天然水化学特征及人为活动的影响,于2019～2020年采集徐州至嘉兴段主要城市站点河水测试,同时收集苏锡常段1959～1962年和1975～1977年的水化学数据与沿线主要城市近年的社会经济数据,在此基础上进行了分析.结果表明,研究区水化学类型主要受流域碳酸盐岩风化作用,但K++Na+当量浓度占总阳离子...     

过水性湖泊水质长期演变趋势及驱动因素：以骆马湖为例

过水性湖泊——骆马湖是南水北调东线工程的重要调蓄湖泊,具有防洪抗旱、饮用水供给和生态维护等多种功能.为了解骆马湖水质演变及驱动因素,基于2009～2020年长序列逐月实测数据,结合1996～2008年历史资料,分析了骆马湖总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH⁺₄-N)等指标的长期演变、季节动态和空间格局,探究了气象和水文因子对湖泊水质的影响机制.结果表明,近25年来,骆马湖水质总体处于Ⅳ～劣Ⅴ类.ρ(TN)变化明显(1.06～3.49 mg·L^-1),历经波动下降(1996～2002年)、显著的年际波动(2002～2015年)和显著上升(2015～2020年)这3个阶段,是骆马湖的主要污染因子.高锰酸盐指数显著下降(2.97～6.38 mg·L^-1),ρ(TP)和ρ(NH⁺₄-N)波动相对较小,分别介于0.024～0.076 mg·L^-1和0.11～0.69 mg·L^-1. 2017～2020年夏...     

寒区城市湖泊浮游植物群落特征及环境驱动因子

南海湖地处蒙新湖区,具有独特地理位置、气候特征和水文条件,同时为当地4A级景区,因此具备城市湖泊特点,成为受自然和人为双重因素影响的天然湖泊。为揭示南海湖浮游植物群落季节变化与环境因子关系,该文筛选主要环境驱动因子,结合营养状态指数法对湖泊营养状态进行评价,于2018年9月-2019年8月期间,对南海湖浮游植物群落结构进行调查分析,并对水体环境因子进行测定。结果显示:南海湖浮游植物共有7门78属148种,浮游植物群落结构为蓝藻-绿藻-硅藻型。浮游植物丰度呈现出由湖心区向周围递减的趋势,全年浮游植物丰度变化范围为1.270×10~7～28.369×10~7cells/L,全年平均丰度为11.330×10~7cells/L。各季节不同功能分区水域评价结果表明,湖泊水体状态为重度富营养化。从浮游植物密度与环境因子冗余分析和多元逐步回归分析结果可知,WT、pH、COD和TN是导致浮游植物群落结构与密度随季节变化的主要驱动因子,故控制氮营养盐和有机质输入是改善南海湖水质的关键所在。     

春季黄海溶解氧的平面分布特征及主要影响因素初探

通过对中国SOLAS计划2005年3月航次所获取的溶解氧的数据进行分析,得出了黄海温度、盐度、溶解氧的平面分布,并在此基础上探讨了溶解氧与盐度、温度等化学水文要素之间的关系.结果显示: (1) 春季黄海溶解氧的含量范围在10.16～13.71 mg/L,平均为(12.07±1.03)mg/L,平面分布特征为:西部近岸较高,东部外海较低,北黄海较高,南黄海低,表中底三层分布比较均匀,等值线呈东北西南走向.(2)春季,影响黄海外海海域溶解氧分布的主要因素为温度和盐度,近岸的溶解氧分布主要受温度控制,与盐度无关.     

南水北调东线枢纽湖泊表层水体甲烷释放特征及潜在影响因素

湖泊是天然有机质生物地球化学循环和甲烷(CH4)排放的重要场所.观测南水北调东线枢纽湖泊骆马湖表层水体CH4溶存浓度和通量特征,并分析影响CH4释放的潜在因素.结果表明,骆马湖是CH4释放的热点区域,表层水CH4溶存浓度均值为(0.12±0.09)μmol·L-1,通量均值为(21.0±18.5)mmol·(m2·d)...     

华北地区地表臭氧时空分布特征及驱动因子

利用趋势分析(TA)、地理时空加权回归模型(GTWR)和多因素广义相加模型(MGAM),研究了2015～2020年华北地区O3浓度的时空分布规律及驱动因素间的复杂非线性关系.结果表明,华北地区年均O3浓度>70μg/m3,整体呈持续增长趋势,平均增加速率为2.3μg/(m3·a)(P<0.01);季节上O3浓度呈春夏高...