抚仙湖流域综合治理规划方案研究

从整个抚仙湖流域出发,根据抚仙湖主要环境问题,提出污染综合治理总体方案设计,在此基础上根据湖泊环境保护目标、流域内重点控制区的污染特征、入湖主要污染物的总量控制,提出抚仙湖流域综合治理规划方案。      

抚仙湖不同来源沉积物磷形态垂向分布特征

采用连续萃取法(SEDEX)对抚仙湖岸带代表不同污染来源的5个样点和湖心沉积物中磷形态的分布特征及垂向变化特征进行分析.结果表明,沉积物中无机磷(IP)是总磷(TP)的主要组成部分,占TP的70.46％ ±8.06％;磷形态以碎屑磷灰石(CAP)和闭蓄态磷(Org-P)为主,分别占TP的41.65％±17.04％和29.53％±8.06％,而可交换态磷(Ex-P)含量最低,仅占TP的2.42％±1.45％.不同点位TP含量和各形态磷分布特征不同,以磷矿开采污染为主的东大河口沉积物总磷含量及各形态磷含量远高于其它污染来源的沉积物,其中CAP含量达(131.46±84.78)μmol·g-1.沉积物磷形态垂向特征表征了流域人类活动对抚仙湖的污染历程.东大河口沉积物各形态磷含量随深度变化剧烈,尤其是CAP在8～14 cm随深度增加突然增大后又急剧降低,且均在11 cm处达最大值,这与抚仙湖流域磷矿开采兴起到矿点关闭的历史相吻合.湖心沉积物磷形态分布特征显示了湖岸各种污染来源“汇”的特点.     

抚仙湖梁王河流域农业耕作与流域水质响应关系研究

以抚仙湖北岸梁王河流域为研究对象,选取流域中2种典型耕作方式水稻-小麦（R-W）轮作和烤烟-豌豆（T-P）轮作的农田.通过对农田地下水和梁王河水的同步观测及农田耕作情况的调查,发现移栽、施底肥、追肥及排水等耕作措施使地下水中TP、PO^3-₄-P、TN、NO^-₃-N和NH⁺₄-N含量在短时间尺度内有明显升高.农田作物在不同生育期对养分的吸收规律与地下水中的TP、PO^3-₄-P、TN、NO^-₃-N和NH⁺₄-N含量在长时间尺度上响应关系明显,作物处于对相应养分吸收高峰期时地下水中该养分含量就会明显降低,反之则会升高.梁王河水TP和PO^3-₄-P的含量在流域农田全处于耕作期时要比流域部分农田处于休闲期分别低5.8%和21.7%,而TN、NH⁺₄-N及NO^-₃-N含量在流域农田全处于耕作期要比流域部分农田处于休闲期分别高11.5%、242.6%和9.55%.     

基于水环境约束的抚仙湖流域农业结构调整研究

农业面源污染严重污染水体,是水体富营养化和水质恶化的主要污染源. 在考虑水环境容量农业分配量、农业面源污染削减、粮食及副食品安全的基础上,建立抚仙湖流域农业产业结构优化调整的系统动力学模型,并设置惯性发展和目标导向2种发展方案进行仿真模拟. 结果表明:目标导向发展方案可以有效降低流域内污染物入湖量,TN和TP分别削减了221.45和24.74 t,处在允许的水环境容量农业分配量范围内. 根据调整优化结果,建议在抚仙湖流域大力发展绿色有机生态农业,形成观光休闲农业产业;建立集中养殖小区,采用立体式生态饲养畜禽模式.      

抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践

抚仙湖流域是我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分,其生态安全对于保障珠江流域生态安全和云贵高原生态服务功能乃至国家水土资源安全具有战略意义。基于“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,针对抚仙湖流域空间格局有待优化、土地退化较为严重、入湖污染负荷超载、生态风险持续加大等生态环境问题,提出以保障抚仙湖Ⅰ类(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》)优质水资源为目标,以流域空间格局优化和管控为前提,以“修山扩林、调田节水、生境修复、控污治河、保湖管理”并重为总体思路,设计了涵盖水源涵养与矿山修复、田地整治与节水减排、生态保护与修复、污染源治理与入湖河流清水修复、湖泊保育与综合管理调控五大类47项工程的流域生态保护修复方案;方案实施1年多,在扩增森林植被面积,提高农田质量和利用效率,削减入湖污染负荷,增强流域生态系统稳定性和改善湖滨区生态环境等方面初见成效;建议下一步加强流域空间管控,统筹推进各项工程实施,以期全面恢复抚仙湖流域生态功能,保障水体洁净和流域生态安全,促进抚仙湖流域的健康发展。     

抚仙湖沉积物中营养盐和粒度垂向分布及相关性研究

基于环境放射性核素210Pbex和137Cs计年法确定抚仙湖北部、中部和南部3个沉积物柱芯的沉积年代,分析了各柱芯近150年的营养盐(TOC、TN和TP)浓度和粒度的垂向分布特征及其相关关系。结果表明,抚仙湖沉积物柱芯TOC浓度整体由稳定、下降转向缓慢增长,TN浓度整体呈小幅度波动趋势,TP浓度垂向分布较为复杂,整体上呈先下降后上升的趋势,这些变化特征与流域历史时期不同程度的自然演化和人类活动密切相关。抚仙湖沉积物中CN自北向南逐渐升高,表明抚仙湖沉积物中有机质来源由湖泊内部菌藻类逐渐过渡至地表陆生植物的贡献。抚仙湖不同湖区沉积物粒度垂向分布均较为紊乱,其大小表现为中部北部南部,该现象可能与周边入湖河流的密度、长度及产沙量等有关。抚仙湖沉积物中营养盐浓度和粒度的相关性研究表明,TOC浓度与粒径32~63μm呈显著正相关,与4~8μm呈显著负相关;TN浓度与各粒级之间无任何相关性存在,TP浓度则与粒径2μm呈显著正相关。     

红枫湖流域表层沉积物中全氟化合物的污染特征

PFCs(perfluorinated compounds, 全氟化合物)因具有持久性、生物富集效应和毒性而受到环境科学领域的普遍关注. 采用超高效液相色谱-串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)并结合固相萃取的方法,对贵阳市主要饮用水水源地——红枫湖主要入湖支流及湖区表层沉积物中10种PFCs的质量分数进行了检测,分析了其污染水平、空间分布及组成特征. 结果表明,各采样点w(∑PFCs)(10种PFCs的总质量分数)为0.27~1.65 ng/g,其中PFBA(全氟丁酸)、PFPeA(全氟戊酸)、PFOA(全氟辛酸)、PFBS(全氟丁烷磺酸)、PFOS(全氟辛烷磺酸)及PFHxA(全氟己酸)不仅检出率高,而且对各采样点w(∑PFCs)的贡献较大,是红枫湖表层沉积物中主要的PFCs;受湖区水文水动力条件及沉积物有机质的影响,北湖表层沉积物中w(∑PFCs)高于南湖,并且全湖w(∑PFCs)的最高值位于出湖口处,达到1.65 ng/g;红枫湖流域表层沉积物中的w(PFOA)和w(PFOS)分别为0.07~0.51和nd(未检出)~0.16 ng/g,与国内外其他流域相比处于较低水平;大气沉降可能是红枫湖流域PFCs的主要来源.      

胶州湾内外沉积物岩芯中多氯萘的分布特征研究

利用13 C同位素稀释-高分辨率气相色谱-高分辨率质谱法测定了胶州湾内、外沉积物岩芯中多氯萘(PCNs)异构体的含量,对其同系物分布、可能来源、沉积通量及毒性当量进行了初步探讨,并研究了由各类来源PCNs进入到胶州湾的历史沉积趋势.结果表明,胶州湾内、外沉积物岩芯中∑PCNs含量范围分别为3.9～56.4 Pg·g-1...     

延河流域降雨侵蚀力时空分布特征

降雨侵蚀力(R)反映了降水引起土壤水蚀的潜在能力,其时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础.利用延河流域22个雨量站24a逐日降雨资料,分析了该区降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量具有一致的年内年际变化趋势.降雨侵蚀力年内变化为单峰型,集中分布在5～9月,占全年R值的91.61%.降雨侵蚀力多年平均值为1580.58MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最高值(1981年)为2417.70MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最低值(1999年)仅585.29MJ.mm.(hm2.h.a)-1,年际间变化为中等变异,变异系数为0.32.烧房砭站多年平均R值最大,为2190.33MJ.mm.(hm2.h.a)-1,镰刀湾和杨山站多年平均R值最小,分别为1151.37MJ.mm.(hm2.h.a)-1和1146.87MJ.mm.(hm2.h.a)-1.R值与侵蚀性降雨量具有一致的空间分布格局,北部雨量站R值年际变化呈现轻微的增加趋势,其它站点R值年际变化相对呈现出轻微的减少趋势,总体上延河流域降雨侵蚀力呈现下降趋势,趋势系数为-0.004.     

抚仙湖富营养化现状、趋势及其原因分析

抚仙湖生态结构脆弱，营养元素收支失衡，具有发生富营养化的潜在危险。应当加大面源治理力度，尽快实施湖滨带生态建设和面源控制工程，搞好面山绿化，减少水土流失，认真依法治湖。     

滇中三大湖泊氮、磷水质变化趋势研究

通过对滇中抚仙湖、星云湖和杞麓湖1988～2005年总氮、总磷浓度的变化研究，发现抚仙湖全湖总氮平均浓度为0．179mg／L，总磷平均浓度为0．009mg／L；星云湖总氮为0．926mg／L，总磷0．075mg／L；杞麓湖总氮为2．446mg／L，总磷0．055mg／L。抚仙湖水质明显优于星云湖和杞麓湖，星云湖次之，杞麓湖水质呈逐年恶化趋势。     

中国土壤和湖泊沉积物中钚同位素分布特征和应用研究

钚(Pu)是与核工业密切相关的、以痕量或超痕量存在于环境中的重要放射性核素。综述了近年来中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu的分布特征、迁移行为及其在环境地球化学中的应用。结果显示:中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu沉降通量分别为7.31~554.00和4.80~240.60 MBq/km²,因研究区域所处环境及纬度的差异而变化;²⁴⁰Pu/²³⁹Pu同位素比值分别为0.048~0.307和0.164~0.193,平均值分别为0.181±0.026和0.179±0.021;全球大气核试验沉降是中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu的主要来源。作为重要的长寿命放射性核素,在今后的研究中应加强Pu同位素与其他放射性核素示踪技术(¹³⁷Cs、²¹⁰Pb和⁷Be示踪法等)、遥感技术以及传统研究方法相结合,有利于提升大尺度环境区域中Pu的分析精度,提高^239+240Pu放射性核素示踪技术的示踪效率。     

Effects of environmental factors on the production and release of matrix-bound phosphine from lake sediments

Effects of pH, temperature, and oxygen on the production and release of phosphine in eutrophic lake sediments were investigated under laboratory tests. Results indicated that the elimination of matrix-bound phosphine was accelerated under initial pH 1 or 12. Phosphine levels could reach maximum under initial pH 10. The contents of phosphine increased with the addition of alkali under pH 4–12. The rates of phosphine production and release from lake sediments varied with temperature. 20°C was the most favorable temperature for the production of matrix-bound phosphine. Oxygen showed little effect on matrix-bound phosphine. Matrix-bound phosphine concentrations in lake sediments were concluded to be dependent on a balance of natural generation and depletion processes. Translated from Acta Scientise Circumstantiae, 2005, 25(5): 681–685 [译自: 环境科学学报]     

有机质对湖泊沉积物不同形态氮释放动力学影响研究

模拟研究了有机质对太湖贡湖和五里湖沉积物不同形态氮释放动力学的影响,并从沉积物有机质官能团、各形态可转化态氮含量以及离子释放量变化等方面对其机理进行了探讨.结果表明,随着沉积物有机质含量增加,其各形态氮释放平衡时间延长,释放量呈先快速增加后缓慢趋于平衡的趋势;氨氮最大释放量呈下降趋势,硝氮和溶解性有机态氮最大释放量呈先增加,后快速下降趋势;相比而言,污染严重的五里湖,有机质对沉积物各形态氮释放量的影响大于污染较轻的贡湖.随有机质含量增加,沉积物SOEF-N含量增加,IEF-N、SAEF-N和WAEF-N含量降低;HPO₄^2-和SO₄^2-释放量降低,溶解性有机碳释放量呈先增加后降低趋势.随着有机质含量增加,沉积物脂肪族官能团减少,极性官能团增加.沉积物有机质含量增加,通过改变其极性官能团,影响各种离子释放量和使可转化态氮向稳定态转化,抑制各形态氮释放.     

环境因子对湖泊沉积物中吸附态磷化氢生成和释放的影响

以富营养化湖泊的沉积物湿样为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了pH、温度和氧气对沉积物中吸附态磷化氢生成和释放的影响．结果表明,实验过程维持pH值动态恒定,当起始pH值为1或12时,沉积物磷化氢消失很快;起始pH值为10时,吸附态磷化氢的净积累量较大;起始pH值4～12的条件下,向沉积物一水体系中加碱可使吸附态磷化氢的积累量增加．温度对吸附态磷化氢的生成和释放均有影响,20℃时沉积物中吸附态磷化氢的净积累量最大．氧气对吸附态磷化氢的影响不显．沉积物中吸附态磷化氢的净含量是其生成和释放相互平衡后的结果．     

基于Web of Science和CNKI的湖泊沉积物文献计量分析

为了解湖泊沉积物研究领域现状和未来发展趋势,采用信息可视化、网络分析的研究方法,以Web of Science（WoS）和中国知网（CNKI）数据库中近35年（1985—2019年）湖泊沉积物研究领域的论文作为数据来源绘制社会网络图谱,剖析湖泊沉积物研究领域的发展动态、研究热点及前沿趋势。结果表明：WoS数据库近35年来湖泊沉积物研究领域的发文量呈显著上升趋势,发文量位居前3的国家依次为美国、中国和德国;近5年中国发文量较高,但发文总被引频次相对较低;Bindler R、Birks H J B和Bakke J为该领域以第一作者发文量排名前3的作者,Journal of Paleolimnology、Hydrobiologia和Limnology and Oceanography为发文量排名前3的期刊。CNKI数据库的发文量滞后于WoS数据库,国内研究者有偏向于投稿国外期刊的趋势;CNKI数据库中湖泊沉积物研究领域发文量最高的期刊为《湖泊科学》,张恩楼、金章东和薛斌为发文量排名前3的作者。国内外湖泊沉积物研究领域的研究热点大致相同,主要包括沉积物重金属和有机物的污染与风险评估、湖泊沉积物与气候变化研究等方面,未来该领域在正定矩阵因子分析模型和多元统计方法包括相关性分析、聚类分析、因子分析等方向的研究有待进一步加强。     

滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

固城湖退圩还湖区沉积物重金属特征及生态风险评价

为探讨退圩还湖对固城湖表层沉积物重金属污染特征、空间分布和生态风险的影响,对退圩区和湖区表层沉积物重金属（Fe、Mn、As、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、Cd和Pb）含量进行对比分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度,利用相关性和聚类分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,退圩区沉积物重金属中Cd （0.21mg/kg）和湖区沉积物重金属中Cd （0.56mg/kg）和Zn （145.33mg/kg）和Pb （41.17mg/kg）含量的平均值分别达到江苏省土壤背景值的2.45、6.55、2.24和1.87倍.湖区表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量显著高于退圩区.地累积指数法评价显示退圩区中Cd为轻度污染;湖区中Cd为中度污染,Zn、As、Cu和Pb为轻度污染.潜在生态风险指数表明,湖区表层沉积物生态风险高于退圩区;Cd是湖区与退圩区最主要的生态风险贡献因子,可能与水产养殖活动以及工业废水排放有关.固城湖退圩还湖对于降低固城湖重金属生态风险有着积极作用.     

重庆市主城区排水管道沉积物性质研究

为了解重庆市主城区排水管道沉积物的性质,调研和采集了生活区、交通区、文教区、商业广场等不同功能区的排水管道沉积物,分析了沉积物的粒径、密度、有机物含量(VSS/TSS)和污染物含量等指标,研究了不同功能区沉积物的差异.结果表明:不同功能区排水管道沉积有不同的理化性质,沉积物的粒径,交通区>文教区>商业广场>居住区.沉积物的密度与有机物含量(VSS/TSS)呈负相关(R2=0.998).沉积物污染物含量空间分异性显著,COD含量,文教区>居住区>商业广场>交通区.TN和TP含量,文教区>商业广场>居住区>交通区,与街尘相比,TP呈现显著富集特点.对于重金属含量,交通区显著高于其他3个功能区,Cu、Zn、Pb、Cd 最大值分别为303.5、539、104、1.14mg/kg.