太湖西北部湖区入湖河流氮磷水质标准修正方案研究

氮磷污染一直是太湖流域的首要污染问题,有效遏制氮磷入湖量的增加是治理太湖的重要任务。然而由于我国现行的地表水环境质量标准(GB3838-2002)中河流和湖泊氮、磷水质标准存在差异,即河流无总氮控制指标、河湖总磷标准不一致的问题,往往造成通过控制入湖河流污染来改善太湖湖泊水质时,湖泊污染物浓度往往达不到治理目标。以太湖西北部湖区及其入湖河流为例,利用BATHTUB模型模拟入湖河流与湖泊TN、TP的关系,推算太湖在满足现行湖泊水质标准中TN和TP各类别目标值的情形下的环境容量并以此环境容量决定入湖河流的水质,进而提出相应的方案进行比选,从而提出太湖入湖河流氮磷水质标准修正方案。结果表明:(1)当太湖入湖河流执行现行河流水质TP标准时,对应湖泊的水质TP超标,并不能达到保护湖泊的目标;(2)当太湖西北部湖区入湖河流TN、TP执行现行湖泊水质标准,对应湖区水质均能达标并且优于目标限值,然而该方案对于污染较为严重的太湖区域的实际参考意义不足;(3)以现行湖泊水质标准TN、TP各类别为目标值反推计算入湖河流水质指标,既能保证湖泊水质达标,又不会使河流水质标准过于严格,因此其结果可作为入湖河流水质标准修正的参考,从而提出太湖入湖河流TN、TP水质标准建议方案。     

太湖西岸出入湖河口氮磷消减特征

河流水体污染物消减作用是降低其入湖通量的重要方式,为探明太湖河流氮磷污染物消减速率时空变化特征,研究采用自主研发的原位培养装置,开展了太湖西岸出入湖河口总氮绝对消减速率(TNR_绝)、总氮相对消减速率(TNR_相)、总磷绝对消减速率(TPR_绝)、总磷相对消减速率(TPR_相)的变化特征研究。结果表明:西北部和西部河流夏、秋季TNR_绝和TPR_绝高于春、冬季,南部河流则为秋、冬季高于春、夏季。夏季西部和西北部河流TNR_绝和TPR_绝高于南部,冬季则相反,春、秋两季空间差异不明显。颗粒态总氮(PTN)浓度及水温是TNR_绝时空差异性的主要影响因素。TP浓度是TPR_绝的季节差异性的主要原因,不同季节TPR_绝空间差异的主要影响因素不同,春、夏、秋、冬四季主要影响因素分别为p H等水体物理性质、TP浓度和SS浓度、SS浓度、TP浓度。TNR_绝和TPR绝及其初始浓度是TNR_相和TPR_相时空差异的主要原因。     

太湖水质参数中小尺度空间结构特征

经济的发展和人们生活水平的提高，造成了太湖的富营养化和生态环境的严重破坏。太湖的水质污染目前已严重影响了整个流域的可持续发展，并对人们的身体健康造成潜在的危害。治理太湖、保护太湖已成为人们刻不容缓的任务。了解湖泊水质参数空间结构特征是进行太湖环境评价的重要前提，也是合理治理太湖的重要基础。地统计学的出现为精确描述湖泊水质参数空间结构提供了有效的工具。应用地统计学技术对太湖3种水质参数进行了空间结构分析，结果显示，污染物集中在湖岸线附近不易向湖中央扩散，各水质参数空间分布差异性较大，且空间结构特征极为相似，不同尺度之间有差异性。同时，由于采样密度和范围的限制，更细微和更大尺度的空间结构特征尚不能得以表述。最后，还讨论了太湖水质参数的空间结构变异性。     

太湖梅梁湾水源地示范区水质改善初探

基于改善环境、恢复生态系统的思路,在太湖梅梁湾水源地实施了旨在恢复水生植物的环境改善和生态修复工程。通过2003 年8月开展的本底调查及2003年9月~2004 年11 月的水质监测资料,对太湖梅梁湾水源地水质改善示范区水质的时空变化趋势和质量状况进行了研究与评价。结果表明,工程实施前示范区内各点位的透明度、总氮、氨氮、总磷、叶绿素a等指标均超标,水质为Ⅳ Ⅴ类,表现为富营养化水平;各项工程措施实施后水质有了明显改善,溶解氧明显升高,全年较2003年8月份升高34%,夏季较2003年8月也升高了17%,10个点透明度平均由0.29 m提高到0.35 m,增加了21%,强化净化区较外围区提高0.05 m。但是,上述水质改善仅是生态工程物理效应的结果,由于水生植物尚未恢复,因此,有些指标的改善并不明显,如叶绿素等。但在可以预见的将来,在水生植物得到恢复后,其水质改善的趋势将更加明显。     

太湖流域典型土地利用方式下入湖河流水质污染特征研究

为探究太湖流域典型土地利用类型下水质污染特征,选取了太湖流域两类具有典型代表性的区域作为研究对象,一类是城市化进程高、人口高度密集的太湖北部重污染汇水口区域,一类是以耕地与涵养林为主导、人类活动强度相对较弱的浙西小梅港区域。选取TN、DTN、PN、NH+4 N、NO-3 N、TP、DTP、PP、CODMn等主要指标,通过区域差异和季节差异分析,以期明确太湖流域典型土地利用格局下河流水质污染特征。研究表明：（1）汇水口水质劣于小梅港水质,但两区域均有相对较高的TN污染,因此两地河流TN污染控制依然是重要内容;（2）汇水口和小梅港区域水质差异分析结果表明,土地利用格局、水循环过程、涵养林的生态功能是两区域水质差异产生的重要原因,差异指标体现在DTN、NH+4 N、TP、DTP、PP、CODMn;（3）汇水口区域水质污染特征体现出较强的点源污染特征;小梅港区域水质污染则体现出以TN、PN、TP、PP为主要污染物的面源污染特征。因此在以建设用地为主导的汇水口区域需加强点源污染控制,优化产业结构;以耕地为主导的小梅港区域则需加强农业面源污染控制,进而缓解太湖富营养状态     

农业非点源污染对太湖水质的影响:发展态势与研究重点

太湖水污染的主要症结是水体中氮、磷不断富集导致的富营养化，而随着区内化肥用量的不断增加和集约化畜禽殖业的发展，流域内农业非点源营养物质的排放将保持持续上升的势头。要实现使太湖水变清的目的，必须把农业非点源营养物的排放控制在最低的水平，为了达到这一目标，今后应加强：（1）农业养分流失的定量化研究；（2）非点源污染物的转移转化特征研究；（3）农业非点源污染高风险区的识别；（4）农业非点源污染的控制与管理对策研究。     

河流底泥冲刷悬浮对水质影响途径的实验研究

进入天然水体的大部分污染物会在河流，湖泊底部形成富含各种污染物的沉积物层，在一定的水流流速及紊动作用下发生底泥冲刷及再悬浮。大量的污染物被重新释放出来造成河湖水体的二次污染，这种情况是外源污染得到治理后影响水质的主要因素。建立这种影响条件下的水质模型需要对沉积物的污染释放机理有充分的认识。采用富含污染物的天然河湖底泥，通过衡温静态培养等手段，在不同的水力条件。瞬彰服，连续悬浮和静止状态下，研究了污染物的释放，并对实验结果进行了分析。确定了底泥冲刷悬浮影响水质的主要途径，即在底泥间隙水污染物浓度接近平衡时，其与上层大水体的混合作用是影响水质的主要作用，其次是下部底泥的静态释放，而悬浮颗粒的污染物扩散释放作用则较小，这为底泥冲刷悬浮影响下的水质模型的建立提供了理论依据。     

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     

近30年来太湖围湖利用及东太湖网围养殖动态变化研究

利用多期遥感影像从时间、空间和利用类型3个方面分析了近30 a来太湖围湖利用及东太湖网围养殖的时空变化特征。结果表明：1979～2008年,太湖围湖利用面积总计达 16.004 2 km2;其中1979～2001年,太湖围湖利用面积 9.509 0 km2,年均围湖利用面积 0.432 2 km2,围湖利用的主要用途为水产养殖,鱼塘用地占该段期间围湖利用面积的5653%;2001～2008年,围湖利用面积 6.495 2 km2,年均围湖利用面积 0.927 9 km2,围堰取土用地占该段期间围湖利用面积的5228%。1979年以来,东太湖网围养殖规模逐渐增大,1979年东太湖网围养殖面积 8.343 4 km2,2001年网围养殖面积达 100.272 6 km2,占东太湖水面面积的7465%,网围养殖区域的分布逐渐从湖岸边沿处向湖心处扩展,至2006年,除主航道外,东太湖整个湖面几乎遍布网围,并呈现向西太湖扩展的趋势,随着东太湖水环境问题日益突出及太湖整治力度的加大,东太湖网围养殖面积从2006年的 105.873 2 km2 下降为2008年 92.969 1 km2,网围养殖区域的逐渐缩小及自由水域面积的逐渐增大,将真正实现太湖流域经济 资源 环境的可持续发展     

太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系

在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。研究结果显示：北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破.     

基于底泥再悬浮试验的太湖水质模拟

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,在室内矩形水槽内模拟了各种水动力条件下太湖底泥的起动规律,得到了太湖底泥在3种不同起动标准下的起动流速,通过考察上覆水中悬浮物浓度的变化,建立了底泥沉积物再悬浮通量与水体流速的定量化关系。结果表明:太湖底泥在个别动、少量动、普遍动3种标准下的起动流速分别为15、30和40 cm/s,且底泥沉积物再悬浮通量与流速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随流速增大而增大,且相关性较好。将该试验结果应用于太湖的水量水质数学模型中,并和太湖实测资料进行了对比,取得了比较满意的效果。该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征,对太湖的富营养化治理具有重要意义。     

太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系

在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。研究结果显示：北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破.     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象,基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区,运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成,借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段,分析土地利用构成与水质指数间的相关关系;并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明,巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响,且受地形因素影响。其中,建设用地对河流水质恶化具有明显作用;河流沿岸林地布局能显著改善水质,尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感;耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义,并为同类研究提供借鉴     

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

太湖及主要入湖河流平水期水环境质量评价

水环境质量评价是了解水质现状的基础,对区域水环境的管理起到重要的指导作用。以太湖及其主要入湖河流为研究对象,于平水期采集代表性断面水样,以营养盐(总磷、总氮、氨氮)、叶绿素a和高锰酸盐指数等指标为基础,采用灰色聚类法对区域内水环境质量进行评价,并借助多元统计分析对研究区域内主要污染因子进行解析和识别。灰色聚类分析表明,秋季采样断面(2012年10月)中63%的河道断面和36%的湖泊样点超过我国地表水3级标准,而在春季(2013年4月)采样断面中,100%的河道断面和64%的湖泊样点超过地表水3级标准。该结果同时也表明春季河道污染物质的输入是导致太湖水质恶化的主要原因,并可能对太湖蓝藻暴发起到推动作用,因此需加强对蓝藻暴发前期太湖入湖河道水环境的管理。为便于水环境管理将河道和湖泊采样断面依据聚类分析法划归为高、中、低三类;同时主成分分析表明,氮、磷依旧是影响太湖流域水质空间变异的主要污染因子。     

太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例

基于太湖流域典型丘陵水源地平桥河流域12个采样点的水质监测数据,综合运用聚类分析和主成分分析法对平桥河流域水质时空变化及影响因素进行分析。聚类分析显示,按照水质相似性将平桥河流域水质分为枯水期、平水期、丰水期3个季节时段和中上游丘陵河谷区、下游紧邻平桥镇的平原区、下游暗沟出口区3个典型空间区域。主成分分析显示:(1)枯水期水质以氮污染为主导因素,磷和有机污染次之,受流量减小、流速缓慢导致的营养盐富集的影响加大;平水期水质以氮污染为主导因素,磷污染次之,受茶园等大量施肥导致的农业面源污染的影响;丰水期水质以氮和磷污染为主导因素,受到水稻种植等农业活动和大量降雨径流的影响。(2)中上游丘陵河谷区水质以氮和磷污染为主导因素,有机污染次之,受到茶园种植等农业活动导致的面源污染的影响;下游紧邻平桥镇的平原区水质以氮和磷的污染为主导因素,有机污染次之,受到居民生活污水和农业生产的影响;下游暗沟出口区水质以氮污染为主导因素,有机污染和磷污染次之,受到生活污水、农业生产和畜禽养殖的影响。研究结果可为太湖流域丘陵区水源地保护和管理提供参考。     

上海市郊中小河流夏季水污染特征研究

在夏季对上海郊区一典型的中、小河流河网水质进行监测,结果结果：（1）河流水体普遍有很高的氮磷和有机负荷,其CODcr、总磷、总氮等指标均数倍于《地面水环境质量标准》中规定的V类水最大允许值, 本正处于严重的富营养化状态。位于集居民区和养殖场附近河流的污染更为严重。（2）受富营养化和河流底泥污染物释放的影响,河流水质还存在分层现象,尤其是水流滞缓、水深不足2m的小河流更为明显。主要表现为：底层水氨氮,TRP（总反应态磷）和SRP（溶解反应态磷）的含量明显高于表层水;而表层水的pH和DO高于底层水;同时,由于底层水处于厌氧的环境下,NO3^-－N、NO2^-含量低于表层水。（3）由于长期受纳污水、污物,中、小河流底泥有很高的氮磷累积,凯氏氮平均达3．526（N,mg）／g;总磷平均达2052．250（P,mg）／kg。集镇居民区河流底泥总磷含量高达5813．838（P,mg）／kg;养殖场附近河流底泥凯氏氮高达5．964（N,mg）／g。底泥孔隙水中的NO3^--N、NO2^-含量很低;NH4^＋的含量是河流底层水的3－24倍;SRP的含量约是河流底层水的2－16倍。由于底泥有机污染重,耗氧量大,处于厌氧的环境,其交换态Fe^2 的含量很高。     

基于河流连通性的河流健康评价

河流生态系统是生物圈物质循环的重要通道,河流健康则是全面审视河流生态系统的崭新概念。本文从河流健康概念出发通过对国内外河流健康评价进展的综合分析研究提出了包括水文特性、水质特性、河流地貌特性、生物以及河流连通性这5个具有一定代表性的指标来进行河流健康评价,探索性把河流连通性作为评价指标加入了这一评价标准。