赤水河流域上游枯水期水化学特征及其影响因素分析

赤水河上游流域处于我国西南喀斯特岩溶地貌广泛发育的地区,其河流的水化学组成代表了典型喀斯特地区河流的水化学组成。对河水的各离子含量分析表明,赤水河上游河水水化学组成以Ca2+、HCO3-离子为主,其次为Mg2+、SO42-,表现了典型喀斯特地区河流的特征。上游河水的Na+/(Na++Ca2+)、Cl-/(Cl-+HCO3-)比值较低,所有水样都落在GIBBS图的左中端,河水水化学组成主要受岩石风化控制。阴阳离子三角图及河水中的主要元素的比值对比分析表明,河水水化学组成主要受碳酸盐岩风化溶解控制。水化学的时空对比分析表明,农业活动等人为活动对河水的化学组成有一定影响。     

One-year Surveillance of Human Enteric Viruses in Raw and Treated Wastewaters,Downstream River Waters,and Drinking Waters

Human enteric viruses are a major cause of waterborne diseases, and can be transmitted by contaminated water of all kinds, including drinking and recreational water. The objectives of the present study were to assess the occurrence of enteric viruses (enterovirus, norovirus, adenovirus, hepatitis A and E virus) in raw and treated wastewaters, in rivers receiving wastewater discharges, and in drinking waters. Wastewater treatment plants’ (WWTP) pathogen removal efficiencies by adenovirus quantitative real-time PCR and the presence of infectious enterovirus, by cell culture assays, in treated wastewaters and in surface waters were also evaluated. A total of 90 water samples were collected: raw and treated wastewaters (treated effluents and ultrafiltered water reused for industrial purposes), water from two rivers receiving treated discharges, and drinking water. Nested PCR assays were used for the identification of viral DNA/RNA, followed by direct amplicon sequencing. All raw sewage samples (21/21), 61.9 % of treated wastewater samples (13/21), and 25 % of ultrafiltered water samples (3/12) were contaminated with at least one viral family. Multiple virus families and genera were frequently detected. Mean positive PCRs per sample decreased significantly from raw to treated sewage and to ultrafiltered waters. Moreover, quantitative adenovirus data showed a reduction in excess of 99 % in viral genome copies following wastewater treatment. In surface waters, 78.6 % (22/28) of samples tested positive for one or more viruses by molecular methods, but enterovirus-specific infectivity assays did not reveal infectious particles in these samples. All drinking water samples tested negative for all viruses, demonstrating the effectiveness of treatment in removing viral pathogens from drinking water. Integrated strategies to manage water from all sources are crucial to ensure water quality.     

半岛型城市PM2.5多情景数值模拟研究

烟台是中国最东部半岛型城市之一,研究应用WRF-CMAQ空气质量模拟系统和排放清单技术,建立以PM2.5质量改善为核心的一次污染物质减排情景和PM2.5浓度下降之间的定量对应关系.分析结果表明,若烟台2020年实现空气质量达标,SO2、NOx、一次PM2.5分别需消减30%、30%和40%以上;一次PM2.5减排控制对PM2.5浓度下降的贡献,是SO2和NOx等常规污染物减排控制效益的8倍左右;如果仅依靠消减SO2和NOx等常规污染物,无法实现PM2.5浓度的大幅度下降.     

未来不同情景下陕西省碳储量的时空演变分析

为了解陕西省不同情景下的土地利用发展趋势,并有效评估土地利用变化下陕西省陆地生态碳储量时空演变,研究运用Markov-FLUS和InVEST模型,分析2000~2020年的土地利用变化对于陕西省碳储量变化的影响,并模拟和评估陕西省2025年和2030年3种不同情景下的土地利用结构,碳储量和碳密度的时空变化.结果表明： ①耦合的Markov-FLUS模型中各地类的ROC值均在0.7以上,表现出较高精度与优秀的分类性能,模型对研究区的土地利用驱动因子解释能力较好,具有高精度和优秀的分类性能.②2000~2020年,陕西省的耕地大幅减少,林地显著增加,高固碳效益的林地面积增加使得陕西省的碳储量从1 546.95 Tg上升到1 616.25 Tg. 2000~2020年陕西省内各地区的变化互有差异,其中延安的碳储量显著增加了18.89 Tg,榆林的碳储量则在20年间显著减少了3.29 Tg. ③海拔、降水和气温成为影响2020~2030年陕西省碳储量时空变化的主要因素,在2025年与2030年的3种不同情景下,在生态优先情景下碳储量分别为1 632.27 Tg和1 647.43 Tg,碳储量及其增速明显高于自然发展情景和耕地保护情景. ④生态优先情景下碳储量增加区占比高于耕地保护情景,减少区占比低于自然发展情景,碳储量的分布表现最为均衡。同时,陕北黄土高原区的南部和北部区域在未来的发展中需要重点关注生态环境的保护.研究结果一定程度上可以为推进生态陕西建设和制定碳中和战略规划提供参考.     

不同气候情景下甘肃草地碳收支时空模拟与预测

在碳达峰、碳中和的背景下,草地碳汇是实现碳中和的关键路径.基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候情景数据,运用Daycent模型对甘肃草地2015~2100年碳收支进行模拟,并利用趋势分析法研究未来78 a草地碳收支的时空变化规律.结果表明,SSP245未来气候情景下,净生态系统生产力（NEP）呈不显著波动下降趋势,速率（以C计,下同）达-0.20 g ·（m² ·a）^-1,且该情景下草地碳汇处于下降状态;SSP585未来气候情景下,草地NEP以1.36 g ·（m² ·a）^-1的速率呈显著波动上升趋势,草地碳汇逐渐增加;草地碳收支的空间分布由西北向东南递增;SSP585气候情景下的温度和降水的增幅高于SSP245的气候情景,且草地碳收支与降水量的变动具有一致性,与温度的变化呈反向关系.研究明确了在不同气候情景下甘肃草地的碳汇强度,对有效固碳有参考和促进作用.     

Surveillance of Enteric Viruses and Thermotolerant Coliforms in Surface Water and Bivalves from a Mangrove Estuary in Southeastern Brazil

This study was conducted to evaluate the microbiological quality of a mangrove estuary in the Vitória Bay region, Espírito Santo, Brazil. We analyzed the presence and concentration of enteric viruses and thermotolerant coliforms in water, mussels (Mytella charruana and Mytella guyanensis), and oysters (Crassostrea rhizophorae), collected over a 13-month period. Human adenovirus, rotavirus A (RVA), and norovirus genogroup II were analyzed by quantitative PCR. The highest viral load was found in RVA-positive samples with a concentration of 3.0 × 10⁴ genome copies (GC) L⁻¹ in water samples and 1.3 × 10⁵ GC g⁻¹ in bivalves. RVA was the most prevalent virus in all matrices. Thermotolerant coliforms were quantified as colony-forming units (CFU) by the membrane filtration method. The concentration of these bacteria in water was in accordance with the Brazilian standard for recreational waters (< 250 CFU 100 mL⁻¹) during most of the monitoring period (12 out of 13 months). However, thermotolerant coliform concentrations of 3.0, 3.1, and 2.6 log CFU 100 g⁻¹ were detected in M. charruana, M. guyanensis, and C. rhizophorae, respectively. The presence of human-specific viruses in water and bivalves reflects the strong anthropogenic impact on the mangrove and serves as an early warning of waterborne and foodborne disease outbreaks resulting from the consumption of shellfish and the practice of water recreational activities in the region.

     

松花江流域冰封期水体中多环芳烃的污染特征研究

在松花江流域的3个主要江段：嫩江、第二松花江和松花江干流,于2010年冰封期采集了21个水体样品,分析了多环芳烃的污染特征.结果表明,15种PAHs的浓度范围为23.4～85.1 ng·L-1,平均浓度为（50.3±17）ng·L-1,与我国其它地区地表水中PAHs的污染程度相当.松花江流域水体中PAHs具有明显的空间分布特征,城市下游浓度高于上游,说明沿岸城市的污水排放可能是松花江水体中PAHs的主要污染源,主成分分析表明,PAHs的主要来源是化石燃料的燃烧源.商值法生态风险评价结果显示,相对分子质量高的PAHs造成的生态风险可以忽略,相对分子质量低的PAHs对松花江水体会造成一定的危害.     

贵州清水江流域丰水期水化学特征及离子来源分析

对清水江流域丰水期河水离子浓度及组成特征分析表明,流域水化学组成以Ca2+、HCO-3离子为主,其次为Mg2+、SO2-4;TDS均值213.96 mg·L-1,高于世界流域均值.根据海盐校正分析得出,研究区大气降水中海盐输入对流域水化学的贡献率为2.23%,低于世界河流均值3%.Gibbs图结合离子比值分析表明,流域水化学主要受碳酸盐岩风化影响,越往下游硅酸盐岩化学风化贡献越明显,碳酸和硫酸同时参与了流域岩石风化过程.离子来源分析表明,Ca2+、Mg2+、HCO-3离子主要来自于白云石、方解石等碳酸盐岩风化溶解,Na+、K+、Cl-主要来源于硅酸盐岩风化;SO2-4和NO-3主要来源于大气酸沉降和城镇废水输入.人为活动影响分析表明上游工矿企业活动对清水江流域水化学影响明显.     

不同水文情景下高邮湖、南四湖和东平湖有色可溶性有机物的生物可利用性特征

有色可溶性有机物(CDOM)的生物可利用性直接反映其生物可降解潜力,影响水体中污染物质的迁移转化和水质优劣状况.本研究运用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)结合室内微生物培养实验,分析了高邮湖、南四湖和东平湖CDOM光谱组成和荧光组分的生物可利用性特征,并进一步阐述其对丰水和枯水两种水文情景的响应.结果表明:①运用EEMs-PARAFAC方法解析出4种荧光组分,微生物作用类腐殖酸C1和陆源类腐殖酸C4,类色氨酸C2和类酪氨酸C3.②3个湖泊丰水期吸收系数差值Δa(254)(培养前-培养后)均为正值,而枯水期Δa(254)部分为负值,这意味着CDOM生物可利用性对季节的响应存在较大差异.③不同水文情境下,南四湖和东平湖类腐殖酸组分%ΔC1、%ΔC4均为负值,南四湖丰、枯水期和东平湖丰水期类蛋白组分ΔC2～ΔC3为正值(t-test,P<0.001,P=0.005).而丰水期高邮湖类蛋白组分ΔC2～ΔC3也为正值(t-test,P=0.008,P=0.005),这意味着不稳定类蛋白组分更容易被微生物矿化,可能生成更稳定的类腐殖酸. 3个湖泊腐殖化指数HIX、荧光...     

不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群对水质因子的动态响应

为探究不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群的演变规律和驱动机制,基于水质调查和高通量测序技术,进行了水体水质因子分析、好氧反硝化菌群α多样性分析、物种组成和网络分析.结果表明,白洋淀水体呈弱碱性,丰水期水体T最高,DO最低,冰封期T最低,DO最高.白洋淀水体在枯水期、丰水期、平水期和冰封期下NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃ ^--N、TN、高锰酸盐指数、Fe和Mn之间均存在显著差异（P < 0.01）,其中TP在不同水文情景下不存在显著差异（P > 0.05）.不同水文情景下水体中最大的细菌门类为Proteobacteria,相对丰度较高的属为Magnetospirillum、Aeromonas、Pseudomonas、Azospirillum和Bradyrhizobium.此外,好氧反硝化菌群的α多样性均存在显著差异（P < 0.001）,冰封期菌群丰富度最高,枯水期和冰封期菌群的多样性和均匀度最高.经RDA、Mantel分析,菌群的水质驱动因子在不同水文情景下有所差异,枯水期菌群的水质驱动因子为pH、NO₃^--N、NO₂^--N和高锰酸盐指数,丰水期菌群的驱动因子为pH、T、DO、NO₂^--N和TP,平水期的驱动因子为NO₂^--N、Fe和高锰酸盐指数,冰封期菌群的驱动因子为NO₃^--N和NO₂^--N.网络分析表明与水质驱动因子相关的物种存在时间差异,枯水期与水质驱动因子相关的属为Magnetospirillum、Aeromonas和Azoarcus,与丰水期相关的属为Magnetospirillum、Pseudomonas和Aeromonas,与平水期相关的属为Magnetospirillum、Pseudomonas和Limnohabitans,与冰封期相关的属为Magnetospirillum、Azoarcus和Pseudomonas.不同水文情景关键水质因子（主要是T、DO、NO₃^--N和高锰酸盐指数）与好氧反硝化菌群之间的关联关系,随着时间演变也在逐渐发生变化.综上,通过对不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群演变特征及环境因子驱动机制进行研究,可为认识天然环境中好氧反硝化菌群演变机制提供依据.     

旱季不同土地利用类型下岩溶碳汇效应差异

为研究不同土地利用类型下碳酸盐岩溶蚀对土壤CO2消耗量的差异,在2013年11月至2014年5月选取了柏树湾泉、兰花沟泉和后沟泉这3个岩溶泉进行水化学分析及野外监测.结果表明,在上覆植被为林地的柏树湾泉域,泉水的HCO-3浓度最高,草地与耕地下的兰花沟泉次之,耕地为主的后沟泉最低.柏树湾泉的HCO-3主要来自于碳酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比接近0.5,而兰花沟泉和后沟泉的HCO-3则主要来源于硫酸和硝酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比远远大于0.5.柏树湾泉域由于凋落物的输入以及土壤透气性差,土壤CO2更容易溶于下渗水并与碳酸盐岩反应,而兰花沟泉和后沟泉的耕地由于土壤疏松,土壤CO2更容易以土壤呼吸的形式返回到大气中.因此,为准确评估岩溶碳汇作用,需要研究不同土地利用类型下碳酸盐岩对CO2消耗量的差异.     

常规施肥条件下农田不同途径氮素损失的原位研究:以长江中下游地区夏玉米季为例

为了解农田常规施肥条件下的不同途径氮素损失特征,本文通过田间原位试验同步研究了长江中下游地区夏玉米生长季氮肥施用后的农田N2O排放、NH3挥发、氮渗漏和地表径流的变化.结果表明,在复合肥为基肥,尿素为追肥,基追肥氮素水平均为150 kg·hm-2的条件下,整个玉米生长季N2O排放系数为3.3%,NH3挥发损失率为10.2%,氮渗漏和地表径流损失率分别为11.2%和5.1%.此外,基肥施用以氮素渗漏损失为主,而追肥氮素损失以氨挥发和渗漏为主,表明不同途径化肥氮素损失主要受氮肥品种影响,玉米季追肥可改用低氨挥发氮肥品种以减少氮素损失.     

无定河及延河流域不同时空尺度下土地利用对水质的影响

为探究不同土地利用格局的流域在不同时空尺度下土地利用与水质之间的关系,以无定河和延河两流域为研究对象,基于2020年土地利用数据和两个时期的水质监测数据,采用冗余分析方法定量探讨多个尺度上土地利用对水质的影响.结果表明：①两流域内主要土地利用类型均为耕地和草地,差异主要在裸地和林地面积占比上;②两流域内部分水质指标存在明显时空差异,春季水质优于秋季且中下游水质相对较差;③两流域河岸尺度上的土地利用对总体水质的解释率最大;④无定河流域土地利用在秋季对水质影响比春季更显著,延河流域呈相反趋势;⑤不同的土地利用对水质有不同的影响,无定河流域内裸地、耕地和香农多样性指数（SHDI）对水质影响较为显著,延河流域则为草地、耕地、人造地表、斑块密度（PD）和SHDI.无定河流域内耕地和人造地表对水质有负面影响,草地和裸地与大部分化学指标呈现负相关性;延河流域人造地表和草地对水质有负面影响,林地对水质有明显净化效果.研究结果为可持续土地利用和多尺度景观规划提供了重要信息,可用于改善水质.     

不同尺度和数据基础的水文模型适用性评估研究——淮河流域为例

在淮河流域蚌埠站以上区域构建人工神经网络(ANN)、HBV-D 模型和SWIM模型等水文模型,评估不同时间、空间尺度和数据基础下水文模型的适宜性。得出:①时间尺度上三个模型对数据要求不同, ANN模型需要月尺度数据即可建立降水-径流关系且能取得较好的模拟效果,HBV-D 和SWIM模型为日尺度水文模型,需逐日降水、温度和径流量等数据,SWIM模型还需作物管理、营养盐和土壤侵蚀等数据;②空间尺度上,ANN模型适应于大尺度,HBV-D 模型适用于1×10⁴ km²及以上流域,SWIM模型更适合于1×10⁴ km²以下小流域降水-径流关系建立;③模拟效果分析,月尺度统计上ANN模型对水文模拟的整体效果较好,但不适合用于气候变化背景下水文水资源等研究,而有物理基础的HBV-D和SWIM模型虽模拟的纳希效率系数不及ANN模型,但在气候变化背景下仍是较好的工具。     

锡林河上游雨季降水、河水和地下水转化关系

为深入理解草原内陆河流域的水文循环过程及不同水体转化机制,以锡林河流域大气降水、河水和地下水为研究对象,对其氢氧稳定同位素进行了测试及多尺度时空特征分析,探究流域不同水体间的定量转化关系.结果表明：①锡林河流域具有明显的内陆性半干旱气候特征,大气降水是流域河水和地下水的主要补给源,地下水和河水同时经历了不同程度的非平衡蒸发;②河水同位素组成在季节上表现出春秋贫化、夏季富集的特征,在空间上表现为自上游到下游逐渐升高的趋势;浅层和深层地下水δ¹⁸O在生长季的波动变化基本一致,二者的主要差异发生在生长季末期,即前者趋于稳定而后者呈上升趋势,反映出深层地下水对大气降水和地表水入渗补给具有滞后响应,在空间上二者均由东南向西北逐渐贫化;③基于端元混合模型的估算结果可知,夏季大气降水和浅层地下水对河水的平均补给比例分别为52.69%和47.31%,说明对于内陆河流域,即使在多雨季节,浅层地下水也是河水的重要补给来源,研究旨在为半干旱典型草原内陆河流域的水资源调控和生态环境保护提供理论指导.     

澜沧江流域梯级水库建设下水体营养盐和叶绿素a的空间分布特征

澜沧江梯级水库群建设对流域水生态环境产生了一定的影响,将流域水体划分为自然河道段和水库段.为了探究梯级水库建设后澜沧江流域不同类型水体氮、磷营养盐和叶绿素a浓度的空间变化规律以及叶绿素a浓度与环境因子之间的关系,于2017年6月对澜沧江流域生态环境进行了调查分析.结果表明,澜沧江水体总氮质量浓度变化范围为0.37~1.22 mg·L^-1,均值为0.70 mg·L^-1;总磷质量浓度变化范围0.01~0.19 mg·L^-1,均值为0.04 mg·L^-1.单因素ANOVA分析表明,总氮空间差异显著,表现为支流段 > 水库段 > 自然河道段;但总磷没有明显的空间差异.澜沧江水库段水体叶绿素a浓度变化范围为2.6~10.2μg·L^-1,均值为5.8μg·L^-1.Pearson相关性分析结果显示,水体叶绿素a浓度与总磷浓度、水温和真光层与混合层之比（Z_eu/Z_mix）等具有显著相关性,其中与Z_eu/Z_mix的相关性最高（R²=0.689,P=0.001）,表明水温分层驱动下的Z_eu/Z_mix是影响澜沧江水库水体中浮游植物生长的关键性指标.     

不同黑臭程度下城市河道浮游植物群落结构、多样性和功能群

浮游植物群落特征、多样性和功能群分析可以反映水体环境质量状态.为探究城市河道黑臭对浮游植物群落的影响,2020年11月至2021年3月,以四川盆地内16条城市河道,38个采样点水环境质量调查数据为基础,基于改进的模糊综合评价模型法和k-均值主颜色提取法评价城市河道黑臭程度,将河道划分为不黑不臭型、只黑不臭型、只臭不黑型和又黑又臭型这4种河道类型,在此基础上对不同黑臭类型河道的浮游植物群落结构、多样性和功能群进行分析.结果表明,城市河道从不黑不臭型至又黑又臭型,浮游植物丰度从1.329×10⁵ cells ·L^-1升至6.627×10⁵ cells ·L^-1,组成由蓝藻-绿藻-硅藻型变化为蓝藻型;浮游植物生物量从64.056 μg ·L^-1升至120.465 μg ·L^-1,组成由适应营养盐环境的绿藻-硅藻型转变为适宜有机物环境的甲藻-硅藻-裸藻型;Shannon-Weaver多样性指数从2.45下降到1.98,Simpson指数从0.84下降到0.73.研究区域浮游植物共29个功能群,随着水质黑臭化,生长策略由S、R、C、CR和CS型组成,减少为以R型为主.综上,浮游植物指标能较好地反映河道黑臭状态,在城市河道黑臭管理中,浮游植物监测是具有前景的手段和方法.     

汛期前后老鹳河干流人类干扰下浮游细菌多样性及功能预测

老鹳河是丹江口水库距离调水口最近的入库支流,水质好坏直接影响调水安全.为探究老鹳河干流汛期前后浮游细菌的群落组成和功能变化规律,分别于2018年和2019年汛期前(5月)与汛期后(10月)对老鹳河干流4个典型生态位点进行水质分析和浮游细菌高通量测序,杨河位点(YH)属轻度干扰;西峡北位点(XX)属中度干扰;垱子岭位点(...     

海河流域河流生态系统健康评价

随着经济发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.本研究以海河流域2010年73个采样点的水质、营养盐和底栖动物指标为例,采用指标体系法,从化学完整性和生物完整性两方面评价了流域内河流生态系统健康.结果表明,海河流域河流生态系统健康状况整体较差,有72.6%的样点处于"极差"健康状态,同时表现出明显的地区集聚效应;河流水质与人类活动强度密切相关;海河流域水体富营养化趋势明显;流域内底栖动物多样性低,清洁物种较少.氨氮、总氮、总磷等营养盐指标是影响河流生态系统健康的关键因子,应从控制上述指标入手,遏制海河流域河流生态系统健康恶化.对于河流生态系统健康评价,多因子的综合评价法优于单因子评价法.