调整AHP法结合137Cs计年评价滇池沉积物综合质量

评价沉积物综合质量及了解其演变情况时,常会受困于缺乏监测数据尤其是历史数据,将137Cs计年法与一般的取样测试相配合,可以较方便地解决此问题.确定加权环境质量综合指数的权值时采用了调整的层次分析法(AHP法),调整主要针对AHP法的两两比较环节,使得仅需依据对监测数据的运算便可完成各因子相对重要性的两两比较并构造判断矩阵,以克服应用AHP法时存在于此环节的主观随意性.据此计算了滇池各湖区沉积物的质量综合指数,各湖区沉积物的综合质量均呈现随时间延续污染加重,这可能与滇池流域的工业发展与布局有关,因此,有必要将控制工业排放与其它治理措施结合,以改善滇池沉积物的质量,防止沉积物中的重金属成为二次污染源.     

调整AHP法结合137Cs计年评价滇池沉积物综合质量

评价沉积物综合质量及了解其演变情况时,常会受困于缺乏监测数据尤其是历史数据,将¹³⁷Cs计年法与一般的取样测试相配合,可以较方便地解决此问题.确定加权环境质量综合指数的权值时采用了调整的层次分析法(AHP法),调整主要针对AHP法的两两比较环节,使得仅需依据对监测数据的运算便可完成各因子相对重要性的两两比较并构造判断矩阵,以克服应用AHP法时存在于此环节的主观随意性.据此计算了滇池各湖区沉积物的质量综合指数,各湖区沉积物的综合质量均呈现随时间延续污染加重,这可能与滇池流域的工业发展与布局有关,因此,有必要将控制工业排放与其它治理措施结合,以改善滇池沉积物的质量,防止沉积物中的重金属成为二次污染源.     

滇池沉积物氮内源负荷特征及影响因素

研究了滇池沉积物间隙水氮浓度垂向分布特征,根据Fick扩散定律定量估算了沉积物-水界面氮扩散通量,并探讨了其影响因素.结果表明:滇池沉积物间隙水溶解性总氮(DTN)主要以氨态氮(NH4+-N)形式存在,占其总量的72.30%,其浓度随深度增加而升高;其次为溶解性有机氮(DON),占其总量的24.59%,其浓度随深度的增加先升高后降低,最后趋于稳定;硝态氮(NO3--N)所占比例较低,浓度随深度的增加而降低.滇池沉积物-水界面NH4+-N扩散通量分布范围为12.73~59.74mg/(m2·d)[均值30.18mg/(m2·d)],全湖年均氨氮释放量为3305.04t,其中草海、外海北部、东北部及南部湖区扩散通量较大,达35mg/(m2·d),全湖呈由北向南逐渐降低的空间分布特征;全湖年均DON释放量为1147.55t,其全湖分布特征与氨氮一致;NO3--N扩散通量分布范围为-2.70~0.27mg/(m2·d)[均值-0.50mg/(m2·d)],总体表现为由上覆水向沉积物扩散.与我国其他湖泊相比,滇池具有较大沉积物氮内负荷,其沉积物-水界面NH4+-N扩散通量较高,对湖泊水体氨氮浓度贡献较大,且其与沉积物总氮、有机质、可交换态氮和可交换态氨氮含量呈显著正相关,即滇池沉积物NH4+-N释放主要受其可交换态氮,特别是可交换态中氨氮含量影响;同时,滇池沉积物DON潜在释放风险也较大,且与沉积物C/N有关.     

云南省程海现代沉积物中137Cs、210Pb的分布及计年研究

程海沉积物柱芯中存在三个峰形完好的137Cs蓄积峰。 94%的137Cs累计值分配于 1985年以前 ,表明程海沉积物中的13 7Cs能较好地保存在沉积年代的相应层节中。该沉积物柱芯中2 10 Pbex的分布特殊 ,据此将近五十年来程海的沉积过程分为三个稳定沉积阶段和两个快速沉积阶段。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率变化较大情况下湖泊的沉积状况 ,也有助于加深对核素计年方法的理解     

滇池沉积物磷内负荷及其对水体贡献的研究

在滇池全湖选取110个采样点, 调查了沉积物磷的营养状况;外海不同方位选取6个采样点, 研究了沉积物磷的赋存形态、剖面分布及其对水体的贡献.结果表明, 滇池沉积物表层(0～5cm)总磷含量主要变化在2～3g·kg-1, 最大值为6.66g·kg-1.沉积物剖面表明, 表层总磷含量远高于底层, 在0～10cm总磷含量随深度增加而迅速降低.在点4、点5和点6, 不同形态磷的含量顺序为NaOHP, OrgP>HClP>BDP>NH4ClP.滇池南部(S1、S2)沉积物钙结合态磷含量较高, 表现为HClP>NaOHP, OrgP>BDP>NH4ClP(表层0～20cm).沉积物表层0～10cm活性磷含量很高, 且随深度增加含量急剧下降, 滇池北部沉积物具有很大的释磷潜力.     

滇池沉积物中磷的释放行为研究

滇池分为草海和外海两个水体,且草海污染较外海严重,但是外海的藻类爆发的频率和强度都高于草海。通过实验室模拟,研究了滇池草海与外海沉积物中磷的释放行为及其藻类爆发程度不同的原因。结果表明,两个沉积物中磷的释放动力学都表现了非单一的扩散过程,拟二级动力学模型可以较好描述释放过程。草海比外海总磷高7倍,但是在水中的释放只高2倍。对两个沉积物而言,由于与表面附着的磷有竞争作用,溶解胡敏酸的加入都显著增大了磷的释放。与草海相比,外海的水交换速率慢、水深浅、沉积物有机质含量低、内源磷释放强以及对外源磷缓冲能力弱,这些特征都是有利于藻类爆发的条件。研究表明抑制滇池藻类爆发要同时考虑对外源磷和内源磷的控制。     

滇池表层沉积物对磷的吸附特征

在室内模拟条件下,从滇池表层沉积物对磷的吸附动力学与热力学两个角度出发,研究了滇池沉积物对磷的吸附特征,同时探讨了不同磷形态对磷吸附特性的影响,结果表明:1滇池不同形态磷含量顺序为:有机磷钙(O-P)>钙结合态磷(Ca-P)>金属氧化物结合态磷(Al-P)>残渣态磷(Res-P)>可还原态磷(Fe-P)>弱吸附态磷(NH4Cl-P);2沉积物对磷的吸附动力学过程分为2个阶段,即快吸附和慢吸附阶段.快吸附阶段主要发生在0 ~0. 5 h 内,而慢吸附阶段主要发生在0. 5~ 4 h.滇池沉积物对磷的吸附过程主要在4 h内完成.3外海北部上覆水磷酸盐(SRP)浓度低于沉积物中磷的吸附/解吸平衡浓度(EPC0),可初步判断该区域沉积物有向上覆水体释放磷的风险.4不同区域沉积物磷的最大吸附量(Qmax)和总最大吸附量(TQmax)均以外海南部最大.5沉积物本底吸附态磷含量(NAP)与钙结合态磷(Ca-P)呈显著正相关关系(R2=0.5139,p<0.05),而其他吸附特征参数与磷形态之间相关性均不显著.6与洱海、太湖等湖泊相比,滇池沉积物磷的本底吸附态磷(NAP)和最大吸附量(Qmax)均处于较高水平,磷污染较为严重.     

滇池湖滨带沉积物磷的空间分布

采集了滇池湖滨带的表层和柱状沉积物,研究分析了湖滨带沉积物中总磷、钙磷和铁铝结合态磷的空间分布和垂向分布特征。结果表明,滇池湖滨带表层沉积物总磷含量高,个别点位高达10604.64mg/kg,总磷含量均值为2452mg/kg,沉积物受磷污染严重;不同区域沉积物磷的含量差别较大;表层和柱状沉积物中的钙磷含量都高于铁铝结合态磷,这是滇池湖滨带不同于其他湖泊的地方;柱状沉积物各种磷形态含量在垂向分布上的波动较大,但钙磷和铁铝结合态磷含量水平与总磷具有一致性;13个采样点有12个点的沉积物铁铝结合态磷含量都低于钙磷,两者比值<0.5,钙磷是总磷的主要组成部分,应该考虑环境酸化引起的磷释放风险。     

滇池沉积物磷形态的水平分布特征

本文以滇池33个表层沉积物样品为试验材料,采用分级提取的方法逐步提取沉积物中铁磷、铝磷和钙磷,分析沉积物中各磷形态的水平分布特征,结果表明:滇池沉积物总磷浓度的水平分布呈现南北高、中间低的状况,总磷的平均浓度为2 728 mg/kg,局部浓度超过13 000 mg/kg;铁磷、铝磷含量相对较低,不足30%,钙磷和有机磷含量较高,占70%以上;H+浓度影响活性磷的状态,与沉积物铁铝磷显著相关;铁铝磷作为总磷的重要组成部分与总磷显著相关(R=0.701,p0.01)。     

滇池北部示范区沉积物磷的分布特征研究

在滇池北部示范区内、外布点5个,采集原状低扰动柱状沉积物样品,分析样品中总磷(TP)、无机磷(IP)和有机磷(Org-P)的含量,研究了磷的垂向分布特征和形成原因。得出示范工程对沉积物中磷具有显著削减作用的结论。     

水利工程对南四湖现代沉积速率的影响

利用放射性同位素(137Cs、210Pb)测年法计算山东省南四湖的沉积速率,采用高纯锗γ谱仪(美国EG&G ORTEC公司)对南四湖上级湖、下级湖的沉积岩柱(DS2和WS2)样品进行137Cs、210Pb放射性活度测试,分析水利工程建设对湖泊沉积影响的程度与后果. 结果表明:上级湖、下级湖137Cs总蓄积量之比为9.7,说明在二级坝水利工程影响下,流域内侵蚀泥沙及其所吸附的137Cs主要沉积于上级湖;137Cs在湖泊沉积物中的剖面分布与137Cs大气沉降时序的分布模式相背离,故137Cs蓄积峰不具备时标意义. 利用210Pb计年的CRS(恒定补给速率)模式分析2个沉积岩柱不同质量深度所对应的年代,结果显示,150多年来南四湖上级湖、下级湖的沉积速率不稳定,以1960年为界划分为两大时段:沉积岩柱底部所对应的年代至1960年,上级湖、下级湖沉积速率平均值分别为0.069、0.160 g/(cm2·a);1960—2010年,二者沉积速率平均值分别为0.218、0.072 g/(cm2·a). 可见,二级坝水利工程对南四湖沉积速率产生了重要影响,210Pb计年的CRS模式分析结果可靠.      

三岔湖沉积物揭示的湖泊营养化进程与人类活动的关系

在210Pb和137Cs定年基础上,研究了三岔湖沉积物理化性质的垂直和水平变化格局,揭示了三岔湖沉积物的特性、沉积速率、碳氮磷变化格局与人类活动和湖泊富营养化进程的关系.三岔湖不同时期沉积物的TOC、TN、TP与三岔湖水质呈现同样的变化格局.建库初期三岔湖水质为贫营养状态,随着人类活动的加剧,水质不断恶化.沉积物的沉积速率和碳氮磷含量的变化与人类活动密切相关,工、农、渔业、旅游业等人类活动导致三岔湖湖泊营养化进程加快.控制人类活动的强度是改善湖泊水质的关键.网箱养殖是三岔湖沉积物中磷的最重要来源,停养后沉积物中磷含量的下降将是一个相当漫长的过程.     

Comprehensive evaluation of heavy metal contamination of sediment in Lake Dianchi by using modified AHP method and 137Cs dating

Through the use of general sampling and measurement by ¹³⁷ Cs dating, problems regarding the absence of monitoring data can easily be resolved. Further, weighted values need to be determined while Environment Quality Comprehensive Index (EQCI) is commonly used as applied in environmental quality comprehensive evaluation. In order to overcome the subjectivity in determining weights, the modified Analytical Hierarchy Process (AHP) method was designed. The modified AHP method involved the following key procedures: First, the parameters y _i1 and y _i2 were calculated based on the monitoring data; second, the factors were put in order according to the symbol and value of y _i1 and y _i2; third, the continuous odd integers, which represented the importance of factors, were given to factors according to their seating order; and, fourth, the factor weights were determined from the pair-wise comparison matrix calculated by the ratio of the given odd integers. Therefore, the weights were completely based on the monitoring data. In the present study, the comprehensive quality of sediments in five sections of Lake Dianchi were evaluated and the results indicated that the current contamination of sediments in each lake section is much more serious than at any other time in history. __________ Translated from Environmental Science, 2006, 27(8): 1531–1536 [译自: 环境科学]     

滇池福保湾植被重建对底泥再悬浮及营养盐释放的控制

为估算滇池福保湾植被重建工程对底泥再悬浮及营养盐的控制效果,对重建示范区内及区外进行了悬浮物沉降现场研究,并利用颗粒物捕获器收集底泥悬浮颗粒,分析重建区内、重建区外、不同生活型植物重建区的悬浮颗粒物沉降通量,比较了不同水生植物修复区的颗粒物再悬浮通量,估算了植被重建区底泥再悬浮的通量及营养盐N、P释放量.结果表明:水生植被重建区外悬浮物净沉降量明显高于重建区内,对工程实施效果进行估算,97d内工程区内底泥的再悬浮量、N的释放量、P的释放量分别是区外相同面积的15.71%、13.30%和12.44%,底泥污染控制与植被重建后对沉积物再悬浮抑制作用较为明显,沉水植物对底泥再悬浮的抑制效果相对挺水植物显著.     

滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究

对滇池40个样点沉积物间隙水中的氮、磷形态与浓度分析研究结果表明,滇池沉积物间隙水中磷的区域分布特征与其在水体中的分布特征相似,滇池南部间隙水中无机磷浓度较高,有机磷的浓度极低,而北部有机磷浓度较高;间隙水中氨氮(NH4+-N),浓度高出硝酸盐氮(NO3--N)浓度约2个数量级,间隙水中氮向上覆水的扩散主要以氨氮为主.滇池沉积物间隙水中氮、磷浓度远高于水体中氮磷浓度,有较强的释放趋势.进一步研究间隙水中氮、磷的关系则表明,沉积物间隙水中总磷和总氮未见明显相关性,但间隙水中总磷、有机磷均与硝酸盐态氮呈负相关.     

入湖污染河流对受纳湖湾水质的影响

为研究滇池重污染湖湾——福保湾的污染现状及入湖污染河流对湖湾水质的影响,并为福保湾污染底泥固化技术示范工程提供基础数据,在福保湾布设15个采样点,采集并分析表层水中营养元素氮、磷的含量. 结果表明,福保湾氮、磷等营养元素含量的空间分布规律明显,入湖河流污染负荷对湖湾水质有较大影响. 河口附近水域水质较差,ρ(TP)高达0.7 mg/L,以不溶的颗粒态磷为主;ρ(TN)为7 mg/L左右,其中的50%以上以NH₃-N的形态存在. 随与河口间距离的增加,上覆水中ρ(TN)和ρ(TP)逐渐降低. 在距河口300 m的水域范围内,ρ(TN)和ρ(TP)的空间分布规律与A.B.卡拉乌舍夫扩散模型计算结果相符.