呼伦湖水体营养状态特征及其主要影响因子研究

呼伦湖地处中高纬度温带半干旱区,属于中温带大陆性草原气候,湖泊冰封期长达6个月,冰封期和非冰封期湖泊水体的营养状态具有显著的差异性。基于2015—2017年冰封期与非冰封期湖泊水质监测数据,采用综合营养状态指数法分析冰封期与非冰封期呼伦湖湖泊水体营养状态的变化特征,同时通过非线性概率Probit模型建立了呼伦湖富营养化影响因子模型并对湖泊水体富营养化主要影响因子讨论分析,研究结果表明呼伦湖总体上呈现轻度富营养化程度,2015—2017年呼伦湖冰封期内水体富营养化程度变化特征为2015—2017富营养化程度逐年增加,而非冰封期内水体富营养化程度的变化特征呈现2016年富营养化程度最大2017年最小,且冰封期内水体富营养状态程度较非冰封期严重;建立的呼伦湖富营养化影响因子的非线性概率Probit模型表明影响水体富营养化的主要水环境因子为总磷(TP)、pH值、盐度(S)、水深(H)、总氮(TN)及溶解氧(DO),其中总磷(TP)因子的响应概率为65.7%,对呼伦湖湖泊水体富营养化程度影响最大,说明磷是呼伦湖水体富营养化的重要限制因子,并且各主要水环境影响因子与综合营养状态指数间具有显著的相关关系,表明呼伦湖水体营养状态的改善可通过调节水体内各水环境因子维持相对平衡,同时加大对湖周围人类活动的管理,加强对禁牧的宣传来实现。     

乌梁素海叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系

叶绿素a是浮游植物均具有的光合色素,是评价水环境质量的重要指标之一。以叶绿素a为指示性指标对冰封期和非冰封期叶绿素a及相关环境因子含量指标进行了监测,以了解乌梁素海水体叶绿素a在治理前后(2014-2017年)在时间和空间上的分布变化特征及影响因素,尤其是针对寒区湖泊的特点,对冰封期叶绿素a、总氮、总磷的时空分布进行了深入分析,运用相关性分析和逐步回归分析方法探讨了叶绿素a与理化环境因子的关系。结果表明,绿素a总体上呈冰封期高于非冰封期的特征,2014-2016年叶绿素a呈逐年递减趋势,但2017年又略有回升,且区域性差异显著,与氮磷营养盐空间分布趋势一致,表现为湖北区总排干入水口附近大于湖心区和湖南区。影响乌梁素海的主要水化学因子依次为总磷、溶解氧、溶解无机磷、总氮、正磷酸盐、总溶解性固体;同时,透明度与叶绿素a呈极显著负相关;冰层厚度因其影响冰下水体污染物的蓄积,也是影响水域环境的关键因素。总体上,治理后叶绿素a较治理前有明显的下降趋势,表明湖北区总排干入湖水的污染物得到了有效控制,对乌梁素海水体污染控制与修复取得了一定成效,同时也显现出乌梁素海冰封期水体由于水体冻结使得污染物析出,致使冰下水体富营养化较其他时期严重。     

青山湖叶绿素a分布及其与水质因子的关联特征

以典型工业城市湖泊——青山湖为研究对象,于2013年7月对其进行取样监测,研究叶绿素a空间分布特征及其影响因素.采用常规理化分析,结合多元统计方法,定量化探讨青山湖叶绿素a与水质因子间相互关系.结果表明,全湖区水体叶绿素a含量表现为Ⅳ区(34.00μg·L~(-1))Ⅱ区(32.96μg·L~(-1))Ⅲ区(32.85μg·L~(-1))Ⅰ区(21.46μg·L~(-1)),整体呈现明显的空间异质性;相关性分析显示,主要相关因子为T、pH、NH_4~+-N和Pb;PCA排序分析结果显示,影响叶绿素a含量变化的水质因子主要包括T、pH、DO、Zn和TP;逐步回归分析发现,叶绿素a含量与NH_4~+-N相关关系显著;综合而言,水温、总磷和Zn分别为藻类生长和分布驱动、限制性和毒性因子.因此,应当长期监测水温的时空序列变化,采取外源性营养盐削减措施,高度关注重金属污染的生态风险;研究可为湖泊富营养化阻控和生态安全提供有价值的信息.     

呼伦湖冰封期与非冰封期营养盐与离子分布特征研究

为明确近年来呼伦湖富营养化特征,同时揭示呼伦湖水化学组成、演化过程及其影响因素,连续3年对呼伦湖冰封期与非冰封期湖水进行采样,对湖冰(上层冰、中层冰、下层冰)进行分层采样,综合运用Arcgis空间插值、Piper三角图、Gibbs图等方法对总氮(TN)、总磷(TP)、阴阳离子在冰体与水体中的分布特征进行对比分析。结果表明,冰封期呼伦湖水体TN、TP平均浓度变化范围分别为1.318~3.124、0.188~0.231 mg·L~(-1);非冰封期分别为2.148~2.428、0.149~0.277 mg·L~(-1)。呼伦湖水体TN、TP浓度在时空分布上具有相似特征且迁移变化趋势一致,水体营养盐浓度主要受降水与径流影响,克鲁伦河与乌尔逊河等入湖河流对湖水营养盐浓度有良好的稀释作用。水体营养盐浓度分布呈现南部高于北部,且存在着由南向北的迁移变化过程,其中,呼伦湖小河口风景区(A10)、乌尔逊河入湖口(F9)、乌都鲁渔场(I5)采样点营养盐浓度随季节变化显著。同年冰封期水体TN、TP浓度大于冰体浓度,垂直方向上营养盐浓度表现为上层冰下层冰中层冰,不同冰层间营养盐迁移模型宏观解释了营养盐分布特征的成因。Piper三角图表明呼伦湖水化学类型以K~++Na~+-HCO_3~--CO_3~(2-)-Cl~-型为主。Gibbs图显示呼伦湖水体离子组成主要受岩石风化与蒸发作用影响,其中,水体阳离子只受蒸发作用控制,水体阴离子受蒸发作用与岩石风化共同控制。不同时期离子浓度分布特征表明,阳离子浓度分布集中且稳定,阴离子浓度存在显著的周期差异性,其中,NO_3~-与NO_2~-浓度随季节变化明显,主要受人类活动影响。     

包头南海子湿地冰封期污染物迁移特征分析

为研究寒旱区湿地包头南海子冰封期的污染物迁移特征,于2015年11月—2016年1月冰封期每月中旬在冰冻的湖面上破冰钻孔采集冰样和冰下水样,对样品的pH、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO_3-N)、亚硝态氮(NO_2-N)、氨氮(NH_3-N)、溶解性磷(DP)、化学需氧量(COD_(Cr))、叶绿素a(Chl(a))等指标进行检测,分析各项污染物指标在冰体和水体中的浓度特征及迁移规律,并对TN、TP、Chl(a)进行Pearson相关分析.结果表明,湿地水体在结冰过程中,污染物由冰体向水体迁移,迁移率Chl(a)TNCOD_(Cr)TP;冰封期水体中各形态氮分布差异较大,而磷元素的赋存均以不溶性磷为主;通过分析湿地冰封期TN、TP、Chl(a)的相关性,得出三者在冰体中的相关性较水体显著;与非冰封期相比,冰封期水体中污染物的含量均高于非冰封期水体中的污染物含量,过长的冰封期使湿地有机污染趋势加重.     

阳宗海中紫色非硫光合细菌的生态分布

2002年对高原深水湖泊阳宗海水环境进行了综合分析,对阳宗海中的紫色非硫光合细菌(PNSB)的数量进行了调查,利用统计学方法,研究了PNSB类群与环境因子之间的关系.结果表明,影响湖泊中PNSB数量分布的主要因素是水平位点、深度和采水期,溶氧、温度、透明度、COD和叶绿素a等环境因子对PNSB数量分布也有显著影响.通过逐步回归建立了5个模型,可以通过部分环境因子初步预测PNSB的生态分布.各环境因子如叶绿素a含量和透明度之间也有相关性,对这些环境因子进行了初步分析,并计算出它们之间的一元线性回归方程. 图2表8参7     

乌梁素海叶绿素a与理化因子的统计分析

利用2008年6月—10月乌梁素海水体叶绿素a浓度与环境理化因子的测定结果,分析了叶绿素a的时空分布特征.运用分层聚类分析法将乌梁素海现有的20个测点分成四类,找出各类测点及总测点中与叶绿素a显著相关的理化因子,建立了多元逐步回归方程.2008年乌梁素海各测点叶绿素a的平均值为6.31 mg.m-3,变幅1.54—26.87 mg.m-3;夏季最高,秋季居中,春季最低,整个区域呈现较明显的东北高西南低的分布趋势.应用SPSS统计分析软件进行相关分析的结果表明叶绿素a与BOD5、悬浮物、浊度、总磷都呈极显著相关,与透明度呈极显著负相关,与pH值和溶氧呈显著负相关.综合逐步回归方程表明,影响乌梁素海叶绿素a的理化因子因不同类型的测点各有所不同,但主要的影响因子有浊度、悬浮物、总磷、总氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮.     

崇明岛典型河道水体中叶绿素a动态特征及其与环境因子的相关分析

目前,水体富营养化已成为最棘手的全球环境问题之一。分析水体中叶绿素a时空分布特征、变化规律及其影响因素,可为水体的生态修复提供重要的数据支持。选取崇明岛典型河道团旺河水体为研究对象,布设7个采样点,于2013年4月—2014年3月间对各采样点进行叶绿素a、水温、透明度、TN、TP、氨氮、高锰酸盐指数等水质因子的监测与评价。结果表明,该河道中叶绿素a浓度及相关环境因子随季节变化较为显著,叶绿素a浓度季节性变化表现为夏季(42.33μg?L~(-1))春季(31.68μg?L~(-1))秋季(20.88μg?L~(-1))冬季(11.70μg?L~(-1))。SPSS分析结果表明,叶绿素a与总氮、总磷及温度间呈显著相关关系,而与其他环境因子相关关系不显著。建立了叶绿素a的多元回归方程:Y=377.873X_1-0.507X_2+0.505X_3-21.834(r~2=0.911),验证方程ρ计算(Chl-a)=2.503+0.905×ρ实测(Chl-a)(r2=0.946)表明,该回归方程能够准确地预测团旺河水体叶绿素a的变化趋势,可为水体富营养化的预警提供可靠的科学依据。     

乌梁素海冻融前后浮游植物群落结构特征及其影响因素分析

湖泊冰封期前后水生态环境发生了巨大变化,浮游植物群落结构特征也不例外。以往对冰封期湖泊水体在冻融前后浮游植物群落特征研究鲜见报道,为探明冰封期前后湖泊水体浮游植物群落特征及其影响因素,以乌梁素海湖区为研究对象,布置12个采样点,于2016年湖泊水体结冰前的10月、11月、2017年冰封期1月和融冰后的4月和5月采集冰样和水样,分析冰封期前后该湖区浮游植物群落时空分布及其变化情况,同时利用冗余分析法(RDA)分析了浮游植物物种与环境因子的关系。结果表明,调查期间观察到的浮游植物共计6门69属120种,种类组成以硅藻为主。浮游植物种群结构结冰前蓝藻占优势;随着冰封期的到来,蓝藻占比渐少,硅藻占比渐多;融冰后蓝藻占比渐多,硅藻占比渐少。乌梁素海冰封期前后月份南部明水区浮游植物聚集,冰封期1月湖区北部入湖口附近浮游植物丰度较高。根据优势种指示情况可知,乌梁素海冻融前后水体处于富营养化状态;丰富度指数反映水体总体污染状况较轻,均匀度指数反映浮游植物分布整体较为均匀稳定;冰封期1月水体浮游植物硅藻门占比很大,群落结构相对简单。RDA排序揭示氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、温度(t)、总溶解性固体(TDS)、溶解氧(DO)和透明度(SD)为影响乌梁素海水体冻融前后浮游植物物种分布格局的主要环境因子。研究结果可为寒区湖泊浮游植物结构特征变化机理研究提供依据。     

呼伦湖冰封期N、P时空分布及富营养化特征

利用2015—2017年冰封期呼伦湖监测数据,对呼伦湖冰体(上层冰、中层冰、下层冰)及水体中N、P浓度的时空分布进行分析,并研究了富营养化状态指数、N、P以及Chl.a之间的相关关系.结果表明,近3年呼伦湖冰体中TN和TP的浓度不断增加,上层冰的水质已经超过Ⅴ类水质标准限值,同时受人类活动、外源输入以及湖体自身的影响,发现垂直方向上TN、TP浓度分布为上层冰下层冰中层冰;水体中TN、TP空间分布呈湖心区浓度低,四周浓度高的特点.由于水动力条件的原因使得DIP和DTP在冰层中浓度的垂直方向上满足先减小后增大;水体中DTP浓度范围在0.213—0.509 mg·L~(-1)之间,DIP浓度范围在0.109—0.432 mg·L~(-1)之间,空间分布与TP相似.在以Chl.a、TN和TP为参数,计算呼伦湖各个取样点水体综合富营养化状态指数后,得出其现处于轻度富营养化状态,并分析了Chl.a、TN和TP之间的相关性,发现Chl.a与TP的相关性好,相关系数为0.627,与此同时TN/TP的浓度在4.38—62.3之间,均值在24.49,表明呼伦湖属于一定程度的磷限制性湖泊.     

呼伦湖冰封期污染特征分析及对水处理的意义

以内蒙古呼伦湖为研究对象,对其在冰封过程中总氮、总磷和有机物在冰体和水体中的浓度及分布特征及其在呼伦湖的空间变异性进行分析。结果表明,冰封条件下,呼伦湖水体中总氮、总磷和有机物的含量均大于其在对应冰体中的含量,其含量均值分别是其对应冰体中的3.144倍、2.200倍和3.042倍,即低温冷冻过程对水体中的污染物有一定的浓缩效应;水体中各营养盐和有机物的空间变异性明显小于其在冰体中的;从固-液相平衡理论、结晶学理论和热力学理论三个方面对冷冻浓缩效应做出了合理的解释。研究认为,可以将冷冻浓缩效应运用到给水处理和污水处理领域,这样既可以进行大规模的处理,也可以节约资源、保护环境。     

呼伦湖冰封期污染特征分析及对水处理的意义

以内蒙古呼伦湖为研究对象,对其在冰封过程中总氮、总磷和有机物在冰体和水体中的浓度及分布特征及其在呼伦湖的空间变异性进行分析。结果表明,冰封条件下,呼伦湖水体中总氮、总磷和有机物的含量均大于其在对应冰体中的含量,其含量均值分别是其对应冰体中的3.144倍、2.200倍和3.042倍,即低温冷冻过程对水体中的污染物有一定的浓缩效应;水体中各营养盐和有机物的空间变异性明显小于其在冰体中的;从固-液相平衡理论、结晶学理论和热力学理论三个方面对冷冻浓缩效应做出了合理的解释。研究认为,可以将冷冻浓缩效应运用到给水处理和污水处理领域,这样既可以进行大规模的处理,也可以节约资源、保护环境。     

太湖叶绿素a浓度分布的时空特征及其影响因素

基于2005—2009年20次太湖采样期间的水质监测数据,研究了太湖叶绿素a浓度的主要分布特征,分析了水环境因子对叶绿素a浓度分布的季节性和空间性影响.结果表明,太湖叶绿素a浓度分布的空间差异较大,主要表现为梅梁湾、竺山湾、太湖西部和西南部湖区为叶绿素a浓度距平经验正交分解(EOF)第一模态空间分布的显著正值区,太湖湖心和东南湖区则为负值区;影响叶绿素a浓度的因子有水温、溶解氧、总氮、磷酸根和总磷,但总磷和水温的影响相对更为显著,而各季节叶绿素a浓度的影响因子则略有差异;影响藻类生长的因子存在较大的空间分布差异,但总磷、水温和溶解氧是其主要限制性因子,氮类营养盐的影响则处于次要地位.     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

冰封期乌梁素海不同形态氮、磷和叶绿素a的空间分布特征及其响应关系

湖泊水体中氮、磷和叶绿素a空间分布特征及其响应关系对辨识水环境质量具有重要意义。尤其对于冰封期典型的水文气候条件,将表现出特殊的环境地球化学行为,冰封期结冰过程使水体不同形态的氮、磷由冰层向水体迁移,导致冰下水体中营养盐浓度、叶绿素a浓度大于冰层,冰下水体污染物浓度增加。为量化不同污染物质在冰-水介质中迁移规律,于2020年1月14日采集乌梁素海12个样点的冰样和冰体,检测了各采样点不同形态氮磷和叶绿素a浓度。结果表明:冰样中高值ρ_((TN)) 0.838 mg·L~(-1)、ρ_((NH_4~+-N)) 0.109 mg·L~(-1)、ρ_((NO_3~--N)) 0.347 mg·L~(-1)分别位于湖心区的Q8采样点和北湖区的J11采样点。TN、NH_4~+-N、NO_3~--N集中分布在中层冰、下层冰和上层冰,冰下水体中北湖区的ρ_((TN))、ρ_((NH_4~+-N))、ρ_((NO_3~--N))、ρ_((NO_2~--N))出现高值。在冰样和冰下水体中总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的分布规律均为北湖区最高,南湖区最低。并且TP和DTP集中分布在下冰层。冰样中Chl-a在北湖区、湖心区和南湖区的平均质量浓度分别为2.455、1.407和1.210 mg·L~(-1),41.6%采样点的中层冰和下层冰中含有高浓度的Chl-a。冰下水体中Chl-a的质量浓度范围是1.530—12.280mg·L~(-1),均值为7.874mg·L~(-1)。冰封期乌梁素海的氮、磷和叶绿素a集中分布在冰下水体中。线性回归分析表明冰层和冰下水体中不同形态的氮、磷对叶绿素a的响应存在不同程度的差异。研究结果可为乌梁素海进一步的污染治理提供参考和借鉴。     

滇池水体磷的时空变化与藻类生长的关系

水体磷的时空变化与藻类生长的关系对研究水体富营养化具有十分重要的作用。采用GPS定位,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性位点监测断面水体总磷、可溶性磷及叶绿素a含量进行了为期1年（2003年5月至2004年5月）的动态研究,并在滇池海埂位点进行了日变化试验,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期水体总磷和可溶性磷的年变化、日变化及水体氮/磷比对藻类生长的影响。结果表明,滇池水体磷与藻类生长呈现显著的年变化和日变化特征,显示了滇池全湖水体总磷与叶绿素a周年变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a呈正相关趋势;海埂位点水体总磷与叶绿素a日变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a日变化呈显著的负相关,水体氮磷比与叶绿素a呈显著正相关。表明水体磷负荷对藻类生长影响呈现显著的水体区域性和水层差异性和季节性,藻类生长主要吸收水体中的可溶性磷,暗示了滇池水体磷是藻类生长的主要限制因子之一。     

赤潮多发区深圳湾叶绿素a的时空分布及其影响因素

于2008年2月至2008年11月分四个季度调查了赤潮多发区深圳湾叶绿素a的时空分布,并分析了叶绿素a与主要环境因子之间的关系.结果表明,深圳湾叶绿素a质量浓度范围为3.07～309.94 mg·m~(-3),年平均值为42.29 mg·m~(-3).四季叶绿素a平均质量浓度由高到低排列分别为:春季(108.33 mg·m~(-3))>夏季(35.2 mg·m~(-3))>秋季(16.68 mg·m~(-3))>冬季(8.96 mg·m~(-3)).叶绿素a的质量浓度在冬季和春季呈现由湾内向湾外递减的分布特征,而夏季和秋季呈现由西岸向东岸递减的分布特征,整体则呈现由湾内向湾外递减的分布特征.相关分析显示深圳湾叶绿素a与水温、COD、TOC、PO_4~(3-)-P和浮游植物密度因子显著正相关,与DIN因子极显著正相关,说明叶绿素a与水温、DIN、PO_4~(3-)-P、COD、TOC和浮游植物密度之间有着比其它因子更为密切的关系.以叶绿素a作为富营养化评价标准,发现深圳湾海域富营养化严重,存在随时爆发赤潮的潜在风险.     

泉州城区浅水湖泊生物有效磷分布特征及其与叶绿素a的相关性

通过对泉州城区浅水湖泊水体生物有效磷及叶绿素a的采样分析,探讨水体中生物有效磷的分布特征及其与叶绿素a的相关性,结果表明:泉州东湖水体生物有效磷浓度在0.25 mg·l-1-0.38 mg·l-1之间,西湖水体生物有效磷浓度在0.05mg·l-1-0.10mg·l-1之间.东、西湖溶解态生物有效磷和颗粒态生物有效磷均与总生物有效磷的浓度有着相似的空间分布趋势.东湖水体叶绿素a与西湖水体叶绿素a含量相差悬殊.除东湖颗粒态生物有效磷之外,东湖和西湖各种生物有效磷浓度与叶绿素a含量之间有显著的线性相关关系.湖泊周边的地形、风浪和船只运行扰动是影响生物有效磷浓度和叶绿素a含量的重要原因.     

筑坝蓄水对夏季黑河氮磷营养盐空间分布特征的影响

为探究筑坝蓄水对黑河氮磷营养盐空间分布特征的影响,分别于2018年7月、2019年8月选取28个控制断面采集水样及沉积物进行检测,并采用方差分析法和Pearson相关分析法对不同空间尺度上的水体及沉积物氮磷分布特征进行研究。结果表明,黑河上中游水体氮磷含量基本满足Ⅲ类水质标准,其中水体氮素主要以氨氮(NH_3-N)的形式存在,沉积物氮素主要以硝态氮(NO_3-N)的形式存在。从分布特征来看,上游筑坝河段的水体总磷(TP)、沉积物总氮(TN)含量最高,水温、盐度、溶解氧(DO)是影响该河段氮磷分布的关键环境因子;中游自然河段的水体TP含量、沉积物TN含量次之,化学需氧量(COD)、水温、pH值是影响该河段氮磷分布的关键环境因子。畜牧养殖、矿物开采及工农业污水排放是黑河水体及沉积物氮磷营养物质的主要来源,而筑坝蓄水的滞留效应及其引起的环境因子变化是造成氮磷空间分布不均的主要原因。因此,控制人类活动造成的外源性污染源,并针对不同种类污染物的变化特征选择合理的水库运行方式,是改善黑河健康状况的关键。     

珠江口叶绿素a时空分布及初级生产力

2006年5月至2008年2月季度性对珠江口叶绿素a的时空分布特征及其与环境因子的关系以及珠江口水域初级生产力等进行研究。结果表明,表层叶绿素a含量分别与底层、上游叶绿素a含量间无显著差异;表层叶绿素a含量在夏、春季明显大于秋、冬季,但各口门间无显著差异。珠江口水域初级生产力水平夏、秋季明显高于春、冬季,但各口门间无显著差异。表层叶绿素a含量分别与浮游植物细胞密度、初级生产力间相关显著。不同口门及不同季节间影响叶绿素a含量的环境因子存在较大差异。