2016-2019年长江流域湖库群氮磷污染源解析

长江流域是我国淡水湖库最为集中的区域,近年来由于氮、磷人为富集导致富营养化问题较为突出.现有单一湖库污染源解析的研究具有局地性,难以揭示长江流域湖库群氮、磷污染源的区域性特征.因此,本研究构建了基于Moran's I模型、绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型和层次聚类分析(HCA)的污染源解析模型,分析了长...     

湖库富营养化的改进型模糊综合评价方法研究

针对水体富营养化评价系统的非线性、模糊综合评价法过程中权重赋予的主观随意性和隶属函数的不准确性等特点,对传统模糊综合评价法进行了改进,并据此对我国24个代表性湖库的富营养化程度进行了评价.其中以SPSS16.0和Yaaph软件为载体,采用层次分析法和主成分分析法相结合来确定选取因子的权重.根据确定的评价标准作自然对数变换使之线性化,并结合由基础数据统计分布情况,生成各评价因子隶属于各营养等级的对数形式的降半梯形隶属函数,进而得到各湖库的确定度,最后依据最大确定度得到湖库富营养化级别.该法所得结果与湖库实际富营养化状况以及现有多种评价方法的结果的对比表明,该改进方法的评价结果真实、准确、计算简单,具有可行性.     

滇池生态安全综合评估研究

湖泊水库的生态安全是湖库区(流)域人民赖以生存和社会经济可持续发展的重要基础.通过深入剖析湖库生态安全的内涵,运用湖库生态安全综合评估模型,从人类活动压力、湖库水体健康和湖库生态服务功能三方面评价了滇池1999~2007年间的生态安全状况.结果表明,通过污染物排放总量的控制,至2007年人类活动对滇池产生的直接压力已有效减轻,然而湖体水质状况却未得以根本改善,多年来滇池生态安全状况处于Ⅳ级,即生态安全状况较差.     

津冀辽地区典型湖库沉积物PAHs污染特征及来源解析

采集津冀辽地区典型3湖库（于桥水库、衡水湖和大伙房水库）表层沉积物样品共29个,利用GC-MS检测了16种多环芳烃含量.结果表明,沉积物中ΣPAHs（ng·g^-1）分别是337.3~1604.1（均值820.0）、461.1~1497.5（均值932.3）和102.3~2240.5（均值564.9）.与国内其他河流湖库相比,3个典型湖库PAHs污染均处于中等水平.3个湖库在环数占比上有着一致性,均以高环数的高占比为主.通过特征比值与主成分分析法进行PAHs源解析,结果表明,3湖库污染主要以燃烧源（包括石油类燃烧、煤及生物质燃烧）为主,少部分为石油源.其中汽油和柴油不完全燃烧污染贡献占比51.4%,煤和薪柴燃烧污染来源贡献为22.3%.风险评价结果显示,于桥水库、衡水湖和大伙房水库表层沉积物中PAHs总体处于中等偏低水平,但对Flu、InP和DahA这3类物质的监控应当加强,做好对应应急措施.     

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,P0.001,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、荧光峰积分比值I_C∶I_T均大于培养前,同时斜率S_(275-295)均减小进一步证实该结论.④丰、枯水期3个湖泊的类蛋白组分C2～C3的生物可利用性在入湖区域较高,同时该类湖泊入湖口区域类腐殖酸累积也较高,因而需要进一步加强入湖河流水质管理,减少外源CDOM输入以确保上述3个湖泊供水安全.     

基于三维荧光光谱的鄱阳湖湿地水体有色可溶性有机物组成特征和来源

有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)是水生生态系统的重要组成部分,在生物地球化学循环过程中起着重要的作用.本研究基于2021年4月鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区内3个碟形湖(战备湖、白沙湖和东湖)28个采样点的水样和实测水质参数数据,运用紫外-可见吸收...     

典型喀斯特城市湖库溶解性有机质成分特征及来源解析

为探索喀斯特城市湖库溶解性有机质（DOM）成分特征及来源信息,以我国贵阳市重要喀斯特湖库——红枫湖、百花湖、松柏山水库和阿哈水库为研究对象,分析了表层水体溶解性有机碳（DOC）、叶绿素a（Chla）和DOM光学参数(a₂₅₄、a₂₈₀、a₃₅₀、 E2∶E3、S_275-295、 FI、β:α、 BIX、 HIX)的空间差异,同时利用荧光吸收峰（B、 T、 A、 M、 C、 D、 N）和三维荧光平行因子分析（EEM-PARAFAC）解释DOM各成分丰度及占比状况,并运用Spearman相关分析及主成分分析（PCA）揭示DOM参数的相关性和主要环境过程.结果表明,喀斯特城市湖库ρ（DOC）和ρ（Chla）范围分别为4.24～11.9 mg·L^-1和0.32～19.7μg·L^-1,松柏山水库腐殖质(a₂₅₄)和芳香类蛋白质(a₂₈₀)较高,导致相对分子质量(E2∶E3和S_275-295)高于其它湖...     

分层湖库温跃层溶解氧极值现象研究进展

分层湖库温跃层溶解氧(DO)极值现象包括温跃层DO极小(metalimnetic oxygen minimum, MOM)和温跃层DO极大(metalimnetic oxygen maximum)两类. 本文通过系统调研国内外文献,详细梳理了两类极值现象的研究历程、形成原因、研究方法,及其对生态环境造成的影响,比较分析了两类极值现象的异同. 结果表明:①成因方面. MOM的主要成因为浮游生物呼吸耗氧、有机物分解耗氧、边坡沉积物耗氧、DO垂向输移等自然因素,以及温跃层或温跃层下部取水、混合层或滞温层人工增氧等人为因素;温跃层DO极大现象的主要成因为浮游植物的生物作用. ②研究方法方面. 两类现象的研究方法主要为试验方法和模型方法. ③对生态环境的影响方面. MOM会降低捕食者的捕食效率、阻碍水生生物垂向迁移、改变温室气体的垂向分布和释放过程等;温跃层DO极大现象会导致鱼类等水生动物患气泡病甚至死亡. 基于当前研究进展,认为未来研究方法上应强化三维水动力-生物地球化学耦合数学模型的应用,研究内容上应进一步从多维度(垂向和水平)研究分层湖库DO的动力学过程,探究气候变化、极端天气、复合型极端气候事件对DO分层结构变化的影响.      

高原湖泊周边浅层地下水:磷素时空分布及驱动因素

高原湖泊周边农田磷肥的大量施用和城镇村落的聚集造成了土壤剖面磷素不断累积和含磷污染物的大量排放,加剧了湖泊周边浅层地下水的磷污染,磷随湖泊周边区域浅层地下径流入湖也影响着高原湖泊的水质安全. 2019～2021年雨季和旱季,通过对云南8个湖泊周边农田和居民区水井进行监测,分析了452个浅层地下水样中磷浓度的时空差异及驱动因素.结果表明,季节变化和土地利用影响了浅层地下水中磷浓度及其组成,表现为雨季浅层地下水中磷浓度大于旱季,农田大于居民区;溶解性总磷(DTP)是总磷(TP)的主要形态,占75%～81%,溶解性无机磷(DIP)是DTP的主要形态,占74%～80%.8个湖泊周边近30%的样本TP浓度已超过地表水Ⅲ水标准(GB 3838),其中,洱海(52%)、杞麓湖(45%)、星云湖(42%)和滇池(29%)湖泊周边地下水磷的超标率远高于阳宗海(16%)、抚仙湖(13%)、程海(6%)和异龙湖(5%).影响浅层地下水磷浓度的关键因子是土壤剖面中水溶性磷(WEP)、含水率(MWC)、土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、 pH和浅层地下水中pH、水位(P<0.05).土壤WEP、 SOM...     

运用主成分分析法研究云南湖库水体中重金属分布

以云南省38个高原湖库为研究对象,测定了表层水体中Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Fe,Mn和Ni 9种重金属质量浓度. 运用主成分分析法对水体中的重金属分布情况和来源进行了分析. 结果表明:所调查的云南38个湖库水体中主要重金属的分布可由4个主成分来反映,其贡献率分别为F1(Zn,Mn,Cd)35.23%,F2(Pb,Ni)17.05%,F3(Fe,Cu)15.70%和F4(Cr,Fe)13.10%. 38个湖库表层水中均有多种不同质量浓度的重金属存在,在该调查时段,有8个湖库表层水体中部分重金属质量浓度超过《国家地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准限值,水质不符合饮用水标准;而其他30个湖库表层水体中重金属质量浓度符合Ⅱ类水标准. 在部分湖库中ρ(Fe),ρ(Mn),ρ(Zn),ρ(Cd)和ρ(Ni)超过Ⅲ类水标准限值,在表层水体中ρ(As),ρ(Cu),ρ(Cr)和ρ(Pb)较低,符合饮用水的标准要求. 主成分分析法能够较好地分析云南38个湖库水体中重金属的分布情况.      

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

环境因子对湖泊沉积物碱性磷酸酶活性的影响

文章对云龙湖和骆马湖2种不同类型湖泊沉积物的碱性磷酸酶进行了测定,分析了水体理化特性、季节变化及水生植物对湖泊沉积物碱性磷酸酶活性的影响,结果表明:pH值、温度对沉积物碱性磷酸酶活性影响较大,呈显著正相关(r=0.220,P70.05;r=0.478,P70.01),而DO值的影响较小,相关不显著;随着季节的变化,云龙湖沉积物碱性磷酸酶活性变化较明显,其变化规律为夏季>秋季>冬季>春季,夏季最高,为330.27 mg/(kg·h),春季最低,为154.65 mg/(kg·h);随着季节的变化,水体pH、DO变化较小,分别为8.12～8.50、6.84～8.47 mg/L,温度变化较大,为3.3～26.5℃;水生植物对骆马湖沉积物碱性磷酸酶活性影响较大,有草区均大于无草区且有草区碱性磷酸酶活性随季节变化显著。因此,水体理化特性、季节变化及水生植物等环境因子对不同湖泊沉积物中碱性磷酸酶活性有重要影响。     

太湖、巢湖水体CDOM吸收特性和组成的异同

2009年4、6月,分别对太湖、巢湖进行了野外试验.利用光谱微分技术分析了2个湖泊CDOM吸收光谱的变化特征,根据吸收系数的光谱微分特征,对240～450nm的吸收系数进行分段,分别对每一段计算光谱斜率S值.在A段,巢湖、太湖CDOM的S值分别在:0.0166～0.0102nm-1[平均值(0.0132±0.0017)nm-1]和0.029～0.017nm-1[平均值(0.0214±0.0024)nm-1]之间,在B段,其S值分别在:0.0187～0.0148nm-1[平均值(0.0169±0.001)nm-1]和0.0179～0.0055nm-1[平均值(0.0148±0.002)nm-1]之间,在C段,其S值分别在:0.0208～0.0164nm-1[平均值(0.0186±0.0009)nm-1]和0.0253～0.0161nm-1[平均值(0.0197±0.002)nm-1]之间.结果表明:①太湖水体的吸收系数及对各组分吸收的贡献要小于巢湖水体的,标准化吸收系数要大于巢湖水体的.②不管是太湖还是巢湖,CDOM的吸收系数的微分光谱在260nm左右为谷值,在290nm左右为峰值,CDOM吸收系数可以分成(A、B、C)3段.③太湖水体中CDOM腐殖酸的相对含量整体要低于巢湖水体的.④S值反映CDOM组成的敏感性,与CDOM的组成有关,当CDOM中腐殖酸相对含量较高时,敏感性最强的是B段的S值,其次是C段的;反之,敏感性最高的是C段的,其次是A段的,最弱的是B段的.     

南四湖水体氮、磷营养盐时空分布特征及营养状态评价

分析了南四湖水体TN和TP的时空变化规律,并采用综合营养状态指数（TSI）对其营养状态进行了评价.结果表明,南四湖水体TN和TP含量分别为2.617 mg·L^-1和0.110 mg·L^-1;空间上各湖区水体TN和TP含量存在显著差异,TN和TP含量均以南阳湖最高,分别为3.830 mg·L^-1和0.192 mg·L^-1,独山湖TN含量（2.106 mg·L^-1）最低,而微山湖TP含量（0.067mg·L^-1）最低;南四湖水体中TN含量的季节差异不显著,但夏季（2.805 mg·L^-1）和春季（3.049 mg·L^-1）明显高于秋季（2.160 mg·L^-1）和冬季（2.452 mg·L^-1）,各湖区TN的季节变化没有一致规律;南四湖及各湖区TP含量具有显著的季节差异,变化趋势均为夏季〉春季〉秋季〉冬季.总体来看,南四湖处于轻度富营养化状态.其中,南阳湖富营养化最严重,处于中度富营养化状态,其它3个湖区均为轻度富营养化.综合分析表明外源污染仍是南四湖污染的主要来源,湖区网箱养殖和围网养殖所产生的污染应引起高度重视.     

巢湖周边地区表层土壤总氮有机质空间分布特征

采用网格分区法在巢湖周边地区设置了60个采样单元,采取表层土样分析了总氮(TN)、有机质(OM)的空间分布特征。结果表明:(1)表层土壤w(TN)平均值为1 027 mg/kg,变化范围253 mg/kg~2 273 mg/kg,变异系数为46.3%;w(OM)平均值为1.95%,变化范围0.291%~5.48%,变异系数为49.3%。(2)表层土壤w(TN)、w(OM)高浓度地区主要集中在东部的柘皋河、兆河区域,低浓度地区主要集中在西部的派河、南淝河—店埠河区域。(3)巢湖周边地区土壤总氮、有机质空间分布与区域内入湖河流、巢湖水质、巢湖沉积物污染空间分布不一致。     

巢湖十五里河沉积物硝化速率的城乡梯度变化及相关性

2017年7月—2018年5月,在巢湖十五里河干流城乡梯度方向的5个采样点位,按两月一次的频率采集表层沉积物及其上覆水.在此基础上,开展沉积物硝化速率城乡梯度变化规律分析,并识别主要影响因素.结果表明:①十五里河水体氮磷污染严重,并具有氨氮浓度相对较高的污染特点;②潜在硝化速率(PNR)变幅为0.003～0.021μmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.011μmol·g~(-1)·h~(-1),没有表现出明显的城乡梯度规律;③表面硝化速率(ANR)变幅为0.73～15.23μmol·m~(-2)·h~(-1),均值为4.19μmol·m~(-2)·h~(-1),也未表现出明显的城乡梯度规律;④十五里河沉积物硝化速率季节性变化规律明显,基本表现为:夏季春季秋季冬季,但5个采样点之间硝化速率的差异性程度不完全相同;⑤PNR与上覆水水温相关性较为显著,ANR与上覆水中NH~+_4-N和NO~-_3-N存在显著相关性,沉积物中对PNR和ANR影响较为显著的因素都是TN、NH~+_4-N和pH.     

有机氯农药和多溴联苯醚在白洋淀鸭子组织中分布特征研究

利用气相色谱-质谱(GC/MS)方法定量分析了白洋淀鸭子肌肉、肝脏、脑组织中HCHs、DDTs和PBDEs的分布特征.结果表明,3种组织中HCHs和DDTs的含量范围分别为0.9～5.0 ng/g(以湿重计,下同)和0.3～2.8 ng/g,而PBDEs的含量范围是0.03～0.65 ng/g.统计分析鸭子不同组织中持久性卤代烃的含量差异,结果显示,DDTs和PBDEs的含量水平有较大差异(p0.05);而HCHs在3种组织中的含量差异不明显(p0.05).肝脏中DDTs和PBDEs的平均含量较高,分别为2.3和0.37 ng/g.在HCHs和DDTs同系物(代谢物)组成中,β-HCH在肝脏和脑组织中占主要地位,p,p′-DDE是DDTs的主要代谢产物;在PBDEs同系物中,BDE47和BDE99是鸭子组织中主要的组成部分.鸭子不同组织中HCHs、DDTs和PBDEs的组成模式反映了白洋淀仍然受到历史残留的有机氯农药污染;同时,来自白洋淀上游的工业污染很可能输入新型持久性有机污染物(PBDEs).     

博斯腾湖有色可溶性有机物来源及季节变化特征

博斯腾湖是中国西北地区最大的外流湖,近年来随着湖区周边废水排入量的增加,严重威胁到湖泊周边地区居民的饮用水安全.对博斯腾湖开展有色可溶性有机物（CDOM）的来源及季节变化研究对该湖水质保护具有非常重要的意义.通过平行因子分析法解析博斯腾湖CDOM三维荧光光谱,得到类腐殖酸组分C1（255 nm/420 nm）,类酪氨酸组分C2（270 nm/324 nm）和类色氨酸组分C3（230 nm/340 nm）.2018年夏季盐度与C1呈显著负相关（r=－0.64,p<0.01）,与C2呈显著正相关（r=0.65,p<0.01）,这表明河流等外界输入是夏季湖水中类蛋白质和类腐殖质荧光组分的主要来源,夏季强烈的蒸发作用使得微生物活性增强.而2019年秋季盐度与C3呈显著正相关（r=0.70,p<0.01）,与C2呈显著负相关（r=－0.51,p<0.05）,意味着淡水输入直接稀释河口区CDOM中的类蛋白组分.整体上,博斯腾湖CDOM浓度在黄水区附近最大,且夏季CDOM浓度较秋季更大（t-test,p<0.001）,意味着夏季水质更差.河口区各指标的变异程度较大,受淡水输入影响较其他湖区大,这在2018年夏季表现得尤为显著.博斯腾湖CDOM具有高度空间异质性,2018年夏季该湖西部入湖河口区C1组分的贡献较大且该组分贡献率向东部水体交换弱的湖区方向逐渐减小,相应C2组分的贡献率逐步增大.2019年秋季各荧光组分占比表现为由黄水沟河口区以C1为主向东部湖区快速转变为以C2为主.