沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱解析

应用三维荧光光谱技术(EEMS),研究了沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,并探讨了沿岸生态系统对水体中DOM的性质及来源的影响.结果表明,沙颍河流域水体DOM均存在类色氨酸、类酪氨酸、可见光区和紫外光区类腐殖质4种荧光峰,其中贾鲁河水样中类蛋白与类腐殖质含量均最高.相关性分析显示,沙颍河流域干流和各支流的A、C峰代表的类腐殖质组分均存在共源性.荧光参数分析显示,沿岸土地利用类型以林业为主的澧河水体的DOM陆源性更强,腐殖化程度相对较高;其余各支流受两岸农田及人为排放的影响,水体具有明显的自生源特征,且新生DOM含量较高.贾鲁河荧光特征显示了其水体受人为干扰比较大.     

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化

通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果.研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-26.6‰到河口-19.8‰,逐渐变"重",此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999-2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-23.4±1.3)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关.根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较"重",而中游区域则相对较"轻".河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同.     

溶解有机质对生物富集因子计算的影响:以东江鱼体中多溴联苯醚的生物富集为例

准确获取化合物的生物富集因子(BAF)对于判定化合物是否属于潜在毒害性污染物、评价其生态环境风险都具有重要的意义。为探究水体中溶解有机质(DOM)对BAF值的影响,以东江三角洲流域为研究区域,以多溴联苯醚(PBDEs)为目标化合物,研究了PBDEs各单体在3种鱼体中的富集特征。结果表明,PBDEs在3种鱼体中的浓度范围为42~825 ng·g-1脂肪,log BAF值位于5.0~7.4之间。由于脱溴代谢的种间差异,3种鱼类表现出2种PBDE的组成模式。在缺乏脱溴代谢途径的鱼体内,log BAF与化合物辛醇/水分配系数(log KOW)之间存在统计意义上的抛物线关系。但当BAF进行DOM的校正之后,二者之间抛物线形式的相关性消失,而呈现出显著的正线性相关性。以往研究对BAF值在化合物的log KOW达到一定程度后(7~8附近)出现下降的解释是高KOW化合物较大的分子体积降低了其穿过生物膜的可能性,但我们的研究结果表明,这种下降很可能是由于忽视了水体中DOM影响的结果。     

黄河口近岸海域有色溶解有机质的时空分布及光降解特性

根据2018年10月（秋季）、2019年5月（春季）、 2019年8月（夏季）和2021年3月（冬季）在黄河口开展的溶解有机质（DOM）及其光学性质特征参数的陆海同步观测数据，结合同步开展的不同来源DOM的光降解船基现场培养试验，分析黄河口DOM及有色溶解有机质（CDOM）的时空分布特征，探讨该海域不同来源DOM光降解作用及控制机制.结果表明，黄河入海径流的溶解有机碳（DOC）和CDOM浓度呈现夏季高、冬季次之、春季和秋季低的变化特征；DOC和CDOM入海通量呈现夏季最高、秋季和春季次之、冬季最低的季节特征，主要受黄河流域汛期及调水调沙作用影响；黄河口DOC呈现不规则斑块状分布，CDOM呈现近岸高、离岸低的分布特征，为黄河输入、海源自生及光降解等多种因素影响所致.在黄河径流较大的夏季，DOC受陆源输入影响较其他季节更为明显，CDOM浓度明显高于其他季节；夏季DOC与CDOM之间的线性关系也显著高于其他季节.春季、夏季和秋季陆源DOM光化学降解速率均高于海源；受DOM来源组成和温度、光照等环境因子共同作用，研究海域夏季CDOM光降解率高于春、秋两季.     

近40年来海南省三大河下游水体的含沙量特征及影响因素

利用海南省水文局提供的1960—2000年水文资料,对近40年来海南省三大河下游水体的含沙量特征及影响因素进行了分析。结果表明,南渡江、昌化江和万泉河下游水体4—11月份的含沙量一般都较大,而1、2、3、12月份的含沙量都很小,夏秋两季的含沙量明显高于冬春两季,这也跟三大河下游地区的不同月份和季节性平均降雨量分布规律基本相一致,说明降雨在一定程度上决定着三大河流域的土壤侵蚀状况。从年平均含沙量来看,昌化江的含沙量整体明显高于南渡江和万泉河,这可能是昌化江流域原始森林的破坏引起水土流失等自然灾害向下游输送泥沙的结果。     

海南典型水稻土厌氧铁还原特征对DOM分子特性的响应

为探究海南典型水稻土不同粒径土壤中溶解态有机质(DOM)的含量组成对铁氧化还原特征的影响机制,分别采集海南5种成土母质发育的水稻土(玄武岩、花岗岩、砂页岩、海相沉积物、河流冲积物),利用紫外-可见光谱技术分析不同粒径土壤中DOM的碳含量及其光谱特征,利用Logistics模型对不同水稻土培养过程中Fe(Ⅲ)还原特征进行...     

府河水体及沉积物细菌群落结构分布特征及其影响因素

城市河流承接不同类型的废水导致水质恶化,影响河流生态系统.通过分析河流细菌群落结构变化,不仅可以判断河流污染特征,还将有助于河流污染治理与生态修复.笔者研究了府河夏季上下游水体和沉积物理化性质,并采用高通量测序法分析了细菌群落结构特征.结果 表明,府河上游水质化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度显著高于下游(P＜0.05),沉积物中重金属镉、锌和铅含量较高,均值分别为(0.44±0.03)、(182.17 ±0.34)和(35.76±0.20) mg· kg-1.府河沉积物细菌多样性及丰富度明显高于相应上覆水体,变形菌门(Proteobacteria)是水体和沉积物中的第一优势菌,水体中参与氮循环的蓝藻菌门(Cyanobacteria)的高丰度说明府河存在一定的富营养化,此外,可以分解有机物的放线菌门(Actinobacteria)在下游丰度高于上游;沉积物中具有致病作用的拟杆菌门(Bacteroidetes)在上游城市河段丰度较高.细菌群落空间异质性结果表明下游硝化细菌(nitrifying bacteria)和反硝化细菌(denitrifying bacteria)的丰度(分别为62.25％和31.29％)明显比上游高.水体细菌多样性和温度、pH、总有机碳有显著相关性(P＜0.05),冗余分析显示NH3-N、总氮(TN)、TP和pH对细菌群落结构影响较大;而pH、TN和重金属镉是影响下游沉积物细菌群落结构的主要环境因子.     

耦合流域模型及在中国环境规划与管理中的应用进展

流域水环境模型是研究流域水体黑臭、水体富营养化和水质超标问题的重要工具,流域水环境模型从概念上可以分为(半)机理模型和经验型模型,前者通过方程式和函数关系来刻画流域水动力和迁移转化规律,并通过实测数据校准获取本土化的参数系数,后者力图寻求大数据量间的统计学规律。按照模拟对象的不同,流域水环境模型还可以划分为陆域的污染负荷模拟模型、水域的受纳水体模拟模型,以及水-陆耦合模拟模型。模型对整个流域系统及其内部发生的复杂地球化学过程进行定量化描述,污染负荷模型一般用来估算点源及非点源产生的污染负荷量,并计算出进入河道的污染负荷量,作为受纳水体模型的污染源边界输入条件;受纳水体模型一般用来模拟沉积物或污染物在河流、湖泊、水库、河口、沿海等水体中的运动和衰减转化过程,是水质预测、评价、分析的重要工具。传统的流域模型多用评价自然活动以及人类活动对水环境造成的影响,而当前越来越多的学者将水环境模型与经济学模型进行耦合,开展基于水环境模型的环境政策设计和优化研究。文章从系统控制的视角,主要总结了水量水质耦合流域模型在水资源管理政策、水环境管理政策中的应用,例如水资源有效分配、排污交易产生的水环境影响、基于成本-效益的水污染控制策略优化等。在此基础上文章对流域水环境模型的发展方向和应用前景进行了的展望,流域水环境容量控制策略、目标总量控制策略的水环境影响比较分析以及水环境模型的不确定性研究将是未来关注的重点所在,尤其不确定性问题经常存在于水污染物产排放预测和水环境质量模拟预测过程中,对于提升环境规划与管理的科学性、有效性具有十分重要的现实意义。     

淡水水体溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性

溶解有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)是多数天然水体中溶解氮的主要组成部分。天然水体DON是许多微生命体包括有毒藻种的氮营养源,在供水安全以及水体富营养化等方面的生态环境效应不容忽视。文章系统地介绍了淡水水体DON含量与来源、生物有效性与估算方法,以及对有毒藻种生长的影响。DON的来源是影响水体中DON含量动态特征的关键因素。DON来源包括陆地径流,植物碎屑,土壤淋溶液,沉积物释放,大气沉降,藻类、大型植物、细菌与细胞死亡或自我分解,微型及大型浮游动物捕食和排泄、分泌物释放等。研究表明约有12%～72%的DON可迅速被生物所利用,具显著差异,究其原因可能是其来源组成、化学本质(分子质量与极性)、测试生物组成、是否有细菌作用等因素造成的。不同藻种具有不同氮源利用能力,DON对藻类生长具有直接或间接的作用,并可能影响藻类群落结构(有毒藻类成为优势种)。考虑到水环境保护与饮用水安全供水的重要性,未来研究应重视淡水水体DON生物有效性与其化学本质的揭示,尤其是对有毒藻种。     

淡水水体溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性

溶解有机氮（Dissolved organic nitrogen,DON）是多数天然水体中溶解氮的主要组成部分。天然水体DON是许多微生命体包括有毒藻种的氮营养源,在供水安全以及水体富营养化等方面的生态环境效应不容忽视。文章系统地介绍了淡水水体DON含量与来源、生物有效性与估算方法,以及对有毒藻种生长的影响。DON的来源是影响水体中DON含量动态特征的关键因素。DON来源包括陆地径流,植物碎屑,土壤淋溶液,沉积物释放,大气沉降,藻类、大型植物、细菌与细胞死亡或自我分解,微型及大型浮游动物捕食和排泄、分泌物释放等。研究表明约有12％～72％的DON可迅速被生物所利用,具显著差异,究其原因可能是其来源组成、化学本质（分子质量与极性）、测试生物组成、是否有细菌作用等因素造成的。不同藻种具有不同氮源利用能力,DON对藻类生长具有直接或间接的作用,并可能影响藻类群落结构（有毒藻类成为优势种）。考虑到水环境保护与饮用水安全供水的重要性,未来研究应重视淡水水体DON生物有效性与其化学本质的揭示,尤其是对有毒藻种。     

长三角城郊樟溪流域水体氮磷分布特征及其影响因素

快速城镇化和人类活动导致城郊流域水体营养盐污染和富营养化问题加重,识别氮、磷污染对流域水质的管控具有重要的意义。本研究选取长三角典型城郊地区宁波樟溪流域,在流域内根据土地利用类型、地形特征等布设样点,于2016年连续4个季度进行水样采集,研究樟溪流域河流水体氮、磷的含量及形态,及氮、磷在该流域的时空分布特征,并对其来源和影响因素进行分析。研究结果表明,流域内氮、磷分布具有较大的空间差异性,其中NH+4-N(n.d.~1.375 mg·L~(-1))、TN-N(0.570~11.363 mg·L~(-1))、DIP(n.d.~0.169 mg·L~(-1))、TP(0.010~1.908 mg·L~(-1))。在子流域空间分布上,人类活动频度越高的区域氮、磷的浓度越高,各采样点水体不同形态氮含量和磷含量具有明显的季节变化规律:春季和秋季的含量要高于夏季和冬季。本研究选取采样点距城镇距离、距源头距离以及土地利用类型所占采样点缓冲区的比例来表征人类活动的影响,结果表明,TN和TP含量与距城镇距离呈显著负相关关系,表明城镇化水平对流域氮、磷污染的重要影响。另外,典型城郊流域河流水体氮、磷污染主要受土地利用类型的影响,其含量与农业和城镇用地呈显著正相关关系(P0.01),其含量随人类活动频度的增加而升高。     

水溶性有机质对土壤吸附有机污染物的影响

在自然环境中,水溶性有机质(DOM)会对土壤吸附有机污染物产生影响.基于已有的成果,本文综合分析了DOM的有关因素对土壤吸附有机污染物的影响.研究表明,不同来源的DOM的亲疏水组分比例不同;随着腐解时间的增长,亲水组分减小,疏水组分增加.外源DOM的极性与亲疏水组分所含官能团的种类和数量、分子量均会影响有机污染物的吸附;DOM的临界值浓度与土壤有机质含量负相关.当DOM浓度大于临界值时抑制吸附,反之促进吸附.DOM具有酸碱缓冲作用,影响土壤溶液的pH,进而影响对有机污染物的吸附.由于土壤内源DOM对有机污染物具有增溶作用,会抑制土壤吸附有机污染物.论文最后对今后的相关研究方向提出了建议.     

汾河流域水系和表层沉积物中多环芳烃的空间变化规律及其生态风险研究

本研究在汾河流域上、中、下游及其部分支流布设29个采样点,对其水体和表层沉积物多环芳烃(PAHs)的空间分布规律及生态风险进行了分析和讨论。结果表明,汾河流域水相中丰水期PAHs总量浓度范围是0.530~16.002μg·L~(-1),平均浓度为(2.738±3.078)μg·L~(-1),枯水期PAHs总量浓度范围是0.588~12.916μg·L~(-1),均值为(2.762±3.132)μg·L~(-1)。就空间分布而言,汾河流域整体呈现上游污染较轻,中下游污染严重的特点。PAHs的组成规律显示,丰水期和枯水期PAHs含量均以低环(2~3环)为主,不同采样期低环PAHs所占比例分别为96.5%和90.4%。与其他15个研究地区水体PAHs含量比较,汾河流域水体中PAHs污染程度的国内外对比处于中等到较高程度的污染。丰水期和枯水期水体中PAHs来源于石油源和植物、木材、煤的燃烧,主要受到流域煤化工、燃煤电厂排放污染物的影响。地表水健康风险评价结果显示,汾河流域丰水期和枯水期分别有13.8%和20.7%的点位存在一定的健康风险。汾河流域沉积相中16种PAHs平均浓度为(3.774±1.987)μg·g-1,其污染主要集中在流域中下游地区。PAHs的组成规律显示,PAHs含量集中在低环(2~3环),约占总量的75%左右。与本研究提到的河流、湖泊及港口沉积物中PAHs含量比较,汾河流域沉积物中PAHs污染程度仍处于中等偏高的污染水平。丰水期沉积相中PAHs以燃烧源和石油源为主,部分来自典型石油类产品的输入。表层沉积物生态风险评价结果显示,对于提出的12种PAHs的生态风险的效应区间低值(ERL值)或效应区间中值(ERM值)以及苯并(b)荧蒽(Bb F)和苯并(k)荧蒽(Bk F)这2类没有最低安全值的PAHs化合物来说,汾河上、中、下游流域均有采样点的PAHs可能存在着对生物的潜在生态风险。通过本研究可全面地了解该流域多环芳烃的空间分布规律及其可能的来源,并且为汾河流域多环芳烃污染的控制和生态风险评价提供科学依据。     

城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究

降雨过程中形成的污染已成为重要的城市面源污染,尤其是降雨初期雨水对城市地表的冲刷导致大量的污染物排放入水体,造成城市河流的冲击性污染。当城镇遭遇暴雨时,下垫面硬化和污染物积蓄使得初雨污染峰值过程更剧烈,对河流的水质影响更为严重。本文采用暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）平台对具有不同下垫面特性的城镇流域开展暴雨条件下的径流模拟,在此基础上开展面源污染产生过程模拟,对比研究不同下垫面特性对产流、产污过程的影响。结果表明:降雨强度越大,径流产流速度越快,径流峰值流量越大;流域中建成区占比越高,产生的径流量越大,单位面积产污量线性增大。建成区占比高的流域产污过程线较尖瘦(峰值相对较大但历时较短),受支流汇流历时影响,干流产流过程线形状比支流宽胖(峰值相对较小但历时较长),干流峰值比支流滞后10～14 h。暴雨后期地面冲刷的污染物浓度随时间降低,干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。研究成果可为城镇初期雨水污染防治的技术实施提供理论支撑,对消除城镇黑臭水体和维护河流水环境健康具有指导意义。     

长江上游典型区域丰枯转换期水资源变化分析

针对长江上游金沙江下游区域近几年6月和10月出现的较剧烈的水资源丰枯转换现象,以2018年金沙江下游来水过程作为研究案例,考虑金沙江下游流域来水组成及水利工程建设情况,从区间流量分析及上游水库群调蓄影响分析两方面开展了研究工作。研究结果表明:金沙江下游流域丰枯转换主要影响因素为三堆子流量变化,三堆子至溪洛渡区间流量变化影响较小。在6月,上游水库群调蓄对金沙江下游流域丰枯转换影响较大,10月影响相对较小。相关研究成果可为溪洛渡-向家坝梯级水库调度计划制订及实际调度工作提供参考。     

河流有机质生物地球化学研究进展

探讨了近年来河流中有机质的生物地球化学研究状况。大多数河流有机质的来源主要是外源即流域侵蚀而来的,经过河流的新陈代谢过程,把河流中的悬浮物分解为不同类型的有机质。在有机质分解过程中由于外部条件的差异,形成粒径大小不同的颗粒物和溶解有机质、无机质等。河流水体中的溶解有机碳(DOC)在全球不同纬度、不同区域,其含量差异较大,但目前对其生物地球化学控制的量级缺乏足够的理解和认识。另外碳氮同位素及其比值在当前的河流有机质生物地球化学研究中仍起着非常重要的示踪作用。     

亚热带典型农业流域河流水质多元线性回归预测

理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间的关系是流域水环境质量科学管理的前提。选取湖南省长沙县石燕河流域,基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法,研究景观格局对流域出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型。结果表明,流域出口水质长期处于劣V类,铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)和总磷(TP)质量浓度分别为5.67~22.46、0.76~2.85、13.41~45.55、0.86~5.00和1.99~9.94 mg·L~(-1);流域出口水体氮磷浓度与土地利用方式组成、景观格局指数、人口和养殖密度相关性显著(P0.05)。流域出口水体TN和TP浓度与林地面积比例、养殖密度呈显著正相关(P0.05),与农田、居民地面积比例和人口密度呈显著负相关(P0.05);TN和TP浓度与景观格局最大斑块指数(LPI)呈显著正相关(P0.05),与景观斑块形状指数(LSI)呈显著负相关(P0.05);流域出口水体氮磷浓度可用土地利用方式组成(农田、居民地、茶园)和景观格局指数[斑块密度(PD)、LPI、LSI、蔓延度(CONTAG)、景观分割度(DIVISION)]的多元线性回归模型预测(校正后R2为0.132~0.320),且多元线性回归模型对NO_3~--N浓度的预测效果最佳。研究结果可为亚热带丘陵区农业流域水环境保护与景观合理规划、利用和管理提供科学依据。     

秦淮河表层沉积物毒害微量元素分布特征及污染评价

在秦淮河流域采集河流表层沉积物样品,研究其毒害微量元素含量的空间分布和生态风险.流域沉积物中毒害微量元素的含量表现出明显的空间分异.Hg、Cd、Pb、Cu和Zn受流域城市化过程的影响最为显著,其富集主要集中在流域中、下游的老城区、新城区和城乡过渡区.As的分布除了与城市工业企业的排污有关外,还可能受农业活动的影响.毒害...     

洱海流域河流生态系统健康评价

基于水质类别,大型底栖动物香农维纳多样性指数、FBI指数(Family-level biotic index)以及BMWP得分(Biological Monitoring Working Party Scores)分别对洱海流域河流生态系统健康进行评价.单因子水质评价结果显示影响洱海流域河流水质的主要因子为总氮,健康及亚健康样的样点比例为65%,且主要以亚健康为主.大型底栖动物香农维纳多样性指数、FBI指数以及BMWP得分3种评价方法的结果存在显著相关性(P0.01),具有较好的一致性.3种评价方法均显示西洱河生态系统最差,凤尾河生态系统状况也为差.苍山水系、波罗江和弥苴河评价为健康及亚健康的占比分别为80%、92%和73%,生态系统状况总体良好,河流的源头样点状况多优于下游样点.凤羽河生态系统状况以亚健康和一般为主.健康及亚健康的样点比例为62%.本研究说明流域内河流生态系统总体状况为良,已受到了一定人类活动的干扰,应重视河流生态系统状况并加强对受损河流的管理和修复.     

雷州半岛地表水体非点源污染物时空变化特征研究

以雷州半岛为研究区，利用2000-2003年问南渡河与九洲江，以及赤坎水库与鹤地水库的4年常规监测数据，结合实地调查，利用数理统计分析，对雷州半岛地表水体非点源污染物及其时空变化规律进行了初步研究。研究发现，河流与水库的水质均是以氮污染为主，水体有富营养化现象发生，同时，两河流在雨季都不同程度受到了非点源污染的影响，而只有赤坎水库明显受到了非点源污染的影响。究其原因，主要是由于土地利用方式的不同在一定程度上决定了雷州半岛地表水体非点源污染物质量浓度的时空变化特征。因此，只有合理调整流域和库区的土地利用方式、加强区域的水土流失治理工作，才能有效降低非点源污染所带来的地表水体环境污染问题。