中国典型湖区湖泊富营养化现状、历史演变趋势及成因分析

通过现场调研及资料收集,对中国典型湖区25个湖泊的富营养化现状及演变趋势进行分析,并对其成因进行探讨。结果表明,2009—2010年,有52%的调研湖泊处于富营养状态,其中内蒙古呼伦湖和江苏湖泊富营养化最为严重,东北地区湖泊富营养化程度中等,新疆湖泊富营养化程度最低,而云南湖泊富营养化程度则呈现两级分化趋势。近30 a来,有16个湖泊的富营养化水平有所上升,占调研湖泊总数的80%,表明这一阶段是我国湖泊富营养化的快速发展期。其中云南高原湖泊富营养化趋势最为严重,而江苏湖泊的富营养化趋势也不容乐观。人类活动是导致我国湖泊富营养化的主要原因,但是随着点源污染得到逐步治理,农业面源污染已成为江苏、云南和东北3个地区湖泊营养物的主要来源,必须加以重视。     

湖泊营养物基准的制定方法研究进展

系统论述了国外湖泊营养物基准制定程序和技术方法,重点分析了国外营养物基准指标的选取和确定湖泊营养参照状态的方法,并分析了其适用性和可行性.湖泊营养物基准指标的选取要综合考虑富营养化控制关键因子和不同分区湖泊区域差异性,所选指标要具有相对稳定、因地制宜、早期预警等特点.湖泊参照状态的确定主要包括调查数据和历史数据的统计分析、模型预测和推断、古湖沼学重建等方法.统计学方法充分利用历史及现状的实测水质和生物数据,保证制定的基准适用于大多数湖泊,对于历史监测资料缺乏或污染严重的湖泊,该方法确定参照状态较困难;模型预测和推断方法用于受人类影响较严重的湖泊参照状态确定,但也需要大量数据进行校准和验证;古湖沼学重建法利用湖泊沉积重建湖泊自然营养本底和定量恢复历史时期湖泊营养状态演化序列,进而推导湖泊参照状态,需要复杂的数据分析和专家判断,同时也难以适用于沉积物受扰动较大的浅水湖泊.我国的大部分湖泊普遍受人类影响较大,历史数据稀缺,不同分区湖泊的差异性显著,针对国外营养物基准制定方法优缺点,需要加以优化改进,建立我国完善的湖泊营养物基准制定方法体系,指导我国湖泊营养物基准的制定.     

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat5两期TM影像与2000和2010年Landset7两期ETM＋影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,（1）15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。（2）1995-2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。（3）15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。（4）1995-2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87．02％。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。（5）城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。     

黄龙自然保护区喀斯特湖泊水色特征及其影响因素

湖泊颜色是黄龙自然保护区喀斯特景观的核心美景.以黄龙自然保护区喀斯特湖泊和高原非喀斯特湖泊(措琼海、夏茹措)为研究对象,通过高光谱设备测定离水辐亮度量化湖泊水色,对比分析黄龙自然保护区与其他高原非喀斯特湖泊水色特征及其水环境因子,进而探究黄龙自然保护区湖泊水色特征及其影响因素.结果显示：(1)黄龙自然保护区喀斯特湖泊水体呈现蓝绿色,湖泊归一化离水辐亮度反射波长主要集中在420-570 nm.(2)黄龙喀斯特湖泊水化学类型为Ca²⁺-HCO₃^-和Mg²⁺-HCO₃^-型,具有高透明度和贫营养化等独特的水环境特征,对可见光的吸收、反射和散射具有强烈的波长选择性,而非喀斯特湖泊光谱曲线的变化没有黄龙喀斯特湖泊明显.(3)对黄龙喀斯特湖泊水色成因分析,黄龙喀斯特湖泊含有丰富的Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-,钙华沉积是喀斯特湖泊水色形成的核心过程.冗余分析和相关性分析中,不同的水环...     

洪湖围垦对环境生态的影响及其资源的保护与利用

湖泊水域环境与湖泊自然资源是统一的,资源利用不合理就会引起湖泊环境生态的恶化。本文通过大量考察资料对洪湖围垦前后的环境生态变化的分析,阐明了湖泊的过度围垦不但损害了湖泊资源,引起环境生态的劣变,造成湖区生态功能的失调,而且对水产、农业生产带来巨大遗患。文中指出,从长远考虑,制止围垦,留湖调蓄,保护和珍惜湖泊资源,合理调整生态群落结构,建立新的湖泊生态系统;对洪湖现存资源只有合理利用,才能更好地保护湖泊生态。同时又只有建立一个以经济为主的行政与法制相给合体制的高效管理机构,通过立法对湖泊予以有效的保护,或划定自然保护区,才能迅速恢复和发展湖泊的多功能作用。     

浅水湖泊模型PCLake及其应用进展

浅水湖泊是与人类关系最为密切的淡水生态系统之一。随着浅水湖泊富营养化的发生,人们对浅水湖泊也日益关注,并尝试采用不同生态模型对湖泊水质进行预测。PCLake模型是浅水湖泊专用模型,可以准确预测浅水湖泊污染物的变化。该研究介绍了PCLake模型原理概况,梳理了应用实例。从浅水湖泊的稳态转换研究、气候变化、湖泊管理等领域阐述了PCLake模型的应用研究现状,同时对PCLake模型与CAEDYM模型、LakeWeb模型、MIKE21模型、CE-QUAL-W2模型、WASP模型等常见的湖泊水生态模型进行了对比分析,探讨PCLake模型的适用性与局限性,展望其未来发展方向,旨在为浅水湖泊PCLake模型研究领域提供系统参考。     

高密度建成区湖泊水体的热缓释效应及其季相差异——以广州市中心城区为例

城市内部湖泊水体作为城市生态空间的重要组成部分,对城市热岛效应的缓解具有重大意义。基于多源遥感数据,提取广州市中心区内部湖泊水体并反演夏、秋、冬三期不同季相的地表温度,分别从降温强度(ICE)和影响范围(SCE)两个角度,定量刻画城市核心区内部湖泊的热缓释效应,分析湖泊水体的自身景观特征及其周边景观配置对湖泊热缓释效应的影响及其季相变异规律。结果表明,(1)广州市中心城区的地表温度的高温区主要与城市建成区相对应,夏、秋、冬三季湖泊水体分别比中心城区平均温度低4.97、2.78、0.71℃,形成城市中的"冷岛"。(2)夏、秋、冬三季,湖泊水体内部温度主要受水体面积(S)及边界形状(LSI)的影响,湖泊的面积越大或边界形状越复杂,一定程度上湖泊内部的冷岛效应越强,但随着水体面积、形状指数的增大,湖泊内部温度的下降趋势逐渐趋于平缓。(3)从夏季到冬季,湖泊的降温强度及降温范围共同受自身景观特性及湖泊周围景观配置的影响,但具有明显的季相变化特征;增加湖泊的面积、体积及湖泊周围植被面积,将有效提高湖泊的热缓释强度,且林地对湖泊热缓释作用的增强效果强于草地;从降温收益角度出发,湖泊水体的面积、体积分别控制在15 hm2及2 000 000 m3内较为合理,植被面积最好达到湖泊面积的50%,以发挥最大的降温效应。     

湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

建筑因子对城市湖泊温度效应的模拟研究——以湖南烈士公园湖泊为例

伴随着城市化进程加快,城市快速扩展、人类活动加剧引发了诸多生态环境问题,其中城市热环境问题尤为突出,而城市湖泊在改善城市小气候方面有着重要的影响。选取湖南烈士公园湖泊作为研究对象,采用定点实测与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟相结合的方法,重点讨论了建筑后退湖岸距离、建筑高度以及建筑间距对湖泊温度效应的影响程度。结果表明:(1)湖泊周边建筑是影响夏季湖泊降温效应的因素之一,主要原因是建筑会降低来流风速,且建筑表面对太阳辐射的吸收和反射会抵消湖泊带来的降温作用;(2)仅改变建筑后退湖岸距离,而不改变建筑高度及布局,无法扩大湖泊降温效应的影响范围;(3)随建筑高度增大,湖泊周边温度效应的消极作用越大,削弱了湖泊的降温效应,当湖南烈士公园周边400m内建筑增加1倍时,区域温度升高0.82℃;(4)湖泊周边不同的建筑布局方式会影响城市湖泊温度效应,表现为行列式周边式点状式,仅增大建筑间距会增大建筑群对周边区域的辐射影响范围,使得受建筑影响的高温区面积增大。综上,若要削弱建筑因子对城市湖泊温度效应的负面影响,需综合考虑湖区周边建筑据湖岸距离、高度、布局多个因素,才能将湖泊的降温效应发挥到最大。该研究结果对于加深湖泊在改善城市小气候方面的认识以及城市湖泊区域的规划建设具有重要参考价值。     

中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析

基于1：25万河流水系和数字高程（DEM）数据制备了选取湖泊的流域边界,据其集成了流域社会经济数据,并据中国科学院资源环境数据中心提供的1990、1995、2000、2005年4个时段土地利用数据形成了流域反映人类活动强度的表征指标,选取了全国湖泊富营养化区域差异性调查课题获取的案例湖泊的水质数据,集成了中国湖泊富营养化影响因素计量分析的面板数据集,研究了1990-2005年间中国湖泊营养状态的发展趋势与差异特征,探讨了湖泊富营养化的自然气候与社会经济影响机制,构建了中国湖泊富营养化影响因素分析的计量模型,厘定了1990-2005年间影响湖泊营养状态变化的重要因素,测度了其对湖泊富营养化的影响方向和作用强度。基于面板数据的计量分析结果表明,近15年人类活动强度对湖泊营养状态呈显著的正影响,其表征指标人均GDP与建设用地所占流域面积比均具有较强的显著性,而在人类扰动较小的情况下,湖泊的营养状态与湖泊补给系数成正比,与湖泊蓄容量成反比,补给系数较小且其他因素也相同时,水体营养状态应与流域土壤本底值相关;以林、草地的面积比重所测度的流域自然生态系统发育程度与湖泊营养状态呈显著负相关关系,表明林地与草地生态系统对流域的氮、磷营养物的人湖量具有一定的削减作用,论文研究结果将为流域管理措施方案制订提供科技支撑。     

厌氧除磷同步脱氮及影响因素研究

采用鸡粪污泥为种泥,在厌氧混合连续流反应装置内进行厌氧还原磷产生磷化氧功能菌的富集,进行硝酸盐、硫酸盐、不同碳源和氮源条件下厌氧除磷效率的研究,并考察磷化氧的生成与硝酸、总磷、氨氮去除的关系.结果表明,(1)SO_4~(2-)-S适宜的投加量为26 mg·L~(-1),不投加NO_3~--N.水中含有氧化态的无机物在厌氧条件下与磷争夺[H]导致厌氧除磷的效率下降.(2)合适的碳源为葡萄糖1 000 mg·L~(-1),纤维素不适合作为碳源,合适的氮源为蛋白胨500 mg·L~(-1),水中含有的还原糖和有机氮源促进磷化氧的生成.(3)pH值控制在6.5～7.0的范围,最适宜的生长温度在35℃左右.(4)氨氮的去除率随着总磷的去除率而增加,在厌氧条件下可达到同时脱氮除磷的效果.磷的去除由厌氧除磷菌还原磷生成磷化氧完成,氨氮由生成氮气或生成蛋白质来去除.     

内蒙古西部入黄河沙漠颗粒物磷形态研究

用改进的Ruttenberg分析方法对不同粒径黄河上游主要入河沙漠颗粒物磷的形态分布特征进行了研究.乌兰布和沙漠和库布齐沙漠颗粒物中磷以自生钙磷为主,其次是碎屑磷.黑风口沙样中总磷含量较高,磷也以自生钙磷为主,其次是有机磷.计算了沙漠颗粒物中生物可利用磷的含量.乌兰布和沙漠每年向黄河输送约1.1万吨总磷,其中可交换磷为492t.库布齐沙漠每年向黄河输送约9200t总磷,其中可交换磷约为688L     

湖泊内源氮磷污染分析方法及特征研究进展

湖泊的内源氮磷污染已成为湖泊富营养化治理的一大难题.本文总结了沉积物中氮磷赋存形态、沉积物-水界面氮磷迁移释放行为和沉积物中氮磷的生物有效性三方面的研究进展,提出了目前研究存在的问题,并对未来发展趋势和研究方向进行了展望,以期为湖泊内源氮磷污染机理分析和湖泊富营养化治理控制技术提供参考.     

Identification of phosphorus dynamics in Kootenay Lake,Canada

This paper regards the use of system theory techniques in the development of models describing the phosphorus kinetics in fresh waters with the objective to understand the observed kinetics better in order to obtain indications on the design of future field experiments. Identification techniques have been applied to the data regarding 49 experiments on phosphorus cycling in Kootenay Lake, British Columbia, Canada, in order to determine the minimal number of compartments required to model the phosphorus dynamical behaviour. Canonical state-space models have then been identified both from raw and smoothed data. The parameters in these models do not have a direct physical meaning; they can, however, be identified from the measured data and the obtained models describe with good accuracy the considered kinetics. The identification of physical models has also been performed; in this case, however, only two compartments have been considered according to the results of the identifiability analysis of the complete model parameters. Results give further insight on the phosphorus processes and show that the complete phosphorus cycle through the four compartments described by Lean can be identified only when phosphorus cycles rapidly through the system.     

滇池典型区域磷与铁的形态分布规律

通过调查滇池三个湖湾不同深度水层磷与铁的形态分布,研究三个湖湾内源磷的释放规律,结果表明,在海埂湾间隙水中,磷的释放强度远高于另外两个湖湾,根据水体中各种形态磷和铁的关系,推测出在这三个湖湾中,铁结合态磷是湖水悬浮物和沉积物中一种重要的可释放磷。     

西湖沉积物有机质特征

分析了西湖沉积物腐殖质的组成及腐殖酸的红光谱特性,结果显示西湖沉积物腐殖质具有典型的湖泊沉积物腐质特征,腐殖化程度较高;结合形分析表明,腐殖质中：胡敏素〉胡敏酸〉富里酸〉脂类,钱塘江引水工程、水面种植荷花明显改变了沉积物有机质的构成,对西湖的碳和富营养化状况有显著影响。     

几种粘土矿物和粘粒土壤吸附净化磷素的性能和机理

通过磷素等温吸附实验和磷素饱和吸附后磷素的形态变化,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石5种粘土矿物,以及黄褐土和下蜀黄土2种粘粒土壤中磷素的吸附净化性能和机理,结果表明：除高岭土和沸石以外,其它类型的粘土矿物和粘粒土壤均有较好的磷素吸附净化能力,蛭石的磷素吸附净化能力最强,其次为黄褐土、凹凸棒土、蒙脱土和下蜀黄土．粘土矿物和粘粒土壤磷素的吸附能力与其化学组成关系密切,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量愈多,其磷素的吸附量愈大,磷素的净化能力愈强．此外,粘土矿物和粘粒土壤磷素饱和吸附后的形态转化也受其化学组成的影响,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量较高,其对应形成的磷酸钙盐、磷酸铁盐和磷酸铝盐含量较高,粘土矿物和粘粒土壤吸附磷素的机制主要为化学吸附,包括专性化学吸附和非专性化学吸附．     

A model of phosphorus cycling in the epilimnion of oligotrophic and mesotrophic lakes

A dynamic size-based model describing phosphorus (P) cycling in the epilimnion of lakes is established and validated against published data, and some influences of epilimnetic community structure and function on phosphorus cycling are investigated. We used literature values where possible and calibration otherwise to obtain parameter values. The simulation results show good agreement with empirical and experimental data. The model-derived turnover times of nanoplankton and mesoplankton exhibited a positive relationship with total phosphorus (TP), but the turnover times of larger size-functional groups did not. Nanoplankton and picoplankton became similar in their turnover times with increasing TP. Addition of fish altered the size of particulate P pools and turnover rates, decreased phosphate turnover times and decreased phosphorus sedimentation rates as expected from empirical studies. The model predictions appear to be robust and reasonably successful in reproducing the known behaviour of the P-cycle in the epilimnia of oligotrophic and mesotrophic lakes.     

土壤-植物根际磷的生物有效性研究进展

探讨土壤-植物根际磷素养分状况及利用机理,提高土壤磷的生物有效性,使土壤中潜在的难溶性磷库活化,提高磷肥利用率,对促进农业生产的持续高效发展和陆地生态系统的良性循环具有重大的现实意义。文章从这一角度出发,论述了根际土壤中根际微生物、根际pH值、根系分泌物、菌根、根际土壤磷酸酶等各种因素对提高土壤磷素利用率的机理。     

生物除磷活性污泥系统微生物学研究进展

强化生物除磷工艺（enhanced biological phospho rusremoval，简称EBPR）是引起世界各国广泛关注并投入巨资研究的一种污水处理新型技术，但关于EBPR过程的微生物学知识却知之甚少，还存在一些模糊甚至错误的认识．近年来，以rRNA为基础的分子生物学技术的应用极大改变了以前对EBPR微生物群落的认识，但对其种群动态和作用机制方面的了解还远远不够．本文总结了近年来在EBPR系统微生物学研究方面的进展，并对EBPR技术的未来发展做一展望，以期推动此技术在污水处理业的应用．参40