白洋淀水质时空变化及影响因子评价与分析

作为海河流域重要湖泊湿地,白洋淀的水环境直接影响着流域生态健康和环境安全.综合运用灰色聚类法、综合污染指数和单因子污染指数法探讨白洋淀水质时空变化规律及关键影响因子.在时间序列上,白洋淀水质1973～2007年年际变化总体呈现出恶化趋势,劣于Ⅲ类水水质,由20世纪70年代的14.3%上升到2000年以后的83%,水质恶化严重;2006年内水质变化综合污染指数春(52.9)夏(11.4)冬(9.81)秋(8.88),且TP的综合污染指数最高达到14.86,BOD5综合污染指数最低为7.67.空间分布上,以南刘庄为核心的西北部区域污染最为严重,其次为白洋淀东北部区域的烧车淀、王家寨、光淀张庄、枣林庄和圈头;采蒲台和端村的东南和西南区域污染最轻.通过对自然和社会影响因素的比较分析,结果表明,影响白洋淀水质的关键自然因子是入淀水量,从1973～2007年,历年入淀水量远达不到淀区最小需水量.社会因子包括产业和产业结构两方面因子,产业因子有保定市第一产业、安新县第二产业和保定市第三产业,相关系数分别为0.771、0.708和0.624;产业结构因子有安新县工业和安新县渔业和保定市农业的发展,相关系数分别为0.746、0.734和0.661.此外,安新县和保定市人口增长与水质的相关系数也分别达到0.731和0.690.建议:①控制入淀水质、淀区面源和内源污染;②空间上分区管理,可分为污染控制区、综合改善区和生态恢复区;③加强生态的监测和预警,完善白洋淀流域环境公共政策和产业环境管理.     

白洋淀沉积物中抗生素污染及其对微生物群落结构和功能基因时空变化的影响

微生物群落在其湖泊水质调节和生物地球化学循环中发挥重要作用,其群落结构和功能受环境因素的影响.其中,抗生素会影响微生物群落的丰度、多样性、组成和功能.鉴于此,选取白洋淀为研究区域,共设置16个采样点,分别于2018年8月和2019年4月采集沉积物样品,运用超高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）方法测定沉积物中典型抗生素——喹诺酮类（QNs）含量,并利用高通量测序技术对沉积物中微生物群落结构及功能进行分析,探究其时空变化规律;运用冗余分析（RDA）识别微生物群落时空变化的主要影响因素.结果表明：①由2018年8月到2019年4月ω（QNs）平均值由3.91 ng·g^-1变为6.34 ng·g^-1,喹酸（OXO）和总QNs含量季节差异显著（P < 0.05）;②就时间变化而言,白洋淀沉积物中主要优势菌门为变形菌（Proteobacteria）和绿弯菌（Chloroflexi）,Proteobacteria相对丰度呈降低趋势,而Chloroflexi相对丰度则呈升高趋势;属水平上,8月主要优势菌属为norank_ f _Anaerolineaceae和硫杆菌属,4月优势菌属为不动杆菌属和norank_ f_Anaerolineaceae,且季节差异显著（P < 0.05）;③就时间变化而言,Simpson指数、 Chao指数、 Ace指数和OTU数量均呈升高趋势,且季节差异显著（P < 0.05）;④就空间变化而言,各类COG功能基因无显著空间差异;就时间变化而言,能源生产和转换类、碳水化合物运输与代谢类、转录类、细胞壁/膜/包膜生物发生类和信号传导机制类功能基因季节差异显著（P < 0.01和P < 0.05）;⑤微生物群落结构和功能基因与QNs含量呈现显著相关关系（P < 0.01和P < 0.05）,且QNs是其主要的影响因子.因此,QNs作为白洋淀沉积物微生物群落结构和功能基因变化的主要因素,应进一步加强沉积物中抗生素污染的综合管控.     

白洋淀水体富营养化和沉积物污染时空变化特征

雄安新区成立以后,在白洋淀流域实施了一系列污染综合整治措施.为评估白洋淀污染状况并识别主要污染来源,本文在淀内采集了30个水体样品和29个沉积物样品,分析了水体中的COD、TP、TN、NH⁺₄-N和Chla这5项指标和沉积物中TN、TP和重金属(Cd、Zn、Cu、Pb、Ni、As和Cr),结合历史监测数据分析了白洋淀污染时空分布特征及其影响因子.结果表明, 2019年白洋淀淀内水体整体处于富营养化状态, 30个采样点中"轻度富营养化"点位8个,"中度富营养化"16个,"重度富营养化"6个,与1991～2017年相比,淀区北部地区多数点位的营养程度明显下降,污染整治措施基本上遏制了水体污染加重趋势.沉积物营养盐污染依然严重,TN含量在1 483.7～14 234.1 mg·kg^-1之间,平均值为5 054.9 mg·kg^-1,变异系数高达46.5%,TP含量在360.3～1 964.4 mg·kg^-1之间,平均值为925.4 mg·kg^-1,变异系数为25....     

底泥对沉水植物生长和群落结构的影响

太湖流域中的5种土著沉水植物〔马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、苦草（Vallisneria spiralis L.）、黑藻（Hydrillaverticillata Royle）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）〕经人工配置成3种群落,分别栽植在3种不同类型的底泥上,经过53 d的试验,对人工配置的沉水植物的成活、生长和群落结构演变进行了研究.结果表明:有机质和营养盐含量较高、流动性大、稳定性差的淤泥底质不利于沉水植物的定植,植物成活率较低;氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长,沉水植物具有较高的相对生长速率,但过于肥沃的底泥会对水生植物的生长产生抑制作用.试验条件下,营养盐含量低的底泥有利于提高生物多样性.3种人工配置的群落中,无论黑藻是否为主栽种,其优势度均明显增加,成为群落优势种.因此,人为配置的沉水植物群落是不稳定的,群落优势种和稳定的群落结构主要由环境条件决定.      

白洋淀养殖区春季沉积物垂向微生物群落特征及驱动因素

结合16S rRNA高通量测序技术,对春季白洋淀养殖区(后塘和西李庄)沉积物垂向细菌群落演变特征及影响因素进行解析.结果表明:春季白洋淀沉积物环境因子(硝态氮、铵态氮、溶解性总磷、紫外光谱指数、三维荧光光谱指数和荧光组分强度)均呈现显著差异(p<0.05),后塘采样点的硝态氮和铵态氮含量明显高于西李庄采样点;高通量测序得到23527个OTU,共分为11个主要门类,其中,变形菌门占比最大,达到15.33%～50.59%;α-多样性显示除辛普森指数和覆盖率外,ACE指数、Chao指数及香农指数呈现显著差异(p<0.05),并且在后塘采样点高于西李庄;主坐标分析表明,后塘与西李庄采样点沉积物细菌群落存在显著差异,与Adonis分析的结果相一致(p<0.01);RDA分析发现,硝态氮和铵态氮是驱动沉积物细菌群落结构演变的主要环境因素;物种间网络分析显示,春季后塘和西李庄都为8个主要的模块,西李庄正向相关的边所占比例高达84.79%,明显高于后塘的62.82%;西李庄有244个关键物种OTU,也高于后塘的59个关键物种OTU;相关性分析得出两个采样点在主要属和模块上都存在差异,...     

雅鲁藏布江流域水化学时空变化及其控制因素

为研究雅鲁藏布江全流域水化学特征及其控制因素,2016年先后采集雅鲁藏布江干流及其支流丰、平、枯三个水期水样212个,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了全流域河水的水文地球化学特征,并探讨了流域的水化学演化规律.结果表明,河水中阳离子均以Ca²⁺、Na⁺和Mg²⁺为主;阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主;TDS平均值为204.51mg/L,矿化度较低;水化学类型以HCO₃·SO₄（SO₄·HCO₃）-Ca·Mg（Mg·Ca）型水为主;雅鲁藏布江主干河流内的主要离子含量变化存在波动且季节性变化显著.空间上,河水中绝大多数离子遵循着先增大后减少的趋势;水化学样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;主成分分析及相关分析表明雅鲁藏布江流域水化学组分受人为影响作用控制,方解石、白云岩的风化及硫酸溶解也起到非常重要的作用.流域三个水期的重金属元素的含量绝大多数能满足地表水I类水体的要求.     

雄安建设初期白洋淀水质时空差异及其对降雨和土地利用的响应

为查清雄安建设初期白洋淀水质状况,基于白洋淀2020年12月至2021年11月的6个代表性监测点的水质数据,采用土地利用类型遥感解译、 Pearson相关分析、综合污染指数和主成分分析等方法,对白洋淀水质的时空分布特征及其对降雨和不同空间尺度下土地利用结构的响应关系进行了研究.结果表明：(1)白洋淀水质在春季最好,夏季最差.入淀区南刘庄处营养物质污染最重,受府河影响较大;生活区采蒲台处有机物污染最重.(2)五点综合污染指数呈现：南刘庄>烧车淀>光淀张庄>采蒲台>圈头,主要超标污染物为TN,污染指数1.55已达到重度污染水平.白洋淀水质较雄安新区建设前明显好转.(3)1.5 km缓冲区内建设用地和耕地对浊度、 NH⁺₄-N和TP影响最大.芦苇湿地作为截流吸收污染物的“汇”的同时,在800 m缓冲区内也是污染物的“源”,释放氮营养盐.(4)雨季各指标与土地利用的相关性低于非雨季,是由于雨季上游水库泄水的稀释作用,减弱了降雨径流中污染物对白洋淀水质的影响.     

蠡湖水体透明度的时空变化及其影响因素

为揭示浅水湖泊水体SD(透明度)下降的主导因子,根据2012—2013年现场调查资料和历史监测资料,分析了浅水湖泊蠡湖SD的时空分布特征、变化规律及主要影响因素,并重点探讨了SD与ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(Chla)和ρ(DOC)的相互关系. 结果表明:SD在年内变化范围为20.0～209.0 cm,平均值为64.1 cm,总体上呈西蠡湖大于东蠡湖、湖心大于沿岸区的分布趋势;春、夏、秋、冬四季的SD分别为(51.1±15.1)、(41.3±10.6)、(28.3±7.4)和(127.1±43.2)cm,表现为冬季>春季>夏季>秋季,冬季SD平均值可达127.1 cm,而秋季仅有28.3 cm. 多元回归分析表明,ρ(TSS)是影响水体SD的最主要因子,其次为浮游藻类生物量;SD与ρ(TSS)呈幂函数关系,拟合方程为y=220.61x-0.545 0.      

补给水质与社会活动对白洋淀湿地微生物的影响特征

为了阐明白洋淀湿地补水水质与社会活动对湿地生物群落的影响,研究了淀区不同区域水体中细菌、真菌和古菌群落的变化特征.分别在淀区入口的府河(NBB)、人类社会活动频繁旅游区域(NBD)和居民生活养殖区域(NBX)以及村庄稀疏区域(NBN)采集样品,对样品的理化特征及生物群落进行研究.结果表明,在NBB水体中有机污染物COD...     

洱海常见沉水植物磷含量的种间差异及季节性变化特征

P是湖泊生态系统中很重要的生命元素,水生植物对于湖泊中P的生物化学循环至关重要. 通过分析不同季节下洱海7种常见的沉水植物地上部分w(P),研究了洱海常见沉水植物地上部分w(P)的种间差异及季节性变化特征. 结果表明:洱海沉水植物地上部分w(P)总体呈正态分布,平均值为2.64 mg/g,范围为0.90~6.79 mg/g. 沉水植物地上部分w(P)的种间差异和季节差异显著,其中7种沉水植物地上部分w(P)平均值为苦草(3.32 mg/g)>轮叶黑藻(2.88 mg/g)>金鱼藻(2.72 mg/g)>微齿眼子菜(2.53 mg/g)>穗花狐尾藻(2.39 mg/g)>篦齿眼子菜(2.34 mg/g)>马来眼子菜(2.27 mg/g);季节间表现为春季(3.46 mg/g)>夏季(3.05 mg/g)>冬季(2.20 mg/g)>秋季(1.98 mg/g). 环境中w(P)、叶与茎生物量比值和生活史特征可能是决定植物地上部分w(P)的重要因素. 此外,由于环境中有效P含量较低,洱海沉水植物地上部分w(P)低于长江中下游湖泊.      

呼伦湖水体磷的时空演变及其影响因素

呼伦湖是我国北方第一大湖泊,其水环境质量对区域生态环境调节具有重要影响.针对近年来呼伦湖水体的ρ（TP）超标问题,分别于春、夏、秋、冬四季采集呼伦湖水体样品,结合入湖河流断面多年月均数据对呼伦湖水体ρ（TP）的时空分布、赋存特征、污染来源和影响因素进行分析.结果表明:①秋季、冬季、春季和夏季呼伦湖水体ρ（TP）分别为0.145~0.301、0.090~0.360、0.104~0.434和0.049~0.219 mg/L,总体处于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》V类水质标准;呼伦湖水体ρ（TP）空间分布上季节性差异显著,冬季呈现湖周高于湖心的特征,秋季呈湖心高于湖周的特征,春季和夏季克鲁伦河入湖河口处ρ（TP）均较高.②冬季与其他3个季节水体磷形态组成差异较大,冬季冰封期以DTP（溶解态磷）为主,ρ（DTP）占ρ（TP）的比例为76.2%,春季、夏季和秋季均以PP（颗粒态磷）为主,其占ρ（TP）的比例分别为55.1%、64.1%和58.9%.③呼伦湖3条入湖河流ρ（TP）表现为克鲁伦河>呼伦沟河>乌尔逊河的特征.研究显示,呼伦湖水体ρ（TP）的主要影响因素为水量变化、冰封、入湖河流输入和底泥再悬浮.      

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

千岛湖溶解氧与浮游植物垂向分层特征及其影响因素

根据2015年9月对千岛湖坝前湖泊区5个监测点的监测数据,分析了千岛湖溶解氧、水温、pH、浊度、电导率和浮游植物等指标垂向分布特征,并讨论了水体中溶解氧特殊分层与浮游植物垂向分布的影响因素.结果表明:(1)溶解氧垂向分布呈现"表层高,底层低"模式,波动范围在1.95~8.25 mg·L~(-1)之间,平均浓度为5.10 mg·L~(-1).低氧区出现在12~20 m水深,最小值在17 m为1.95 mg·L~(-1).0~12 m内维持在较高水平,垂向差异较小,12~20 m内出现突变骤减,甚至出现缺氧状态(4.0 mg·L~(-1));在20~38 m内溶解氧恢复正常水平,38 m以下因水深增大浓度减小.pH垂向分布与溶解氧分布完全一致,突变区域出现在同一水深.(2)浮游植物垂向上生物量差异明显,S1、S2、S3三断面浮游植物生物量呈现中层表层底层,S4、S5两断面浮游植物生物量底层表层中层,浮游植物在20~30 m区域内生长最好.(3)相关性分析发现溶解氧与水温在温跃层内相关性显著,水体垂向层化作用等物理过程以及浮游生物的活动直接或间接决定了千岛湖湖泊区低氧区的范围与程度.浮游植物与溶解氧、pH显著负相关性,浮游植物在表层主要受水体掺混与溶解氧分层的影响,在底层主要受光照强度的影响.     

白洋淀优势鱼类中喹诺酮类抗生素的生物累积特征及其与环境因子相关性

喹诺酮类抗生素(quinolone antibiotics,QNs)易富集于水生生物中,近年来在我国湖泊中广泛检出,且其生物富集系数和营养传递行为具有明显的时空异质性.本研究选取白洋淀9种优势鱼类为研究对象,分析14种QNs的生物累积特征及其与环境因子的相关性,评估了QNs健康风险.结果表明,白洋淀水体中ΣQNs质量浓度范围为0.740 0～1 590 ng·L^-1,其中氟甲喹(flumequine,FLU)、喹酸(oxolinic acid,OXO)和氧氟沙星(ofloxacin,OFL)检出率较高,FLU平均质量浓度最高;鱼类体内ΣQNs含量范围为17.1～146 ng·g^-1,其中环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)和FLU平均含量较高.生物累积系数(bioaccumulation factors,BAF)范围(L·kg^-1)为96.2(BAFMAR)～489(BAFCIP),表明QNs在鱼类中的生物累积能力较低.5种检出率较高的QNs[恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)、FLU、马波沙星(ma...     

鄱阳湖微囊藻毒素时空分布格局及其与理化和生物因子的关系

本文分别于2012年4月(春季)、8月(夏季)、10月(秋季)和2013年1月(冬季)在鄱阳湖进行了4次野外调查和样品采集,采用超高效液相色谱-串联质谱仪(UPLC-MS/MS)对鄱阳湖水柱中常见的3种微囊藻毒素(MC-RR、MC-YR和MCLR)的质量浓度进行定量分析,探寻了微囊藻毒素(microcystins,MCs)质量浓度的时空变化规律及其与湖泊环境理化因子和生物因子之间的关系.结果表明,MC-RR是鄱阳湖MCs的主要毒素种类.胞内微囊藻毒素(intracellular MCs,IMCs)与微囊藻生物量(r=0.47,P0.01)、颤藻生物量(r=0.68,P0.01)、蓝藻生物量(r=0.56,P0.01)、Chl-a(r=0.28,P0.01)之间均具有显著的正相关关系,但与鱼腥藻生物量之间没有明显的相关关系(P0.05),这说明微囊藻和颤藻是鄱阳湖微囊藻毒素的主要产毒藻类.IMCs与水温(r=0.51,P0.01)、透明度(r=0.69,P0.01)、Fe(r=0.43,P0.01)和Zn(r=0.43,P0.01)之间均呈现显著的正相关关系,与TN(r=-0.44,P0.01)、TP(r=-0.29,P0.01)、NO-2-N(r=-0.28,P0.05)、NH+4-N(r=-0.33,P0.05)、Ca(r=-0.34,P0.01)和Mg(r=-0.35,P0.05)均呈现显著的负相关关系,但与pH、PO3-4-P、NO-3-N、电导率、高锰酸盐指数、Cu离子之间的相关关系不显著(P0.05),这说明光照强度(透明度反映)、氮、磷、水温是控制鄱阳湖微囊藻毒素产生的重要因子,金属离子Ca、Mg、Fe、Zn在一定程度上能影响微囊藻毒素的产生.鄱阳湖IMCs和胞外微囊藻毒素(extracellular MCs,EMCs)呈现相似的季节变化趋势,即夏季最高,其次为秋季,冬季和春季较低.鄱阳湖IMCs的空间分布整体上呈现东部湖汊群、松门山周围以及蚌湖和蚌湖进入鄱阳湖的入湖口较高,其它区域较低的趋势,而EMCs的高值区位于松门山周围和蚌湖及其入湖口.     

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...