江苏省流域水生态功能分区

水生态功能区划是科学开展水生态环境保护工作的重要手段,是指导产业布局、水资源开发的重要依据。江苏省流域水生态功能分区在近中远期结合时间尺度原则、集中式生活饮用水水源地优先保护原则等分区原则的指导下对全省水资源进行了一级分区和二级分区的划分,一级分区包括长江流域、淮河流域、太湖流域和近岸海域4个分区,二级分区包括宁镇扬丘陵平原水生态亚区、长江三角洲平原水生态亚区、徐宿淮丘陵平原水生态亚区等10个分区。同时,本文对江苏省流域水生态功能分区的分区体系如等级体系、分区方法体系进行了讨论。     

太湖入湖河流氮磷时空分布特征

为探究典型入湖河流的水环境状况,选取太湖入湖河流梁溪河为研究对象,于2017年12月—2018年12月进行定期取样监测,开展水体氮磷时空分布特征的分析.结果表明,梁溪河支流的污染状况比干流严重,大多支流为劣Ⅴ类水.其中,干流总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、总磷(TP)浓度的变化范围分别为0...     

垂向移动式生态床与生态浮床对低污染水净化效果的比较

采用垂向移动式生态床与生态浮床两种生态处理技术对太湖入湖河流低污染水进行了处理试验.结果表明,垂向移动式生态床对COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的去除率分别为38.6%、59.2%、89.6%、51.5%和78.6%,生态浮床对上述物质的去除率分别为40.7%、47.9%、85.1%、54.2%和62.5%.垂向移动式生态床技术对NH3-N、NO3-N和TP的去除率高于生态浮床技术,但后者对COD和TN的去除效果略优于前者.     

滇池湖泊生态系统水动力学模拟

针对滇池富营养化状况,依据滇池生态环境建设规划,在以前研究工作的基础上,综合考虑湿地植物、底泥、水域条件变化,根据水动力学原理建立了垂向平均的二维生态系统水动力学模型,模拟了滇池现有水体、拆除防浪堤水域扩展后水体和滇池湿地建成后总水体3种情况的流场和浓度场,以及入滇河道达标排放后的水质浓度场,分析了湿地植物和水域扩展对滇池流场的影响,以及水域扩展、湿地植物、入湖河流达标排放对滇池水质的影响。结果表明,水域拓展对滇池流场的影响是局部的,湿地植物对滇池流场的影响主要发生在湿地区域。水域拓展对滇池水质具有一定影响,TN、TP平均质量浓度由2.08和0.19 mg.L-1(现有水体)降至1.69和0.16 mg.L-1;人工湿地建设对滇池水体TN、TP浓度影响较大,湿地建成后平均质量浓度降至0.76和0.05 mg.L-1,基本达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;人工湿地建设完成并且入滇池河流达标排放后,TN、TP平均质量浓度分别降至0.17和0.01 mg.L-1,水质明显改善。因此,人工湿地建设及入滇池河流的达标排放对滇池生态环境的改善具有重要作用。     

新建城区河道水环境生态治理实践研究

为探究经典生物操纵理论在新建城区河道水环境生态治理的实践效果,本研究以上海市宝山区罗店大居为研究区域,人为对该区域河网水系中的9条典型河段进行水生态系统构建,对建设后的水质、生物群落变化、居民满意度等进行调查和分析,评价河道生态治理效果。结果显示,采用经典生物操纵理论,构建以“肉食性鱼类-大型枝角类-水生植物”为优势生物的水生态修复技术,对罗店大居治理河段水质、生态改善具有良好的效果。生态治理后,水体氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_Mn)等指标均能够维持在Ⅲ～Ⅳ类水,透明度维持在60～90 cm,沉水植物覆盖率达70%以上,浮游动物多样性和生物量明显增多;河道对NH₃-N、TP和COD_Mn的削减量分别达到245.88 kg/a、39.15 kg/a和488.25 kg/a;周边居民对河道治理效果较为满意。本研究河道实现了水环境治理的目标,研究成果对新建城区河道水环境生态治理具有重要的参考意义。     

全国重要生态功能区生态安全评价

《全国生态功能区划》提出的50个国家重要生态功能区域,对于国家和区域生态安全保障具有重要指导意义。从生态胁迫和生态结构与功能2个方面选取指标构建生态安全评价体系,以2000、2005和2010年生态系统遥感数据为基础,分区对全国重要生态功能区生态安全进行评价,识别生态安全状况呈恶化趋势的区域,为全国重要生态功能区的生态安全保障工作提供理论基础和科学依据。结果显示,水源涵养区和生物多样性保护区的生态安全指数相对较高,土壤保持重要区的生态安全状况较差;重要生态功能区总体生态安全状况呈下降趋势,比较显著的变化包括洞庭湖洪水调蓄重要区和藏东南山地热带雨林生物多样性保护重要区的生态环境状况改善明显,黑河中下游防风固沙重要区的生态安全指数值最小且呈下降趋势。     

太湖入湖河流中精神活性物质污染特征与生态风险

精神活性物质是一类摄入人体后对中枢神经系统具有强烈兴奋或抑制作用的新型污染物,其在水环境中的存在可能对水生生物、水生态系统甚至人体健康产生潜在的危害。为评价太湖中精神活性物质的污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-质谱联用法检测了太湖19条入湖河流中13种典型精神活性物质的质量浓度和空间分布规律。结果表明,在太湖19条入湖河流中除苯甲酰牙子碱(BE)和去甲氯胺酮(NK)外,其余11种目标物均有检出,质量浓度范围为n.d.～43.2 ng·L~(-1)。其中麻黄碱(EPH)的检出率和中间浓度最高,分别为100%和11.0 ng·L~(-1);其次为甲基苯丙胺(METH),检出频率为58%,浓度中值为1.0 ng·L~(-1);苯丙胺(AMP)在东部湖区均未检出。大部分精神活性物质浓度水平较高的河流分布在竺山湾和西太湖,而海洛因(HR)的高值区主要在南太湖。运用风险熵方法对其进行风险评估,结果显示,太湖流域地表水中检出的13种精神活性物质的风险熵值均<0.1,生态风险较低,但其对水生生态系统的长期和综合风险值得关注。     

微孔曝气与覆盖对城市重污染河道底泥磷形态分布及释放过程的影响

采用自行研发的泥-水界面微孔曝气系统,开展了底泥表面曝气和覆盖对城市重污染河道底泥磷释放及形态分布规律的影响研究.结果表明,微孔曝气能够有效提高上覆水的溶解氧(DO)和沉积物的氧化还原电位(Eh),能够将泥-水界面Eh维持在-100 m V左右,DO提高到6 mg·L-1以上.与对照比较,原位覆盖处理的上覆水DO和Eh有一定提高,但仍明显低于微孔曝气处理.与对照相比较,微孔曝气处理均有效降低上覆水中总磷(TP)和溶解性正磷酸盐(PO3-4)的含量.试验结束时,微孔曝气(A)和微孔曝气+原位覆盖处理(A+C)上覆水中TP含量由初始的0.201 mg·L-1分别降至0.062 mg·L-1和0.050 mg·L-1;上覆水中PO3-4含量由0.086 mg·L-1和0.078 mg·L-1分别降至0.026 mg·L-1和0.023 mg·L-1.与对照相比,微孔曝气处理明显降低了底泥间隙水中TP的浓度,在整个培养期间,其TP含量平均下降38.8%(A)和47.9%(A+C).底泥原位覆盖处理对抑制泥-水界面磷释放能力要弱于微孔曝气处理,而且在试验后期(50 d),上覆水中TP和PO3-4的含量均有所反弹.不管有无覆盖,泥-水界面微孔曝气处理均显著改变了表层底泥磷形态分布特征,显著降低了底泥中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)组分比例,而钙结合态磷(Ca-P)含量比例却出现明显增加.单一的表面覆盖处理对底泥磷形态分布特征没有显著影响(P0.05).研究表明,与单一的处理效果相比较,泥-水界面纳米微孔曝气处理,并结合底泥原位覆盖,更有利于抑制城市重污染河道泥-水界面中磷的释放风险.     

基于生态保护红线区识别的水土保持区划分

生态保护红线对维护区域生态安全、支撑经济社会可持续发展具有重要意义.科学评估水土保持功能重要性是生态保护红线划定的基础,水土保持区划有助于生态保护红线监管.采用供受体理论对水土保持功能重要性进行评价,基于水土保持重要性评价结果和指标进行水土保持分区,对每一个基本分区单元都进行功能定位识别和指标特征分析.结果表明:1)供...     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

太湖流域水生生物群落结构与水生态质量状况分析

研究水生态环境功能的整体性是树立一个生命共同体的基础。本研究于2020年,对江苏省太湖流域49个水生态环境功能区水生态监控点位进行水质、底栖动物和浮游植物调查;评价了太湖流域水生态环境功能区底栖动物和浮游植物群落结构和其质量状况,分析了水质目标和水生态质量目标达标情况。研究结果表明,太湖流域57个点位共获得底栖动物物种94种,底栖动物群落前二位优势种为霍甫水丝蚓和河蚬,17个湖库点位共获得浮游植物物种247种,隶属7个门113属,硅藻门57种、蓝藻门51种、绿藻门107种、隐藻门7种、甲藻门9种、裸藻门15种和金藻门1种,优势种属于微囊藻属,太湖流域底栖动物、浮游植物群落结构呈向好发展趋势;太湖流域4个水生态功能分区中底栖动物、浮游藻类质量指数评价等级均为“一般”,均低于水质指数评价等级(“中”～“良”);对照2020年管理目标,太湖流域49个水生态环境功能分区水质目标达标率为81.6%,远高于水生态质量达标率(40.8%)。综上所述,本研究结果表明,水环境管理应尽快从水质目标管理向水质、水生态双重管理转变。     

基于生态市建设的生态可持续发展研究——以常州市为例

以常州市为例,探讨了基于生态市建设的生态可持续发展的内涵,提出“生态保育区-生态提升区-生态新建区”的生态建设分区模式和市域生态防护网架是构建区域生态安全格局的基本框架和促进区域生态可持续发展的调控途径。     

流域水生态系统的生境安全识别理论和方法研究——以太子河次流域本溪段为案例

流域水生态系统具有物质循环、能量流动、群落代谢等服务功能,由于人类活动干扰等因素,水生态系统受到破坏,服务功能的发挥受到抑制。太子河作为中国七大水系之一的辽河支流,其水生态系统健康状况同样由于社会、自然等胁迫驱动力原因受到影响。提出了一套流域水生态系统生境安全识别方法,并以太子河次流域本溪段为案例对方法的可行性进行研讨。采用水文、河道、河岸带和水质4个生境安全指标,分别对研究区的5个评价单元水生态系统生境进行安全评估,做出问题识别,找出水生态系统处于不同健康状态的原因,并确定优先修复项目,便于流域管理。通过研究得到观音阁水库坝区没有优先修复项目,小夹河区、老官砬子-观音阁水库坝区、大峪沟入河口-老官砬子区、兴安市界-大峪沟入河口区优先修复项目分别为河道、河道和河岸带、河道、水质,生境安全识别方法具有一定的可行性。     

五里湖不同疏浚深度沉积物对氮磷释放的影响

对太湖东五里湖区污染沉积物样模拟了3种不同疏浚深度(0cm、30cm和60cm)下的60d形态氮磷释放实验,并对沉积物间隙水中氮磷的变化进行了分析。研究结果表明:疏浚与未疏浚比较,疏浚初期的0~10d内,沉积物对上覆水NH4 -N、NO2--N和TN释放增大,NO3--N释放减小,与疏浚后沉积物扩散层变薄和好氧环境的抑制有关,而对PO43--P、TP疏浚后次日出现短暂的释放现象外,此后均处于明显的磷释放受抑状态;疏浚约10d后,沉积物各氮磷形态释放出现分异现象,沉积物对水体的TN和TP释放受到显著抑制,其中20d后上覆水中NH4 -N含量的上升和PO43--P的缓慢增加,预示着底泥疏浚后仍有内源负荷回复的可能。     

2014—2019年焦岗湖水质时空变化与影响因子分析

焦岗湖是淮河流域重要的浅水湖泊和淮河中游最大的生态湿地,基于2014—2019年焦岗湖和2017—2019年入湖河流水质逐月监测数据,利用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、主成分分析(PCA)和相关性分析等方法分析焦岗湖水质时空变化规律,探讨入湖河流水质和环境因子对焦岗湖水质和富营养化状态的影响。结果表明：(1)2014—2019年焦岗湖整体属于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ～Ⅳ类水之间,富营养状态为中营养和轻度富营养状态之间,主要污染区域在湖区西部和北部。高锰酸盐指数(COD_Mn)呈轻微下降趋势;TP和TN浓度年均值处于较高水平,主要原因可能是水产养殖。(2)入湖河流中N、P污染物的外源输入是导致湖区污染物浓度超标的关键因素。(3)主成分分析和相关性分析表明,降水量(P)、温度(T)、溶解氧(DO)和水深(D)对湖区水质有重要影响。降雨增加了外源输入,高温易造成藻类爆发,而水深的增加对水质有所改善。调整养殖产业结构,削减污染物外源输入,是改善焦岗湖水质的关键。     

潘大水库水环境时空格局演变动态

潘家口、大黑汀水库(简称潘大水库)是京津冀区域的重要饮用水水源地,研究其水环境状况对保障受水区的供水安全具有重要意义.基于2006-2014年潘大水库水环境因子的调查,采用单因子评价法对水库水环境状况的时空格局演变动态进行分析.结果表明,总氮、总磷是潘大水库的主要污染物,总氮总体为劣Ⅴ类水水平,总磷总体为Ⅴ类水水平.其它水环境指标均未超过国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水的标准.空间上,潘家口水库坝上氮磷营养盐均有沿程下降趋势,表明主要受上游污染输入的影响,后随污染物的不断消耗而逐渐下降.但到了潘家口坝下,由于下池、洒河桥等区域新的污染物的汇入,大黑汀水库的污染再次加重.时间上,潘家口水库总氮总体呈逐年上升趋势,2011年之后下降;大黑汀水库在2012年之后总氮呈下降趋势.两库总磷总体上均呈逐年上升趋势,其中,大黑汀水库2011-2013年虽有缓慢下降趋势,但2014年恢复到较高含量水平.氨氮含量并未发现明显的时间变化规律,大黑汀水库一直维持在Ⅱ类水水平附近,而潘家口水库自2010年一直呈下降趋势,近两年亦稳定在Ⅱ类水水平.硝态氮含量与总氮含量变化趋势相似.而高锰酸盐指数一直呈逐年上升趋势,维持在Ⅲ类水的标准范围内.溶解氧含量一直维持在Ⅰ类水的水平.本研究表明,潘大水库氮磷污染严重,呈逐年恶化趋势,受上游污染及下池、洒河桥外源输入的影响,洒河桥及以下区域呈现除总氮外的水环境因子沿程上升趋势.     

洪泽湖湿地生态服务功能分区及其效益分析

总结了洪泽湖湿地的11种生态服务功能,采用生态服务功能相容性分析方法,将洪泽湖湿地生态系统划分为6个功能区:重要物种栖息区、湖体水产养殖区、水产品精养区、水源供应区、社会文化功能区和污染物降解区,并提出了相应的保护措施。     

洞庭湖不同形态氮、磷和叶绿素a浓度的时空分布特征

洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而有关洞庭湖营养盐赋存形态与叶绿素a的关系鲜有报道。为研究洞庭湖氮与磷的时空分布特征及其对叶绿素a(Chl-a)的影响,2017年在洞庭湖湖体、出湖口及8条入湖河流共20个断面采集了水样,分析了水体中不同形态氮、磷和Chl-a的质量浓度。结果表明,洞庭湖水体中总氮(TN)、溶解态总氮(DTN)、氨氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)质量浓度年均值分别为1.83、1.69、0.26、1.27 mg·L~(-1),总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)、磷酸盐(DPO)、颗粒态磷(PP)质量浓度年均值分别为0.081、0.059、0.049、0.022 mg·L~(-1),Chl-a质量浓度平均值为4.84μg·L~(-1)。空间分布上,各形态氮和磷的质量浓度总体表现为:入湖口出湖口湖体,其中,区间入湖口水体中ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(TP)、ρ(PP)最高,而ρ(NO_3~--N)、ρ(DTP)、ρ(DPO)在松滋口最高。ρ(Chl-a)表现为区间湖体出湖口松滋口四水。时间分布上,各形态氮与磷的质量浓度具有明显的季节变化特征,均表现为枯水期平水期丰水期;ρ(Chl-a)总体上呈现丰水期平水期枯水期的趋势。可见入湖河流对洞庭湖氮与磷的时空分布起了至关重要的作用,入湖污染负荷和人类活动(包括采沙和生产生活)是洞庭湖氮与磷空间分布的重要影响因素,而入湖水量可在一定程度上解释洞庭湖氮与磷的时间分布。总体而言,洞庭湖未出现明显的富营养化现象,这可能得益于其独特的水文条件(水循环周期短,流速较快),但流速较低的六门闸和大小西湖断面ρ(Chl-a)较高,夏季水华频发,应引起高度重视。     

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.     

水源生态净化系统沉积物中营养盐空间分布特征及污染评价

对盐龙湖水源生态净化系统预处理区、挺水植物区、沉水植物区及深度净化区沉积物中营养盐内源负荷及氮、磷的形态空间分布特征展开研究,并评价不同单元沉积物营养盐污染状况.结果表明:盐龙湖表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)含量范围分别为156. 43—1130. 00 mg·kg~(-1)、615. 23—1580.66 mg·kg~(-1)、5.00%—49.04%.盐龙湖TP含量在预处理单元的沉积物中最高(1508.09 mg·kg~(-1)),在挺水植物区B的沉积物中最低(932.30 mg·kg~(-1)),而TN和OM含量都在挺水植物区A的沉积物中达到顶峰(1126.91 mg·kg~(-1),48.89%),在深度净化区的沉积物中最低(272.47 mg·kg~(-1),5.23%).闭蓄态磷(Abs-P)的含量占总磷(TP)比例最多(75.3%—82.3%),易解析磷(Exch-P)占TP比例均不超过1%;顺水流方向,铁结合态磷(Fe-P)和铝结合态磷(Al-P)含量呈下降的趋势,而Exch-P和钙磷(Ca-P)呈U字型先减后增.弱酸可提取态氮(WAEF-N)占可转化态氮(TTN)比例最高(45.3%—68.94%),强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)占TTN比例最低(10.45%—19.08%),沉积物TTN中各形态氮含量分布次序为弱酸可提取态氮(WAEF-N)强碱可提取态氮(SAEF-N)离子交换态氮(IEF-N)强氧化剂可提取态氮(SOEF-N).通过单一因子标准指数法、综合污染指数、有机氮和有机指数法进行评价,发现在预处理区和挺水植物区A营养盐污染最严重,其他处理单元也有不同程度的污染,深度净化区污染程度最低.