应用生态系统模型研究淀山湖富营养化控制方案

由于淀山湖上游污染负荷以及周边污水的排放,淀山湖已经严重富营养化。通过建立淀山湖生态系统模型,基于大量现场实测数据,对生态系统模型进行率定和验证,并利用生态系统模型对淀山湖N,P营养盐时间变化规律和藻类生长演替进行了系统研究,对各污染负荷削减的富营养化控制方案的效果进行模拟。模拟结果显示:该生态模型较好地模拟了常规水质和藻类的动态变化;淀山湖污染负荷主要来自于上游负荷,削减上游负荷对水质改善效果明显好于其他污染源削减方案;削减上游负荷95%以上,才能有效抑制蓝藻水华;P对蓝藻生长的控制效果好于控制氮。     

淀山湖富营养化控制的模型研究

针对淀山湖富营养化严重的问题,应用USEPA的AQUATOX模型对淀山湖水体中营养盐时间变化规律和藻类生长演替进行了研究。在对模型率定、验证的基础上．对水力条件、污染源等富营养控制方案的效果进行模拟。模拟结果显示：该生态模型较好地模拟了常规水质和藻类的动态变化;改善淀山湖的水力条件,能有效控制蓝藻水华的暴发;淀山湖污染负荷主要来自于上游负荷;在控磷和控氮的对比上．蓝藻对于控制磷比较敏感。对于淀山湖富营养化的治理应采取控源与生态修复并举的方式,这样有利于有效稳定水质改善的效果。     

鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系

为了研究鄱阳湖水体的富营养化状态与水位变化的响应关系,基于2009-2016年鄱阳湖15个长期监测点的调查数据,采用TLI（综合营养状态指数）法评价了鄱阳湖水体的富营养化状态,并应用主成分分析（PCA）探讨了鄱阳湖富营养化状态的时空变化特征及其与水位的关系.结果表明:①从年内变化来看,鄱阳湖除冬季（1月）处于轻度富营养化状态,其余3个季节均处于中营养状态,其中,夏季（7月）富营养化程度最低是由于其水位较高、换水周期快所致,冬季处于轻度富营养化是由于水位降低导致的营养盐浓度升高以及湖泊沉淀物的再悬浮和营养盐的释放;从年际变化来看,除2011年、2012年及2014年鄱阳湖处于轻度富营养化状态外,其余年份均处于中营养状态.②从空间上来看,鄱阳湖湖区整体处于中营养状态,空间差异不大,湖区中部东侧富营养化程度最高.③在年内季节变化上富营养化程度与水位呈负相关,富营养化的空间分布特征与水位关系较小.研究显示,鄱阳湖整体富营养化程度不高,但有向富营养化湖泊发展的趋势,建议通过控制湖区污染源来减轻其富营养化程度.      

太原市迎泽湖富营养化控制的模型研究

针对湖泊富营养化问题,对太原市迎泽湖进行资料收集和长期水体监测,综合水动力模型、水质模型,融合参与湖泊富营养化的各种生命活动过程,建立湖泊富营养化耦合模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,选取总氮、总磷、叶绿素a及透明度4项因子进行模拟,得出迎泽湖营养物质输移扩散及时空分布规律.结合迎泽湖实际情况,从补水方式、补水频率以及改变湖泊柔性结构三方面,提出改变水动力条件的方案并进行数值模拟,研究了各方案水动力、物质输移扩散的改进效果,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,其浓度变化范围在0.035~0.105mg/L之间;藻类等浮游植物迅速增殖导致水质恶化水华暴发,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可有效改善湖水水质.     

太湖底泥沉积物释放规律研究

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,通过矩形水槽试验模拟了太湖不同流速下的沉积物释放,并结合太湖悬浮物模型进行推算,获得了底泥沉积物再悬浮通量与风速之间的定量关系。结果表明:太湖底泥在3种起动标准下对应的起动流速分别为15、30和40 cm/s;底泥沉积物再悬浮通量与风速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随风速增大而增大,且相关性较好。该方法为太湖内源释放量估算及富营养化治理提供参考依据。     

松花湖沉积物溶解性有机质荧光光谱特性

溶解性有机质(DOM)对于湖泊的主要污染指标(如COD等)有着较大的影响,而沉积物亦是湖泊污染的主要来源,因此沉积物DOM荧光光谱特性的研究对进一步揭示湖泊污染本质有重要意义.采集了松花湖20个点位的沉积物,利用激发发射矩阵光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术对沉积物中的DOM组分进行了解析,从光谱学角度明...     

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

白洋淀水体和沉积物中碱性磷酸酶活性的时空分布及其影响因素

2011—2012年期间,以白洋淀8个国控监测点为采样点,通过对水体和沉积物碱性磷酸酶活性（APA）和理化参数的分析,揭示了白洋淀碱性磷酸酶活性时空分布特征及影响因素.结果表明,白洋淀碱性磷酸酶活性具有明显的时空分布规律,春季碱性磷酸酶活性增大,夏秋季达最高值,冬季最低,富营养化程度高的样点碱性磷酸酶活性较高.相关性分析结果表明,水体碱性磷酸酶活性与氨氮和氮磷比显著负相关（p<0.05）,与温度、总磷、浮游植物密度显著正相关（p<0.01）.推测浮游植物密度可能是影响水体碱性磷酸酶活性的主要因素;沉积物中碱性磷酸酶活性可能主要与微生物相关,与沉积物总磷含量显著正相关（p<0.05）.水体和沉积物中碱性磷酸酶活性与采样点富营养化程度一致,可以作为白洋淀富营养化的评价指标.     

深圳荔枝湖富营养化成因和总磷模型分析

通过9个月水质连续监测,分析了深圳荔枝湖污染来源和负荷.外源污染主要来自雨水管网溢流,降雨后湖水水质急剧恶化,TP浓度可高达0.347 mg/L.底泥释放试验表明,总氮第1周平均释放速率为0.036 8 g,(m2·d),磷源在好氧条件下释放较少.并建立荔枝湖四湖总磷串联模型,通过2组实测数据进行校验,计算结果和实测值吻合;在此基础上,用模型分析,设计初始条件下,采用组合治理工艺每天连续运行24 h,则需要2.18 d可将荔枝湖各湖TP浓度恢复为0.1 mg/L以下,达Ⅳ类地表水标准.     

基于二维湖泊藻类模型的洪泽湖藻类空间动态模拟

将洪泽湖分为北、东、西3区,基于二维湖泊藻类模型构建洪泽湖藻类空间动态模型.利用水文、气象、水质数据初始化模型、设定边界条件,并用2012年逐月叶绿素a实测浓度校正模型参数,模拟出洪泽湖2012年叶绿素a浓度连续变化过程.从时间维度看,叶绿素a浓度变化多呈“双峰型”趋势,分别在4月和8月左右出现峰值;湖心和出湖口站点呈单峰型或无明显峰值;颜圩站点出现多个浓度峰值.从空间维度看,西区叶绿素a平均浓度最低且空间差异不明显;北区因湖水流动性差,浓度分布均匀,且靠近湖岸地区浓度较高;东区叶绿素a浓度受过水通道影响较大,空间差异显著.虽然受大型浅水湖泊模拟不确定性等因素影响,个别点位模拟误差偏高,但不会影响整体分析结果,模拟结果具有较高可信度.     

太湖五里湖湾富营养化进程的模型研究

建立了一个浅水湖泊生态模型,将自然环境概化为大气、水体和底泥三相,共涉及10个变量,试图揭示变量相互关联,影响水体富营养化进程的变化规律.通过五里湖1998年实测资料对模型的关键参数进行率定,再模拟1997～2000年间的富营养化逐日演变过程.计算结果与实测数据较为一致,显示气象条件和营养盐对藻类的生长起决定性的影响,藻类的生长高峰出现在夏季;有机物和悬浮物质等相关变量则受藻类生长的影响,均呈现季节性的变化规律.     

滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。      

长荡湖底泥污染特征及水体富营养化状况

根据长荡湖底泥和水体实测资料,分析了底泥的污染及营养物质释放特征,发现底泥释放再悬浮产生的污染负荷占到入湖污染负荷总量的比例分别是:高锰酸盐指数为16%,TN为25%,TP为21%,是引起近年来长荡湖水体富营养化加剧的重要因素,特别是湖西区和湖南区达到富营养水平,湖心区水体含氮磷浓度也较往年有明显增大。为控制长荡湖底泥污染及水体富营养化的加剧,提出了长荡湖水环境保护的相关对策措施。     

三岔湖沉积物揭示的湖泊营养化进程与人类活动的关系

在210Pb和137Cs定年基础上,研究了三岔湖沉积物理化性质的垂直和水平变化格局,揭示了三岔湖沉积物的特性、沉积速率、碳氮磷变化格局与人类活动和湖泊富营养化进程的关系.三岔湖不同时期沉积物的TOC、TN、TP与三岔湖水质呈现同样的变化格局.建库初期三岔湖水质为贫营养状态,随着人类活动的加剧,水质不断恶化.沉积物的沉积速率和碳氮磷含量的变化与人类活动密切相关,工、农、渔业、旅游业等人类活动导致三岔湖湖泊营养化进程加快.控制人类活动的强度是改善湖泊水质的关键.网箱养殖是三岔湖沉积物中磷的最重要来源,停养后沉积物中磷含量的下降将是一个相当漫长的过程.     

基于环境一号卫星CCD数据的洞庭湖夏季富营养状态评价

利用环境一号卫星数据,系统地分析洞庭湖富营养状态的年际时空变化特征.通过星地同步地面实验,建立起洞庭湖水体的叶绿素a浓度遥感反演模型、富营养状态评价模型.利用2009到2013年8月的多期环境一号卫星CCD数据,对洞庭湖富营养状态进行动态监测和分析.结果表明:1洞庭湖区主要以中营养为主.2009到2013年富营养化水体占全湖的面积分别为48.57%、63.84%、51.10%、35.27%、52.10%.2010年富营养化水体占全湖面积比最大,其次是2013年.2洞庭湖富营养水体主要集中在大小西湖、东洞庭湖西部及内湖地区.2009年到2013年大通湖和南湖这两个典型内湖重度富营养水体占全湖的面积比都在逐年下降,水质有好转的趋势.     

由河道输入太湖的含营养盐泥沙拦截试验

在太湖主要入湖河道大浦港河口构建了泥沙拦截槽,结合泥沙沉降观测,分析利用泥沙拦截槽削减经由河道输入太湖的外源性泥沙及营养盐的可行性.结果表明:拦沙槽可以有效收集外源悬浮泥沙及其携带的氮磷污染物.拦沙槽以平均-33.99m3/月的速率淤积,其中在夏秋季淤积较快,最大单月沉降量达到66.34m3,在2020年7月～2021...     

洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究

水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程,对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响.以长江中游典型通江湖泊洞庭湖为研究对象,着眼于“江湖”“河湖”“人湖”三重作用关系变化,从水文情势、水质、富营养化3个层面剖析了近30年洞庭湖水环境演变态势及主控因素.结果表明:①“江湖”关系变化影响了洞庭湖水沙交换及其年内分配,是湖泊枯水期提前和延长、水沙关系突变等现象的主控因素;“河湖”“人湖”关系变化协同加剧了该现象.②“河湖”关系的失衡和“河湖”统筹管理措施缺位,造成入湖河流长期输送大量营养物质,是湖体氮磷污染较重的根源;“江湖”“人湖”关系变化协同影响着营养盐分布格局,但影响范围及程度有限.③在“江湖”“河湖”作用关系复合影响下,藻类生长条件更为有利,增加了洞庭湖富营养化及水华风险.为保障洞庭湖水环境安全,建议:针对“江湖”作用主导的低枯水位问题,以水资源调控为核心,推进长江与流域上游水库联合生态调度,保障湖泊生态流量;针对“河湖”作用主导的水质恶化问题,以水污染防治为核心,强化流域污染控制,统筹“河湖”一体化监测管理模式,保障湖泊水环境质量;对于“人湖”作用主导的生态破坏问题,以生态空间管控为核心,划定并坚守生态红线,保障生态空间.      

湖泊水库暴雨径流悬移质模拟研究

本文根据暴雨径流悬移质浓度变化特点，采用最小二乘法对暴雨期间污染源各监测数据进行回归分析处理，并考虑到表面风力，建立了湖泊水库暴雨径流是移质模型。对滇池湖泊某次暴雨过程的悬移质泥沙进行了模拟计算，得到了该次暴雨径流的泥沙淤积等值线分布图。计算结果表明，该模型应用于滇池湖泊是成功的，具有较强的通用性。     

基于EOS/MODIS资料的太湖藻类动态模拟

建立了太湖藻类生长的动态模型,并将其与水动力模型和水质模型相耦合,利用2001年7～8月太湖的实测资料对模型进行了率定。借助该模型,对2004年8月太湖水体中TN、TP的变化以及藻类生长过程进行了模拟。利用中分辨率成像光谱仪EOS/MODIS的数据对太湖叶绿素a浓度进行遥感定量,将遥感监测数据和模型计算结果进行了比较。结果表明:该模型可进行风生湖流、TN、TP的模拟,以叶绿素a浓度描述的藻类浓度的模拟值能较好地拟合遥感监测值,且遥感监测图和模型模拟图所反映的全太湖叶绿素浓度分布基本一致。最后根据遥感和模拟对太湖全区的藻类分布作了具体的分析。     

东昌湖水体富营养化评价及N、P平衡研究

通过对东昌湖2005年水质监测数据的分析,采用卡尔森指数法对东昌湖水体的富营养化水平进行了评价,发现东昌湖水体处于中-富营养化水平。对东昌湖水体富营养化的主要影响因子N、P的平衡研究结果表明：东昌湖N输入量为7．35t,／a,P输入量为1．47t/a,主要来源于随外界输水进入;N和P输出量分别为6．44t／a和0．88t／a,截留率分别为12．4％和39．9％。根据东昌湖N、P平衡,建议采用生物控制模式防止东昌湖水体富营养化的加剧。