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.      

黄浦江上游水源地水环境演变规律及其影响因素研究

黄浦江上游是上海市最主要的饮用水源地,近年来虽然保护力度不断加大,但水源水质并未得到显著改善。该文通过对近17年黄浦江上游水质监测数据的深入分析,系统探讨了松浦大桥取水口及其上游来水水系水质的空间分异和年际变化规律;并从周边区域发展与江浙来水水质、城市化进程与人口规模、当地经济发展与点源污染、土地利用方式与非点源污染角度诊断当前影响黄浦江上游水源地水环境质量的主要因素;最后从土地利用方式、产业结构调整、经济政策调控、流域环境管理等方面初步构建了黄浦江上游水源地保护的战略方案.     

三峡工程的运行对洞庭湖水环境容量的影响

以COD、TN、TP为例,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化,并对其产生原因进行了分析,结果表明,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量,而在丰水期有小范围的降低。总体来看,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量,对洞庭湖水体状况的改善起到了积极的促进作用     

水环境中的氮污染特征与影响因素

城镇生活污水、含氮的工业废水和农田氮肥是水环境的主要氮污染源。影响水环境中氮污染的主要因素是含氨污水的排放性状、纳志水体的环境容量以及人为与自然条件下氮素的物理、化学的转化作用。     

不同时期东洞庭湖水域碳素赋存特征及其影响因素

2022年4月平水期及2022年7月丰水期对洞庭湖区域进行调查采样,同步检测各环境因子;基于水体酸碱平衡、亨利定律及室内实验,计算水体各碳素赋存含量,并分析各影响因素.结果表明:不同时期东洞庭湖水域各碳素赋存含量均呈现出溶解性无机碳(DIC)>溶解态有机碳(DOC)>颗粒态有机碳(POC)>颗粒态无机碳(PIC)的特征.水位变动、水体理化因子、湘江来流和温室气体分压对东洞庭湖水域碳素赋存含量有较大影响;不同时期水温(Temp)、pH值、溶解氧(DO)与叶绿素a(Chl-a)含量对碳素赋存含量影响差异性显著.     

洞庭湖演变对生态环境的影响初探

从洞庭湖演变历史的回顾入手，讨论了洞庭湖演变对湖区生态环境的影响，认为湖体演变带来了诸如湖泊温暖效应降低、调蓄功能减退、洪涝灾害频繁、土壤潜育化严重，血吸虫病流行，以及生物资源破坏等一系列生态环境问题，强调了开展湖区生态环境监测和研究的重要性，并提出兴建长江流域生物工程。     

不同水期洞庭湖水体中磷分布特征及影响因素

为研究不同水期洞庭湖水体中磷的分布特征及影响因素,分别于2016年1～12月对洞庭湖湖区及其入湖河流共18个代表性监测断面采集水样,分析了样品中各形态磷质量浓度.结果表明,总体上,洞庭湖水体中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和磷酸盐(DPO)均表现为平水期枯水期丰水期,具有明显的季节性变化特征.空间分布上,枯、平水期湖区水体磷质量浓度由西向东增加,丰水期由西向东减少.时间分布上,东、西洞庭湖和出湖口水体中各形态磷质量浓度季节性分布差异明显,西洞庭湖表现为丰水期大于枯、平水期,东洞庭湖和出湖口表现为枯、平水期大于丰水期.形态组成上,与三峡水库蓄水前不同,洞庭湖湖区及其入湖河流水体中磷以溶解态为主,DTP是TP的主要形态,DPO是DTP的主要形态.洞庭湖水体中悬浮颗粒(SS)和磷的分布有一定的协同性,各水期SS和磷质量浓度呈显著或极显著相关关系,因此认为SS是洞庭湖水体中磷季节性变化的重要影响因素.另外,南嘴断面、大小西湖断面、东洞庭湖湖区等区域受周边人类活动影响造成的水体磷污染较重,应引起高度重视.     

近30年来洞庭湖地区水稻种植面积演变的影响因素分析

研究多熟制水稻面积时空演变及驱动机制对保障我国粮食生产和安全具有重要意义。综合运用Nich指数和地理探测器模型,探讨了洞庭湖地区1987—2017年一季稻和双季稻种植面积的时空动态变化及主要影响因素。结果表明:(1)近30年来,位于丘岗山地区的一季稻面积比例大于中部平原地区,整体呈上升的变化趋势;武陵区、沅江市等地在2007—2017年呈先降后升的变化趋势。(2)1987—2002年间一季稻和双季稻面积相对变化率呈西高东低的梯度型变化模式;2002—2017年间一季稻呈高—低—高的条带状变化模式,双季稻呈北高南低的变化发展模式。(3)1987年和2017年地理探测模型结果表明,有效灌溉面积、工业从业人员、农业从业人员、农林牧渔总产值对水稻面积影响程度不断加深。研究结果可为水稻种植结构调整提供参考依据。     

洞庭湖水生态环境的演变与保护措施分析

洞庭湖是我国主要的内陆湖之一,随着湖水周边经济的发展和人类的活动,洞庭湖水的生态环境也在潜移默化的变迁。本文主要从洞庭湖的水域面积、水文环境、水环境质量等方面简要的分析了洞庭湖水生态环境的演变过程,并针对洞庭湖水生态环境问题做出了研究,提出了保护洞庭湖水生态环境的有效措施。     

长江三角洲城市群霾的演变特征及影响因素研究

重建了长江三角洲1961~2007年霾气候数据序列,分析了霾日数的时空变化特征及城乡差异,并探讨了大气污染以及地面和近地层气象条件对霾发生的影响.结果表明,利用湿度—能见度指数参与霾气候序列重建的方法具有一定的合理性和科学性.过去47a间,长江三角洲霾日数总体上呈逐渐增多的趋势,并且四季霾日数都增加.空间上,整个长江三角洲霾日数基本上都呈增加趋势,并以杭州和南京增加最多.近30a来长江三角洲大城市、中等城市和城镇乡村站间霾日数变化具有明显差异.地面气象要素中风速和最长连续无降水日数与霾发生具有较好的对应关系.在霾天气过程和对应的清洁过程,近地层温度、位势高度和风场也都具有明显的差异.长江三角洲霾变化趋势与我国京津冀、珠江三角洲等地的变化一致.区域大气污染物排放量的增加,尤其是细颗粒物的增加是霾出现频率增加的可能原因,全球气候变化以及区域城市化造成的气象条件改变也有利于霾日的增加.     

长江流域洞庭湖片区典型城市水环境问题解析与治理对策

为解析洞庭湖片区城市对洞庭湖及长江流域造成的水环境污染问题并提出相应的治理对策,以洞庭湖片区6个城市为研究对象,对该区域城市国控断面水质变化情况、水资源特征和重金属污染问题进行梳理,对工业源、城市生活源和城市面源的污染负荷进行核算。结果表明,片区内6个城市排放的COD、氨氮、TN和TP负荷量分别为14.07万、1.21万、2.45万和0.14万t/a,主要污染源来自城市生活源,其次分别为工业源和城市面源,影响片区城市水质的主要因子分别为氨氮和TP。对该片区城市水环境问题进行剖析,发现管网建设不完善是引起城市水体水质恶化的重要原因之一,工业规模扩大和工业历史遗留问题导致工业废水排放和重金属污染,并基于上述分析提出相应的城市水环境问题整治建议。

     

洞庭湖水质及富营养状态评价

根据2009年洞庭湖水质监测数据,参照GB3838-2002中Ⅲ类水质标准,采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法对洞庭湖水质及富营养状况进行评价。单因子法结果表明,在总氮、总磷不参与评价的情况下,2009年洞庭湖湖体水质整体为优;湖水中总氮、总磷污染严重,监测断面总磷浓度均劣于Ⅲ类水质要求。综合营养指数评价结果表明,洞庭湖水质处于中营养和轻度富营养水平;综合污染指数评价进一步表明,洞庭湖湖体水质劣于入湖口水质,入湖口水质劣于出湖口水质的分布特征。     

江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究——代“江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究”专栏序言

近年来,江湖关系变化成为影响鄱阳湖水环境的重要因素之一.立足于近年来鄱阳湖与长江江湖关系变化,试图通过鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响因素,以及江湖关系变化对鄱阳湖入湖污染负荷、水质、沉积物和藻类水华影响等方面,深入揭示江湖关系变化对鄱阳湖水环境影响机理.其中,从N、P生物地球化学循环的角度切入,研究揭示江湖关系变化对水体和沉积物N、P等生源要素的产生、输移、转化与降解过程以及赋存形态与时空分布等的影响机理;利用水质-水动力耦合模型量化江湖关系改变对鄱阳湖水动力及水质的影响;应用SWAT模型以及GIS技术,定量估算了江湖关系变化对鄱阳湖入湖营养盐负荷及其典型湿地植被景观格局时空变化的影响;利用现场观测和室内模拟试验研究预测了江湖关系变化对鄱阳湖藻类水华风险的影响,并讨论分析了其影响的重点区域和时段.     

近25年洞庭湖水质演变趋势及下降风险

利用1991~2015年水质数据研究了洞庭湖水质演变特征,识别了主要驱动因子,并探讨了水质下降对其生态风险影响.结果表明,1991~2015年间,洞庭湖水质总体呈下降趋势,TN和TP是影响水质变化的主要指标,其浓度年均值分别介于1.060~2.072mg/L和0.026~0.146mg/L;其中,1991~2002年间,TN和TP浓度均显著上升,多元回归分析显示水位和泥沙淤积是导致洞庭湖TN和TP浓度升高的主要因素;2003~2015年间,TN浓度进一步明显上升,而TP浓度维持高位,波动变化,氮、磷负荷输入量和水位是影响TN和TP浓度变化的主要因素.洞庭湖生态风险等级则由轻微风险转变为中等风险,TP是影响生态风险的主要水质指标;受洪水、农业面源污染和城市化等影响,洞庭湖磷风险时空差异较大,1991~2008年间,各湖区磷风险均有所升高,其中西洞庭湖磷风险增长幅度最大;2009~2015年,各湖区磷风险均有所降低,其中西洞庭湖下降幅度最大,而东洞庭湖下降幅度较小.因此,进一步控制入湖氮磷负荷、优化水位及重点关注磷风险是保护洞庭湖水生态的重要举措.     

洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化

利用近20年水质监测资料,系统地分析了洞庭湖水质与营养状态的时空变化特征. 结果表明,受流域社会经济发展等因素的综合影响,洞庭湖水质整体呈下降趋势,水体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖. 洞庭湖水体主要污染物为TN和TP, ρ(TN)、ρ(TP)年均值分别为1.08~1.93和0.026~0.203 mg/L. 洞庭湖水体中ρ(Chla)与ρ(TN)呈显著正相关;浮游植物数量与ρ(TN)、ρ(TP)呈显著正相关,与最大流量呈显著负相关. 2007年洞庭湖流域造纸企业污染整治后,洞庭湖水体中ρ(COD_Cr)降低,但ρ(TN)、ρ(TP)仍呈上升之势,浮游植物数量显著增加. 洞庭湖水体富营养化治理应以控制面源污染为重点.      

洞庭湖生态风险评价及阶段性特征

采用“压力－响应”模式，按3个阶段评价了洞庭湖1991~2015年生态风险状况，并识别了不同阶段的主要压力源、胁迫因子及受影响较大的生态系统指标与生态系统服务.结果表明：（1）1991~2015年，洞庭湖生态风险总体呈不断增加趋势，期间造成洞庭湖生态风险增加的主要压力源发生了较大变化；主要胁迫因子和受影响大的生态系统指标也变化明显，而受影响较大的生态系统服务功能无明显变化.（2）不同阶段，洞庭湖生态风险影响因素不同，其中1991~2002年，受自然源和人为源共同影响；2003~2010年，自然源影响明显减弱，而人为源影响逐步增加；2011~2015年，自然源影响继续降低，而人为源的影响则进一步增加；（3）近年来洞庭湖生态风险增速虽有所减缓，但生态风险增加趋势尚未根本性改变，仍需加强洞庭湖保护治理，重点是进一步加强流域人为源的污染控制，同时密切关注自然源影响，尤其是水文情势变化所引起的生态风险增加问题.     

洞庭湖水质因子的多元分析

年1—12月在洞庭湖湖区采集360个水样,测定pH、ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、粪大肠菌群及ρ(Chla). 采用主成分分析法对采样断面水质因子进行分析. 结果表明:虞公庙、鹿角断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)及ρ(Chla);南嘴、目平湖、横岭湖和万子湖断面水质主要影响因子为ρ(TP);小河嘴断面水质主要影响因子为ρ(TP)、ρ(BOD₅)和ρ(Chla);东洞庭湖断面水质主要影响因子为ρ(BOD₅)和ρ(Chla);岳阳楼和洞庭湖出口断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN). 主成分综合得分对各断面水体受污染程度排序为虞公庙>鹿角>东洞庭湖>岳阳楼>洞庭湖出口>南嘴>横岭湖>目平湖>小河嘴>万子湖.      

洞庭湖水体异味物质及其与藻类和水质的关系

以洞庭湖水体中异味物质为研究对象,开展异味物质调查,并结合藻类结构、水质及其营养状况等因素,深入分析洞庭湖异味物质的来源和变化情况. 结果表明,DMS(dimethylsulfide,甲硫醚)、DMTS(dimethyltrisulfide,二甲基三硫醚)、β-cyclocitral(β-环柠檬醛)、MIB(2-methylisoborneol,二甲基异冰片)和GSM(geosmin,土嗅素)在全湖广泛存在,其最高质量浓度分别达到500.80、28.80、21.84、14.50和22.40 ng/L. 结合与藻类生物量的相关分析发现,直链藻、冠盘藻等硅藻可能是洞庭湖中DMS、DMTS和β-cyclocitral的重要来源,湖区土壤、沉积物中的微生物和死亡分解的藻类是MIB和GSM主要来源. 洞庭湖水体绝大部分处于中营养水平,其中东洞庭湖TLI(综合营养状态指数,为48.3)最高,南洞庭湖(为47.3)其次,西洞庭湖(为42.7)最低. 异味物质含量和水质的相关分析发现,异味物质质量浓度与TLI、水温、pH、ρ(DO)、ρ(TN)和ρ(COD_Mn)显著相关,说明水质对异味物质含量有重要影响.      

洞庭湖浮游藻类功能群的组成特征及其影响因素研究

2013年3月、6月、9月及12月采集了洞庭湖11个断面的浮游藻类,并对所采集的藻类进行了功能群划分,结果显示,洞庭湖的浮游藻类可以分为24个功能群：A、B、C、D、E、F、G、H1、J、L_O、L_M、M、MP、N、P、S1、S_N、T、W1、W2、X1、X2、X3、Y,所反映的生境特征主要表现为对分层敏感、频繁扰动且混合程度较高的浑浊型中-富营养型水体.不同时期调查的藻类优势功能群存在明显差异,其中,B（中营养水体、对分层敏感）、D（较浑浊的浅水水体）、J（混合型高富营养浅水水体）、MP（扰动频繁的浑浊型浅水水体）、P（混合程度较高中富营养浅水水体）、Y（广适性）在四次调查中的优势度均>0.02,成为洞庭湖的绝对优势功能群,洞庭湖藻类优势功能群不同时期的演替规律为：3月MP+P+D+B经6月MP+J+P+D+B与9月MP+J+P+D+B+L_O+Y转变成12月MP+J+D+Y.CCA分析结果显示,洞庭湖藻类功能群分布受水环境因子影响较为明显.整体上,T、pH值、DO、COD_Cr、NH₃-N及TP是影响洞庭湖藻类功能群分布格局的主要因素.     

洞庭湖水环境污染状况与来源分析

在对洞庭湖水环境污染状况评价与时空变化规律分析的基础上,探讨了洞庭湖的特征污染物及主要来源。结果表明:2008年洞庭湖Ⅴ类及劣V类水质达78.6%,东洞庭湖和洞庭湖出口的营养级别达轻度富营养,总体水质呈现由入湖口水域到湖体水域到出湖口水域,水质逐渐改善的特点;洞庭湖的特征污染物为总磷和总氮;磷污染物主要来源于洞庭湖区、沅江和湘江;氮污染物主要来源于湘江,洞庭湖区氮磷污染主要来源于农业面源和城镇生活污染。