湖泊生态系统健康评估初探-以乌梁素海为例

在对湖泊生态系统健康评估的研究的基础上,选用乌梁素海物理化学指标（SD、DO、COD、NH3-N、BOD、TN、TP）数据及生物指标（浮游植物数量、浮游动物数量、底栖动物生物量、水生植物覆盖度、浮游植物叶绿素a）数据等12项指标,利用指标体系法计算乌梁素海生态健康综合指数,结果表明：乌梁素海生态系统综合健康指数总体上呈现明显递减趋势,表明其系统健康状况整体呈下降趋势。该结果客观地反映了乌梁素海近些年来的生态系统的健康状况,为乌梁素海的管理提供了科学依据,为湖泊生态安全调查奠定了基础。     

宁夏沙湖浮游植物与水环境因子关系的研究

于2009年4月～2010年1月测定了沙湖浮游植物的密度、生物量和叶绿素a含量,测定了水温(WT)、pH、透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、高锰酸盐指数、BOD5等水环境因子指标,对沙湖浮游植物密度、生物量、叶绿素a含量与水环境因子进行相关分析、多元逐步回归分析和典范对应分析.结果表明,沙湖浮游植物密度、生物量、叶绿素a含量与WT、TN、TP、高锰酸盐指数、BOD5之间显著正相关,与SD之间呈显著负相关.浮游植物密度、叶绿素a含量与WT、SD、TN、TP、高锰酸盐指数、BOD5之间有显著的线性回归关系,影响沙湖浮游植物密度的主要水环境因子依次为WT、高锰酸盐指数、SD、BOD5、TP、TN,影响沙湖叶绿素a含量的主要水环境因子依次为高锰酸盐指数、WT、SD、TP、TN、BOD5;浮游植物生物量与WT、SD、TN、TP、高锰酸盐指数之间有显著的线性回归关系,影响沙湖浮游植物生物量的主要水环境因子依次为WT、TP、高锰酸盐指数、SD、TN.浮游植物与水环境因子的CCA排序结果将16种浮游植物分为3组,呈现明显的季节分布特征,SD、高锰酸盐指数、WT、TN、TP是影响沙湖浮游植物群落动态分布的主要水环境因子.     

原位生态修复技术在城市河道中的应用

以昆山市凌家浜河道作为原位生态修复的试验对象,综合运用水生植物修复技术、生物膜技术等,改善水质。结合水生动物,平衡水体内浮游生物种类结构和数量,促进降解和转移水体中有机物质,达到河道生态系统原位修复的目的。研究表明:在有部分外源污染的情况下,采用该技术修复河道,水质改善显著,水体透明度、COD、TP、TN、NHN、叶绿素a等主要水质指标达到或优于地表水质标准。     

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。     

沉水植物对东钱湖水环境稳态转换影响分析

为了测评东钱湖的水质营养化状态,从2014年4月到9月监测湖水温度、透明度(SD)、水质总氮(TN)含量、总磷(TP)含量、叶绿素(Chla)含量以及沉水植物生物量的变化情况。结果显示,湖水水温缓慢增加到8月中旬,而TP含量、TN含量、Chla含量以及沉水植物生物量的动态变化特征具有明显的统一性,即东钱湖的水质在沉水植物和浮游植物的生长前期较为劣质。相关性分析表明,沉水植物生物量与TP和TN为高度负相关,而与水温为正相关。综合分析后认为,沉水植物生物量的增加是导致后期东钱湖水质转换的关键因素,说明沉水植物对东钱湖水生环境稳态转换具有重要作用。     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

菖蒲对不同程度富营养化水体的净化作用研究

通过静态培养实验,研究了菖蒲(Acorus calamus L.)对5种不同程度富营养化水体水质的影响,比较了培养后各水体中菖蒲生物量变化.结果发现,TP、TN、NH4 -N、PO43- -P的去除量与水体各自初始浓度正相关.在实验初期TP、TN、NH4 -N、PO43- -P的变化速率快,后期变化速率减慢.极度富营养E组水体中营养盐去除率低于重度富营养D组水体.D组TN去除率达96.38%,TP去除率达98.32%.富营养水体D、E组COD运渐下降,中营养水体C组COD在开始水平上下轻微波动,低营养水体A、B组一周后略有上升,之后维持在7.078 mg·L-1以下.各组富营养化水体叶绿素a一周后都有明显下降,实验结束时叶绿素a下降率最高可达到98.01%,贫营养水体A组叶绿素a维持低水平.结果发现,菖蒲可以较好地净化富营养水体,同时也能保持清洁水体水质.在水体生态修复工程中具有良好的应用前景.     

湖库富营养化指标的高频监测方法研究

湖泊和水库中蓝藻水华等富营养化灾害的形成往往只需几天的时间,因此,在富营养化水体的水质管理上需要进行高频的水质指标监测.本研究以新安江水库(千岛湖)为例,基于水质传感器探头现场获取的水质参数,采用多元逐步回归分析方法,获得总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl)、营养状态指数(TSI)、透明度(SD)等指示湖库富营养化状况的关键水质指标与水体藻蓝素(PC)、浊度(TURB)、有色可溶性有机物(CDOM)、电导率(EC)、溶解氧(DO)等现场水质参数之间的定量关系,以满足高频监测湖泊富营养化关键指标的需要.结果表明,2013年调查期间,新安江水库各湖区水质差异较大,调查的54个点位中,SD介于1.10~8.60 m之间,TN介于0.78~1.68mg·L-1之间,TP介于7.90~71.1μg·L-1之间,具有较为宽泛的代表性.相关分析表明,CDOM与TN、TP、CODMn、Chl、TSI、SD均存在显著的相关关系,可以作为新安江水库水质富营养化状况的一个重要自动监测指标;TURB与TP、Chl、SD、TSI之间也显著相关,PC则与TN、CODMn相关,而探头获得的叶绿素浓度值(Chls)与TN、SD显著负相关.通过与实测值比较表明,统计分析建立的富营养化指标多元回归方程估算值与实测值吻合度较高,能够满足水体管理的需要.本研究为湖泊和水库的富营养化灾害监控、预警提供了理论依据.     

安吉县赋石水库氮磷营养盐及富营养化现状分析

为了解安吉县赋石水库的污染现状,现对2013年1月-2015年12月赋石水库水体中总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素(Chl-a)等水质指标的浓度变化进行了分析,并利用卡尔森指数法和Chl-a六段分级法进行富营养化评价。结果表明:目前TN质量浓度达到地表水Ⅳ类标准,TP质量浓度满足Ⅱ类标准;ρ(TN)/ρ(TP)值较高,水质属于P限制型;一年中TN、TP以及Chl-a质量浓度均呈有规律的周期性变化;水库营养盐主要来自上游面源污染以及底泥等内源释放;近三年水库水质的营养程度均为中(富)营养。     

南太湖地区小型浅水湖泊自净能力季节变化研究

以南太湖地区小型浅水湖泊为对象,研究了湖泊水体自净能力季节变化的特征.结果表明,湖泊对高锰酸盐指数、总氮(TN)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a)的净化能力季节性差异较大.各水质指标春季和冬季自净效果较好,夏季自净效果较差的是NH4+-N和NO3--N,秋季是TP和Chl-a.湖泊四季水体有机污染较轻,TN、TP污染严重.TN、TP浓度条件适宜藻类生长,水体容易发生富营养化,磷为限制性因子.Chl-a浓度显示湖泊在夏秋两季处于富营养化水平,冬春两季转变为中营养水平.浮游植物的生长与暴发对水质有较大影响,并影响到湖泊的自净能力.影响水体pH值和溶解氧(DO)浓度的主要因素是水生植物的种类和数量,农田肥料流失和农村生活污水排放是造成水体中氮磷含量过高的主要原因.过量使用有机肥使得夏季湖泊水体中有机氮占TN的主要部分,其他季节NO3--N占TN的主要部分.主成分分析结果表明,影响南太湖地区小型浅水湖泊自净能力的3个主成分分别为浮游植物因子(水温、pH、高锰酸盐指数和Chl-a)、农田排水因子(pH、DO和TN)和营养因子(TN和TP).聚类分析结果表明,3个湖泊11个采样点4个季节的水质可聚为两大类,春秋冬季为一类,夏季为一类,这一结果是受温度变化及农田排水所致.利用水温和pH拟合出用于计算湖泊水体中的高锰酸盐指数、TN、TP、Chl-a的线性方程,提高了现场快速预测能力.     

三峡水库成库后支流库湾营养状态及营养盐输出

三峡水库成库后,对受成库影响的12条主要支流库湾营养状态及营养盐输出状况进行了初步研究.结果表明,支流库湾总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数、叶绿素a含量和透明度差异较大,透明度范围为0.10～3.5 m,TN含量范围为0.535～7.47 mg·L-1,TP含量范围为0.016～0.835 mg·L-1,高锰酸盐指数范围为1.55～5.88 mg·L-1,叶绿素a范围为1.38～23.7 mg·m-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与高锰酸盐指数呈显著正相关(r=0.6242,p＜0.01).利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明,5月和6月份分别有5条和8条支流达到富营养化水平,其余河流为中营养.三峡水库蓄水后,支流库湾的富营养化程度较成库前严重.12条次级河流排放TN、TP、高锰酸盐指数和NH4 -N分别为668、26.7、890和99.2 g·s-1.三峡水库完工后,因支流库湾区水体流速进一步减缓,富营养化趋势将加重.     

大连英那河水库氮磷营养盐分析及富营养化评价

根据英那河水库2013年全年水质监测数据,分析该水库中总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素(Chl-a)等水质指标的季节性变化规律,并进行富营养化评价。结果表明:英那河水库TN和TP年均浓度分别为2.44 mg/L和0.015 mg/L,其中TN浓度超出《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,N/P值为110-602,水库为磷限制型水库;TN和Chl-a浓度随季节变化显著,TP浓度较小,无明显变化;富营养化评价表明,英那河水库为中营养,污染源主要为上游来水的氮源。     

太阳山湖群叶绿素a变化及与总氮、总磷关系

为探明太阳山湿地湖泊叶绿素a季节性变化情况及空间分布特征,探究营养输入总氮、总磷与叶绿素a之间的关系,作者于2019年1-12月份采集水样并检测了叶绿素a、总氮、总磷含量.采用方差分析、聚类分析研究叶绿素a浓度变化特征,通过相关性分析和回归分析研究总氮、总磷与叶绿素a之间的关系.结果 表明,叶绿素a浓度在时间上有显著差异,在时间维度上可分为干季和湿季2个时期.整体上表现为干季明显小于湿季;空间分布在干季期表现为1号湖＜西湖＜东湖＜3号湖＜2号湖＜小南湖,湿季期表现为1号湖＜东湖＜西湖＜3号湖＜2号湖＜小南湖.1月叶绿素a与TN相关性较大,7月和10月的叶绿素a与TP相关性较大,12月叶绿素a与TP、TN均表现出一定相关性,其他月份相关性不明显.相比于总氮,叶绿素a与总磷的关系响应程度更显著,说明总磷对其浓度水平影响作用较大.     

淀山湖营养物输入响应关系的分位数回归分析

采用分位数回归方法研究了淀山湖富营养化输入(总氮和总磷)及响应指标(叶绿素a)之间的关系.结果表明,淀山湖营养物TP和TN(输入指标)对不同分位叶绿素a(响应指标)的影响不同.在低分位(0.10~0.50)时,淀山湖的藻类生物量(叶绿素a)主要受TP的控制;在高分位(0.60~0.90)时,淀山湖的藻类生物量同时受TP和TN的控制;TN对藻类生长的抑制作用随分位数升高而加强.0.60分位时是TP和TN对藻类增长影响发生变化的分位.普通最小二乘法(OLS)方法得到的经验方程,不能估计淀山湖多个因素不同变化速率对湖泊营养物输入响应关系的影响.     

上海淀山湖水环境容量评估

淀山湖是上海市重要的饮用水源保护区和生态涵养区.近10年来水质富营养化程度急剧增加,藻类水华频发,对上海饮用水源地水质安全构成了巨大威胁.为水污染控制和水质改善提供科学依据,利用已有评估模型评估了不同水质目标情景下淀山湖对COD、TN 和TP的最大容量,结果表明,在保持现状水质条件下,COD、TN和TP的环境容量分别为47213,8337.7,476.3t/a;水质控制目标为II类时,其环境容量分别为46325,1191.1,59.5t/a;水质目标为III类时,环境容量分别为68547,2382.2,119.1t/a.为IV类水质目标时,TN、TP的环境容量分别为3573.3,238.2t/a.     

气象与水质对滇池草海叶绿素a浓度的影响

为研究滇池的叶绿素a含量与气象条件、水质因子的关系,利用滇池地区气候资料检测数据和滇池草海水质理化指标监测数据,运用多层线性模型来分析叶绿素a与总磷、总氮、透明度、生化需氧量、溶解氧等水质因子及光照、温度、风速、降水等气象条件的关系。模型分析结果表明:(1)水质因子中总磷与滇池草海叶绿素a含量正相关,而总氮、透明度分别与叶绿素a负相关;(2)气象条件中总辐射、降水量对滇池草海叶绿素a含量影响显著。滇池草海中总氮已经超过常规研究中对叶绿素a限制的上限,已经完全不再限制叶绿素a的生长。因此滇池草海水体可能是磷限制性湖泊。因此现阶段滇池富营养化的控制以控制总磷水平为主,同时提高水体透明度,短期控制中可以考虑采用人工降雨等气象控制予以辅助。     

屋面径流水量水质变化

为探明普通屋顶和绿化屋顶屋面径流水质和水量的变化规律,采用4个1.0×0.5 m~2木箱模拟普通屋顶和3种不同基材配方的绿化屋顶,并运用人工降雨的试验手段,相隔12个月2次对比观测屋面径流过程的水量和径流Cd、Pb、Cu、Zn、TP和TN含量。结果表明:(1)与普通屋面相比,绿化屋面的径流开始更晚,结束更迟,延时更长,径流总量更小,径流洪峰更低。(2)除初始流外,绿化屋顶屋面径流TP的含量高于普通屋面径流;试验初期,绿化屋顶屋面径流TN的含量高于普通屋面径流;使用复合肥的绿化屋顶屋面径流TN和TP含量比使用缓释肥绿化屋顶屋面径流含量高。(3)普通屋顶屋面径流重金属和TN、TP含量随着径流过程逐渐减少,绿化屋顶屋面径流中污染物含量随径流过程变化规律不明显。绿化屋顶初期屋面径流TN含量比1 a后高。(4)3种绿化屋面的径流和普通屋顶屋面径流的初始流TP、TN、Cd和Pb含量超过了GB 3838-2002规定Ⅳ类水域含量指标。研究表明不同类型和不同绿化基材的绿化屋顶屋面径流过程和水质变化规律不同。     

不同尺度土地利用方式对鄱阳湖湿地水质的影响

基于鄱阳湖湿地30个采样点的实测水质数据,分析鄱阳湖湿地水质的现状及其与周边不同尺度土地利用方式的相关性.结果表明,鄱阳湖湿地水质介于Ⅲ类至Ⅴ类之间,平均处于Ⅳ类的状态.湿地水体主要污染物是总氮（TN）和总磷（TP）,叶绿素a（Chl-a）质量浓度和高锰酸盐指数值相对较低.不同尺度的土地利用方式与水质参数之间均存在显著的关联性,500 m缓冲区内的土地利用方式对高锰酸盐指数空间分异的解释度最大,而1 km缓冲区对Chl-a、TN、TP及总体水质空间分异的解释度最大.缓冲区尺度的土地利用方式对水质的解释度要高于小流域尺度.居民用地与所有水质参数呈显著正相关,耕地与TN、TP呈显著正相关.200 m缓冲区内的河流与TN、TP呈显著正相关,表明河流入湖口附近采样点的氮磷质量浓度较高,河流输入可能是鄱阳湖氮磷的重要来源.湖泊与Chl-a、TN和TP之间呈显著负相关,表明相对于鄱阳湖的主湖区,周边湿地起着污染物"源"的作用.该研究表明,控制小尺度（≤ 1 km）的土地利用格局、特别是居民用地和耕地的面积占比及河流污染物输入对于鄱阳湖的水质保护十分重要.     

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.      

不同修复模式下湿地水质变化的短期效应分析

为探讨不同修复模式对水质的影响,从2009-03-2010-03跟踪监测了精养鱼塘、人工修复水域以及自然修复区3种不同水环境的NO3^--N、NH₄^--N,Chl a、DO、EC、TP、TN和COD等指标,从空间和时间的角度分析了人工修复和自然修复对水质的影响情况。结果表明:在修复研究期间,与精养鱼塘相比,人工修复区水体中TN、NO3^--N、TP、Chl a、COD等指标经过修复中期的短暂上升后均有显著下降（P<0.05）,水质有显著改善;自然修复区水质中TP、Chl a、COD等指标均有下降,而TN呈现显著上升（P<0.05）,水质总体有小幅改善趋势。在适当的人为干扰下,人工修复区能够在短期内对水质产生显著的改善效果。因此,积极且适当的人为干扰的湿地修复比自然恢复对水质的改良效果更加显著。