北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

基于两步聚类的城市闸控河流水质时空变异特征研究

为探究典型城市闸控河流水质时空分布规律性差异,提供城市闸控河流水生态保护与精准调控依据,将两步聚类法应用于秦淮河南京段水质时空变异特征研究中。结果表明:近年来秦淮河南京段以氮、磷污染为主,且水质情况可分为3类(类型1-较优水质、类型2-中等水质、类型3-较劣水质);在空间分布上,河流流向与水质变化趋势存在密切关系,除入江口处断面,从上游至下游类型3水体的多年平均占比从15%增加至38%,水质污染程度逐渐增加;在时间分布上,年际间的类型3水体占比从31%(2008年)逐年降至1%(2015年),水质持续改善,且年内水质在夏秋季节较好。为改善城市闸控河段水质,可在保证城内河道不发生内涝的前提下增加入江口处闸门开启频次,同时加强冬春季节引调水力度。     

北运河武清段水污染时空变异特征

通过对北运河武清段水系(主河道——北运河和龙凤河,北运河支流——柳河、灌溉沟渠)的水质进行监测,采用灰色关联法对水质状况进行评价,并利用多元统计法对污染的时空变异特征进行了分析.结果表明,北运河武清段水系17个观测点中有23.8%的观测点的水质为Ⅲ类水,12.7%为Ⅳ类水,63.5%为Ⅴ类水.水质存在时空变异,夏、冬季节各河道水质差异不显著,春、秋季节差异显著.沟渠水质最差,其总磷(TP)含量和BOD5值明显高于其他河道;TP、硝态氮(NO3--N)、COD、总有机碳(TOC)、温度(T)、溶解氧(DO)和总氮(TN)解释了全部的季节性变异,BOD5、pH、溶解性总固体(TDS)和叶绿素a(Chl-a)的季节变异主要受人为因素影响,氧化还原电位(ORP)、氨氮(NH4+-N)和亚硝态氮(NO2--N)次之.NH4+-N和TN解释了51%的空间变异,主河道的氮污染是由上游工厂和企业排放污水造成的;北运河武清段的主要污染物依次为:有机污染物、氨氮、硝态氮、酸碱废水和磷,污染表现为复合污染,点源仍是最主要的污染源.     

三峡水库总磷时空变化特征及滞留效应分析

磷是水域重要的营养或污染物质之一,主要随河川径流循环,河流大型水库建设和运行将对磷的输运和转化产生重要影响.基于三峡水库2008～2016年实测水文和水质资料,建立了总磷(TP)通量和泥沙通量的统计模型,利用模型插补TP的日过程浓度后建立了TP通量计算公式,分析了三峡水库TP浓度时空变化特征、通量变化及滞留效应.结果表明,不考虑区间小支流TP入汇影响, 2008～2012年,三峡入库TP浓度年际变化为0.196～0.290mg·L^-1,年内TP浓度变化趋势呈"M"型,具有明显的双峰特性,三峡干流上游至下游TP浓度基本表现为沿程减小,部分年份清溪场断面TP浓度高于寸滩,该时段三峡年均入库TP通量和滞留率分别为8.23万t和49.76%. 2013～2016年,三峡年均入库TP通量和滞留率明显减小,分别为4.79万t和12.03%.     

太湖微囊藻毒素的时空分布特征

微囊藻毒素对水体危害严重,为了探究太湖中微囊藻毒素的变化规律及其主要环境影响因子,对太湖34个采样点进行了为期1 a(2011年11月—2012年10月)的监测与采样,分析了水体中ρ(MCs)(MCs为微囊藻毒素)〔包括ρ(TMC)(TMC为总藻毒素)、ρ(EMC)(EMC为胞外藻毒素)和ρ(IMC)(IMC为胞内藻毒素)〕,以及ρ(Chla)、蓝藻生物量、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P〔ρ(TN)/ρ(TP)〕、pH、温度、透明度、电导率、ρ(DO)等水环境因子的变化特征,讨论了ρ(MCs)与各水环境因子之间的相关性. 结果表明:ρ(MCs)在太湖中呈现一定的规律性,在7—8月蓝藻爆发期,ρ(MCs)低于0.10 μg/L,之后逐渐升高,9月达到最高值(0.28 μg/L). 受地理位置和沉积环境等影响,太湖西北区MCs污染最严重,ρ(MCs)最大值为0.30 μg/L. 相关性分析结果表明,ρ(MCs)与ρ(Chla)、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P显著相关,其中,ρ(MCs)与ρ(Chla)呈极显著正相关(P<0.01);ρ(IMC)和ρ(TMC)均与蓝藻生物量呈显著正相关(P<0.05),而ρ(EMC)与蓝藻生物量相关性不显著;ρ(IMC)和ρ(TMC)均与ρ(TN)呈极显著负相关(P<0.01),而ρ(EMC)与ρ(TN)呈显著负相关(P<0.05);ρ(MCs)与ρ(TP)呈显著正相关,而与N/P呈显著负相关(P<0.05).      

内蒙古河套灌区地下水矿化度的时空变异特征

利用内蒙古河套灌区义长灌域地下水水位、水质资料（1996-2005）,结合地理信息系统（G IS）技术,运用传统统计学和地统计学方法研究灌域10年间地下水矿化度时空变异性。结果表明：1.灌域内地下水矿化度在1996-2005年间呈下降趋势（从1996年的8.5 g/L下降到2005年的约5.3 g/L）,且变异系数不大;2.地下水矿化度的变化受降水、蒸发、地下水位和引黄水量等多种因素的影响,蒸发与地下水矿化度达到极显著相关;3.1996年和2005年两个时期的地下水矿化度的实际变异函数和理论变异函数（球状模型）拟合较好,F检验达到显著水平。Kriging差值结果显示,两个时期矿化度的空间分布差异不甚明显。     

渭河陕西段沉积物中总磷、总氮时空分布特征及其影响因素研究

为探究沉积物中总磷、总氮的时空分布特征及其影响因素,以渭河陕西段5个研究点为例,分别于2013年夏季(6月)和冬季(12月)进行两次采样,通过野外实验对水温、p H、电导率、溶解氧、流速等环境因子的测定,结合室内实验对沉积物中总磷、总氮含量的测定和粒度分析,研究沉积物中总磷、总氮的时空分布特征,以及各环境因子与其相关性.结果表明,大多数研究点沉积物中总磷、总氮含量在垂向上呈现先减小后增大再减小的趋势;在季节上呈现夏季含量高于冬季含量的趋势,其中各研究点夏季沉积物中总磷含量平均值为15.79 g·kg-1,总氮含量平均值为5.50 g·kg-1,而冬季沉积物中总磷含量平均值为5.91 g·kg-1,总氮含量平均值为2.46 g·kg-1;通过沉积物氮、磷元素含量与各环境因子的相关性分析,发现影响沉积物中总磷、总氮含量的环境因子主要有温度、p H、电导率和溶解氧.     

北方寒区水库氮、磷营养盐的时空变异特征

为揭示北方寒区水库氮、磷营养盐浓度时空分布特征和变化规律,有代表性地选择了锡林郭勒盟多伦县大河口水库18个水质监测点进行采样检测,并以2014年5,7,10,12月水库各采样点水质参数指标为基础,应用ArcGIS9.2统计模块分析不同期水库氮、磷营养盐浓度的时空变异性。结果表明:大河口水库NH_4~+-N、NO_3~--N、TN和TP等主要营养盐因子既有明显的季节变化特征,也存在显著的空间分布差异。水库TN、TP浓度由高到低呈现出秋、夏、春、冬季节性变异特征,且冬季与春、夏、秋3季差异显著;秋、冬季NH_4~+-N浓度明显高于春、夏季;夏季NO_3~--N浓度明显高于其他季节。在空间分布上,水库NH_4~+-N、NO_3~-N、TN、TP浓度分布呈现春季由库中心水域向周边逐渐降低,其他季节由滦河、吐力根河入库水域向出口处逐渐降低的显著空间变异特征。大河口水库氮、磷营养盐浓度时空变异特征受季节、水动力学特征、冰封和冻融等自然因素和人类生产、生活排污的人为影响均较为显著。     

珠三角区域PM2.5时空变异特征

珠三角区域PM_2.5污染严重,以 2012年9月─2013年8月62个大气监测站的PM_2.5联网数据为基础,采用地统计学方法定性、定量分析了该区域ρ(PM_2.5)的时空变异特征. 定性分析结果表明,基底效应在0.12~0.30之间,相应ρ(PM_2.5)变异属于以结构性变异为主的Ⅰ、Ⅱ类,对应的空间自相关程度为强、较强,说明珠三角区域的ρ(PM_2.5)分布差异主要由区域结构所致. 定量分析结果表明:①空间自相关距离受气象因素影响,随方向和时间在51~85 km之间变化,东西方向的影响距离(75~85 km)最大. ②ρ(PM_2.5)在南北方向的变异幅度指数(0.34~0.70)和变异速度指数〔0.14~0.38 μg/(m3·km)〕在各方向中均为最大;而东北─西南方向的2个指标则均为最小,其中变异幅度指数为0.25~0.42,变异速度指数在0.13~0.34 μg/(m3·km)之间,即南北方向的ρ(PM_2.5)变化大于其他方向.③综合异质指数介于0.14~0.54之间,说明ρ(PM_2.5)总体保持在中等异质水平. 鉴于珠三角区域ρ(PM_2.5)的空间变异特征,在进行监测站布设时,矩形网格相较于方形网格更适合于对该区域地理空间进行划分,其中网格的长为东西方向平均空间自相关距离(78 km)的2倍,宽为南北方向平均空间自相关距离(56 km)的2倍.      

长江上游典型山地农业小流域浅层地下水硝态氮时空变异特征及影响因素

长江上游山区以浅层地下水作为主要供水水源,但其极易受到农业生产等活动所导致的硝态氮(NO^-₃-N)污染.本文选取长江上游典型山区农业小流域作为研究对象,对土地利用与管理强度和水文地质条件等进行了野外调查,阐明其浅层地下水NO^-₃-N时空变异特征并分析其影响因素.结果表明,研究小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度变化范围为0.40～12.51 mg·L^-1,超标率近30%.受降雨和管理强度影响,丰水期降雨量和施肥量增加,土壤中氮素在降雨驱动下淋溶流失进入浅层地下水,呈现出丰水期NO^-₃-N质量浓度(6.73 mg·L^-1)高于枯水期NO^-₃-N质量浓度(6.28 mg·L^-1)的时间变异特征.在空间上,小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度呈现坡耕地和居民区集中分布的截...     

北海冯家江流域地表水体中氮磷营养盐的时空分布特征

冯家江是广西壮族自治区北海市区重要的生态廊道,查明冯家江流域水体中氮磷的污染特征,对掌握冯家江流域地表水体富营养化现状及污染防控等具有重要的现实意义.分别于2018-2019年夏、冬季测定了冯家江流域地表水体中氮磷营养盐浓度及其形态,采用对数型幂函数普适指数和氮磷比评估了该流域地表水体的富营养化程度.结果 表明:冯家江...     

我国湖泊系统氮磷时空变化及对富营养化影响研究

本文收集整理了32篇已公开发表的学术论文的湖泊富营养化有效监测数据约140组,对湖泊氮磷时空特征和富营养化的关系进行分析。结果表明,我国湖泊总氮(TN)和总磷(TP)的变化范围分别为0.11~29.2 mg/L和0.006~1.04 mg/L,其中氮的变异性比磷大。TN/TP的变化范围在0.86~84,几何平均值为16.43,这说明磷素是我国湖泊富营养化的一个主要限制因子。TN与纬度存在极显著的相关关系,随着纬度的升高,TN含量极显著地减少,但TN与经度的相关关系较弱(p=0.126),这可能与氮在经度上变异性大有关。TP与纬度和经度的相关关系都达到显著水平,随着经纬度的升高,TP显著地减少。TN/TP与经纬度也都存在显著的相关关系,随经度和纬度的升高,我国湖泊的TN/TP显著升高,表明磷素富集可能是造成南方湖泊的富营养化程度高的重要原因。我国湖泊水体氮素和磷素在化学计量上的变化,可能与我国目前湖泊富营养化频发密切相关。自上个世纪90年代至今,我国湖泊磷素含量上升极为显著,但氮素则变化不大(p=0.275),从而引起TN/TP显著下降,所以,解决我国湖泊富营养化问题的关键在于"磷"素的输入控制。     

长江中下游湖泊水体氮磷比时空变化特征及其影响因素

为弄清长江中下游浅水湖泊水体氮磷比(TN/TP)对湖泊富营养化状况及水系连通性的指示意义,对该区域26个湖泊开展了春、夏两季的水质调查,比较了不同水文、水质状况湖泊之间TN/TP差异,探讨了影响湖泊TN/TP的主要因素.结果发现,长江中下游湖泊TN/TP存在较大的时空差异性,春季TN/TP平均值为21.52±14.28,过水性湖泊、深水湖泊以及富营养化湖泊3种类型水体中,富营养化湖泊的TN/TP较低,为14.38±7.40,深水湖泊的TN/TP最高,为40.97±33.37;夏季调查湖库的TN/TP平均值为21.73±23.78,其中深水湖泊的TN/TP仍为最高,达96.38±45.91,富营养化湖泊的TN/TP仍为最低,达10.91±4.44.春、夏相比,过水性湖泊和深水湖泊夏季的TN/TP显著上升,而富营养化湖泊却明显下降,且降幅随富营养化程度升高而加大.相关性分析发现,无论是春季还是夏季,湖泊TN/TP都与水体深度显著正相关.此外,湖泊富营养化程度越高,TN/TP与浮游植物生物量的关系就越弱,富营养化程度越低,TN/TP越高,磷对浮游植物生长的限制越明显.研究表明,长江中下游湖泊...     

北固山湿地土壤氮磷及重金属空间分布

通过研究北固山湿地四个典型区域土壤中全氮、全磷及重金属元素空间分布规律,探讨湿地土壤中全氮、全磷及重金属元素的空间分布与周围环境之间的关系。结果显示,湿地虉草区各层的全氮、全磷含量均高于芦苇区;大东沟排放口表层土壤全氮、全磷含量明显高于其他区域,是水体富营养化的重点控制区;湿地土壤中的重金属污染物主要分布在0～15cm,且虉草区的有效Mn、Zn、Fe含量普遍高于芦苇区。研究结果表明,植被对调整湿地氮、磷及重金属的空间分布有一定作用,可以选择适宜的植物对湿地进行生态修复。研究为湿地生态修复和生态清淤提供理论依据。     

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮(TN)面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007 ～ 2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果 表明,2007 ～ 2017年畜禽养...     

大伙房水库水体氮、磷污染分析

分析了大伙房水库水体中氮、磷污染物来源及份额，结果表明：1992～2005年均入库总氮、总磷量分别为1731t和84t，总氮、总磷主要水库上游的的种植业、养殖业、林业和生活污水。     

新水沙条件下长江中下游干流水体总磷时空变化分析

长江干流三峡及上游水库群陆续建成运行后,中下游干流水体已形成新的水沙条件,其对水体磷含量的影响备受关注.为此,研究了新水沙条件下中下游干流总磷浓度的时空分布特征.结果表明:①三峡蓄水后,长江中下游干流水体TCP(澄清30min样品)浓度基本在0.10～0.15 mg·L^-1之间变动,在时间尺度上总体呈先上升后降低趋势,在空间尺度上沿程呈现升高趋势;水体中溶解态总磷(TDP)浓度随时间推移缓慢升高.②水体中可沉降固体对不同江段水体中磷含量存在不同程度影响,南津关、汉口和吴淞口下23 km这3个断面TCP/TP比值中位值分别为0.900、0.720和0.609,从上游到下游依次降低;水体中溶解态总磷(TDP)占总磷(TP)比例沿程呈下降趋势,而颗粒磷(TPP)占总磷(TP)比例沿程呈上升趋势,南津关、汉口、吴淞口下23 km等3个断面TPP/TP比值中位值分别为0.439、0.567和0.738.③按照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)要求,以TCP浓度进行水质评价,评价结果显示长江中下游干流水质总体良好.但若考虑水体中可沉降固体影响,以水体总磷(TP...     

汉江中下游水质时空变异与驱动因素识别

汉江是南水北调中线工程主要水源区和影响区,近年来汉江中下游水生态环境质量退化严重,河流水华频繁暴发,科学识别水环境质量时空变异及主要驱动因素成为优化上游调水工程重要管理需求.本研究基于近年汉江水文水质多源数据,综合利用Daniel趋势检验、MK突变分析、K-means聚类、空间相异度和冗余分析等数学方法,系统揭示了汉江中下游水质时空变异特征及关键影响因素.结果表明：①近年汉江干流水质总体较好,总体处于Ⅱ类,中下游部分断面水质为Ⅲ类;多项水质指标多年来总体较好,但总磷和总氮负荷较高,近年10个断面总磷和总氮平均浓度分别处于0.028~0.263mg·L^-1和0.630~1.852mg·L^-1水平;②时间变化上,Daniel和MK突变结果发现2004~2018年宗关站总磷和总氮年变化趋势不显著,其它多项水质指标也无明显年变化趋势;枯水期主要水质指标总氮、氨氮和五日生化需氧量总体大于丰水期,化学需氧量不同点位呈现出不同的丰枯变化规律,总磷丰水期浓度下降不明显;③空间分布上,K-means聚类和空间相异度结果发现不同断面水质指标变化趋势差异较大,10个水质监测断面总体上可以聚类为3类,上游水质指标最好,中游次之,下游较差;值得注意的是,下游小河等断面多项水质指标均趋于改善,可能与近年来实施的控源减排和清澈养殖等保护行动和措施有关;④在总体较高的氮磷负荷条件下,流量和水温是影响汉江中下游3个分区河流水质指标的重要因素,其中流量在上、下游对水质贡献率较大,水温则在中游贡献率最大.