调水型水库藻类对调水氮、磷浓度与水量的响应

以南方某典型的调水型水库为研究对象,采用EFDC模型建立了水库的三维水动力和富营养化模型,并根据长历时的水文和水质数据对模型进行了率定和验证.基于模型计算结果,分析了水库氮、磷浓度对藻类生长的影响,计算了藻类对调水氮、磷浓度及调水量的响应关系.结果表明,水库氮、磷浓度对藻类生长的限制作用很小.在降幅相同的情况下,降低磷浓度比降低氮浓度的藻类浓度降幅更大,削减60%的氮,叶绿素a无明显下降,削减60%的磷,叶绿素a平均下降12.4%,分别削减90%的氮和磷,叶绿素a分别平均下降17.9%和35.1%.当调水量高于现状的20%,藻类浓度随调水量增大而降低,当调水量低于20%,藻类浓度随调水量增大而升高,调水量比现状增大1倍,叶绿素a平均降低25.7%,调水量降至20%,叶绿素a平均升高38.8%.本研究对于支撑水源地的富营养化控制工作具有重要意义.     

微生物和藻类分解对荣成天鹅湖沉积物氮磷释放的影响

以荣成天鹅湖的沉积物和硬毛藻为试材,模拟研究了不同微生物活性和藻类条件下上覆水体氮磷的含量变化,探讨了藻类分解和微生物活性对沉积物营养盐释放的影响。在无藻条件下,不同处理水体的总氮和总磷含量随时间的波动较大,分别变化在0.42~11.71 mg/L和0.02~0.32 mg/L之间;中后期各微生物处理氮磷含量的顺序为氯化汞>葡萄糖、对照>甲醛。藻类分解条件下,水体的总氮和总磷含量远高于无藻条件,含量变幅分别为5.43~34.76 mg/L和0.28~1.80 mg/L;初期水体氮磷含量较高,之后随时间呈下降趋势。试验前期,有藻各处理总氮表现为氯化汞>葡萄糖>对照>甲醛,总磷为氯化汞>葡萄糖、甲醛>对照;后期各处理间差异减小。相同微生物活性下,有藻处理水体的氮磷含量均明显高于无藻条件。试验结束时,无藻组各处理沉积物的微生物活性均较低;而有藻条件下相对较高,各处理顺序为对照>葡萄糖、氯化汞>>甲醛。绿潮藻类分解条件下,微生物对天鹅湖沉积物的氮磷释放有着明显影响;微生物活性越强,沉积物氮磷的释放量越大。     

富营养化饮用水源地山仔水库限制性营养元素研究

世界范围内关于水体富营养化的研究表明,流域尺度上营养盐的控制和削减是修复富营养化水体的关键措施,甄别水体限制性营养元素进而采取相应的控制措施是修复富营养化水体的有效途径.本文在时空格局上分析了富营养化饮用水源地山仔水库的限制性营养元素.结果表明,2003—2012年,山仔水库初级生产力的关键限制性营养元素为磷.秋、冬、春季,水体总磷浓度在0.02~0.09 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在35~72之间,表明TP浓度相对低,磷为限制性营养元素;夏季表层水TP浓度在0.06~0.13 mg·L-1左右,TN/TP原子比值在11~13之间,表层水溶解性磷的浓度较低,磷主要蓄积在藻细胞内,由于温跃层的存在,底层释放的磷无法向表层水补给,故溶解态磷相对缺乏.总之季节变化对磷的限制性作用有显著影响.通过对山仔水库2003—2012年水体TP浓度和叶绿素a浓度相关性分析得出,修复水体需要控制的TP浓度阈值为0.028 mg·L-1.根据上述结果综合分析了已采取修复措施的效果,从而进一步提出了山仔水库富营养化的修复策略.     

水电工程干扰下澜沧江典型段的水温时空特征

以澜沧江流域漫湾库尾至大朝山坝下的水电工程干扰典型段为研究区域,利用1978～2005年建坝前后的水温实测资料,采用相关分析、线性回归的方法分析表层水温、下泄水温的时空分布特征.结果表明,水电工程建设后库区蓄水对表层水温有着明显的增温效应,坝前表层水温仅5～8月低于气温,其余所有月份坝前表层水温均高于建坝前的天然表层水温,时间分异性减弱.库区出水温度一般冬季(干季)高于气温和天然表层水温,而夏季(雨季)则相反,与天然水温和气温的变化趋势有2个月的滞后性.从库尾到坝前,表层水温与天然气温逐渐接近,水温/气温比与距离大坝距离之间存在正相关关系,漫湾库区下泄水对大朝山库区的水温具有一定的累积效应.本研究结果表明水电工程对澜沧江典型河段的水温时空分布存在显著效应.     

亚热带水库水质特征及沉积物内源污染研究

为探究沉积物内源污染对亚热带分层型水源水库（茜坑水库）夏季水质的影响,采用现场监测和室内模拟相结合的研究手段,于2020年5~9月对茜坑水库深水区水温、溶解氧、氮磷等进行了监测,并采用静态实验模拟法分析了茜坑水库沉积物的耗氧速率及沉积物中氮磷的释放通量.原位监测结果表明,5~9月,茜坑水库水温和溶解氧均处于分层状态,该时期水库底层水体溶解氧含量较低,为沉积物内源污染物的厌氧释放提供了条件;分层期底层水体氨氮和总磷浓度显著高于表层和中层（P<0.01）,相应的表层水体氨氮和总磷平均浓度分别为0.062mg/L和0.033mg/L,中层为0.058mg/L和0.037mg/L,底层为0.242mg/L和0.052mg/L.静态模拟实验结果表明,水体及沉积物耗氧均符合零级反应动力学模型（R²分别为0.987,0.989）,其中沉积物的耗氧速率处于较高水平,为1.03g/（m²·d）,约为水体的1.45倍;沉积物耗氧诱发等温层溶解氧降低并伴随沉积物内源污染释放,其中氨氮的释放极值为0.261mg/L,平均释放通量为7.36mg/（m²·d）,总磷的释放极值为0.108mg/L,平均释放通量为2.20mg/（m²·d）.内源氨氮和总磷的释放对水体贡献率分别可达27.98%和38.92%,沉积物氮磷释放对水库水质影响显著.     

山仔水库富营养化与水华爆发的水文因素分析

文章通过水质主要指标的时空变化及其与水库流量、水位、水滞留时间等关系,研究水动力条件对山仔水库富营养化的影响。研究表明,由于山仔水库蓄水时清库不彻底,总氮、总磷浓度较高,从1997年开始呈现下降趋势,2001年后又有所回升;水库水滞留时间大于2周的年份,相对年均水位低,水库水华爆发的几率大;水库的进口、支流入口的总磷、COD、藻类数量和叶绿素a相对较高;山仔水库与下游塘坂水库因其水库形态、库容、水力交换能力的差异,藻类数量和叶绿素a含量也存在明显的差异,说明了山仔水库水华的发生与水文因素关系密切。     

湖泊水库水体氮、磷允许纳污量定量研究

在充分考虑湖库水体污染物实际自净能力、并分析其出流污染物浓度分布规律的基础上,根据风险分析理论和Monte Carlo模拟方法,提出了湖库水体氮、磷允许纳污量计算方法,指出:在满足湖库水体污染物浓度达标率90%以上的条件下,所对应的水体污染物降解量才是湖泊水库水体氮、磷允许纳污量.通过实际算例对水库总氮、总磷允许纳污量的计算,说明了所提出的计算方法的适用性.     

引滦河道中水质偏碱的起因研究

过分析揭示引滦河道pH值偏高的主要区域在于桥水库内,并分别从引滦河道流域内的岩石、土壤对地面水中溶质的影响、地下水运移及地面水中浮游植物的光合作用对水体pH值的影响等几方面寻找原因。经研究确定水体中藻类的光合作用是pH升高的主要原因。水中较高的氮、磷使藻类大量繁殖,而藻类在光合作用过程中,吸收二氧化碳,放出氧气,从而影响水中HCO-₃,CO₂和OH-的平衡,进而导致水体中pH升高。      

聚合氯化铝-镧改性膨润土的制备及除磷除藻研究

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,采用PAC(聚合氯化铝)和镧对膨润土进行复合改性,制备PLMB(聚合氯化铝-镧改性膨润土)吸附剂,并采用BET(全自动比表面及孔隙度分析仪)、SEM(扫描电镜)、FTIR(傅里叶红外光谱仪)、XRD(X射线衍射仪)、ICP-OES(电感耦合等离子发射光谱仪)和zeta电位分析仪对材料进行表征,使用吸附动力学和吸附等温线描述PLMB对磷的吸附机理,考察吸附剂用量、pH和腐殖酸对PLMB同步除磷除藻的影响. 结果表明:①PLMB表面具有很多层状结构,能够提供更多吸附位点,聚合氯化铝和镧成功负载于膨润土上,镧含量达到5.02%. ②PLMB能高效吸附水中的磷,吸附量达到57.629 mg/g,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合颗粒内扩散模型和准二级动力学模型. ③当PLMB投加量为300 mg/L时,富营养化水样中浊度、SRP(可溶性活性磷)、TP(总磷)和Chla(叶绿素a)的去除率分别为98.7%、96.2%、94.1%和72.7%. ④水样pH为5~10时,pH增大对PLMB的除磷除藻性能具有促进作用. ⑤腐殖酸对SRP的去除无显著影响,对浊度、TP和Chla的去除有负面作用. 研究显示,PLMB表现出优异的磷吸附性能,能够同步去除水体中的磷和藻类,在富营养化水体的生态修复中具有较大应用价值.      

密云水库水质现状及发展趋势

１９９６－１９９７年对密云水库区水体和流域内水环境初步调查表明,库区水体的营养程度为中营养型;浮游藻类的群落结构为绿藻－硅藻型;湖泊的营养特征为浮游植物响应型,水质尚好,但水 ＴＮ,ＴＰ含量已分别达到１．２１ｍｇ·Ｌ＾－１和０．０２５ｍｇ·Ｌ＾－１,浮游藻类细胞密度已达到３４１７Ｃｅｌｌｓ·ｍｌ＾－１,水质有明显的向富营养化发展的趋势,对库区水体营养盐类的原因作了分析,并提出了保护水资源的措施。     

刚毛藻分解对上覆水磷含量及赋存形态的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发区域采集新鲜沉积物和刚毛藻进行室内模拟试验,定期监测上覆水中溶解氧(DO)、pH和电导率等理化参数,分析水体总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)、可溶性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)和颗粒态磷(PP)的含量变化,并探讨了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响.结果表明,刚毛藻分解过程中上覆水DO含量明显降低,其中30 g藻+水+沉积物处理基本维持在厌氧状态(0～0.17 mg·L-1);各处理水体pH值略有降低,加藻处理约降低了1个单位.刚毛藻分解使上覆水总磷及各形态磷含量大幅上升,且随藻量的增加,上升幅度变大,其中TP含量变化在0.04～1.34 mg·L-1之间.藻+水处理上覆水中磷的形态以DOP和PP为主,而藻+水+沉积物处理SRP含量明显升高.结果说明,刚毛藻分解过程中自身可释放大量的磷,且释放形态以PP和DOP为主;另一方面,藻类分解可明显促进沉积物中磷的释放,从而使得上覆水SRP含量大幅增加.     

人工强制混合对金盆水库水体藻类群落结构时空演替的影响

为探明人工强制混合过程对水体藻类群落演替的作用影响机制,本研究利用扬水曝气系统对金盆水库主库区水体进行原位人工强制混合,对系统运行过程中水库水体理化参数及藻类进行原位定点监测.结果表明,金盆水库水体藻类共6门28属51种,扬水曝气系统的人工强制混合作用可显著抑制水体藻类的生长,并对其群落结构产生显著影响:扬水曝气系统运行前,藻类主要分布在表层水体,其中以小球藻(Chlorella vulgaris)为优势种属;扬水曝气系统运行后,表层水体藻密度大幅降低,藻密度垂向分布趋于均匀,优势种属有向小环藻属(Cyclotella sp.)演替的趋势.本研究利用冗余分析(RDA)方法,结合临界层理论(critical depth theory)和藻类生长特性,分析了人工强制混合过程中金盆水库水体藻类群落结构时空演替和主要理化参数变化之间的关系.分析结果表明,扬水曝气系统的人工强制混合作用主要通过迅速破坏水体热分层稳定性和显著增加水体混合深度(Z_(mix))来影响藻类群落结构的时空演替.     

PAFC-PDM复合混凝剂强化混凝去除水库源水中的藻类

将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)与聚合氯化铝铁(PAFC)复合制备了新型复合混凝剂PAFC–PDMDAAC (PAFC-PDM),对含藻的水库原水进行强化混凝处理研究.研究对比了PAFC-PDM,PAFC与预氯化工艺的除藻效果,并对其混凝除藻机理进行了初步探讨.结果表明,对于藻细胞数为7.98×106~1.17×107cells/L和浊度为2.56~3.59NTU的水库原水,当PAFC-PDM投加量为1.0mg/L时(以Al2O3计),藻类和浊度的去除率分别达到93.5%和81.7%,显著优于PAFC的混凝处理效果;对藻细胞进行扫描电镜和预氯化副产物分析表明,预氯化杀藻除藻方法,不仅破坏了藻细胞结构,而且产生了三卤甲烷类氯化消毒副产物,影响饮水水质;采用PAFC-PDM强化混凝工艺除藻,不破坏藻细胞,无消毒副产物.     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.     

长潭水库沉积物色素剖面分布及其环境意义

通过对长潭水库沉积物柱芯剖面色素、有机质、总氮和总磷的分析,结合现状水生态监测数据和近50年气候变化数据,揭示了长潭水库营养状态演替及初级生产力变化过程,探讨了人类活动和气候变化对长潭水库初级生产力和藻类演替的驱动作用.结果表明:长潭水库营养状态经历了稳定期、缓慢增长期和快速增长期3个阶段演替过程;沉积物色素剖面浓度也呈现3个阶段上升趋势,藻类由甲藻、硅藻为优势种逐渐演化为蓝藻、绿藻为优势种.外源氮磷输入增加和建库导致的水动力条件变化驱动了长潭水库初级生产力的增加和藻类种群的演替;近50年气候变化加速了水库藻类群落的演替,藻类的优势种演变为对温度敏感的蓝藻拉式拟柱孢藻.本文研究结果可为历史水生态资料缺乏水库的水生态演替识别和生态安全评估提供可借鉴的方法支撑.     

不同强度降雨径流对水源水库热分层和水质的影响

基于西安金盆水库2012~2019年汛期多场不同强度的降雨径流水质数据,对水温、浊度、总氮、总磷及含砂率等指标进行分析,全面探究不同强度降雨径流潜入过程及其对水源水库热分层与水质的影响.结果发现,不同强度降雨潜入库区位置不同,径流量较小时（洪峰流量<500m³/s）,径流为等温度层潜流,从温跃层上部进入库区;中径流（洪峰流量为500~1500m³/s）受温度和含沙量共同作用,潜入点下移,以中部层间流方式进入库区;大径流（洪峰流量>1500m³/s）受含沙量影响显著,潜流层厚度变大,径流以底部潜流方式进入库区.不同强度降雨径流对库区热分层影响也不同,小径流影响较小;中径流会破坏水体上部的温跃层,并在底部形成温度梯度较小的温跃层;大径流则会使中底部水体完全更新混合,导致中底部水体水温均匀一致,由温跃层直接过渡到恒温层.不同径流量、来水水质和潜流位置对主库区水质影响不同,TN主要以溶解态为主,占比在76%以上,TP则以颗粒态为主,占比达61%;径流量较低时,温跃层上部氮磷浓度较高,随径流量的增大,冲刷效果的增强,潜流层水体氮磷浓度变高,当热分层被打破时,整个断面浓度均明显升高.     

滨海电厂温排水影响下的温升平面分布和垂向变化研究——以罗源湾可门电厂为例

本文以罗源湾可门电厂温排水为研究对象,基于现场调查和数值模拟手段,研究了温排水对电厂周边海域水体环境温升的影响,分析了温升的平面分布和垂向变化特征,并绘制了最大温升包络线图。研究结果表明,温升平面分布与电厂海域潮流特征及岸线地形有关。温排水入海后,表层温升水基本上沿与岸线平行方向的电厂上下游海域扩散,沿岸方向扩散距离远大于离岸方向扩散距离。温升最大的区域位于排水口附近,并沿离岸和沿岸方向温升减小,且离岸方向减小更快。在剖面方向上,海水温升影响最大的区域在表层,并沿垂直方向影响区域迅速减小,对水面3 m以下的区域影响很小。潮差对水温的扩散趋势及范围有影响,总体上,潮差越小,温升水的扩散面积越大。     

Three-dimensional hydrodynamic and water quality model for TMDL development of Lake Fuxian, China

Lake Fuxian is the largest deep freshwater lake in China. Although its average water quality meets Class I of the China National Water Quality Standard (CNWQS), i.e., GB3838-2002, monitoring data indicate that the water quality approaches the Class II threshold in some areas. Thus it is urgent to reduce the watershed load through the total maximum daily load (TMDL) program. A three-dimensional hydrodynamic and water quality model was developed for Lake Fuxian, simulating flow circulation and pollutant fate and transport. The model development process consists of several steps, including grid generation, initial and boundary condition configurations, and model calibration processes. The model accurately reproduced the observed water surface elevation, spatiotemporal variations in temperature, and total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD) concentrations, suggesting a reasonable numerical representation of the prototype system for further TMDL analyses. The TMDL was calculated using two interpretations of the water quality standards for Class I of the CNWQS based on the maximum instantaneous surface and annual average surface water concentrations. Analysis of the first scenario indicated that the TN, TP and COD loads should be reduced by 66%, 68% and 57%, respectively. Water quality was the highest priority; however, local economic development and cost feasibility for load reduction can pose significant issues. In the second interpretation, the model results showed that, under the existing conditions, the average water quality meets the Class I standard and therefore load reduction is unnecessary. Future studies are needed to conduct risk and cost assessments for realistic decision-making.     

沈阳辉山水库水质污染现状分析及评价

根据《地表水环境质量评价办法》中规定的方法,对沈阳辉山水库进行了水质和富营养化状态评价,并对污染源和水质污染特性进行了分析。结果显示:水库水质类别为劣Ⅴ类,水质状况为重度污染。富营养化综合营养状态指数为34.44,辉山水库水质为中营养化水平,水库没有藻类水华的产生。水库主要污染指标为总磷、总氮和悬浮物,分别超出国家地表水Ⅲ类标准的14.2倍、5.85倍和2.72倍。整个库区水质变化不均匀,水质变化受库区沿岸污染物排放影响较大,辉山明渠上游和某工厂暗渠排污口输入是水库主要污染源,库区周围动迁后的荒地和蚯蚓养殖,是辉山水库地面径流和农业污染污染源。     

底栖藻对水丝蚓生物扰动效应的抑制研究

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)是富营养化湖泊中的底栖动物优势种,通过生物扰动可以提高水体营养盐浓度,并促进浮游植物生长.富营养浅水湖泊经生态修复后,水体透明度会得到改善,有利于底栖藻快速生长,从而降低水体营养盐水平.那么,底栖藻能否抑制水丝蚓对富营养水体水质的不良影响?为此,本文开展了双因素(底栖藻和水丝蚓)的室外受控实验,结果表明:在无底栖藻处理中,水丝蚓显著提高了水体总氮(TN)、总磷(TP)、总溶解磷(TDP)和叶绿素a(Chl-a)浓度,同时显著降低水体溶解氧(DO)浓度;而在有底栖藻处理中,水丝蚓对水体TP、DO及Chl-a浓度的影响不显著.研究结果表明,水丝蚓的生物扰动提高了水体营养盐和浮游植物浓度,促进水体富营养化.但底栖藻群落的发展能在一定程度上抑制水丝蚓的生物扰动效应.