基于Sentinel-2影像的洱海叶绿素a质量浓度反演

为动态监测洱海水体富营养污染物,利用遥感技术对反映水体富营养化的核心参数——叶绿素a质量浓度进行反演,建立适合当地当季的反演模型,对水体叶绿素a质量浓度进行宏观监测;通过洱海的秋季Sentinel-2影像和实测叶绿素a质量浓度数据,使用参数相关分析方法选取反演波段,建立BP神经网络模型和多元线性回归模型,随机选择7个样本点对2种模型进行交叉验证后,对洱海叶绿素a质量浓度进行反演。结果表明：Sentinel-2数据与叶绿素a质量浓度具有显著的相关关系(Pearson积矩相关系数的绝对值大于0.7, P <0.001),且分别在单波段、单波段比值和双波段比值中相关系数最大的波段及波段组合为B6、 B7/B6和(B6+B8)/(B7+B8a);隐含层神经元节点数为4的3层BP神经网络模型的均方根误差最小,决定系数最大,分别为0.002 8和0.925;2019年10月12日、11月9日,洱海叶绿素a质量浓度在空间上均呈北部高于南部的分布状态;BP神经网络模型的平均绝对误差百分比为21.36%、均方根误差为0.002 8、决定系数为0.925,多元线性回归模型的平均绝对误差百分比为27....     

三峡水库泄水期香溪河库湾营养盐动态及干流逆向影响

为了研究水库干流对支流库湾营养盐动态的影响,于2009年春季三峡水库汛前泄水期,通过监测分析了库湾水流特点及叶绿素a、总氮、总磷和溶解性硅酸盐的时空动态。研究发现:三峡水库汛前泄水期,库湾水体表现为分层异向流动,干流水体以异重流形式倒灌入库湾;特定的水流特性为泄水期库湾营养物质运移提供了水动力基础,水库干流对库湾营养盐的补给及水华暴发范围有明显逆向作用;受干流影响,氮和硅自河口至回水末端呈递减趋势,磷主要受上游来水影响,空间分布趋势与氮、硅相反;叶绿素a浓度峰值向上游移动,水华范围向上游收缩,河口处叶绿素a浓度的时间均值明显低于回水末端,表明三峡水库泄水期香溪河库湾下游水体水华受到干流逆向影响的抑制。     

基于GOCI数据的太湖叶绿素a浓度反演和蓝藻水华遥感监测

太湖蓝藻水华是广为关注的环境问题,迫切需要实现蓝藻水华的动态监测。利用静止轨道海洋水色遥感器(GOCI)遥感数据构建了太湖叶绿素a反演的三波段模型,使用归一化植被覆盖指数(NDVI)进行蓝藻水华监测,并进行了富营养化评价。结果表明:(1)三波段模型优于波段比值模型,可以用于GOCI遥感数据反演太湖叶绿素a浓度。(2)2019年6月3日太湖叶绿素a大致呈湖心和西部浓度低,北部和西南沿岸浓度高的空间分布;从10:15至15:15,叶绿素a浓度先升高后降低。(3)竺山湖和椒山周边水域水华聚集情况较为严重,是当天重度水华的主要发生区域;水华的时间变化规律同叶绿素a浓度变化规律一致。(4)对2019年4月和6月的GOCI遥感数据进行富营养化评价发现,太湖富营养化水平总体呈西部高东部低、北部高南部低、边缘高中间低的趋势;6月较4月富营养化水平明显加剧。     

湖泊富营养化治理成效阶段水环境特征研究——以贵阳市饮用水源地红枫湖为例

红枫湖是贵阳市重要的生活饮用水源地,20世纪90年代末期水体污染严重。从2008年开始进行综合治理,2011年起进入治理成效阶段。为了对治理成效期的水质状况有全面了解,为进一步污染治理和生态调控提供科学依据和对策,利用富营养化指数法和主成分分析方法对2011—2013年水体富营养化状态特征进行研究分析。结果表明:(1)在监测期,红枫湖始终保持中营养状态不变,但呈现逐年减弱的趋势,水质达标率逐年升高。(2)全湖的综合营养状态指数存在明显的时空异质性。(3)影响红枫湖水体质量的主控因子为叶绿素a、pH、透明度、总磷和高锰酸盐指数,总氮对其影响不显著。(4)在下一步治理中,继续加强外源性治理的同时,须加强水体内源性污染的治理工作,促进水质进一步好转。     

青山水库底泥磷释放与库区水体磷浓度的关系

通过对青山水库底泥磷释放特性的实验结果分析,对照库区水体浓度监测的数据,确定了库区各测点底磷释放量与水体浓度之间的关系,进而为库区环境总量控制与各支流的分配计算提供了依据。同时也为防止水库的进一步富营养化,进而改善水质提供了新的思路。     

基于MODIS数据遥感反演呼伦湖水体总磷浓度及富营养化状态评价

水体中总磷的浓度是衡量水环境的重要指标之一,对于水质和富营养化评价的研究具有重要意义。利用遥感卫星反演TP浓度并进行湖泊富营养化评价可以对湖泊TP浓度分布及富营养化程度进行全面整体监测,对水体水质实时动态监测和富营养化、洪灾等应急处理有较大的实用价值。以呼伦湖为研究区域,分别用2012年8月5日和2013年7月2日13个取样点的实测TP浓度值并结合同一天MODIS影像,进行TP浓度的特征波段选择,建立了基于MODIS遥感影像的半经验回归模型并进行验证,然后,应用模型反演呼伦湖2013年5—10月水体TP浓度值并结合舒金华修正营养状态指数模型进行富营养化评价。结果表明,在呼伦湖流域应用MODIS数据500 m分辨率中的第6、7波段可以较好地模拟水体中的TP浓度,呼伦湖2013年5—10月TP浓度分布较均匀,水体呈富营养化水平,与日常观测和其他学者得到的结果一致。研究表明,模型具有一定的预测能力,利用MODIS影像可以较好地对湖泊水体TP浓度进行反演并评价富营养化水平。     

基于实测光谱的叶绿素a估测模型

为了有效地监测太湖湖区的富营养化程度,建立一种最佳的估测模型。对太湖水体进行了连续监测,获得了从2004年10月20～29日的实测光谱数据和水质数据。通过实测光谱反射率和叶绿素a浓度的相关分析,得到了叶绿素a反演的最佳波段,并通过比值法、反射峰位置法、峰谷距离法、峰高法和一阶微分法建立了基于实测光谱的叶绿素a浓度的估测模型。通过14个检验点,分别对5种模型进行了对比分析,结果发现,通过比值法建立的估测模型总体误差最小,估测精度最高,其695 nm附近反射峰与677 nm反射谷的比值与叶绿素a浓度之间具有良好的相关性,可决系数R²可达0.7433,可以作为整个湖区叶绿素a浓度的最佳估测模型。最后,应用该模型对该季节湖区的营养化程度做出了总体评价。     

长春南湖营养盐与叶绿素a的分布与富营养化评价

在研究长春南湖水体中TP、TN和叶绿素a的时空分布及相关性的基础上,采用综合富营养化指数法对南湖水体进行评价。结果表明:(1)常温期,TP、TN和叶绿素a含量均为9月5月;9月的TP、TN为表层底层,叶绿素a含量为底层表层;5月的TP、TN和叶绿素a的含量均为底层表层;TP为渔场保护区人为活动区荷花池区,TN和叶绿素a含量均为渔场保护区荷花池区人为活动区。(2)冰封期,TP、TN和叶绿素a含量为水层冰层;TP、叶绿素a含量为渔场保护区人为活动区,TN为人为活动区渔场保护区。与常温期相比,TP、TN和叶绿素a含量总体上均为9月5月2月;各区水体中TP和叶绿素a含量的分布与常温期保持一致,而TN的分布有一定的变化。(3)相对于氮,磷含量的高低是控制藻类及浮游生物生长更为关键的因子。(4)9月的营养级别是中度富营养,2月的营养级别是中营养,5月的营养级别是轻度富营养。综合营养状态指数大小依次为9月5月2月。常温期不同功能区的营养级别均属轻度富营养。     

三峡库区支流回水区水体分层与藻类生长

三峡水库自2003年蓄水以来,库区支流形成了长短不一的回水河段,缓慢的水流和蓄积的营养盐导致回水河段由库区蓄水之初在短时间内出现水华,逐步发展到一年内水华可维持数月。为了研究回水区水环境与水华发生的关系,从2013年4月—12月,对库区北岸最大支流澎溪河的长年回水区——高阳平湖进行了定点监测。监测结果显示,季节性变化及三峡库区特殊的调度方式,导致高阳平湖水体在春、夏和秋季有明显分层。春季水华期间藻类群落结构单一,只出现4门9属,以蓝藻门的微囊藻(Microcystis)、绿藻门的实球藻(Pandorina)和空球藻(Eudorina)为主,秋季藻类结构组成增至7门52属,优势属逐渐被硅藻门的小环藻(Cyclotella)和针杆藻(Synedra)取代,水体各层藻类细胞密度差异消失。研究结果说明高阳平湖水体分层状况影响藻类生长和分布。     

水源水库沉积物磷的赋存形态及其与间隙水磷的关系

为了探明水源水库沉积物磷的赋存形态及其对水体磷的影响,采用连续提取方法,研究了周村水库沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物各形态磷与总磷、烧失量及间隙水中磷的相关性。结果表明,周村水库内源磷负荷较高,沉积物中TP表现出表层富集的现象,表层沉积物中TP空间分布存在较大差异,上游浅水区为554~563 mg·kg~(-1),库心附近为424~1 161 mg·kg~(-1),而坝前深水区高达812~2 969 mg·kg~(-1)。无机磷(IP)是总磷(TP)的主要成分,占TP的79.26%~89.12%,IP主要由铝/铁磷(Al/Fe-P)构成。沉积物中的Al/Fe-P含量很高,具有很大的磷释放潜能。沉积物中各形态磷的浓度垂向分布随深度增加而逐渐降低,其中B、C两点变化最为明显。相关性分析结果表明,间隙水PO3-4-P与Fe-P存在较好的相关性,说明Fe-P对周村水库沉积物间隙水中PO3-4-P浓度分布有着重要的影响,周村水库水体季节性分层导致恒温层厌氧情况的发生,Fe-P在厌氧还原条件下释放进入间隙水并向上覆水扩散,进而可能对水体水质产生影响。     

Global fallout Pu recorded in lacustrine sediments in Lake Hongfeng, SW China

Studies on the distribution and isotope compositions of fallout Pu are important for source characterization of possible future non-fallout Pu contamination in aquatic environments, and useful for dating of recent sediments to understand the pollution history of environmental contaminants. We present the historical record of atmospheric Pu fallout reconstructed from a sediment core from Lake Hongfeng, China. The Pu activity profile was in agreement with the 137Cs profile. Inventories were 50.7 Bq m(-2) for 239+240Pu and 1586 Bq m(-2) for 137Cs. The average 240Pu/239Pu atom ratio was 0.185+/-0.009, indicating that Pu originated from global stratospheric fallout rather than from direct tropospheric or close-in fallout from the Chinese nuclear testing conducted in the 1970s. Our data suggested that Lake Hongfeng would be an ideal setting for monitoring atmospheric fallout and environmental changes in this region.     

A modified cyanobacteria prediction model based on cellular automata model using N and P concentration reverse data: a case study in Taihu Lake

The problem of algal bloom caused by eutrophication has attracted global attention. Many scholars have studied the problem associated with algae bloom, but few have carried out dynamic monitoring, instead focusing on the formation mechanism of cyanobacteria. For our study of the Taihu Lake in China, we used Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and Landsat remote sensing image data from 2017 to establish a prediction model. First, we used MODIS data to retrieve the concentration of N, P, and chlorophyll a in water. Then, we applied the analytic hierarchy process (AHP) model to the inversion results to construct the diffusion potential index. Finally, we used C# to compile the cellular automata (CA) model. We found that the distribution of cyanobacteria predicted by our method was consistent with the algal bloom situation of Taihu Lake in 2017. The results showed that the method effectively predicts the dynamic transfer of cyanobacteria from outbreak to diffusion in a short period of time, which can help decision-makers monitor lake health.

     

Monitoring the genotoxicity of Lake Taihu, using two kinds of micronucleus tests

Mutagenicity of surface water in Lake Taihu was monitored by genotoxicological methods. The goal is to determine the situation concerning the contamination by mutagens, their distribution in the lake, and the potential effect on public health. In this study, the micronucleus test of Vicia faba root tip, a standard monitoring technique now in China, was carried out to make a preliminary screening of environmental mutagens in 39 representative sites of the lake. Highly significant differences in MCN permillage (average number of micronuclei per 1000 cells) and PI (pollution index) values were found among these sites. From the results, a rough distribution of the contamination could be obtained: mainly concentrated in the north-west area of the lake from several tributaries flowing into the lake. In order to provide further evidence, organic extracts from four entrances and one outlet of the five major tributaries were examined by the micronucleus test of human peripheral lymphocytes. The results were in accord with those of the micronucleus tests using Vicia faba. The tests also revealed that the intensity and mechanism of the pollutants were diverse in the different sources.     

聊城市城区河湖水中Hg、As浓度分布特征及健康风险评价

为了解聊城市城区河湖水中Hg、As浓度分布,于2010年12月19日采集、分析了20个表层水样中Hg、As浓度,并采用美国环境保护署推荐的健康风险评价模型对其进行了初步评价.结果表明:城区河湖水中Hg、As的质量浓度分别为0.016～0.366、0.494～23.438 μg/L,各主要河湖水中Hg的平均浓度大小为周公河＞东昌湖＞小运河＞徒骇河;As的平均浓度大小为周公河＞徒骇河＞小运河＞东昌湖;东昌湖Hg浓度超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅲ类水标准值,超标率为71.4％.各主要河湖水中Hg、As浓度的空间分布差异显著,Hg主要来源于大气沉降和沿岸生活污水的排放,As主要来源于工业废水,两者均受到上游来水的影响.As通过饮水途径产生的健康风险值在10-6～10-4 a-1,是Hg的103～106倍,高于部分机构推荐的最大可接受风险水平(1.0×10-6 a-1).建议有关部门应加强对聊城市城区河湖水中Hg、As的监测和环境风险管理.     

模糊物元识别模型在巢湖水体富营养化评价中的应用研究

选取TN、TP、Chl-a、COD、BOD5、DO和SD等7项指标,应用模糊物元识别模型对2000~2007年巢湖的12个水质监测点的富营养化等级进行了模糊识别。通过与巢湖同期水质浓度变化及其分布区域进行对比分析,验证了模糊物元识别模型在巢湖水体富营养化评价中的适用性。巢湖富营养化评价结果表明,2000~2007年富营养化呈逐年加重的趋势,据采样点模糊物元计算结果得知西巢湖(1#~6#)的富营养化状况比东巢湖(7#~12#)更严重,西巢湖贴近度最高值为0.9974,接近极富营养状态,而东巢湖的最高值仅为0.5866。从年际变化上看,2000~2007年东巢湖富营养化状况变化不大,营养状态级处在较低的水平,而西巢湖的富营养状况变化则较大,营养状态级则处在较高水平。     

连续式自清洁蓝藻收集设备的中试研究

近年来湖泊富营养化日益加重,各种除藻技术层出不穷,以机械捞藻法、滤网式收集法、排气分离式收集法等为代表的蓝藻收集方法迅速出现。为了进一步提高蓝藻的收集效率,开发了一种新型的连续式自清洁蓝藻收集设备,以叶绿素a含量为主要指标,判断蓝藻去除效果。在进水泵频率30 Hz,进水压力0.11 MPa的条件下,每间隔30 min洗...     

改进的TLI指数法及其在巢湖营养状态评价中的应用

对巢湖2000—2008年的监测数据运用SPSS做统计分析,得出叶绿素a与总氮、总磷和透明度的相关系数。通过得出的权重结果,分析出与26个湖泊的差异性,构建了改进的综合营养状态指数(TLI)评价方法,并提出评价的4个步骤。以巢湖为例,运用该方法对湖泊的营养状态进行评价,且对巢湖的富营养化程度做了年际和年内变化的综合评价,评价结果显示各营养物指标的相关关系在近30年有了较大变化,巢湖的富营养化现象已日益严重,已从轻度富营养化状态转变为中度富营养化状态。     

巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

Concentrations,distributions, sources,and risk assessment of organochlorine pesticides in surface water of the East Lake,China

East Lake resides in the urban area of Wuhan City and is the largest urban lake in China. The concentrations of 16 organochlorine pesticides (OCPs) were analyzed in 108 surface water samples collected from the East Lake. The total concentrations of OCPs ranged from not detected to 120 ng L^?1 with predominance of δ-HCH, heptachlor, and α-HCH. The mean values of HCHs and DDTs were 7.40 and 5.70 ng L^?1, respectively, accounting for 40 and 31 % of the total OCPs. For the five lakelets in East Lake, Houhu Lake exhibited the highest concentrations of HCHs, DDTs, and total OCPs, which has been used actively for fisheries and surrounded by suburban rural areas and farmlands. Historical lindane or technical HCH input was probably the source of HCH, while technical DDTs might be the source of DDT in the East Lake. The ratio between heptachlor and its metabolic products indicated recent input of heptachlor. Although the combining ecological risks for all aquatic species in the East Lake calculated by species sensitivity distribution reached approximately 10^?5, the OCPs in the East Lake had slight effects on aquatic organisms. The carcinogenic risks and non-carcinogenic hazard indices of DDTs and HCHs indicated that water in the East Lake was not suitable as water sources for human. However, the results indicated the water quality was safe for people to swim in the urban lake.     

The behaviour of residual contaminants at a former station site,Antarctica

In 1994, New Zealand's only mainland Antarctic base, Vanda Station, was removed from the shores of Lake Vanda, in the McMurdo Dry Valleys region of southern Victoria Land, Antarctica. Residual chemical contamination of the station site has been identified, in the form of discrete fuel spills, locally elevated Pb, Zn, Ag and Cd concentrations in soil and elevated Cu, Ni, Co and phosphate concentrations in suprapermafrost fluids in a gully formerly used for domestic washing water disposal. Pathways for contaminant transfer to Lake Vanda, potential environmental impacts and specific remediation/monitoring options are considered. While some contaminants (particularly Zn) could be selectively leached from flooded soil, during a period of rising lake level, the small area of contaminated soils exposed and low level of contamination suggests that this would not adversely affect either shallow lake water quality or the growth of cyanobacteria. Phosphate-enhanced growth of the latte may, however, be a visible consequence of the minor contamination occurring at this site.