入湖河流水质对土地利用时空格局的响应研究:以洱海北部流域为例

揭示土地利用与入湖河流水质的内在联系是非点源研究的重要内容,以洱海北部流域为研究对象,从土地利用类型组成和空间格局入手,综合空间分析和统计分析方法对两者响应关系进行研究.结果表明,研究区平均坡度(SLOPE)、植被区面积百分比(VEG)作为表征土地利用类型组成的指标,与入湖河流TN和TP的关系显著,斑块密度(PD)、农业用地斑块密度(PDagr)、水体形状指数(LSIwat)作为表征土地利用空间格局的指标,与TP和NH+4-N的关系显著;类型水平下,入湖河流水质对土地利用空间格局的响应关系较景观水平强,水质响应指标为雨季TP和旱季NH+4-N,回归调整系数R2分别为0.761和0.978;旱季,入湖河流水质对土地利用的响应关系强于雨季,水质响应指标为TN、TP和NH+4-N.因此,进行洱海北部流域非点源污染治理时可考虑提高植被覆盖率和农业用地集约化程度,尽量避免旱季对自然水体的人为干扰,后续进行土地利用空间格局与入湖河流水质关系研究建议选类型水平.     

骆马湖及主要入湖河流表层水体中抗生素的赋存特征及风险评价

采用固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法(SPE-UPLC-MS/MS)分析了骆马湖及主要入湖河流表层水体中磺胺类(SAs)、喹诺酮类(QUs)、四环素类(TCs)、大环内酯类(MLs)和青霉素类(PLs)这5类39种抗生素的浓度水平,分析了主要入湖河流的污染贡献率,并评价了抗生素潜在的生态与健康风险.结果表明,42个...     

洱海北部入湖河流水质特征及其对北部湖区的影响

基于2016—2018年罗时江、弥苴河、永安江及洱海北部湖区监测数据分析,探讨洱海北部入湖河流污染变化特征及对北部湖区的影响。结果表明:1）"北三江"监测断面总磷、COD、氨氮浓度整体稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ—Ⅲ类标准限值内,年内污染物浓度变化表现出典型的农业面源污染特征,且受流域内产业模式等的综合影响;2）研究期间,河流首要污染物为TN,旱季次要污染物为COD,雨季为TP。雨季入湖负荷高于旱季,弥苴河污染负荷大于罗时江、永安江。"北三江"入湖TN和TP污染负荷分别占洱海允许负荷的50.1%和59.7%;3）入湖河流的磷元素输入是洱海北部湖区磷污染的重要来源。北部湖区污染物浓度对氮、磷入湖污染负荷相关性次月强于当月,响应存在延迟。筛选环境友好型种植模式,控制"北三江"氮磷入湖负荷,有利于保护洱海水环境。     

洱海西部入湖河流白鹤溪主要污染物时空变化特征分析

为识别入湖河流对洱海水质的影响,2013年9月—2014年8月对洱海西部入湖河流白鹤溪进行了为期1 a的水质监测,研究其主要污染物时空变化特征,估算污染物的入湖负荷量并解析其来源。结果表明:白鹤溪上游区和中游区水质较好,平均为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质,下游区和入湖区水质较差,为Ⅳ类水质;白鹤溪CODMn〔(5.10±1.38)mg/L〕、N H 4 + -N浓度〔(0.87±0.76)mg/L〕较低,TN浓度〔(2.81±1.24)mg/L〕、TP浓度〔(0.26±0.12)mg/L〕较高,TN和TP是水质污染的主要指标。白鹤溪主要污染物7—10月入湖负荷量最高,占全年入湖负荷总量的70%左右;其次是12月—翌年2月,占全年入湖负荷总量的18%左右。雨季白鹤溪CODMn、N O 3 - -N浓度显著高于旱季(P<0.05),而N H 4 + -N、TN和TP浓度雨季与旱季没有显著差异,说明CODMn、N O 3 - -N主要来自非点源污染,而N H 4 + -N、TN和TP主要来自点源和非点源污染的共同输入。     

西洞庭湖入湖河流磷的污染特征

为识别西洞庭湖长江三口分流来水与洞庭湖水系河流来水磷元素的污染特征,于2016年1-12月在西洞庭湖的主要入湖河流松滋河（三口分流河道）、沅江和澧水（洞庭湖水系河流）开展了水文水质同步调查,研究了入湖河流中磷浓度和组成的时空分布特征,剖析了水文因素对磷污染特征的影响,探究了磷的来源结构.结果表明,3条主要入湖河流流量平均值表现为沅江（1 718 m3/s）>松滋河（935 m3/s）>澧水（884 m3/s）,ρ（TP）平均值表现为沅江（0.070 mg/L） < 澧水（0.077 mg/L） < 松滋河（0.138 mg/L）;沅江的年均入湖磷通量（4 177.26 t/a）对于西洞庭湖磷污染而言仍起主导作用;沅江、澧水与松滋河的磷的形态以DTP（溶解态磷,占比为78.56%~90.19%）为主,并且松滋河DTP占比（90.19%）显著高于沅江和澧水（78.56%~83.34%）.进一步的分析显示,3条河流的磷污染状况受水文因素影响显著,沅江和澧水磷浓度表现为汛期高于非汛期,磷的主要来源为非点源;松滋河的磷浓度表现为非汛期高于汛期,汛期主要取决于长江来水状况,非汛期主要取决于松滋口以下区间的点源污染状况.研究显示,3条河流磷浓度和形态均具有时空差异性,并且年内变化规律差异较大.      

辽河流域氮素时空分布及其对土地利用和降雨的响应

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016～2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨的响应进行了研究.结果表明：(1)在时间上,7年来总氮浓度整体呈上升趋势,氨氮浓度呈下降趋势.总氮和氨氮浓度呈明显季节规律,其中总氮浓度在秋冬季节高,在春夏季节低;氨氮浓度在春冬季节高,在夏秋季节低.(2)空间上,总氮浓度呈西高东低分布;氨氮浓度呈中间高四周低分布.汇入支流和上游发源地总氮浓度过高,可能分别是辽河流域西部小凌河流域和饶阳河流域总氮浓度高的原因.(3)农田和城市用地是氮素升高的主要影响因素,森林对氮素具有净化作用.土地结构对总氮在小尺度、枯水有更好的解释能力,而氨氮在大尺度、丰水有更好的解释能力.(4)强降雨发生之后,氮素浓度通常在当天或雨后1～5 d内达到峰值.随着降雨强度的增加,氮素浓度呈现先增加后减少的趋势.     

区域协同机制在太湖主要入湖河流污染控制中的应用——以太[氵鬲]南运河为例

太湖流域属于平原河网区,水系相互连通.单一河流的整治往往不能解决问题,而是需要整个区域的协同控制.区域成员在统一规划的运作下,建立协同机制,加强区域间协作,实现所有区域的信息共享,提高污染治理效率,从而构成公平、共赢的局面,进而保持区域的经济、社会、环境协调发展.     

巢湖及其入湖河流表层沉积物营养盐和粒度的分布及其关系研究

为识别巢湖及其入湖河流的主要污染特征及其来源,测定了巢湖及其入湖河流34个采样点表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)及有机质(OM)浓度,分析了TN、TP、IP、OP、OM浓度及粒度分布间的相关性。结果表明,巢湖西半湖区沉积物营养盐浓度明显高于东半湖区,巢湖中部沉积物营养盐浓度明显偏低。南淝河沉积物营养盐浓度明显高于其他入湖河流,并在流经合肥市的下游处达到最高值。相关性研究表明,沉积物中TOC与TN,TN与OM,TP与IP表现出显著相关性,表明沉积物中氮主要以有机氮的形态存在,与有机氮相比,沉积物中无机氮浓度相对恒定,沉积物中磷主要以无机磷的形态存在;TN与TP、IP也表现出显著相关性,表明沉积物中氮磷来源具有同源性。随着沉积物粒径的增大,沉积物粒径与TOC、TN、TP、IP的相关性变差。     

南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究

利用化学连续提取法对南四湖湖区及主要入湖河流河口区的表层沉积物样品中的磷的化学形态进行了提取.分析结果表明:南阳湖、独山湖和位于湖西的入湖河流沉积物中总磷含量较高,变化范围为571.67～1113.55mg·kg-1;不同形态磷的含量差异较大,排序为:钙磷(Ca-P)>有机磷(OP)>弱吸附态磷(Ads-P)>铁磷(Fe-P)>铝磷(Al-P);TP与Ca-P、Ads-P、OP之间存在正相关关系,相关系数r分别为0.85(p<0.01)、0.85(p<0.01)和0.63(p<0.01);Ads-P与Ca-P、Ads-P与OP之间也存在正相关关系,r分别为0.74(p<0.01)和0.60(p<0.05);Fe-P与Ca-P之间存在负相关关系(r=-0.62,p<0.05);BAP只与OP之间显著正相关(r=0.82,p<0.01),由OP可以粗略地估算出沉积物中潜在的可释放磷,即有效的内源磷负荷;南四湖沉积物中有机磷的含量很大程度上取决于有机质含量的多少.     

降雨变化对鄱阳湖区乐安河流域非点源产污的影响

以鄱阳湖典型入湖河流乐安河为例,构建SWAT模型,基于流域2020年土地利用类型空间差异特征,选取2011(枯水年),2014(平水年),2015(丰水年)作为典型降雨年份探究降雨差异对流域营养盐产污规律的影响。结果表明：不同降雨条件下流域营养盐产污负荷顺序为丰水年>平水年>枯水年。下游沿主支分布区域径流量以及中下游德兴-鄱阳万年段的TN和TP对降雨量增加的响应更为敏感;流域径流量对降雨量减少的响应空间差异不显著,婺源-德兴段的TN和TP对降雨量减少的响应程度高,而鄱阳-万年段对降雨量减少的响应程度则较低。研究结果可为流域制定针对性污染控制措施,进一步有效削减入鄱阳湖营养物负荷提供科学参考。     

太湖入湖河流总氮与氨氮相关性特征分析研究

针对河流缺少总氮环境质量标准的问题,以太湖流域入湖河流历年多组实测监测数据为基础,选择总氮与氨氮两项指标,开展太湖入湖河流总氮与氨氮相关性研究,总结数据的潜在规律,为有效控制氮排放提供技术支撑.结果表明:氨氮和总氮浓度呈现明显的正相关性.不同水质类别河流中氨氮和总氮关系呈现不同特征,对于Ⅴ类和劣于Ⅴ类等污染较重水体,水体中氨氮形态存在的氮化合物占比较高;对于水质类别较好的水体,氮化合物以其它形态为主.太湖入湖河流以氨氮形态存在的氮化合物总体较高,太湖入湖河流新旧污染同时存在现象较明显.     

深圳市2015~2021年雨源型河流水质时空变化及其对降雨的响应

雨源型城市河流水容量偏小,缺乏动态补充水源,易受污染.基于深圳市2015~2021年全市（不含深汕）9大流域的21个水质指标数据和逐日降雨数据,利用单因子指数评价、综合污染指数、层次聚类分析和Pearson相关分析等方法,研究深圳市河流水质时空分布特征及特征污染物对降雨的响应关系.结果表明：①2015年全区大部分断面水质都是劣Ⅴ类水,2018年10月后河流水质总体得到大幅度改善,与2018年深圳市开展治水专项活动背景一致,到2021年约62%的断面水质达Ⅰ~Ⅲ类水标准;②深圳市（不含深汕）西部人口稠密地区的水质污染较东部更严重,河口和支流下游水质污染较上游更严重;③深圳市坪山河、龙岗河、茅洲河和深圳河的水质受降雨的影响显著;④深圳市河流的主要特征污染指标是DO、COD、BOD₅、NH₄⁺-N、TP、高锰酸盐指数、石油类和阴离子表面活性剂;对于坪山河和龙岗河,降雨使TP和NH₄⁺-N指标浓度升高;对于茅洲河,降雨使TP和COD指标浓度升高;对于深圳河,降雨使COD、TP和NH₄⁺-N指标浓度升高.以上结果能够揭示深圳市雨源型河流水质时空变化情况及其对降雨事件引发的非点源污染的响应关系,为深圳市打造更高品质水环境提供科学参考.     

太湖流域氮磷等大气沉降研究

采用太湖流域常州、无锡、苏州地区六个测点大气沉降一年的监测数据,研究确定太湖流域总氮、总磷及高锰酸盐指数等项目的大气湿沉降率,根据变化趋势图总结变化特征,并从中分析湿沉降率波动的原因.基于相关文献资料的查阅,根据大气湿沉降率测算大气氮磷等通过湿沉降输入太湖湖体的总量,最后初步估算太湖流域大气氮磷等总沉降量.     

环太湖主要河流氮素组成特征及来源

以2012年太湖20条主要环湖河流中氮素的逐月调查数据为依据,探讨了河水中氮素的含量、形态组成和季节性分布规律,旨在为进一步实施入湖河流小流域的污染治理提供依据. 结果表明,太湖20条环湖河流的ρ(TN)平均值为2.53~6.31 mg/L,鉴于太湖水体中ρ(TN)多年来居高难下,水质类别主要由ρ(TN)决定,因此按ρ(TN)年均值,将环湖20条河流分为重度、中度和轻度污染3类. DIN(溶解态无机氮)是氮素的主要存在形式,ρ(DIN)平均占ρ(TN)的72%以上. 其中,重度和中度污染河流中ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)各占ρ(DIN)的约50%,轻度污染河流则以NO₃--N为主,ρ(NO₃--N)占ρ(DIN)的60%以上. 除个别河流外,重度和中度污染河流水体中非汛期(11月—翌年4月)ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)普遍高于汛期(5—10月),并且汛期和非汛期差异显著. 这可能与非汛期的水温较低并且污水处理厂及湿地等生态系统的氮素去除率低于汛期有关,此外,也说明点源污染占主要地位;轻度污染河流中ρ(NH₃-N)在汛期和非汛期差异不显著,说明点源和非点源负荷相当. 重度和中度污染河流应重点针对点源污染开展治理;轻度污染河流应将点源、面源污染协同治理,以利于进一步改善水质.      

松花江流域氮时空分布特征及源解析研究

松花江流域是我国氮污染较为严重的流域之一,为了研究松花江流域氮时空变化特征和主要来源,结合松花江流域2003-2018年国控断面NH₄+-N、TN及相关指标的监测数据和典型断面采样检测数据,采用季节性Kendall检验法分析了松花江流域ρ（NH₄+-N）、ρ（TN）和ρ（COD_Mn）的历史变化趋势,利用Origin 8.0软件绘制了ρ（NH₄+-N）、ρ（TN）和ρ（COD_Mn）的沿程分布图及水期规律图,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明:①松花江流域城市污染排放对水体氮浓度具有较大影响,城市下游断面氮浓度远高于城市上游断面,并且松花江流域支流氮浓度高于干流.②时间维度上,松花江流域水体中不同水文期ρ（NH₄+-N）和ρ（TN）变化规律为枯水期>平水期>丰水期,ρ（COD_Mn）变化规律为枯水期 < 平水期 < 丰水期.③季节性Kendall检验法分析结果显示,松花江流域90.0%的断面ρ（NH₄+-N）呈下降趋势,62.5%的断面ρ（TN）呈上升趋势,且上升趋势断面主要集中在支流伊通河、阿什河上.④13个典型采样断面δ15N-NO₃（硝酸盐氮同位素）和δ18O-NO₃（硝酸盐氧同位素）值域范围分别为1.52‰~11.15‰、-13.82‰~1.32‰,水体氮主要来源于含氮肥料、土壤侵蚀造成的有机氮输入以及人畜排泄物和城市生活污水输入.研究显示,近15年来松花江流域干流水体氮污染情况呈好转趋势,但重要支流水体氮污染仍严重,城市污染排放是流域水体氮污染的重要影响因素之一,需要加强对城市生活污水及化肥和粪肥等农业面源输入的管控.      

岱海水体氮、磷时空分布特征及其差异性分析

通过2018～2019年调查数据及历史相关监测资料,分析了岱海上覆水中氮、磷时空分布特征及主要影响因素,并探讨了氮形态、磷形态的时空分布差异性.结果表明,岱海上覆水总氮和总磷常年处于较高水平,尤其是总氮浓度明显高于全国其他湖泊.岱海上覆水总氮浓度在3.29～4.99 mg·L^-1之间,平均值为(3.93±0.33)mg·L^-1;总磷浓度在0.063～0.163 mg·L^-1之间,平均值为(0.111±0.023)mg·L^-1.上覆水中总氮和总磷浓度在春季、夏季呈现湖心深水区明显高于周边,秋季呈自东向西递减的趋势,而在冬季则呈现南部浅水区高于北部区域的趋势.上覆水中氮和磷营养盐均以溶解态为主,溶解态总氮和溶解态总磷占总氮和总磷的比例高达86.62%和77.84%,且溶解态氮以硝态氮为主导、溶解态磷则以有机磷为主要形态.研究中发现,湖水浓缩和内源营养盐释放是造成水体高总氮和总磷的主要原因,建议结合工程措施进行内源治理和生态修复,以防止水质进一步恶化.     

太湖流域上游平原河网污染物综合衰减系数的测定

改善太湖水质需要削减上游河流进入太湖的污染物总量.为了探求太湖流域上游平原河网的自净能力,开展原位实验测定了枯水期高锰酸盐指数、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的综合衰减系数,根据河道的水力特征对综合衰减系数进行了修正,并利用一维稳态水质模型对修正前后综合衰减系数的可靠性进行了验证.结果表明,高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP的综合衰减系数分别为:0.0296~0.4106、0.0224~0.3564、0.0137~0.3046和0.0555~0.5725 d~(-1).可靠性验证表明高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP综合衰减系数修正前的平均相对误差分别为8.39%、14.40%、11.43%和19.22%,修正后的平均相对误差分别为10.65%、14.34%、11.37%和19.24%.修正前后高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP的平均相对误差均小于20%且变化不显著,表明综合衰减系数的测定结果能够为太湖流域上游平原河网的污染物总量控制管理提供科学参数;也表明枯水期的水力条件对综合衰减系数的影响较小.     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

太湖不同介质中磷的污染特征及其治理启示

磷是现阶段制约太湖水环境持续改善的关键指标,也是太湖蓝藻暴发的重要诱因之一.为揭示太湖不同介质中磷元素的特征及其之间的迁移转化关系,对太湖全湖表层水、上覆水、间隙水和沉积物中TP浓度进行了调查分析.结果表明,太湖表层水和上覆水ρ（TP）处于地表水Ⅰ～Ⅳ之间,平均值分别为0.09 mg·L^-1和0.085 mg·L^-1,间隙水ρ（TP）是上覆水的4～8倍,平均值为0.558 mg·L^-1.太湖沉积物中TP负荷主要集中在表层0～30 cm,ω（TP）范围在413～1 531 mg·kg^-1,深层（30～100 cm）沉积物的TP含量总体较为稳定.太湖沉积物-水界面的磷元素交换总体比较活跃,不同介质中TP污染的空间分布一致性较强,总体表现为西北部高于东南部,西北部湖区中,竺山湖不同介质中TP含量均达到严重污染的程度,梅梁湖和西部沿岸区因间隙水与上覆水TP浓度梯度差较大,内源释放风险较高.TP含量在沉积物中总体表现为随深度增加而降低的趋势;近现代人类活动的影响主要聚集在表层0～30 cm沉积物,该泥层是底泥...