巢湖水体悬浮物含量与光谱反射率的关系

利用高光谱地物光谱仪在巢湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析，在分析巢湖水体反射光谱特征的基础上，分别研究了悬浮物浓度与水体光谱反射率和光谱反射率的一阶微分之间的关系，结果表明在近红外波段范围，单波段反射率和一阶微分光谱反射率都与悬浮物的浓度有较好的相关性，而且利用微分光谱估算内陆水体悬浮物浓度有较大潜力。     

滆湖东岸生态修复试验区的水质净化效果

在滆湖东岸的小庙港湾,构建由沉水、浮叶和挺水植物组成的生态修复试验区,研究其水质净化效果.于2009年12月至2010年11月,跟踪监测敞水区(对照区)和试验区的水体理化指标.结果表明:(1)试验区水体悬浮物(SS)的去除效果较好,周年平均去除率达24.85％.(2)试验区水体透明度改善较明显,比敞水区提高11.24％. (3)试验区水体总磷(TP)和叶绿素a(Chl-a)的去除效果明显,两者浓度周年平均值分别比敞水区下降21.90％和22.83％.(4)试验区水体总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和高锰酸钾盐指数(CODMn)的周年去除率较低.与敞水区相比,CODMn和NiH3-N浓度的周年平均值分别仅下降9.49％和3.52％,TN浓度周年平均值比敞水区增加6.69％.(5)试验区水体水质的净化效果受季节、水生植物生长状况等因素的影响.     

汾河太原段有色可溶性有机物吸收特性及来源分析

加强城市河流水体有色可溶性有机物吸收特性及来源方面的研究,对认识和理解人类活动影响下河流有机污染物的行为特征具有重要意义。以汾河太原段为研究对象,探讨了CDOM吸收系数与总悬浮物(TSM)、有机悬浮物(OSM)、无机悬浮物(ISM)、叶绿素(Chla)、总氮(TN)和总磷(TP)等水质指标之间的关系,同时对CDOM的特征指标M值和指数函数曲线斜率S值进行研究。结果表明,(1)不同采样点CDOM吸收系数差异明显,a(440)的变化范围为0.40-1.20m^-1,且越到短波处差异越显著。(2)CDOM吸收与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体TP和TN存在显著正相关;CDOM吸收与水体颗粒物浓度相关,CDOM吸收系数与TSM、ISM和OSM呈显著正相关;但CDOM吸收与Chla不存在显著相关性。(3)汾河太原段夏季水体CDOM主要来源于陆源性有机污染物质的输入,浮游植物新陈代谢及腐烂降解对CDOM的贡献很小。(4)a(440)与M值呈显著负相关,M值与S值呈显著正相关,表明汾河太原段水体腐殖酸的相对含量高于富里酸,相对分子质量较大。(5)增加背景项的指数函数拟合模型精度优于常规指数函数模型,且拟合得到的S值较大,这对分析CDOM的组成和来源具有重要影响。该文对城市河流水体CDOM固有光学特性、组成和来源方面的研究可以提供重要参考,同时也可为城市水体CDOM的遥感估算提供理论依据和数据支撑。     

北京什刹海区域水体富营养化时空演变特征分析

通过现场调研及资料收集,对北京什刹海区域东小村桥、松林闸、后海、前海、北海等5个监测点水体的总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸钾指数(CODMn)、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)及综合营养状态指数的时空变化趋势进行分析和评价.结果表明,2007—2013年间什刹海区域水体TN和TP浓度偏高,Pearson相关系数分析表明水体TP浓度和综合营养状态指数呈显著正相关,即磷为水体富营养限制性因素.从时间演变趋势角度分析,2008年前后,该区域整体水质良好,营养化水平降低,其后水质状况呈恶化趋势.同时,什刹海水质变化具有显著空间变化特征,生态修复措施较为到位的后海和前海水质明显优于其上下游监测点,而这种空间变化特征主要源于什刹海及其上下游不同区段水体的相对独立性和各段水体受污染的差异性.     

包头市南海湿地水质现状分析与评价

南海湖是包头市唯一的天然湖泊,为了解包头市南海湿地的水质现状,根据南海湿地进出水特点于2015年4—11月合理布点采样,通过检测pH、DO、TN、TP、DP、NO_3-N、NO_2-N、NH_3-N、CODCr、Chl(a)等指标,对湿地水质现状进行分析,并采用污染指数法和营养状态指数法对湿地水体进行评价.结果表明,南海湿地水体达到严重污染级别,根据污染负荷分担率Ki值可知化学需氧量(22.93—45.98)、总氮(27.69—38.10)、总磷(5.93—28.03)对水体的污染最为显著,均超过地表水Ⅴ类标准,监测期间各点位TSI(chla)值均大于53,可知南海湖现已处于富营养状态.     

2016—2022年太湖胥口湾水质变化及对水温、水位的响应

明确太湖胥口湾水质特征及对环境变化的响应有利于维系区域水资源安全。研究追踪2016—2022年胥口湾水质变化趋势,分析了水质指标对水温和水位的响应。结果显示,胥口湾水质环境总体稳定,且总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)浓度和COD_Mn均呈下降趋势。但胥口湾水温年均值呈现快速上升趋势,上升幅度大于0.086℃·a^-1,对该区域生态稳定性形成威胁。冗余分析显示,虽然水温和水位对胥口湾水质环境波动的贡献率低于5%,但水温变化显著影响了水质环境(P<0.01),而水位波动不能有效解释水质变化过程。尽管如此,TN、NH₃-N浓度及COD_Mn、pH值对高水温(>30℃)较为敏感,而高水位(>3.8 m)显著影响了NH₃-N、TN、TP和叶绿素a浓度。总体而言,胥口湾水环境总体稳定趋好,但受水位尤其是水温影响较大。研究结果可为极端天气下水质管理提供借鉴。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

城市尾水深度处理工艺及效果研究

为探索适合城市污水厂尾水深度净化经济、有效的处理技术系统,使出水水质达到回补当地地表水源要求,为地区水环境健康与水质安全保障提供理论依据和示范。以城市污水处理厂尾水为研究对象,通过小试试验建立适合城市污水厂尾水深度净化的组合系统,该组合系统包括间歇曝气生物活性炭滤池与S型立体植物沟组合。系统运行的时间为129 d,每隔一定天数进行取样,测定其中TN(总氮)、NH3-N(铵态氮)、TP(总磷)、COD、溶解性有机物等进、出水营养指标参数变化,并利用综合水质标识指数法对出水水质进行评价。结果表明:该系统能明显降低尾水中上述污染物的质量浓度,试验期间出水TN,TP的去除率分别达到50%,70%以上,且出水总氮含量维持在10 mg·L-1以下,其中最低时总氮质量浓度为2.6 mg·L-1。进水总磷质量浓度范围在0.56~2.97 mg·L-1之间,经过上述系统处理后总磷质量浓度可以控制在0.2 mg·L-1以下。单独生物滤池单元处理后出水综合水质标识指数在5.632~3.510之间,平均综合水质类别可以达到地表水Ⅳ标准;组合植物系统处理后,出水综合标识指数在3.510~2.510之间,平均综合出水水质可以达到地表Ⅱ类水质的要求。上述研究结果表明该深度组合工艺可以进一步提高城市污水厂出水水质,并达到回补地表水四类水质的设计要求。     

生物转笼耦合水生植物修复城市湖库黑臭水体

本文利用生物转笼耦合水生植物系统处理城市湖库重度黑臭和轻度黑臭水体,研究该系统对两种黑臭水体修复性能,以及强化系统脱氮除磷的方法。结果表明:重度黑臭水体系统修复可在4 d内快速消除黑臭,轻度黑臭水体修复时间可缩短至3 d。经处理,两种水体氨氮浓度降至8 mg/L以下,溶解氧浓度提升至5 mg/L以上,透明度提升至33 cm以上,氧化还原电位提升至100 m V左右。两种水体经系统修复5 d后,氨氮浓度达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类标准,水中氨氮基本转化为总氮(TN)。同时,系统兼具一定的TN、总磷(TP)去除能力。碳源促进微生物和植物耦合技术去除城市黑臭水体TN,TP。间断投加碳源,系统修复作用1周后可使水体TN,TP浓度由《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的劣Ⅴ类值改善至Ⅳ类以内。     

贵州百花湖沉积物磷、氮及有机碳的空间分布特征

采集贵州百花湖沉积物柱芯,测定沉积物总磷(TP)、总氮(TN)和有机碳(Corg)含量,并进行TP、TN及Corg含量相关性分析.结果表明,百花湖沉积物TP、TN及Corg含量平均值分别为976 mg.kg-1,0.34%、2.91%,表层沉积物污染严重,随着沉积物深度的增加沉积物TP、TN及Corg含量逐渐降低.不同沉积物柱芯相同层位TP、TN及Corg含量存在较大差别,表明不同湖区底泥污染程度存在较大差异,在实施内源污染控制工程时需充分考虑这一特点,对不同湖区采用不同的治理与控制措施.     

基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。     

基于随机森林算法与农户视角的村落级农业面源污染风险分析

当前农业面源污染问题依然严峻,村落级尺度下各地块的污染风险状态精细识别有待进一步研究.本文针对三峡库区典型村落重庆市涪陵区南沱镇睦和村进行研究,结合无人机多光谱技术、农户行为调研、随机森林算法等进行地物识别及泛地块网格划分,通过测算总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP...     

基于实测高光谱数据的太湖悬浮物浓度与透明度分区

通过实地测量太湖水体的反射光谱和表层水质,利用实测数据以及水-气界面辐射传输模型计算其遥感反射率,并根据太湖的实际水质状况将其划分为3个区域,分别分析太湖总体和分区的反射光谱曲线,建立太湖不同区域水体悬浮物浓度和透明度的反演模型。结果表明,就悬浮物浓度和透明度而言,太湖3个区域中以东太湖水质最佳,贡湖、梅梁湖和竺山湖次之,南部和西部最差;对太湖进行分区研究能够更好地反应太湖水质的差异性,拟合各区域的水质状况,分区模型精度较全湖区模型高,误差也普遍较小,能够提高研究结果的可信度和可行性。     

洞庭湖水污染特征及水质评价

于2016年4月—2017年3月对洞庭湖区11个监测断面396个表层水样进行采集,选取8个水质指标进行因子特征分析,并采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对洞庭湖水质进行综合评价.洞庭湖水体呈弱碱性,总氮(TN)和总磷(TP)为超标污染物.单因子评价法结果表明,TN和TP为洞庭湖水质的主要限制因子,TN参与评价时,洞庭湖水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类.综合污染指数法结果表明,洞庭湖水质状况为中污染,平水期水质优于枯水期和丰水期,主要污染因子为TN、TP、五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn).主成分分析结果表明,洞庭湖水质主要受p H、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)和TN等指标影响,西洞庭湖水质较好,南洞庭湖次之,东洞庭湖较差.3种方法是定性和定量评价的有机结合,评价结果不完全一致,故采用多种评价方法来开展水质评价十分重要.     

基于后向散射系数的鄱阳湖悬浮物浓度反演与垂直分布特征

水体悬浮物浓度垂直分布监测对掌握湖泊水环境空间变化具有重要作用,但目前传统的采样方法获取的悬浮物浓度存在垂直观测不同步、连续剖面快速监测难度大等问题。以鄱阳湖为例,通过对湖泊水体后向散射系数和悬浮物浓度的垂直监测,构建并应用了基于水体后向散射系数的悬浮物浓度垂直分布反演模型,实现了水体悬浮物浓度垂直分布快速监测的目的。结果表明,鄱阳湖水体700 nm波段的后向散射系数与总悬浮物浓度和无机悬浮物浓度具有较好的相关性,构建的指数函数关系效果最佳,决定系数(r~2)分别为0.849、0.811,模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.56、8.70;鄱阳湖水体分为4种垂直分布类型:混合均匀型(A型)、增大型(B型)、中层增大或减小型(C型)、上部增大下部混合型(D型),近70%的监测站点为垂直非均匀水体;鄱阳湖水体总悬浮物浓度垂直剖面层化现象和沿程纵向变化明显,主要受水位变化、水体流速和流态的改变、采砂活动等湖区自然条件和人类活动,以及河流来水的浑浊程度等多因素影响。研究结果可为摸清湖泊水体悬浮物浓度的空间分布规律提供数据支持,为解决湖泊高动态水体悬浮物浓度垂直监测的问题提供测量技术和方法支持。     

滇池沉水植物分布区域水环境现状与健康评价

水环境健康是湖泊生态系统健康的基础。为了识别滇池近岸不同区域水环境重点问题,对滇池近岸不同区域水环境健康状况进行评价,为滇池水环境治理提供科学依据。于2016年4月、7月、11月,分别对滇池24个湖湾沉水植物、水质进行调查,选取悬浮物(SS)、叶绿素a(Chl a)、化学需氧量(COD_(cr))、总氮(TN)、总磷(TP)、透明度(SD)、沉水植物种类、生物量、盖度等9个水环境健康评价因子,应用GIS空间分析技术和SPCA分析模型对滇池水环境健康等级进行划分。研究结果表明,滇池现有沉水植物9种,以篦齿眼子菜(Stuckenia pectinata)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、马来眼子菜(Potamogeton wrightii)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等耐污种为主,外海北部无可见沉水植物。相较20世纪60~90年代,沉水植物种类、分布范围均呈不断衰退趋势;从污染物质量浓度分布范围来看,滇池SS为0.9~78.33 mg?L~(-1),TN为0.51~26 mg?L~(-1),TP为0.08~32.38 mg?L~(-1),COD_(cr)为5.66~38.38 mg?L~(-1),Chl a为42.15~248.4 mg?m~(-3);从污染物空间分布来看,SS、TN、TP和Chl a浓度均值以外海北部最高,是滇池污染物高富集区,草海COD_(cr)和Chl a浓度均值较高,外海南部TN浓度均值较高,外海东部TP浓度均值较高。水环境健康状况分级评价结果表明,滇池水环境较不健康和不健康区域占评价区域的29.17%,水环境健康区域占评价区域的4.16%;滇池北部福保湾-宝丰湿地公园水环境健康状况最差,生态系统严重退化,点源和面源污染治理仍是外海北部的防控重点;草海东风坝内近岸区域水环境健康状况最好,但仍需加强有机污染物和藻类的治理。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

太湖入湖河流氮磷时空分布特征

为探究典型入湖河流的水环境状况,选取太湖入湖河流梁溪河为研究对象,于2017年12月—2018年12月进行定期取样监测,开展水体氮磷时空分布特征的分析.结果表明,梁溪河支流的污染状况比干流严重,大多支流为劣Ⅴ类水.其中,干流总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、总磷(TP)浓度的变化范围分别为0...     

府河水体及沉积物细菌群落结构分布特征及其影响因素

城市河流承接不同类型的废水导致水质恶化,影响河流生态系统.通过分析河流细菌群落结构变化,不仅可以判断河流污染特征,还将有助于河流污染治理与生态修复.笔者研究了府河夏季上下游水体和沉积物理化性质,并采用高通量测序法分析了细菌群落结构特征.结果 表明,府河上游水质化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度显著高于下游(P＜0.05),沉积物中重金属镉、锌和铅含量较高,均值分别为(0.44±0.03)、(182.17 ±0.34)和(35.76±0.20) mg· kg-1.府河沉积物细菌多样性及丰富度明显高于相应上覆水体,变形菌门(Proteobacteria)是水体和沉积物中的第一优势菌,水体中参与氮循环的蓝藻菌门(Cyanobacteria)的高丰度说明府河存在一定的富营养化,此外,可以分解有机物的放线菌门(Actinobacteria)在下游丰度高于上游;沉积物中具有致病作用的拟杆菌门(Bacteroidetes)在上游城市河段丰度较高.细菌群落空间异质性结果表明下游硝化细菌(nitrifying bacteria)和反硝化细菌(denitrifying bacteria)的丰度(分别为62.25％和31.29％)明显比上游高.水体细菌多样性和温度、pH、总有机碳有显著相关性(P＜0.05),冗余分析显示NH3-N、总氮(TN)、TP和pH对细菌群落结构影响较大;而pH、TN和重金属镉是影响下游沉积物细菌群落结构的主要环境因子.