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。     

乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的荧光及紫外光谱研究

运用紫外可见光吸收光谱与荧光光谱研究乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的来源、结构及腐殖化程度。r_(A,C)、HIX、SUVA₂₈₀和SUVA₂₅₄等被用于表征DOM的腐殖化程度和芳香构化程度及结构,f_450/500用于指示DOM的来源。研究结果表明：腐殖化程度最高的点为湖泊东部的W4样点,腐殖化程度最低的为总排干影响区域的W1样点。E_253/203表明湖泊入口处沉积物孔隙水中有机质主要为不可取代的芳香环结构。荧光指数f_450/500为1.57～1.82之间。总体而言,f_450/500的值更接近于1.6,处于2个端源中间,说明乌梁素海DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入。相关分析的结果表明, DOM的不同来源对其腐殖化程度产生影响。随着腐殖化值的增大,DOM的来源由生物源向陆源过渡。     

基于模糊权重下的多层评价地下水资源模型的构建及应用

在应用模糊权重与层次分析法的基础上,构建多层综合评价地下水资源模型. 应用该模型对海河流域的地下水资源进行综合评价,分别选取太行山前地带的石家庄、中部平原地带的沧州和衡水、东部滨海地带的天津为典型评价地区;水量以评价区域为评判集,而水质采用单项指标5级分级标准. 评价结果:石家庄的优先排序为第1位,表明其不仅水量丰富,而且水质较好,适合各种用途;天津处于第2位,该地区水质一般,储量较少,适合于生活饮用供水源和农业用水,但近海地区出现不同程度的海水倒灌,水的矿化度过高,不能直接利用;沧州和衡水排在后2位,表明该地区水质较差,储量也少,适用于农业和某些工业用水,经过必要的处理后方可作为生活饮用水.      

白塔堡河底泥DOM组成结构的荧光光谱与多元统计模型表征

利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)分析、层次聚类分析(HCA)和分类回归树(CART)模型,以东北典型城镇化河流——白塔堡河为研究对象,分别在该河的农村段、城镇段和城市段采集表层底泥样品,研究表层底泥中溶解性有机质(DOM)的荧光组分,分析荧光组分空间特征,识别DOM特征的关键因子,并辨识污染源。结果表明:白塔堡河底泥DOM中包含6个DOM荧光组分,即类富里酸(C1)、微生物代谢产物(C2)、类胡敏酸(C3)、类色氨酸(C4)、类酪氨酸(C5)、酚类物质(C6);白塔堡河城镇段DOM荧光物质浓度最高,城市段次之,农村段最低;白塔堡河农村段底泥DOM以内源为主,城镇段与城市段受陆源和内源物质的双重影响;白塔堡河底泥污染程度为城镇段>城市段>农村段,底泥DOM呈现出农村段、城镇段和城市段分异特征;类酪氨酸与类富里酸是识别底泥DOM特征的2个关键因子。     

应用多元统计研究蘑菇湖水体DOM紫外光谱特征

为了探究蘑菇湖水体中DOM（溶解性有机物）的组成和结构特征、识别来源及表征腐殖化程度,采用UV-Vis（紫外-可见吸收光谱）和紫外吸收光谱指数、多元统计分析方法对蘑菇湖水体DOM进行表征.结果表明:①蘑菇湖水体DOM腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减,DOM主要以脂肪链和酯类等非极性官能团及相对分子质量较大的外源胡敏酸为主. ②皮尔逊相关性分析发现,A_{250 nm}/A_{365 nm}、A_{240 nm}/A_{420 nm}与A₃/A₂（600~700 nm与460~480 nm波段下的积分面积之比）之间呈显著正相关,A_{465 nm}/A_{665 nm}、S_R〔光谱斜率比,S_g（275~295 nm）/S_g（350~400 nm）〕、A₂/A₁（460~480 nm与260~280 nm波段下的积分面积之比）与A₃/A₁（600~700 nm与260~280 nm波段下的积分面积之比）之间也均呈显著正相关,而二者之间呈负相关,表明蘑菇湖水体中DOM的腐殖化水平与有机质的相对分子质量、芳香度以及苯环碳骨架的聚合程度等密切相关. ③CCA（canonical correspond analysis,典范对应分析）结果发现,蘑菇湖水体采样点与DOM的芳香度、腐殖化程度存在一定的相关性,与皮尔逊相关性分析结果相似.研究显示,UV-Vis、紫外吸收光谱指数、多元统计分析能够在一定程度上表征蘑菇湖水体DOM的分子量、芳香度以及腐殖化程度.      

蘑菇湖沉积物间隙水溶解性有机质紫外可见光谱研究

从蘑菇湖选取7个采样点,提取沉积物间隙水DOM样本,运用主成分分析与聚类分析方法对蘑菇湖沉积物间隙水紫外可见光谱进行解析,识别光谱组分与主控因子,并研究DOM的组成、腐殖化程度及空间变化。结果表明,DOM组分为木质素和奎宁、羧酸基团及多烷基腐殖质等,在外围区与深湖区2个区域存在明显差异。从吸收光谱推演出具有良好相关性的S_r、SUVA₂₅₄、E₂/E₃、E₂/E₄、E₂₅₃/E₂₀₃、A₂/A₁ 6个光谱指标,可以用于表征DOM的分子量大小和腐殖化水平,外围区DOM的分子量和腐殖化程度皆高于深湖区,并且在区域内呈现随水深增加而递减的趋势。光谱指标聚类分析结果表明,与腐殖化水平呈正相关的指标(E₂₅₃/E₂₀₃、SUVA₂₅₄、A₂/A₁)在表征DOM腐殖化水平时更具有代表性。根据光谱指标聚类结果将7个采样点分为2类,该结果与主成分分析一致。通过DOM腐殖化程度可以在一定程度上判断其空间变化规律。     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.      

乌梁素海周围盐化潮土钠质化特征

以乌梁素海周围盐角草(CSE)、碱蓬(CSG)、盐爪爪(CKF)和苦豆子(CSA)群落的盐化潮土为研究对象,分别采集0～20,>20～40,>40～60和>60～80 cm共16个混合土样. 测定土壤pH,含水量,含盐量,钠吸附比(SAR)和交换性钠离子百分率(ESP)等指标,分析了土壤的碱化特征. 结果表明:CSE土壤剖面含盐量,SAR和ESP的平均值最高,其次为CSG,CKF和CSA土壤. CSE土壤金属离子总量最大,其次为CSG,CKF和CSA;阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以Cl-和SO2-₄为主,而CO₃2-和HCO₃-含量极低. 土壤盐分主要以氯化物和硫酸盐为主,碳酸盐以碳酸钙形式存在. ESP与含盐量(R20.834,P0.000 8)和SAR(R20.862,P0.000 2)之间均呈现显著的正相关,ESP随着含盐量和SAR的增大而增大,SAR可以替代ESP的测量. 土壤剖面盐分的分布状况是在降水、蒸发、灌溉和地下水等因素的综合作用下形成的.      

半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究—以岱海为例

为探究半干旱区湖泊湖滨带土壤养分与盐碱化特征,以典型盐化湖泊岱海为例,分析其湖滨带的草地、浅滩和盐碱地3种土地类型的土壤剖面4种养分〔有机质（OM）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）〕浓度、土壤钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）、交换性钾（K⁺）、交换性钠（Na⁺）、碳酸根（CO₃ ²⁻）、重碳酸根（HCO₃ ⁻）、氯（Cl⁻）和硫酸根（SO₄ ²⁻）离子浓度分布,结合主成分分析和冗余分析等统计学方法,研究湖滨带土壤盐碱化特征及其影响因素。结果表明：1）岱海湖滨带不同类型土壤剖面盐分空间分布差异明显,其中草地和浅滩呈明显盐分表聚现象,表层全盐量均值分别达1.99、15.27 g/kg,而盐碱地土壤10~20 cm全盐量最高（17.30 g/kg）。2）湖滨带土壤pH为8.24~8.86,在浅滩和盐碱地深层较高,而在草地的浅层较高。盐碱地与浅滩土壤均属于碱土,而草地表层土壤多属于中度碱化土,其碱化度沿深度方向降低。3种土地类型的主要盐碱化因子为Cl⁻、Mg²⁺、SO₄ ²⁻、Na⁺、全盐量、HCO₃ ⁻、pH、CO₃ ²⁻。3）3种土地类型的4种养分浓度基本呈随土壤深度增加而减少的趋势,其中浅滩营养元素最丰富。根据冗余分析结果,3种土地类型中大部分离子间都具有很强的相关性,AP、Mg²⁺与pH均具有负相关性,其他盐分与养分在不同土地类型中相关性差异较大。

     

城镇化河流DOM组成结构及与水质相关性研究

应用三维荧光技术和多元统计方法,分析城镇化河流水溶性有机物(DOM)组成结构特征,研究其与河水水质的相关性.根据人类活动对沈阳市白塔堡河影响程度的不同,分别在农村、城镇与城市河段设置3个采样点,采集水样.结果发现,河水营养水平由高到低的顺序为城市河段城镇河段农村河段,而水质由好变差的顺序为农村河段城镇河段城市河段.河水DOM由类酪氨酸、类色氨酸、类糖化蛋白、微生物代谢产物、类富里酸和类胡敏酸组成,主要成分为类蛋白,类蛋白含量由高到低的顺序为城市河段城镇河段农村河段.从源头到入浑河口,类蛋白丰度增长最大,类胡敏酸丰度增长最小,类富里酸介于两者之间.DOM的腐殖化程度由强到弱的顺序为城市河段城镇河段农村河段.影响河水营养状态的潜在因子包括COD、NH3-N、BOD5、DO和类蛋白,农村河段主要污染物来源于农村生活污水及养殖废水,城镇河段污染物来源于生活废水与工业园排水,城市河段污染物来源于处理和未处理的生活污水及工业废水.河水受人类活动影响由大到小的顺序为城市河段城镇河段农村河段.