海河流域河流耗氧污染变化趋势及氧亏分布研究

耗氧污染是海河流域河流水污染的主要类型,耗氧污染物对河流溶氧的消耗产生的氧亏效应对水生生物产生重大影响.收集海河流域重点水功能区88个监测站点2000—2011年CODCr/CODMn、NH3-N指标,分析河流耗氧污染特征及演变趋势,并基于水质目标(2 mg·L-1)下计算出海河流域河流氧亏量.结果表明,流域河流耗氧污染总体呈现好转趋势,耗氧污染指标(NH3-N、CODCr/CODMn)逐渐降低,I~III类水质站点比例增加,劣V类水质站点数和超标倍数减少;CODMn降低幅度大于NH3-N,主要污染物由COD向NH3-N转化.海河流域重点氧亏区域主要集中于中部平原段和下游滨海段,未氧亏区域多集中于上游山区段;北三河、黑龙港运东与徒骇马颊河水系中部平原段整体处于缺氧区域,子牙河水系中部平原区缺氧现象最为严重,氧亏区域位于石家庄洨河下游、滏阳河艾辛庄下游至献县段及石津总干以南;海河流域内中部平原段河流氧亏的主要贡献仍以COD为主,但氨氮的贡献显著,其中黑龙港运东水系、徒骇马颊河水系和北三河水系,COD耗氧均值都高于5 mg·L-1,在北三河和子牙河水系,氨氮耗氧均值达到了4 mg·L-1.     

非常规水源补给城市河流富营养化时空变化规律及风险研究

选择典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述了凉水河典型河段水体中营养元素(氮、磷)的时空分布特征,并评价其富营养化状态.为期1年的监测结果表明:研究河段水体中TN、TP平均质量浓度分别为25.70 mg·L-1和1.78 mg·L-1,分别为地表水Ⅴ类标准的12.9倍和8.9倍.在时间尺度上,凉水河研究河段水体中TN、NH+4-N质量浓度冬季较高,夏季反而较低;水体中TP和SRP质量浓度全年基本一致.在空间尺度上,水体中TN和NH+4-N质量浓度变化趋势随土地利用类型变化趋于一致,均在城镇区域沿河流方向逐渐上升,至农村区域平缓波动;水体中TP和SRP质量浓度均沿河流方向呈逐渐上升趋势.通过计算对数型幂函数普适指数,发现凉水河研究河段无论是在时间尺度还是空间尺度均处于"极富"营养状态(EI=93.49),富营养化现象已十分严峻.     

海河流域河流空间分布特征及演变趋势

海河流域涵盖我国"京津冀"经济圈,河流对流域内人类生存和经济发展具有重要支撑作用,研究河流空间分布及演变趋势对于合理利用河流水资源、保护河流生态和实现经济可持续发展具有重要意义.本文运用遥感资料的GIS分析方法,对海河流域的河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度、闸坝等指标进行分析,发现:1海河流域河流地貌划分为上游山区段、中部平原段和下游滨海段,3个区段水系形状依次为树枝状(受人为干扰小),编织状(中度人为干扰),稀疏编织状(人为干扰强烈);2流域水库和水闸修建阻断河流纵向连续性,五大水系(滦河、北三河、永定河、大清河、子牙河)连续性指标值低于5;320世纪60年代—80年代—2000年,流域河流平均曲率不断减小,河网密度呈现不定向波动,反映出人为控制对河道形态改变程度大.今后应减少人类活动对河流自然属性的改变,河流治理和修复过程中应充分考虑保护和改造河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度.     

滏阳河表层沉积物氮分布特征和界面无机氮扩散通量估算

为了揭示非常规水源补给河流沉积物-水界面氮交换过程及其特点,为非常规水源补给河流富营养化机制提供基础数据.选择典型非常规水源补给河流(滏阳河)为研究对象,分析河流沉积物中氮素空间分布及上覆水-孔隙水氮营养盐垂直分布特征,并估算滏阳河不同区段沉积物-水界面无机氮扩散通量.结果表明,滏阳河整体表层沉积物总氮含量范围在770~10590 mg·kg~(-1)之间,其中有机态氮为氮素的主要存在形式,占总氮比例达84.9%~99.3%.NH3-N为无机氮的主要形态,含量范围为3.23~1135.00 mg·kg~(-1).溶氧量作为影响沉积物-水界面无机氮分布的主要因素.邯郸段硝氮浓度在孔隙水中随深度逐渐升高,孔隙水平均硝态氮浓度达3.54 mg·L~(-1),为上覆水8倍之多.邢台、衡水、沧州段硝氮浓度随深度而逐渐降低;滏阳河下游衡水段和沧州段进入沉积物-水界面后氨氮浓度呈下降趋势.滏阳河上游邯郸段与邢台段沉积物-水界面NH3-N由沉积物向上覆水扩散,扩散通量为48.9~1471.0μmol·m~(-2)·d-1.下游河段部分点位NH3-N表现为上覆水向沉积物中扩散,扩散通量在-932~-456μmol·m~(-2)·d-1之间.非常规水源补给河流在氮营养盐外源得到控制后,仍存在内源释放风险,将会加大河流治理与修复的难度.     

利用生态混凝土控制城市坡面暴雨径流污染试验研究

利用生态混凝土作为护坡材料,研究暴雨条件下生态混凝土控制山坡降雨径流污染的机理,以期对生态混凝土在城市护坡和护岸中的应用提供理论依据.研究结果表明,生态混凝土改变了雨水在坡面上的水文过程,阻延径流作用十分明显,有效地降低了污染物的负荷输出.生态混凝土试验小区（T2）与裸地（CK）和改良土壤小区（T1）相比,径流量分别减少了48%和24%,TN年度污染负荷（UPLRs）分别减少了53%和45%,溶解态氮（DN）减少了26%和28%,TP减少了57%和30%,溶解态磷（DP）降低了80%和33%,COD降低了62%和40%,TSS降低了56%和43%,产流时间和流量峰均明显滞后.另外,同植被覆盖良好的小区（T3）相比,生态混凝土对各种污染指标的控制效果没有明显差异,但其抗冲刷能力较强,更能适应城市护坡和护岸的需要.     

不同水生植物在暴雨湿地中的水质净化作用

选择菖蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾和水花生(空心莲子草)5种典型的湿地水生植物,以武汉动物园猩猩馆流域为研究区域,通过三年的长期定位试验,研究了这5种典型水生植物对暴雨径流湿地中氮、磷等不同污染物的吸收能力、养分负荷变化、吸附解析性能以及去除贡献率。结果表明,水生植物对氮、磷的吸附能力主要与水生植物的生物量有关,随着生物量的增加逐渐升高。在降雨量逐渐减少的情况下,植物体吸收的氮磷占流域年输入总氮的百分比可以从7.8%升高到35.9%,占流域输入总磷的百分比从21.8%升高到69.4%。在这5种典型水生植物中,芦苇对湿地中氮的吸收能力最强,鸢尾对湿地中磷的吸收能力最强;芦苇和菖蒲茎叶中的氮、磷、钾元素含量要高于根系中的养分含量;不同的植物种类在腐烂时污染物的释放量差异较大,其中鸢尾释放量最大,其次是菖蒲和美人蕉,芦苇释放量最少;而菖蒲对水中高锰酸盐指数和TP的吸附量最大,其次是鸢尾、美人蕉和芦苇。     

城市旅游区降雨径流污染特征——以武汉动物园为例

选择武汉动物园旅游区具有代表性的5种汇水单元,对降雨径流水质水量进行了同步监测,研究了城市旅游区降雨径流污染过程,对比了裸露林地、草地林地、兽类泥土场院、禽类泥土场院及屋顶这5种汇水单元的年降雨径流污染物平均浓度,并计算了污染物的年污染负荷.研究结果表明,透水地表的水土流失是其降雨径流污染的主要原因,室外动物展览馆中动物排泄物在地面累积使场馆径流受到严重污染.城市旅游区中颗粒态是N、P污染物输出的主要形态.各汇水单元中,TN、DN、TP、DP、COD、SS的年污染负荷最高值分别为165、31.2、22.5、1.03、2216、8571 kg·hm-2·a-1.城市旅游区的土地景观利用方式是影响污染物输出的首要原因.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

滏阳河水系沉积物硝化速率分布及溶解氧的限制效应

滏阳河水系低溶氧、高氨氮污染特征突出,本研究通过硝化速率分析,揭示了高度氧亏条件下溶解氧对河流硝化过程的限制效应,并测定了滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率和表面硝化速率.结果发现,滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率在0.001~0.038μmol·h-1·g-1之间,表面硝化速率在3~143μmol·h-1·m-2之间,高值样点均出现在汪洋沟及洨河下游区域,低值样点均出现在汪洋沟上游、邢台牛尾河和滏阳河衡水段.滏阳河水系沉积物潜在硝化速率水平较高,中值高达0.103μmol·h-1·g-1,高于绝大多数文献报道结果;但表面硝化速率处于较低水平,中值仅为38μmol·h-1·m-2,低于大部分文献报道结果.表面硝化速率与潜在硝化速率水平的显著差异表明,滏阳河水系的低氧问题导致沉积物硝化潜力难以充分发挥,沉积物硝化过程受到溶解氧的限制.研究表明,提高水体复氧能力,增加河流溶解氧含量是滏阳河氨氮污染控制的基本对策.     

北运河源头区沙河水库沉积物重金属污染特征研究

选取北运河源头区沙河水库为研究对象,建立沙河水库沉积物年代学序列,分析其中6种重金属（Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn）的时空分布特征,并从重金属富集系数、与区域经济发展的关联分析等方面探讨其来源.研究表明,沉积物30 cm深度处对应年代为建坝时间1960年.库心区沉积物Pb和Mn的含量比较恒定,平均含量分别为30.6 mg.kg-1、735.1 mg.kg-1;重金属Cr、Cu、Ni、Zn则明显出现累积,与北京市土壤背景值相比均超过2倍以上.1960年至80年代中期,沉积中Cr、Cu、Ni和Zn含量随时间变化平缓,平均含量依次为51.2 mg.kg-1、36.0 mg.kg-1、31.5 mg.kg-1和121.6 mg.kg-1;而从80年代中期至2000年,其含量随时间呈明显增加趋势,该期间4种重金属平均含量分别是80年代中期之前含量1.4、2.1、2.8和4.3倍,累积现象严重.重金属含量的空间分布为水库中央含量及富集程度高于出、入水库口.对重金属的来源分析表明Cr、Cu、Ni和Zn主要是由人为源输入,而Mn和Pb是由自然源输入的.