秋浇前后地下水营养盐与水化学演变特征——以乌拉特灌域为例

为明确秋浇前后地下水营养盐变化特征,探究其水化学组成的演变及来源问题,选取乌拉特灌域为研究区,2018年8—11月跟踪监测地下水及灌溉水,收集地下水样160个,采用空间插值、Piper三线图、Gibbs图等方法,分析了灌域地下水与引黄灌溉水中氮磷元素及水化学组成的动态变化特征,对当地农业生产及地下水环境保护具有一定的指导意义.结果表明,乌拉特灌域地下水TN、TP含量差异较大,TN含量受秋浇影响8—11月逐月升高;人类活动差异使秋浇前TN含量呈现非平稳的空间分布特征,秋浇活动及渠系排干密集地区地下水中TN含量明显高于其它地区;由于土壤对磷素的固定能力较强,地下水中TP含量秋浇前后时空间变化无明显规律,TP含量基本不受秋浇影响.根据地下水中主要盐分离子含量分布情况,将乌拉特灌域主要分为4个区,其中,Ⅲ区盐分含量最高,且秋浇后明显增加,11月Na~+、Cl~-均值分别达857.52 mg·L~(-1)、1246.09 mg·L~(-1).灌域地下水水化学类型以Na~+-Mg~(2+)-Cl~--SO■型、Na~+-Cl~-型为主,各月地下水水化学补给来源基本相同,灌溉水补给及土壤淋融作用使Cl~-和Na~+在地下水化学组成中占主导地位.Gibbs图表明,引黄灌溉水水化学组成主要受岩石风化和蒸发作用共同控制,地下水水化学来源主要受蒸发作用和人类活动控制,阴离子受人类活动影响更显著.其中,农田灌溉、污水排放是最主要的影响因素.     

太湖蓝藻的时空变化规律及治理方法

利用2009─2012年丰水期和平水期的生物调查获取的环境和生物数据,研究太湖蓝藻的时空分布规律,分析蓝藻分布与其他物理、化学和生物因子（如温度、酸碱性、有机物和营养盐含量、浮游植物与浮游动物密度等）的相关关系。结果表明：太湖水质基本上超出V类地表水指标,主要的超标因子是总氮。总氮在丰水期和平水期的质量浓度分别为3.05 mg·L-1和1.65 mg·L-1,总氮在丰水期质量浓度降低的主要原因可能是丰水期蓝藻迅速生长,吸收了大量的营养盐。蓝藻仍是太湖浮游植物的优势种。2009─2012年太湖蓝藻的密度随年份无明显变化,但随季节和区域存在显著差异：丰水期蓝藻密度均值为4.87×10^7cell·L-1,明显高于平水期蓝藻密度（1.51×10^6 cell·L-1）;太湖东部采样点蓝藻密度明显低于其他湖区。影响蓝藻的非生物因素包括温度、酸碱度和营养盐,高温、偏碱性和高营养盐含量都会增加蓝藻的密度。蓝藻与其他浮游植物和大型水生植物之间存在竞争关系,蓝藻密度增加促进了枝角类的生长。推荐利用机械打捞和大型水生植物修复方法,因为这2种方法可在降低蓝藻密度的同时去除水体中的有机物和营养盐,可以从根本上降低太湖蓝藻水华的风险。增加其他藻类和枝角类控制蓝藻水华方法可行性较差：1）蓝藻暴发时期其它藻类对能量和营养的竞争能力弱于蓝藻,难以抑制蓝藻的生长;2）在太湖中增加枝角类可能降低现有蓝藻的密度,但建立完整的食物链体系降低富营养化程度,防范生物调控中可能存在的生态风险（如其他藻类水华等）较困难。     

广东大中型水库电导率分布特征及其受N、P营养盐的影响

广东省20座大中型水库的电导率在丰水期为22～246us／cm，在枯水期为23～254us/cm；除大境山水库外，其它水库丰水期、枯水期差别不大。在采样的6个流域中，受工业和生活污水污染比较严重的珠江三角洲水库电导率明显高于其它流域水库；东江流域电导率最低。N、P营养盐离子对水库电导率有不同的贡献，总的来说，营养盐质量浓度较高的水库，N、P营养盐离子对水库电导率的贡献率较大，水库电导率也较高。除粤西沿海的鹤地水库以NH4^ 对水库电导率的贡献为主外，其它流域以NO3^ 水库电导率的贡献最大。丰水期、枯水期营养盐离子对水库电导率贡献的结构有变化，PO4^3-对水库电导率贡献的结构变化最大，即PO4^3-在丰水期对电导率的贡献比枯水期明显增高。分析结果表明，广东省大中型水库的电导率反映了水库受污染的程度，富营养化是导致水库电导率上升的重要因素，水库电导率在一定程度上反映了水库的营养水平。     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

淀山湖底泥氮磷营养盐释放及其影响因素研究

通过大量现场实测数据,对建立的淀山湖水生态系统模型进行率定和验证,并利用该模型对淀山湖底泥氮磷营养盐释放机制进行了系统研究,模拟了温度、流量、入流负荷等因素对底泥氮磷营养盐释放的影响。模拟结果显示:(1)该模型较好地模拟了底泥释放的动态变化;淀山湖底泥无机磷具有一定的释放特性,无机氮以底泥吸附为主,底泥磷酸盐、氨氮、硝酸盐氮释放通量分别为-40~18、-15~75、-38~-10mg/(m2·d)。(2)不同季节下温度对底泥氮磷营养盐的释放影响作用不同。(3)在氮磷营养盐释放较明显的夏秋季节,流量对氮磷营养盐释放影响较大。(4)削减入流负荷会加快底泥氮磷营养盐的释放,当入流负荷削减达到95%时,底泥中氮磷营养盐开始全面转向正释放状态。淀山湖外源污染得到控制以后,沉积物中营养物将对水体水质构成威胁。     

三峡水库主要入库河流氮营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查数据为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、氮营养盐的季节性分布规律及其形态组成.结果表明,3条入库河流的流量、流速呈现季节性变化,三峡水库入库河流的主要水文特征值已处于水华暴发的危险范围内,很容易发生水华.3条入库河流中总氮含量年均值都在1.55～2.15 mg/L之间,总体偏高,乌江武隆断面的总氮浓度最高,嘉陵江北碚断面次之,长江朱沱断面最低,并且3条河流丰水期水体中总氮含量均高于枯水期,说明非点源对氮污染影响较大;溶解态无机氮(DIN)是总氮的主要存在形式,而其中又以硝酸盐氮(NO3--N)为主,平均占到DIN的70%以上.氮素污染多以还原态氨氮(NH4 -N)的形式排入水体,经过硝化作用,NH4 -N氧化成亚硝酸盐氮(NO2--N),然后再氧化成稳定的NO3--N,并且消耗掉水体中大量的氧.入库河流水体中的NO3--N主要来自农田径流、城市污水、城市径流以及淹没土壤的释放,NH4 -N的来源主要是城市污水、工业废水以及少量的生活垃圾和船舶废水.     

基于数值模拟的排水沟渠营养盐滞留机制解析

现有溪流沟渠营养盐滞留研究对滞留机制精细化的描述或刻画相当不足，难以满足小流域水环境管理和沟渠营养盐滞留环境生态功能提升的需要.针对此问题，本文首先对传统的营养螺旋指标概念进行拓展，提出了面向水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养螺旋指标，并给出了量化指标内在关系的计算模式.在此基础上，利用OTIS模型及数值模拟技术，定量估算水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养盐滞留贡献率及其相对贡献水平，从而解析排水沟渠营养盐滞留机制.案例分析表明，在排水沟渠NH₄⁺和PO₄^3-滞留中，水文过程占据绝对主导地位，生物吸收和物理化学吸附滞留贡献较小.其中，水文过程、生物吸收和物理化学吸附对NH₄⁺滞留率变化范围分别为7.91%～13.07%、0.09%～0.27%和0.31%～0.58%，相对贡献水平变化范围分别为91.75%～95.29%、1.07%～2.00%和3.64%～6.26%；对PO43-滞留率变化范围分别为7.82%～12.94%、0.06%～0....     

沉水植物川蔓藻生长的耐盐特性及其机制研究

目前在入海河流等含盐水体的生态修复研究中有关耐盐沉水植物的研究还较为缺乏.本研究以从野外筛选获得的一株耐盐性能优良的沉水植物川蔓藻为对象，对其耐盐特性及机制，以及应用于河道氮、磷去除的潜力等进行了研究.结果表明，沉水植物川蔓藻具有良好的耐盐性能，在盐度为0～25‰的环境中均保持了较高的生长速率.当盐度上升至30‰时，筛选的川蔓藻植株的生长虽然受到了一些影响，但仍然保持了0.047 d^-1的比生长速率.盐度对川蔓藻的氮、磷去除存在一定影响，随着盐度上升，氮、磷去除率基本呈逐渐下降趋势.另外，通过转录组分析方法进一步分析了川蔓藻植株耐受高盐环境的机制.结果表明，在外界盐度胁迫影响下，川蔓藻植株下调表达基因的数量明显多于上调表达基因.差异表达基因的GO富集分析表明，盐度胁迫下川蔓藻差异表达基因显著富集的GO term主要集中于生物学过程和分子功能.差异表达基因的KEGG富集分析表明，盐度胁迫显著改变了川蔓藻光合作用和物质代谢相关通路的基因的表达.另外，本研究还分析了编码多种抗氧化酶系统中重要酶的基因的表达情况，结果表明，川蔓藻抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢...     

橡胶坝对河流沉积物氮转化功能基因丰度和营养盐的影响

沉积物氮转化功能微生物是河流脱氮和水体净化的重要生物因素.为探讨橡胶坝对沉积物氮转化功能基因丰度及氮营养盐的影响，本研究以沂河沂水城区蓄水段为研究对象，从橡胶坝前不同距离采集沉积物，利用实时荧光定量PCR（qPCR）方法研究了沉积物的反硝化功能基因（nirS、nirK、nosZ）、厌氧氨氧化功能基因（AMX）和反硝化型甲烷厌氧氧化功能基因（pmoA）的丰度及沉积物营养盐特征.结果表明：橡胶坝促进了沉积物中nirK、nirS、nosZ和pmoA基因的聚集，反硝化功能基因nirK、nirS、nosZ丰度在坝前120 ~330 m范围内较高；橡胶坝促进了沉积物NH4+、NO3-、TN、TP、TOC、有机质（OM）等营养盐的滞留，主要在120 ~360 m区域聚集，多元线性回归模型拟合度较高.相关分析表明，16S rRNA、nirK、nirS、nosZ、pmoA基因丰度与环境因子NH4+、NO3-、TN、OM、TOC、孔隙度呈正相关；PCA分析结果表明，随着沉积物环境因子主成分的增长，氮转化功能基因丰度主成分呈升高趋势.橡胶坝可促进沂河沉积物氮素等营养盐的滞留和氮转化功能微生物的聚集.