“十二五”太湖富营养化控制与治理研究思路及重点

在总结“十一五”太湖富营养化治理成效、存在问题的基础上,提出“十二五”期间水体污染控制与治理科技重大专项太湖富营养化控制与治理项目的总体设计思路. 项目以综合示范区水质改善为目标,重点研发园区化乡镇企业工业废水中难降解含氮、磷有机物的深度削减技术,农田种植业和农村分散式生活污水的控源减排技术,“湖荡湿地-入湖河流-湖滨缓冲带”为一体的生态拦截与修复技术;以湖泊水生态安全保障为目标,研发湖泛与水华灾害应急处置技术及建立水资源优化调度决策平台. 选择太湖流域重污染型竺山湾小流域、面源污染主控型苕溪小流域和城市化型太湖新城三大典型综合示范区,通过控源减排和生态修复关键技术的研发、集成和综合实施,实现综合示范区污染负荷得到有效控制、示范区水环境质量得到改善和规模化蓝藻水华发生得到有效控制的目标.      

太湖重污染湖区和水源地水质概况及藻毒素污染环境风险

近年来太湖流域局部水质状况有所改善,但太湖藻型生境条件还未根本改变,水污染防治任务依然艰巨。确保太湖湖体水质稳定达标,尤其是加强对太湖重点湖区和水源地重点污染物的调查研究十分重要。在此背景下,本文调研了太湖重点湖区和水源地水质概况、藻毒素污染时空分布特征、环境影响因子和迁移转化规律,并总结了藻毒素的环境和健康风险研究的最新进展,指出了太湖西部湖区和饮用水源地的主要环境风险,以及未来太湖藻毒素污染相关研究需解决的关键技术问题,以期为促进太湖流域重点污染物的控制和治理,确保太湖饮用水源地安全提供有益借鉴。     

太湖流域果园种植面源氮磷输出强度及其定量评估方法

以太湖流域上游地区无锡阳山地区果园种植典型区域为研究对象,通过现场试验,调查了果园种植面源氮磷输出动态变化过程,计算并分析了氮磷输出强度,构建了果园种植面源氮磷输出强度定量评估模型。结果表明:取样监测期间,果园种植径流及淋溶氮磷指标变化幅度均超过200%;果园种植面源氮磷径流输出强度与其淋溶输出的变化一致,径流总氮的输出强度最高(13.201 kg/hm~2),淋溶硝酸盐输出强度最大(4.077 kg/hm~2);所建立的评估方程能较好地反映降雨量等环境因素对果园种植面源氮磷径流及淋溶输出强度的影响情况,模拟方程的复相关系数均在0.9左右。     

Will Evolving Climate Conditions Increase the Risk of Floods of the Large U.S.‐Canada Transboundary Richelieu River Basin?

In spring 2011, an unprecedented flood hit the complex eastern United States (U.S.)–Canada transboundary Lake Champlain–Richelieu River (LCRR) Basin, destructing properties and inducing negative impacts on agriculture and fish habitats. The damages, covered by the Governments of Canada and the U.S., were estimated to C$90M. This natural disaster motivated the study of mitigation measures to prevent such disasters from reoccurring. When evaluating flood risks, long‐term evolving climate change should be taken into account to adopt mitigation measures that will remain relevant in the future. To assess the impacts of climate change on flood risks of the LCRR basin, three bias‐corrected multi‐resolution ensembles of climate projections for two greenhouse gas concentration scenarios were used to force a state‐of‐the‐art, high‐resolution, distributed hydrological model. The analysis of the hydrological simulations indicates that the 20‐year return period flood (corresponding to a medium flood) should decrease between 8% and 35% for the end of the 21st Century (2070–2099) time horizon and for the high‐emission scenario representative concentration pathway (RCP) 8.5. The reduction in flood risks is explained by a decrease in snow accumulation and an increase in evapotranspiration expected with the future warming of the region. Nevertheless, due to the large climate inter‐annual variability, short‐term flood probabilities should remain similar to those experienced in the recent past.     

夏季红碱淖水化学特征及影响因素分析

以陕北红碱淖为研究对象,2020年6月对其湖泊水体选取9个采样点采样,分析阴阳离子的空间分布,并利用Piper三线图及离子比例关系分析离子来源及影响因素,探讨红碱淖水化学特征及其影响因素。结果表明：红碱淖水体阳离子测定值为Na+＞Mg2+ ＞Ca2+ ＞K+,阴离子测定值为HCO-3＞Cl-＞SO42-,水化学类型现状为HCO3·Cl-Na型,水化学特征主要受碳酸盐岩和蒸发盐岩共同作用。红碱淖主要受岩石风化溶解作用控制,人类活动对水化学特征也有一定的影响。     

环太湖河流及湖体中有机磷酸酯的污染特征和风险评估

为探究有机磷酸酯（organophosphate esters,OPEs）在太湖流域地表水中的污染特征、潜在来源以及生态风险和健康风险,采集了环太湖18条河流水样和11个太湖湖体水样,利用超高效液相色谱-质谱联用仪（UPLC-MS/MS）测定了水体中13种典型OPEs的浓度水平和污染特征.结果表明,除磷酸三丙酯（TPrP）、2-乙基己基二苯基磷酸酯（EHDPP）和磷酸三甲苯酯（TCrP）外,其余10种OPEs在所有采样点水样中均有不同程度地检出,总检出浓度（ΣOPEs）范围为152.5~2524 ng·L^-1,浓度中值为519.2 ng·L^-1.其中磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）和磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）是最主要的OPEs,浓度范围分别为73.7~1753.9 ng·L^-1（浓度中值：204.6 ng·L^-1）和43.9~313.5 ng·L^-1（浓度中值：131.3 ng·L^-1）.ΣOPEs呈现西北地区向东南地区逐渐降低的趋势,OPEs的浓度水平与所在地区经济发展水平和工业发展程度密切相关.对OPEs的来源进行解析,发现电子、纺织企业废水的排放以及建材、交通和航运排放可能是太湖流域地表水中OPEs的主要来源.生态风险评估结果表明,部分点位TCPP、磷酸三（1,3-二氯-2-丙基）酯（TDCP）以及磷酸三苯酯（TPhP）对水生生物具有低风险;健康风险表明,基于饮用水摄入的OPEs暴露的风险商（hazard quotient,HQ）均小于1,不存在健康风险,但OPEs对水生生态系统和周边居民的长期风险仍需引起关注.     

红枫湖水源地附近粉煤灰堆积场重金属存在形态及静态淋溶规律

酸雨对露天粉煤灰堆积场的淋滤作用导致周围环境产生重金属污染是一种广泛现象.为研究酸雨对贵阳市水源地红枫湖周边一大型粉煤灰堆积场的重金属迁移影响,本文以这一粉煤灰堆积场为研究对象,通过静态淋溶实验探讨了粉煤灰中Cr、Ni、CU、Zn、AS、Cd、Pb等7种重金属元素的含量、存在形态、淋溶时间、堆积时间、粒度对重金属溶出规律的影响.结果表明,粉煤灰中Ni、Cu、Zn、Pb、As和Cd等6种重金属的含量随堆积时间增加而增大,Cr含量变化与上述反之;在淋溶实验中,堆积时间的增加使Cr、Ni、Cu和Zn重金属元素的可溶态减小;在淋溶第28—48天期间,Cr、Ni和Cu元素溶出浓度降低的粒度顺序为细粒度>中粒度和粗粒度、Cd元素溶出浓度降低的粒度顺序为中粒度>粗粒度>细粒度.本研究对红枫湖水源地和周边地下水的重金属防控提供一定的参考依据.     

鄱阳湖大型底栖动物群落结构的空间分布及影响因子研究

由于受人类活动干扰的加强以及受与长江干流之间"江湖关系"变化的影响,近年来鄱阳湖水生生态系统的状况及变化受到较多关注。对底栖动物群落结构的研究将有助于了解鄱阳湖生态系统结构现状及影响因子,对鄱阳湖保护对策的制定形成有效支撑。2016年7月,对鄱阳湖湖区(分别于鄱阳湖保护区和南矶山保护区)的底栖动物群落结构及相关环境因子进行了调查。调查共发现大型底栖动物27种,隶属于5门8纲,平均密度为48.40 ind.·m-2,其中主要以软体动物门为主;平均生物量为28.12 g·m-2,亦主要由软体动物门贡献。湖区主要优势种为河蚬(Corbicula fluminea)(优势度y=0.0655)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)(y=0.0336)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)(y=0.0268)。底栖动物密度、生物量及多样性指数均呈现出鄱阳湖保护区高于南矶山保护区的格局,且二者在群落组成上有明显差异,鄱阳湖自然保护区主要以腹足纲和寡毛纲为主,南矶山自然保护区主要以瓣鳃纲和腹足纲为主。典范对应分析的结果显示,鄱阳湖保护区主要受到高水深、低浊度及高溶氧的影响;南矶山保护区各样点之间群落相似性较差,分别受不同因子的影响,这表明在各区域内部,局域微生境在局域群落结构的塑造上起主要作用,因此该区域内生态系统的保护应适当考虑空间尺度。     

两种不同根系特征沉水植物对沉积物剖面不同形态磷的影响

为探究不同根系特征的沉水植物对沉积物中磷（P）的影响,本研究以狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.,根系发达）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.,无固定根）为材料开展室内培养试验.结果显示,狐尾藻和金鱼藻均能显著降低沉积物中的总磷（TP）、无机磷（IP）、氢氧化钠提取磷（NaOH-P）含量,去除率分别为9.0%和7.8%（TP）、9.8%和8.8%（IP）、15.7%和8.7%（NaOH-P）.狐尾藻对沉积物NaOH-P的去除效果显著优于金鱼藻.狐尾藻组中沉积物NaOH-P减少引起IP降低,进而造成TP降低.与初始状态相比,狐尾藻和金鱼藻处理下的上覆水溶解氧（DO）分别增加1.61 mg·L^-1和1.72 mg·L^-1,但pH和TP没有显著变化.结果表明,两种沉水植物在减少沉积物P、抑制上覆水TP上升方面均具有积极作用,但在沉积物NaOH-P含量高的浅水湖泊中,根系发达的狐尾藻的生态修复功能更为有效.     

景观类型与景观格局演变对洪泽湖水质的影响

基于Landsat序列遥感影像数据解译进行了景观类型分类,分析了2008—2018年洪泽湖16个监测点位水质数据变化特征,从流域尺度研究了景观类型和景观格局演变对湖区水质的影响机制.研究结果表明,洪泽湖区主要水质风险指标为总氮（TN）和总磷（TP）,淮安南区域TN和TP浓度较高.2000年之前洪泽湖流域内景观类型主要为旱地（43.3%）,2000年后主要景观类型逐渐转变为水田（37.7%）和建设用地（23.6%）.建设用地、水田、入湖河流、围圩和围网养殖面积与湖区TN和TP浓度呈显著正相关,林地和草地面积与TN和TP浓度呈显著负相关.围圩养殖面积对TN浓度变异解释度最高,建设用地面积对TP浓度变异解释度最高,分别为47.6%和43.2%.近20年洪泽湖流域景观破碎度增大,斑块密度指数（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与湖区TN、TP浓度呈显著正相关.建设用地、围网和围圩养殖面积增加以及景观破碎化增强与湖区TN和TP浓度上升密切相关.减少围圩和围网养殖的面积比例,控制建设用地和水田规模,降低生态空间景观破碎度,是维护和修复洪泽湖水质安全和水生态健康的重要抓手.