水质富营养化过程与治理的方法和防治对策

对湖泊富营养化过程和影响的主要因子及其危害进行了详细的论述,同时介绍富营养化治理的方法和存在的问题,提出了水体富营养化的防治对策。     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

Reducing Nitrogen Export from the Corn Belt to the Gulf of Mexico: Agricultural Strategies for Remediating Hypoxia

SPAtially Referenced Regression on Watershed models developed for the Upper Midwest were used to help evaluate the nitrogen‐load reductions likely to be achieved by a variety of agricultural conservation practices in the Upper Mississippi‐Ohio River Basin (UMORB) and to compare these reductions to the 45% nitrogen‐load reduction proposed to remediate hypoxia in the Gulf of Mexico (GoM). Our results indicate that nitrogen‐management practices (improved fertilizer management and cover crops) fall short of achieving this goal, even if adopted on all cropland in the region. The goal of a 45% decrease in loads to the GoM can only be achieved through the coupling of nitrogen‐management practices with innovative nitrogen‐removal practices such as tile‐drainage treatment wetlands, drainage–ditch enhancements, stream‐channel restoration, and floodplain reconnection. Combining nitrogen‐management practices with nitrogen‐removal practices can dramatically reduce nutrient export from agricultural landscapes while minimizing impacts to agricultural production. With this approach, it may be possible to meet the 45% nutrient reduction goal while converting less than 1% of cropland in the UMORB to nitrogen‐removal practices. Conservationists, policy makers, and agricultural producers seeking a workable strategy to reduce nitrogen export from the Corn Belt will need to consider a combination of nitrogen‐management practices at the field scale and diverse nitrogen‐removal practices at the landscape scale.     

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.     

用物理-生态集成技术局部控制富营养化

利用物理-生态工程集成技术对贵州省百花湖(水库)麦西河河口富营养水体进行局部生态修复.结果表明,同期内,富营养化指标总氮、总磷、叶绿素和化学耗氧量工程区内明显低于工程区外,最大相差分别为0.61 mg.L-1、0.041 mg.L-1、23.06μg.L-1和8.4 mg.L-1;透明度工程内明显高于工程外,最大超过1.50 m;富营养化指数工程区内明显要低于工程区外,最大相差20,工程区外属于中-富营养化,而工程区内属于贫-中营养化;浮游植物丰度和生物量工程区内低于工程区外,工程区外浮游植物丰度到达2 125.5×104cells.L-1,而工程区内仅33×104cells.L-1.工程区外浮游植物生物量以蓝藻为主,硅藻和甲藻的比例较小;在工程区内,除了部分蓝藻外,硅藻和甲藻的比例较高,还有一部分裸藻.经过1年多的运行,物理-生态集成技术水质改善生态工程有效地控制了工程区内水华的发生,改变了浮游植物群落结构,控制了富营养化趋势,物理-生态集成技术适合贵州高原河口富营养化水质改善.     

大辽河感潮河段及近岸河口氮、磷的分布及潜在性富营养化

根据2013年8月和11月大辽河感潮河段及近岸河口区水质的实测数据,对水体中不同形态氮、磷含量的季节和空间分布特征进行了研究,并对水体潜在性富营养化程度进行了评价.结果表明,2013年丰水期和枯水期,从大辽河感潮河段至近岸河口区,硝酸盐是水体无机氮存在的主要形态,其约占总无机氮的55%;颗粒态磷(TPP-P)是水体磷营养盐的主要存在形式,其含量占水体磷营养盐的50%以上.空间上,从大辽河感潮河段至近岸河口区,水体的氮、磷形态的浓度表现为逐渐降低的趋势,相关性分析结果显示,水体大多数氮、磷形态与盐度呈显著的负相关关系,说明海水物理稀释相比其它环境因子对水体氮、磷形态空间分布起着主要作用;季节上,大辽河感潮河段及近岸河口区水体氮、磷含量表现为"枯水期丰水期",这主要与感潮河段季节性陆源输入情况不同有关.大辽河感潮河段及近岸河口区水体DIN-N浓度均大于0.30 mg·L~(-1),N/P大于60,均表现为磷限制潜在富营养化水平.     

湖泊水体富营养化评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型

根据湖泊水环境系统的不确定性,建立了基于随机模拟和三角模糊数的湖泊水体富营养化评价耦合模型,采用三角模糊数表征各营养因子监测值,运用随机模拟方法模拟三角模糊数,得到各变量的随机模拟序列,由综合营养状态指数法确定湖泊的营养等级概率水平。以宁夏沙湖为例,运用此耦合模型对水体的富营养化程度进行评价。结果表明:该方法将水体富营养评价中水环境状态的不确定性以确定性方法融入评价模型,直观表征了水体在各营养状态隶属度的复杂性,评价结果更加全面、合理。     

黄河高村至利津河段水体和沉积物中不同形态磷的分布特征

黄河是我国第二大河流,其对营养盐的输送在区域乃至全球范围内扮演着很重要的角色.本研究对黄河高村至利津河段5个站点两季水体和沉积物中不同形态磷的分布特征进行了研究.结果表明,黄河高村至利津河段水体5月处于磷污染状态,5月水体总磷(TP)变化范围为0.05~2.31 mg·L~(-1),9月为0.03~0.1 mg·L~(-1),颗粒态磷(PP)为主要赋存形态,TP与PP呈极显著相关(P0.01),径流量和水体TP与PP显著正相关(P0.05),总溶解性磷(TDP)与溶解性无机磷(DIP)显著负相关(P0.05,P0.01),流量增加对TDP和DIP的稀释作用很明显,但黄河高村至利津河段土壤磷流失仍然很严重.水体悬浮颗粒物(SPM)质量浓度与DIP显著负相关(P0.01),SPM对水体DIP的吸附作用明显;秋季水体高锰酸盐指数较春季高,受有机物污染更严重,水体高锰酸盐指数与DIP质量浓度显著正相关(P0.01).黄河高村至利津河段沉积物两季总磷的含量基本处于未污染水平,沉积物TP 5月变化范围为284.23~569.58 mg·kg~(-1),9月为287.97~355.39 mg·kg~(-1),钙磷(CaP)为无机磷(IP)的主要赋存形态.活性有机磷(L-OP)含量与径流量,水体SPM质量浓度和高锰酸盐指数显著相关(P0.01,P0.05,P0.01),5月利津站点的有机磷(OP)含量明显较高,可能是降雨冲刷流域内矿物开采区导致的,黄河高村至利津河段能源基地生产活动需要密切关注.     

太湖不同富营养化水域砷的分布特征及其环境影响因素

对夏季与冬季太湖不同营养水平湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾和南太湖)上覆水的砷含量及水质参数进行调查,运用多元分析技术分析砷的空间与季节分布特征及其与水质参数之间的关系.结果表明,北部湖区(竺山湾、梅梁湾和贡湖湾)水体中总砷(TAs)、砷酸盐[As(Ⅴ)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]及甲基砷(MMA+DMA)的平均含量(2.58~3.34、1.37~2.34、0.53~0.64和0.16~0.36μg·L-1)均高于南太湖(1.73、1.10、0.31和0.10μg·L-1),显示了砷在太湖北部与南部的空间分布差异.此外,夏季TAs、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)和甲基砷的平均含量分别为3.40、2.06、0.73和0.25μg·L~(-1),均高于冬季(1.78、1.10、0.30和0.17μg·L~(-1)),呈现明显的季节分布特征.因子分析与冗余分析结果进一步表明,总磷(TP)、总铁(TFe)和叶绿素a(Chl-a)是影响太湖水体砷时空分布的关键环境因子.其中,TP、TFe与太湖水体中TAs和As(Ⅴ)的分布存在显著正相关;Chl-a含量对As(Ⅲ)和甲基砷的分布有显著影响,推测浮游植物(Chl-a)对砷还原和生物甲基化具有一定的调控作用.     

喀斯特地区供水水库营养演化历史重建

利用²¹⁰Pb-¹³⁷Cs年代学方法，结合洪水事件沉积层，综合建立了红枫湖沉积岩芯准确的年代学模型.在此基础上，通过测定沉积物多种地球化学指标（LOI、TOC、TN、C/N比、δ¹³C_org、BSi），结合历史文献记录和已有的水质监测数据，重建了1960~2016年红枫湖营养状态变化历史.结果表明，建库以来红枫湖水体经历了多次营养状态的显著转换.其中，1991年开始水体逐渐从中营养转向富营养化状态，主要是人类活动引起的内、外源营养物质输入显著增加所致，特别是网箱养鱼活动可能起到重要作用；2000年开始，水体逐渐转向中营养化，主要是一系列保护和治理措施的实施；2004年开始，水体再次逐渐恶化，转向富营养化状态，主要是外源污染物输入增加，加上内源底泥营养物质的重新释放；2009年以来，水质逐渐改善，处于中营养化状态，主要是外源污染得到有效控制，但表层营养物质含量较高，现阶段在减少外源污染物输入的同时，应重点加强底泥污染物的治理工作.