太湖水体上行漫射衰减系数的变化特征研究

水体上行漫射衰减系数是反映水体中上行光强衰减的重要光学参数,它直接影响着水下光场分布,对水环境生态系统变化具有重要意义.然而,对于太湖水体而言,上行漫射衰减系数的变化特征尚不明确.为此,本课题组于2010年4月29日到5月2日对太湖水体28个采样点进行了野外原位观测,获取了相应的水体光学参数和水质参数数据集.在分析水体上行衰减系数光谱特征和空间分布特征的基础上,对其与太阳高度角、悬浮物浓度和叶绿素浓度之间的关系进行了研究.结果表明,上行漫射衰减系数的光谱特征表现为短波蓝光部分衰减系数较大,长波红光部分衰减系数较小,且衰减系数在575~700 nm之间随着波长的增加变化不明显,在675 nm附近出现相对高值,其与叶绿素a浓度存在显著的相关关系(r=0.574,n=28,p<0.05).下行与上行漫射衰减系数随波长的变化特征大致相似,其差值谱线的变化规律为:小于400 nm的范围内,呈线性减小;在400~800 nm之间除760 nm附近有一峰值外,其余部分基本无明显变化;大于800 nm时,又迅速增加.上行衰减系数在不同湖区的空间分布大致为:开阔水域区>草型湖区>典型藻型湖区>草、藻过渡型湖区,藻型和草、藻过渡湖区在675 nm附近的峰值皆较为明显.上行衰减系数基本上随太阳高度角的增大而减小,上行漫射衰减系数与悬浮物浓度的偏相关性最好(r=0.963,n=28,p<0.05),太阳高度角次之(r=0.474,n=28,p<0.05),叶绿素浓度的最低(r=0.175,n=28,p<0.05).     

太湖流域暴雨时空特征研究

暴雨灾害是一种主要的气象灾害,论文选择经济发达的太湖流域为研究区域,运用小波、线性趋势模拟、P-Ⅲ型概率密度函数、Mann-Kendall法等方法对太湖流域暴雨的时空变化特征及趋势进行分析研究。研究结果显示:①太湖流域55 a平均年暴雨日数有2.9个,年际变化幅度比较剧烈。1991—2000年是暴雨日数多发期, 1959、1968和1978年暴雨日数较少,呈弱"倒U"型。暴雨频次平均值的空间分布呈现南多北少、西多东少的分布格局。暴雨量与暴雨日数的空间分布并不一致,出现北多南少、东多西少的分布。②研究显示P-Ⅲ曲线方法在区域降水极值的研究方面具有较好的效果,太湖流域年最大日降水量趋势呈现"U"型,与太湖流域年暴雨日数的演变特征呈现不一致的趋势。55 a来,太湖地区发生的最大暴雨在250 mm内,即200 a一遇的暴雨洪水为该地区暴雨灾害的近代极值。③典型站点年暴雨降水量均有不同程度的增加趋势,以太湖中部以南的三个站点东山、杭州、慈溪最为显著,各点均存在不同程度的突变,但突变时间存在差异。④太湖流域夏季暴雨呈现2 a、9 a、13 a、25 a等多尺度的周期变化,各波动周期稳定性和显著性不同。     

东太湖茭草植被改造实验研究

东太湖的茭草和浮叶植物有显著的加速湖泊淤积和二次污染效应。1993年开展了面积5ha的植被改造实验,当年剔除原有植物,培育成为沉水植被,平均生物量达3kg/m2。由茭草残体形成的腐殖层对沉水植物生长发育有不利影响,在实验区大部分面积上表层沉积物中TOC含量低于30％,沉水植物能正常生长;TOC含量超过30％时沉水植物生长较为缓慢。对东太湖46.6km2湖面上由茭草和浮叶植物组成的植被进行全面改造,可获得显著的环境生态效益,起到延缓湖泊衰亡和改善水质的作用。     

沉积物扰动持续时间对悬浮物中磷形态数量分布的影响

为了探讨沉积物扰动时间(分别扰动10 min和9 h)对悬浮物中形态磷转化的影响,以太湖月亮湾沉积物和上覆水为对象,开展室内模拟试验,分析悬浮物中不同形态磷间的转化过程.结果表明,扰动时间越长,上覆水溶解性总磷(DTP)含量越高.对照试验中,上覆水中DTP含量远高于扰动试验.磷形态分析表明,随着试验时间的延长,扰动作用下(10 min,9 h),铁铝结合态磷(Fe/Al-P)占总磷(Tot-P)的质量分数逐渐降低,第10 d分别降至42.5%(10 min)和38.1%(9 h).试验结束,则有所升高.相反,钙结合态磷(HCl-P)占Tot-P的质量分数则在第10 d分别达到最大(48.9%,10 min)和(53.7%,9 h).这说明沉积物扰动促进了悬浮物中易释放态磷向难释放态磷的转化.     

基于生态功能定位的太湖流域水生态安全评估

太湖流域水生态安全在维持长江流域生态安全格局中发挥重要作用。为阐明不同生态功能影响下太湖流域分区水生态安全状况,将太湖流域水生态功能分区与不同区域主导生态功能定位结合,构建基于主导生态功能定位的“压力-状态-服务”（PSS）模型并开展分区评估。结果表明,太湖流域整体生态安全形势为“较安全”和“基本安全”。太湖湖体生境状态因素最差,水质净化区、水源涵养区、水环境维持区和重要生境维持区的生境压力及生境状态为主要制约因素。太湖湖体Ⅱ-08、Ⅱ-10和Ⅲ-20水生态功能分区处于“不安全”水平,入湖河流污染负荷汇入影响突出。水环境维持区和重要生境维持区均受人类活动扰动影响较大。根据湖体与入湖河道水体、底泥氮磷浓度相关性研究结果,Ⅱ-03、Ⅲ-11、Ⅲ-12水生态功能分区水质与Ⅲ-20区域氮磷浓度关系密切,与总氮、总磷相关性显著（P>0.05）的入湖河道占比分别为50%、66.7%,应兼顾氮磷输入影响。Ⅲ-13和浙江省分别有100%、71.4%的入湖河道的TP浓度与湖体TP浓度相关性显著（P>0.05）,应重点把控总磷输入风险,湖体总磷外源污染输入风险更大。入湖河道底泥中氮磷浓度较高,...     

太湖表层沉积物中PAHs和PCBs的分布及风险评价

采用GC-EI-MS联用技术分析了太湖18个表层沉积物样品中多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的含量.共检出28种PAHs,其总浓度范围为90.6~1.04×103ng/g,其中16种优控PAHs的浓度范围为63.1~885ng/g,最高浓度出现在竺山湖;56种PCBs的浓度范围为1.35~13.8ng/g,最高浓度出现在新塘港.利用分子比和因子分析/多元线性回归模型分析PAHs的来源,结果显示,太湖PAHs主要来源于燃烧,其中木柴、煤炭燃烧和油料燃烧的贡献率分别为45%和50%.PCBs同族体组成分析结果表明,PCBs的同系物组成呈现Aroclor 1242和Aroclor 1254的混合来源特征.太湖表层沉积物中PAHs和PCBs的二 毒性当量(以TCDD计)范围为0.64~3.35pg/g,风险评价结果表明,太湖沉积物中的PAHs和PCBs尚未对周围环境造成不利影响.     

基于Metropolis准则的BP模型改进及在太湖Chl-a预测中的应用

水体富营养化及藻华暴发已成为湖泊治理中的主要问题,利用历史监测数据,采用BP神经网络对水体中叶绿素a(Chl-a)浓度进行预测,已成为藻华预警的主要手段.但该方法存在迭代速度慢、易陷入局部极值等局限性,导致产生拟合结果不优或预测误差较大等问题.利用Metropolis接受准则的全局寻优能力,将其与BP神经网络相结合构建...     

人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用

根据不同生态类型水生高等植物的净化能力及其微生境特点,设计建造了由漂浮、浮叶、沉水植物及其根际微生物等组成的人工复合生态系统（artificialcomplexecosystem;AcE）,并在太湖五里湖中桥湖湾内以动态模拟试验,从群落水平研究了多种水生植物镶嵌组合的人工复合生态系统对富营养化湖水的净化能力。结果表明,富营养化湖水经该系统净化后,藻类生物量（以Chla计）下降58％,氨氮下降66％,总氮下降60％,总磷下降72％,可溶性磷酸盐下降80％,水质得到明显改善。与以该湖湾湖水为水源的水厂出水相比,人工复合生态系统出水的氨氮比水厂出水的氨氮平均低45％,总氮低37％,可见经人工复合生态系统处理的湖水部分指标优于同源的自来水。     

风浪扰动对太湖梅梁湾水体总磷变化的驱动模式研究

风浪扰动下的底泥再悬浮是浅水湖泊水体底泥内源性磷向水体释放的关键驱动因子。水体总磷(TP)受底泥内源磷释放过程影响频繁波动。基于风浪扰动强度与底泥悬浮物(SS)浓度定量关系模型,采用太湖原位未扰动柱状底泥开展水体底泥再悬浮过程模拟研究,分别模拟在小风(搅拌强度100～125 r/min)、大风(搅拌强度200～220 r/min)模式下底泥内源释放过程,探究风浪扰动对太湖梅梁湾水域TP浓度波动的贡献。结果表明,风浪扰动显著增加(P<0.01)了水体SS,小风与大风下水体SS均值分别增加了80.9%与360.8%,但随着扰动周期的延长,风浪扰动的效果会削弱。不同风浪扰动强度下水体TP均呈先上升后下降趋势。小风下水体TP为0.08～0.20 mg/L;大风下水体TP为0.09～0.34 mg/L。与对照组相比,小风组水体TP浓度呈现显著下降的趋势(P<0.05),而大风组水体TP浓度则表现为显著上升的趋势(P<0.01)。此外,大风持续扰动增加了水体TP浓度,但效果不显著(P>0.05)。风浪扰动致使0～3 cm底泥内的TP含量有所提高,底泥表面氧化还原条件的改变是...     

高级催化氧化法处理高含盐废水研究

针对风城油田生产废水高盐、高温、高矿化度、可生化性差等水质特性,现场采用“混凝沉降+高级催化氧化”工艺,处理后出水达到《污水综合排放标准》GB8978中二级排放标准。混凝沉降阶段COD去除率为36~49%,挥发酚去除率为11~21%,石油类去除率为42~69%;催化氧化阶段COD去除率为20%~40%,挥发酚去除率为69%~73%,石油类去除率为16%~20%。