洪泽湖水域的环境演变遥感分析

针对传统水质监测的定点、定剖面采样分析时间及空间的局限性,为对湖泊水质进行全面系统的分析,在前人研究工作的基础上,建立了一种水域水质状况图像识别的主成分监督分类方法,通过对洪泽湖湖区的1991年12月15日和2000年1月7日,两个时相TM遥感图像数据,分别进行主成分变换,并依据不同类型水体的光学特性,分析各主成分图像的构成及其环境意义。研究表明：洪泽湖湖区的水质分布,具有从西向东,从北向南由清洁水（优）向一般水依次递减、逐年下降的特征。其清洁水体主要分布于洪泽湖西部的溧河洼、临淮头、西北部的安河洼和成子湖的北部。从1991--2000年,洪泽湖入湖的工业废水及生活污水量有所减少,湖水受污染程度明显减轻,相对“八五”期间水质污染日益加重的现象,“九五”以后水质逐渐改善。将其分类结果与所收集的洪泽湖历年水质资料对比分析表明：主成分监督分类结果与环境要素吻合较好,且基本反映了其水质环境的变化趋势。     

洪泽湖表层沉积物氮形态分布及影响因素

为探究洪泽湖不同区域沉积物中各形态氮的分布特征及影响因素,文章采用分级浸取的方法将沉积物中氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂浸取态氮(SOEF-N)和非转化态氮(NTN),并运用多元统计分析研究沉积物的理化性质与各形态氮的关系。结果表明:沉积物可转化态氮(TTN)的含量为377.84～1 085.08 mg/kg,均值为765.93 mg/kg,占总氮(TN)的69.76%,是总氮的主要组成部分,洪泽湖沉积物中氮具有较高的潜在释放风险。各类可转化态氮的含量大小顺序为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N。IEF-N与TN的相关性较低,说明沉积物中TN高低并不一定能代表湖泊内源氮污染释放程度的高低。除了IEF-N和SAEF-N,其余形态氮的空间分布特征均与TN一致,即西湖区>成子湖等中部湖区>东部敞水区。TTN、SOEF-N、NTN分别与TOC、TN均具有极显著相关性(p<0.01),IEF-N与TOC、pH均具有显著相关性(p<0.05),粒度与各形态氮之间的相...     

洪泽湖溶解态有机质与重金属汞的结合特性

水体中溶解态有机质(DOM)能够与重金属络合形成复合化合物,进而影响水环境中重金属的迁移转化、生物可利用性和毒性.通过荧光光谱结合不同的光谱分析方法研究了洪泽湖不同季节水体DOM与重金属汞(Hg)的结合特性.结果表明,春季DOM以类蛋白质为主,秋季则以类腐殖质为主,洪泽湖秋、冬季蓄水导致DOM性质存在显著差异.同步荧光光谱结合二维相关光谱分析结果表明,洪泽湖春季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为：360～425 nm>290 nm>300～350 nm,秋季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为：290 nm>315～355 nm>365～380 nm>380～465 nm.三维荧光光谱和荧光淬灭实验表明,洪泽湖水体DOM的5种荧光组分均与Hg(Ⅱ)有不同程度地络合.Ryan-Weber模型拟合结果进一步表明,春季DOM类腐殖质组分与Hg(Ⅱ)结合能力强于类蛋白质,秋季则是类蛋白质组分的结合能力强于类腐殖质.总体而言,洪泽湖秋、冬季蓄水能够显著改变DOM的性质,从而影响DOM与重金属Hg(Ⅱ)的结合特性,可能会增强洪泽湖水体中Hg的生物可利用性和毒性.     

不同土地利用模式下洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷时空演变研究

综合星地协同技术手段,定量化表征1990年以来洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷的时空变化特征,并差别化地探讨其与流域土地利用变化的响应关系,厘清二者的作用机制,为实现非点源磷污染的有效管控提供科技支撑。主要结论包括:(1)近20年,颗粒态磷负荷呈现"下降-上升-下降"的波动状态,1990~1996年呈下降趋势,1998~2006年保持平稳增长状态,2008年后快速下降;(2)颗粒态磷单位负荷空间差异明显,高值区集中分布在淮河支流流域(3.88 t/km~2/a),低值区则主要分布在汴河流域(0.57 t/km~2/a);(3)不同土地利用模式下平均颗粒态磷负荷由高到低依次为:多种地类混合的淮河支流流域(681.84 t/a)、城镇化快速增长的高松河流域(317.65 t/a)、农用地主导的维桥河流域(185.73 t/a)、湿地保护区的汴河流域(121.09 t/a)。林地、湿地等用地类型能显著减少颗粒态磷污染物的流失量,农用地和建设用地则会加剧颗粒态面源磷污染。     

洪泽湖鱼体内重金属含量调查

对洪泽湖鱼体中的Pb、Cd、Cu、Cr、Zn等5种重金属进行了测定,分析了不同重金属在鱼的组织器官中的含量分布情况,并重点探讨了重金属在鱼体内的富集规律。结果显示：同一类组织器官中重金属的含量、同一金属在不同组织器官中的分布、不同鱼类对同种金属元素的吸收积累存在显著差异,5种重金属的含量以肌肉中的含量最低;均值型指数法显示,鱼样中肌肉组织残毒污染较小,属于微污染到轻污染级别;污染负荷比说明洪泽湖鱼体残毒的主要污染因子是铅、镉。     

洪泽湖流域生态环境问题及治理对策

分析了洪泽湖水环境和污染源特征,针对存在的氮磷超标导致湖体富营养化、生态退化以及入境客水污染等主要环境问题,提出制订入湖河流TN标准、控制污染物排放总量、修复湖泊生态、治理客水和强化水质监控等措施,为有效地改善洪泽湖水环境质量,遏制湖泊富营养化趋势提供科学支撑。     

淮河中下游洪泽湖水域动态变化研究

近年来,随着人口的增长和经济的发展,湖泊水域面积日益缩小,不仅影响了湖泊调蓄洪水的能力,也造成了湖泊生态环境与生物资源的破坏及湖泊水环境质量的下降。以淮河中下游洪泽湖为例,通过收集洪泽湖地区1930～2001年不同时期的地形图和遥感影像数据,在地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术的支持下对洪泽湖地区70多a来水域动态变化特征进行研究。研究结果表明：1930～1961年,洪泽湖面积减少了130.3 km2,年均递减率为0.23%;1961～1971年,洪泽湖面积减少了31.99 km2,年均递减率为0.17%;1971～2001年,洪泽湖面积减少了154.93 km2,年均递减率为0.3%;1930～2001年,洪泽湖面积减少了317.22 km2,减少了1930年总面积的16.92%,年均递减率0.24%。洪泽湖水域面积变化主要集中在湖的西部和东北部的湿地沼泽处。同时应用分形理论中的计盒维数及基于岸线发育系数方法,对洪泽湖1971～2001年30 a来湖泊岸线变化进行了定量分析,研究结果显示：30 a来,洪泽湖的岸线曲折度降低,岸线长度减少,岸线结构趋于单调。岸线曲折率下降与该时期洪泽湖的滩地围垦、水利建设等人类经济活动对湖泊形态的改变有密切关系,沿湖兴修水利工程,联圩并圩以及围湖垦殖等人类活动对洪泽湖岸线的演变起到了不可低估的作用,加速了湖泊岸线的演化进程,导致湖泊岸线的计盒分形维数值降低。湖泊水域动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出,针对湖泊水域日益减少的现状,在以上结果分析及实地调查的基础上,对如何合理利用与保护洪泽湖水资源、水环境进行了探讨,以实现湖泊资源的持续利用和湖区社会经济的可持续发展。〖     

基于MIKE21的洪泽湖溢油事故风险研究

为分析金宝航线淮安段建设对洪泽湖敏感目标溢油风险,采用MIKE21建立了洪泽湖二维非稳态模型,并选取两个敏感的溢油风险点,分别对施工期及运营期发生溢油事故时,最不利风向下进行风险预测。结果表明,油膜在扩散时,油膜面积逐渐变大且局部厚度减小;溢油点位1在西风条件下发生溢油事故时,会对洪泽湖银鱼国家级水产种质资源保护区造成影响;溢油点位2发生溢油事故时,点位东侧湖岸吸附大部分油膜。研究为洪泽湖安全管理提供参考依据。     

基于Phillips滞留模型的洪泽湖生态缓冲带边界划定

生态缓冲带在统筹湖泊生态环境治理与修复方面具有重要作用。以面源污染阻控为目标,利用Phillips滞留模型,结合Sentinel-2卫星数据,对洪泽湖生态缓冲带边界进行划定,并通过景观生态风险评价比较未划定、固定和非固定宽度缓冲带对生态环境的贡献。结果表明：(1)洪泽湖生态缓冲带宽度集中分布在2～60 m,其占比为85.50%,且在该区间内分布较均匀。(2)参考《河湖生态缓冲带保护修复技术指南》,将湖滨带分为植被良好型、农田型、养殖塘型、村落型、城镇型和河口型6种类型,并分别提出57.62、34.05、32.79、40.18、38.99和22.99 m的优化生态缓冲带宽度值。(3)单一地表覆盖类型构建下,非固定宽度生态缓冲带对洪泽湖湖滨带生态风险具有降低作用,而固定宽度缓冲带的生态风险却有所提升。影响洪泽湖生态缓冲带缓冲效率的关键因子为坡度和土壤条件,因此地方政府划定缓冲带时应适当进行地形调整和土壤改良,优先考虑非固定宽度的缓冲带划定,并在确定固定宽度时及时进行生态风险评估。     

南水北调东线中游枢纽湖泊有色可溶性有机物来源组成特征

运用三维荧光光谱(excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(parallel factor analysis,PARAFAC)技术手段对南水北调东线枢纽湖泊洪泽湖、骆马湖两个水体中CDOM的来源组成特征进行分析.结果表明:①解析出两湖泊均得到3个荧光组分,陆源类腐殖质C1、类色氨酸C2和类酪氨酸C3.②两湖泊3种组分荧光强度在入湖河口附近明显高于其他水域,且丰水季节3种组分荧光强度均显著大于枯水季节(t-test,P 0. 01),其中陆源类腐殖质C1的荧光强度在丰水期最大.表明两湖水体CDOM来源与组成受上游水系来水量和水文过程的影响较大,尤其是陆源类腐殖质浓度的高低.③相关性分析得出,陆源类腐殖质C1与DOC浓度、吸收系数a(254)有极显著相关性(r~2=0. 60,P 0. 01; r~2=0. 88,P 0. 01),相关性高于其余两种组分,表明陆源类腐殖质为CDOM的主要来源.另外,陆源类腐殖质C1与SUVA、S275-295、IC∶IT具有很好的相关性(r~2=0. 49,P 0. 01; r~2=0. 61,P 0. 01; r~2=0. 93,P 0. 01),进一步说明了两湖泊CDOM来源与组成受陆源影响较大.洪泽湖、骆马湖CDOM来源与组成受到不同水文情景和入湖河流的影响,应加强丰水期对入湖河流的水质管理.