基于31P-NMR与SMT方法的海河流域典型河流沉积物中磷形态特征研究

利用液相~(31)P核磁共振分析方法和SMT分级方法,对比研究了海河流域典型人工河流子牙新河和滏阳新河、自然河流子牙河表层沉积物中磷形态.结果发现,两条河流沉积物中TC、TN、TP含量均很高,且相关性显著,污染较重且具有同源性.沉积物中总磷在568.2~9171.9mg·kg-1之间,其中以HCl-P为主,占总磷的25.5%~81.8%之间,其次为NaOH-P,所占比例为9.3%~55.5%.使用~(31)P-NMR技术在沉积物中共检测到7类磷化合物:正磷酸盐(Ortho-P)、磷酸单酯(Mono-P)、磷脂(Lipid-P)、DNA磷(DNA-P)、焦磷酸盐(Pyro-P)、膦酸盐(Phon-P)及多聚磷酸盐(Poly-P).Ortho-P和Mono-P分别为总磷和有机磷的主要组成成分,含量分别在113.8~6226.1 mg·kg~(-1_和27.0~1991.9 mg·kg~(-1)之间.子牙河、子牙新河和滏阳新河两条河流在沉积物磷组成方面存在很大的差异子牙新河和滏阳新河沉积物中总磷明显高于子牙河.     

海河冲积平原区农用地综合生产能力空间差异

以海河冲积平原区为例,通过典型样点调查建立样点标准粮和相应的农用地自然质量等级指数的函数方程,求算理论生产能力;结合近3a(2003-2005年)的粮食实际产量,分析农用地的粮食增产潜力、农用地利用强度及其整理优势.结果表明:全区耕地粮食理论总生产能力为3.03×107t,远高于近3a1.49×107t的粮食平均实际产量,目前该区粮食安全的耕地资源保障程度较高.通过整理优势分析,划定了区域的不同整理优势级别,整理优势大的区域主要集中在冀中南冲积平原区,受灌溉条件、农田基础设施、管理水平的限制,粮食生产能力的开发程度低,粮食生产有较大的增产空间.     

海河流域东北部地表水水源地藻类及代谢物研究

同时对海河流域东北部6个水库型地表水水源地开展了藻类及微囊藻毒素(MC-LR和MC-RR)相关研究工作。研究结果表明:海河流域东北部6个水库型地表水水源地中水体富营养化程度有明显改善,但于桥水库、洋河水库水体仍呈富营养化状态并检出MC-LR和MC-RR。另外,富营养化程度高的水体中蓝藻占明显优势,并且微囊藻毒素浓度与其成正相关关系。虽然检出的MC-RR和MC-LR浓度均低于《生活饮用水卫生规范》标准限制,但是在蓝藻暴发期间(特别是暴发后期)应加密监测,确保微囊藻毒素浓度不会对供水人群健康造成危害。     

流域、生态区和景观构架及其在海河流域生态评价中的应用

流域、生态区和景观是评估大尺度区域生态质量的构架,阐述了三者合理结合的理论基础. 流域是解决水生态环境问题的整体性构架,但是流域研究的成果缺乏外推的依据. 生态区提供了合适的外推机制,与流域结合使用,可以解决小尺度成果的尺度上推和预测问题. 景观范围界定的主观随机性,使其可以与行政区、生态区和流域等空间范围结合,用于区域生态质量评估. 以海河流域为例,验证了流域、生态区、景观相结合的区域生态质量评估方法体系,包括3个步骤:流域生态区划分;建立以遥感影像为数据源的景观生态质量评价指标体系,并对生态区内的典型行政区开展景观生态质量评估;将评估结果外推到所在生态区. 以流域生态过程为核心整体统筹各生态区,提出上游山区水土保持、平原节水并修复河流和地下水系统、下游湿地保护并增加入海流量的水生态系统恢复对策.      

海河流域地表水水源地多环芳烃污染特征及来源分析

采用固相萃取-GC/MS法分析海河流域9个典型地表水水源地16种多环芳烃（PAHs）污染状况,结果显示除BkFL、BaP、InP、BghiP和DBA未检出外,其他11种PAHs均有检出。9个水源地春季水体中PAHs总值为238 ng/L~715 ng/L,夏季水体中PAHs总值为837 ng/L~278 ng/L, 表明PAHs季节性污染差异较为显著,夏季PAHs污染状况明显高于春季。PAHs的组成均以中低环芳烃（2~3环）为主,且Ant/（Phe+Ant）、Flu/（Pyr+Flu）和BaA/（BaA+Chr）比值显示9个水源地PAHs污染均来源于水源地上游煤炭、木材等燃烧产物。     

Water quality evaluation of Haihe River with fuzzy similarity measure methods

Fuzzy similarity measures, which are used to judge the closeness of two fuzzy sets, are presented to evaluate the water quality of the Haihe River. Based on the membership functions and coefficient of variation as the weights, four fuzzy similarity measures （including Lattice similarity measure, Hamming similarity measure, Euclidean similarity measure and the max-min similarity measure） are used to classify the 299 samples into the proper water quality standard ranks. The results are compared with the traditional distance discriminant methods. The calculation of two traditional distance discriminant methods （both Euclidean distance and absolute value distance） is also based on the use of coefficients of variation as the weights. Without the Lattice similarity measure, for this method loses some information, the correct assignment of samples classified into the same water quality ranks is 75.92% with the other three similarity measures and two distance discriminant methods. This result shows the reliability of the five methods. Only considering the three similarity measures, there were only 1.01% of the samples that did not classify to the same ranks, while the corresponding ratio of the two distance discriminant methods was 5.69%. The results of leave-one-out cross validation show that more than 88% of the samples are classified to the proper ranks, which demonstrates that the similarity measures are suitable to evaluate the water quality of the Haihe River.     

滏阳河主要水环境污染物空间分布特性研究

滏阳河是海河流域的重要河流,断流现象和污染极其严重.本文在相关水文资料和实地野外考察的基础上,首先将平原区河流被分割成4个相互独立的河段,然后根据水样的总氮、总磷、COD、氨氮和硝态氮等污染指标的测定结果,在聚类分析的基础上对污染指标的空间相似性和差异性进行了分析,最后用因子分析的方法对不同河段的污染源进行了源解析.结果表明:滏阳河水体污染极为严重,主要污染指标超过5类标准,氨氮的污染最为严重;水体可分为3类,其分布有明显的地域特点,分别在有常规水补给的邯郸段、非常规水补给河段的上游和非常规水补给河段的下游;主要污染物的空间差异较大,氨氮的差异最为明显;河流水环境污染物主要有3种来源,分别是耗氧型有机污染物、氮类污染物和磷类污染物,不同河段各种污染物来源的贡献有所不同.     

海河流域近500年大旱大涝时空特征及趋势预测

作者选择记录年代较长、系统性较好、分布均匀的十八个站作为海河流域的代表站，分别统计了近５００年及每世纪、各年代大旱大涝的出现频数，探讨了它的时空分布特征。还根据天文、气候背景制作了１９９５～２０１０年旱涝趋势预测。研究表明，１９９５～２０１０年海河流域大致处于太阳活动２３周的黑子低值位相和第２４周的高值位相之间，同时又处在太阳黑子世纪周期的下降段。从全国旱涝型指数和北京地区旱涝等级变化曲线看，目前海河流域正处于持续下降期，未来将进入湿润多雨阶段     

基于下垫面遥感资料的海河流域水文类型分区划分

以海河流域为研究对象,根据1956—2005年的年降雨量和水面蒸发资料、DEM、土地利用、土壤和植被覆盖遥感图,提取了反映下垫面条件和气候特征的物理因子,并以此作为分区指标,以子流域为划分单元,依据下垫面条件和气候因子的相似性和差异性,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,将海河流域内1 399个子流域划分7类水文类型分区(HTR),并分析了各水文类型分区的空间分布特征及产汇流机制。其中HTR1、HTR2和HTR4位于平原地区,土地利用类型以耕地为主,其他水文类型分区位于山区和丘陵区。HTR1耕地面积比例最大;HTR2土壤透水性最差,易产生超渗地表径流;HTR3土壤透水性最好,易产生地下径流和壤中流;HTR4年蒸发量较大,年降雨量较小,气候最干旱;HTR5和HTR6土地利用类型分别以草地和林地为主;HTR7年降雨量较大,年蒸发量较小,气候最湿润。分区成果明确地反映了流域的下垫面情况及气候条件,分区结果与流域的地形地貌非常吻合,也反映了流域水文特征的分布规律。通过分析水文类型分区内典型流域的下垫面和气候情况以及水文特征,阐述了分区结果的准确性及合理性,为海河流域水文特征的研究及水资源评价提供了依据。     

海河流域农业面源污染潜在风险识别方法

在综合分析农业面源污染风险源汇因子的基础上,筛选出影响海河流域农业面源污染的8个主要因子（年降水量、溶解态面源污染物入河系数、吸附态面源污染物入河系数、年植被覆盖度、坡度、土壤可侵蚀性因子、农田氮表观平衡量和农田磷表观平衡量）,建立了农业面源污染潜在风险识别指标体系,采用多因子综合分析法对海河流域农业面源污染潜在风险等级进行评价,并与DPeRS模型风险识别结果进行偏差分析.结果表明,海河流域有61.91%的区域存在农业面源污染潜在风险,集中分布在流域的中部和南部地区,高风险区主要分布在北京市东南部、天津市中部、流域山东段东北部和河南段南部等区域;与DPeRS模型识别结果对比验证,显示同一风险等级面积相差不超过12%,且高风险级别面积相差仅为0.12%,97.17%以上的区域均为偏差小或无偏差,表明该识别方法具有与DPeRS模型法同等水平的农业面源污染潜在风险识别精准度,可实现区域农业面源污染潜在风险的快速、高效识别.