湖滨带的基本概念

介绍了湖滨带的定义、分区、生态特征、服务功能以及研究概况,简述了专刊论文所依托的巢湖湖滨带修复课题的研究背景与目标     

Experimental study on pollutant movement in surf zone

The experiments on pollutant movement in surf zone were conducted on the two gentle beaches(with slope of 1:100 and 1:40, respectively), for diverse wave cases. The movement contours and direction of pollutants, under the action of regular and random waves with diverse wave amplitudes, were provided and studied in this paper. It was shown that, due to complicated hydrodynamics in surf zone, the pollutant movement state is quite complicated and different from that in pure current zone.     

植被过滤带对泥沙和磷削减效率及VFSMOD-W模型模拟

植被过滤带是有效削减面源污染的生态管理措施,其削减效果受很多因素的影响。该文通过植被过滤带试验,探讨不同坡度和浅层地下水埋深对植被过滤带削减地表径流、泥沙和磷的影响,结合VFSMOD-W模型和简单磷运移经验模型评估污染物在植被过滤带的传输。结果表明,植被过滤带对地表径流、泥沙和TP的削减效率范围分别为25%～72%、43%～82%和39%～80%。在同一浅层地下水埋深条件下,当过滤带坡度分别为2%、5%和15%时,坡度越缓,植被过滤带削减效率越高。在同一坡度条件下,当浅层地下水埋深分别为0.08、0.22和0.36 m时,浅层地下水埋深越深,植被过滤带的削减效率越高。VFSMOD-W模型模拟结果显示,该模型能够较好地模拟地表径流和泥沙在植被过滤带的传输。VFSMOD-W模型结合简单磷运移经验模型对削减效果进行模拟评估,发现整体拟合效果较好(C_eff>0.85)。VFSMOD-W能较好地用于预测地表径流、泥沙和磷在植被过滤带的传输。     

武汉市地表水-地下水交互带识别与变化模拟

地表水-地下水交互带是地表水与地下水混合交换的重要区域,该混合特性也是识别其范围的难点。为确定地表水-地下水交互带的识别方法与变化特征,选取地表水-地下水相互作用明显的武汉市汉江-府河河间地块冲湖积平原为研究区,构建了研究区内的地下水数值模型,得到了研究区内地下水流场轨迹,分析了研究区区域和局部的水流系统,总结了地表水-地下水交互作用模式,并结合MODPATH模块追踪地下水流运动轨迹,识别地表水-地下水交互带及其变化特征。结果表明：研究区地表水-地下水完全混合交互带的范围在汉江顺流方向由40 m不断拓宽至180 m,沿长江流向地表水-地下水交互带范围整体缩小但保持在70～100 m范围内;粒子运动轨迹分析结果显示,影响地表水-地下水交互带范围与交互作用强度的因素主要有地形、地表水形态、含水层水文地质条件。该研究结果可为确认地表水-地下水交互带范围及其动态变化特征提供依据。     

自然光照对淹水条件下三峡库区消落带典型土壤磷释放影响

为研究淹水条件下光照对土-水界面磷释放的影响,以三峡库区消落带典型土壤为对象,通过室内自然光照试验,讨论了铁还原及有机质降解对磷释放的影响,分析光照对淹水土壤磷释放的影响机制.结果表明,光照对淹水土壤磷释放存在一定程度的抑制作用,光照作用下淹水紫色潮土上覆水体中TP浓度范围为0.018~0.033 mg·L-1,避光处理为0.02~0.057mg·L-1,灰棕紫泥光照下TP浓度范围为0.028~0.045 mg·L-1,避光处理为0.04~0.084 mg·L-1.光照引起淹水土壤中铁氧化物的变化可能是光照抑制磷释放的重要原因.光照导致土壤中铁氧化物饱和程度降低,铁还原和无定形铁生成受阻进一步加深了光照对磷释放的抑制影响.CO2和CH4反映淹水土壤有机质分解情况,光照降低有机碳的转化效率,加速土壤中无机电子受体的消耗,解释了光照作用下铁氧化物的变化.由此可见,光照对淹水土壤磷释放的抑制与淹水土壤中铁还原和有机质分解密切相关.     

滇池内湖滨带沉积物中重金属形态分析

采用BCR3步分级提取法测定了滇池内湖滨带沉积物中4种重金属(Pb、Cd、Cu和Zn)不同形态的含量,初步评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,Cd和Zn主要以可提取态存在(即弱酸溶解态、可还原态和可氧化态),而Pb和Cu均以残渣态为主要存在形式.通过计算可提取态含量所占总量百分量大小,可知各金属的生物有效性大小排序为:Zn(53.06%)>Cd(50.84%)>Cu(34.62%)> Pb(28.65%).沉积物中总有机碳(TOC)与各金属不同形态间的相关性分析表明,可氧化态重金属与有机碳结合的趋势远大于弱酸溶解态和可还原态.表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征明显表现为草海>外海,除Cu外,大部分样点的可提取态Pb、Cd和Zn含量均随采样深度增加而减少.     

三峡库区消落带土壤汞形态分布与风险评价

为了解三峡库区消落带土壤中汞污染现状和环境风险,选择重庆14个区县的消落带,采集了192个土壤样品,分析其土壤总汞和汞形态分布,探讨其生物可利用性,对比研究和评估土壤总汞与汞赋存形态的污染水平和生态风险.结果表明,三峡库区消落带土壤中汞含量差异较大,土壤汞含量为22.4~393.5μg·kg-1,平均值为(84.2±54.3)μg·kg-1,76.6%的采样点土壤汞含量超过了三峡库区土壤汞背景值.土壤中的汞以残留态为主,不同汞形态所占比例为:水溶态汞4.1%、酸溶态15.5%、碱溶态汞18.3%、过氧化氢溶态汞10.9%、残留态汞51.3%.各区县土壤中生物可利用性汞(水溶态汞、酸溶态汞与碱溶态汞之和)平均含量为19.7~36.6μg·kg-1,生物可利用态汞占总汞的比例达到22.1%~51.6%.地累积指数和潜在生态危害指数评价结果均表明,三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的污染水平和生态风险都较低,由生物可利用态汞带来的生态风险也很小;而对土壤总汞含量评价的结果明显偏大.因此,采用汞赋存形态进行污染现状和生态危害评价更能反映消落带土壤汞的环境风险.     

湖滨带氧化还原环境的时空变化及其环境效应

在太湖梅梁湾,沿开阔水体至湖滨带方向,对植被型湖滨带(A区)、裸露型湖滨带(B区)和开阔水体(D区)水体中DO和水/沉积物Eh进行为期1a的现场观测.结果发现,梅梁湾水体DO时空变化明显.B区和D区水体中DO常年饱和,而A区DO浓度较低(年均(5.5±1.7)mg·L-1).在植物生长季,从开阔水体至湖滨植被区溶解氧浓度从12.7 mg·L-1降到4.5 mg·L-1;在非植物生长季则从9.7 mg·L-1降到6.2mg·L-1.湖滨带水体Eh在150 mV左右波动,空间变化趋势与溶解氧变化同步.沉积物Eh也表现出明显的时空变化,在植物生长季,各区沉积物均处于较强的还原状态(-158～-101 mV);而在非植物生长季,由开阔水体向植被型湖滨带Eh逐渐升高.在沉积物的垂直剖面上,开阔水体Eh自表层沉积物向下逐渐降低,而在A区的植被覆盖区则是先降低,大概在5 cm深处开始逐渐升高,于20 cm深左右达到峰值.根据上述植被型湖滨带氧化还原环境的特点,可以推知进行湖滨带生态修复,有利于去除湖泊氮污染.     

滇池湖滨带湿生乔木湿地构建技术研究

采用以草本植物为主构建的湖滨湿地存在的主要问题是挺水植物繁殖速度快,生物量大,如每年不及时对死亡植株进行收割,会加快湖泊淤积速度,对湖泊水体造成二次污染;大面积湿地挺水植物的管护和收割,势必造成湿地管理强度和费用大幅提高。针对上述问题,文章重点介绍了在滇池草海湖滨带中以湿生乔木植物代替草本挺水植物的湖滨湿地构建技术现场试验研究成果,在湖滨带基底修复的基础上,选择垂柳、滇杨、中山杉、水杉、池杉和竹子等湿生植物开展现场试验,研究结果推荐适应能力较强、成活率较高和景观效果好的垂柳、中山杉为滇池湖滨带湿生乔木湿地构建的主要树种,为受损湖泊湖滨带生态修复提供借鉴。     

基于物元分析的表层岩溶带“二元”水生态承载力评价

针对目前水生态承载力评价中信息屏蔽和主观性问题,该文以喀斯特典型分布区贵州省为例,在阐述表层岩溶带"二元"水生态承载力概念的基础上,构建表层岩溶带"二元"水生态承载力评价指标体系,结合物元分析法,对贵州省2007—2010年的表层岩溶带"二元"水生态承载力进行定量评价.研究结果表明:2007—2010年贵州省表层岩溶带"二元"水生态承载力等级都为"可承载",整体呈现出比较稳定的发展趋势,但是"可承载"水平并不稳定,不完全符合No2的标准."可承载"水平不稳定.贵州省表层岩溶带"二元"水生态承载力的主要提升因子是地表产流率、输沙模数、森林覆盖率、水资源利用率等8个,而单位面积地表水资源量、生态用水率、工业废水排放达标率、工业固体废物综合利用率以及城镇化率等9个成为制约贵州省表层岩溶带"二元"水生态承载力等级提升的因子.贵州省的表层岩溶带"二元"水生态承载力不仅关系到自身的社会、经济和生态安全也关系到下游的长江流域和珠江流域的水资源安全、生态安全以及环境建设.因此,应制定区域生态补偿措施,经济发达地区反哺经济落后地区,形成联动的共同保护生态环境脆弱区的水生态承载力的机制.为促进贵州省的水土资源开发利用和生态环境建设提供理论借鉴,并为类似地区的水生态承载力评价提供了一种新方法.