基于SOM和多元分析的滇池沉积物污染特征空间模式研究

联合运用层次聚类分析(HCA)、判别分析(DA)和自组织映射神经网络(SOM)3种数值方法,对滇池2008—2010年17个底泥监测点位(10个常规点位及7个新增点位)9种污染物进行空间差异性和相似性分析,并评价各指标在空间的分布特征及监测点代表性.结果表明:滇池沉积物整体污染程度为草海>外海中部及南部>外海北部.As、Hg、Pb、Cd、Cu和Zn污染最严重的点位是断桥;草海中心的凯氏氮污染最严重,其他指标污染水平仅次于断桥;Cr和TP污染最严重的点位是新增点位盘龙江2;海埂是全局污染最轻的点位.现有的常规监测点位对整体污染特征的代表性较弱,建议取消异质性最低的白鱼口、观音山西、观音山东和罗家营站点;考虑污染特征和监测点位空间分布的均匀性,建议将盘龙江2、海埂和马料河设为常规监测点位.     

钙、镁离子在水流作用下对铜绿微囊藻生长的影响

为了解在"引江济太"过程中大量钙、镁离子的引入对铜绿微囊藻生长的影响,本实验在控制温度和光照条件下,室内模拟不同钙、镁离子浓度在两个特征流速5 cm/s和15 cm/s下微囊藻的生长。实验结果表明,微囊藻藻密度随钙、镁离子浓度的增加而增加,流速在15cm/s下微囊藻最大藻密度(9 236.4×104cell/mL)是流速为5 cm/s下最大藻密度(2 873.72×104cell/mL)的3倍,流速为15 cm/s下微囊藻最大比增长速率均较5 cm/s下的高。这可能是在水流产生的剪切力作用下藻细胞胞外多糖增加,粘附更多的钙、镁离子更利于钙、镁离子迁移到胞内,同时胞外附着的钙、镁离子尤其钙离子形成桥联,使微囊藻细胞形成群体产生微环境利于微囊藻的生长。水流对微囊藻利用钙、镁离子有重要的影响,这为有效调水抑制蓝藻生长提供科学依据。     

北湖流域水质改善系统动力学研究

利用系统动力学擅长研究动态、非线性复杂系统的特点,将其应用于北湖水质改善分析,构建了系统动力学-水质耦合模型,可实现长时间序列的连续模拟和水环境管理的情景分析。文章定量分析了三产比例调整、城镇化率提高与污水集中处理等因素对流域纳污控制及水质改善的影响,推演出可协调经济发展-水环境保护-污水治理资金三方矛盾的合理方案,为类似小城镇的发展提供可借鉴的思路和方法。     

长荡湖近15年营养状态评价及限制因子研究

采用综合营养状态指数法以及时间序列分析法、箱线图、Pearson相关分析等统计分析方法对长荡湖近15年的氮、磷、Chl a等监测数据进行分析,研究长荡湖的水质现状、营养物时空分布和变化规律及藻类生物量与氮磷营养盐的关系.结果表明:自2001年以来长荡湖富营养化呈加剧趋势,近15年来的透明度呈现下降趋势,Chl a浓度则以每年5.5μg/L的速率不断攀升,长荡湖随时都可能爆发大规模的蓝藻水华;长荡湖东部出水口(北干河口区)的水质好于湖体区(湖北区、湖南区、湖心区);TP为长荡湖浮游藻类生长的限制因子.     

查干湖和新立城水库秋季水体悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

分别于2012年9月对不同盐度水体的查干湖和新立城水进行水体野外采样和室内实验分析,通过测定颗粒物、CDOM等光学活性物质的吸收系数来对比分析两种水体的光学活性物质的吸收特性、来源及其在400~700 nm范围内对总吸收系数的贡献.结果表明,综合营养状态评价指数显示秋季查干湖、新立城水库水体属于中等富营养化,总悬浮颗粒物的吸收光谱表现均与色素类颗粒物吸收光谱相似.对于盐度较大的查干湖水体(EC=988.87μS·cm~(-1)),非藻类颗粒物占主导地位,各组分贡献率为非藻类颗粒物色素颗粒物CDOM;而盐度较低的新立城水库水体(EC=311.67μS·cm~(-1)),色素颗粒物贡献率略大于非藻类颗粒物贡献,各组分贡献率依次为:色素颗粒物非藻类颗粒物CDOM.查干湖总悬浮颗粒物吸收系数α_p(440)、α_p(675)和非藻类颗粒物吸收系数α_d(440)分别与TSM(总悬浮颗粒物)、ISM(无机悬浮颗粒物)和OSM(有机悬浮颗粒物)、Chl-a(叶绿素a)相关性均较好,相关系数在0.55以上;新立城水库α_p(440)、α_p(675)与Chl-a相关性较好(0.77和0.85,P0.05),α_d(440)与ISM具有相关性(0.74,P0.01),与OSM表现为负相关(-0.63,P0.05).查干湖CDOM吸收系数a_g(440)仅与OSM表现为负相关性(-0.54,P0.05),而新立城水库α_g(440)与其他参数均无相关性.通过对CDOM吸收曲线在250~400 nm的拟合所得到的S_g以及相对分子量M_r发现,查干湖的S_g[(0.021±0.001)m~(-1)]大于新立城的S_g[(0.017 6±0.001)m~(-1)],而CDOM的相对分子量M_r值分别为11.44±2.00(7.5~15.09)、7.53±0.79(6.17~8.89),查干湖M_r值高于新立城水库水体,表明查干湖CDOM组成较新立城水体中CDOM的分子量小,组成更趋向于小分子.查干湖受风速和湖岸坍塌的影响产生矿物悬浮、沉积微粒,水体颗粒物以非藻类为主,部分来自于浮游植物降解产物;新立城水库水体不仅有径流携带的陆源性无机物的输入,同时水体浮游植物生长减弱且微生物分解活动加强,降解有机颗粒物与非藻类吸收系数呈现负相关.     

巢湖沉积物有效磷的原位高分辨分析研究

将两种原位被动采样技术——高分辨平衡式间隙水(HR-Peeper)与氧化锆薄膜梯度扩散技术(Zr-oxide DGT)相结合,分别对巢湖西半湖7个点位溶解态反应性磷(cPW)和有效磷(cDGT)进行原位测定分析,cPW和cDGT在大部分沉积物剖面的分布相似或局部相似,说明不同深度沉积物固相有效磷组分对间隙水SRP的缓冲能力较接近.利用界面扩散通量和cDGT/cPW比值(R)表征沉积物磷的活性,从巢湖湖心向南淝河入湖口方向,界面以下6 mm的cPW、cDGT和扩散通量的变化基本一致,均呈递增趋势,表明沉积物磷的污染水平在增加;R值变化较小,说明沉积物界面处的缓冲能力差异不明显.     

巢湖水体可溶态重金属时空分布及污染评价

为了解巢湖水体中可溶态重金属时空分布特征及污染水平,在不同季节对巢湖水体进行了网格化样品采集,采用电感耦合等离子体发射光谱ICP-OES(ICAP6000 series)测试了水样中可溶态重金属As、Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni和Co的质量浓度,研究了可溶态重金属的时空分布特征,并采用单因子污染指数法和综合污染指数法对巢湖水体环境质量进行了评价.结果表明,巢湖可溶态As、Cd、Pb和Cr符合《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅰ类水质标准,Cu和Zn为Ⅰ~Ⅱ类,Hg为Ⅰ~Ⅲ类,Ni和Co质量浓度远低于标准限值;不同元素质量浓度存在明显的时空差异,Cu、Zn和Ni在夏季最高,Pb和Cr在秋季最高,Co在春季最高;西部湖区尤其是西北部湖区元素平均质量浓度在秋季、冬季和夏季高于中部和东部湖区;元素Cu、Pb、Zn、Cr和Ni之间呈显著的正相关,可能具有一定的同源性;元素Cu、Pb、Zn、Cr、Ni和Co单因子污染指数和综合污染指数均远小于1,为清洁和无污染水平;全年西湖区综合污染指数最高,各湖区元素综合污染指数丰水期平水期枯水期.     

白洋淀喹诺酮类抗生素污染特征及其与环境因子相关性研究

利用超高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS)对白洋淀水体和沉积物中喹诺酮类(Quinolones,QNs)抗生素进行检测,并研究其生态风险空间分异特征,探究其与环境因子的相关性.结果表明:①白洋淀氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)和氟甲喹(Flumequine,FLU)的检出率最高(100%),其次为马波沙星(Marbofloxacin,MAR)和氟罗沙星(Fleroxacin,FLE)(≥60%),其余QNs的检出率较低(≤35%);②白洋淀水体和沉积物中QNs抗生素浓度范围分别为153.39～1550.07 ng·L~(-1)和10.22～381.85 ng·g~(-1),水体中QNs在S1处浓度最高,S4处最低,沉积物中QNs在S2处浓度最高;③相关性分析结果表明,水体透明度(Secchi depth,SD)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)、硝氮(Nitrate nitrogen,NO~-_3-N)、沉积物氨氮(Ammonia nitrogen,NH_3-Ns)和沉积物总氮(TNs)与QNs相关性显著,其中,SD、TP和NH_3-Ns与部分QNs(MAR、恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)和FLE)显著相关(p0.01),表明生活污水和养殖废水对QNs的贡献较大;④生态风险评价结果表明,白洋淀QNs总体处于中低风险水平,其中,ENR处于中高风险水平,其余QNs处于低风险水平;就空间分布而言,除S1和S9为高风险区外,其余各点为中低风险区.     

偏远高山湿地土壤中PAHs污染特征:以神农架大九湖为例

于2012年4月沿大九湖湿地平均分布10个采样点,各采集0~10、10~20以及20~30 cm浅层土壤,采用GC-MS对大九湖湿地浅层土壤中USEPA 16种优控多环芳烃（PAHs）进行分析,对其分布、组成、来源进行了详细的讨论,并对高山湿地PAHs污染标志物进行了浅析.结果表明,研究区0~10、10~20、20~30cm浅层土壤中∑₁₆PAHs含量分别为48.55~984.73、14.36~806.47、12.84~1191.53 ng·g^-1,均值分别为302.94、142.98、208.68 ng·g^-1;7种致癌单体多环芳烃含量范围分别为21.20~844.29、2.96~592.06、0.66~964.70 ng·g^-1,均值分别为197.25、93.16、147.16 ng·g^-1,分别占总PAHs的65.12%、65.13%、69.08%;泥炭区PAHs含量明显高于非泥炭区,且已达到重度污染程度;PAHs组成以4、5、6环为主;结合IcdP/（IcdP+BghiP）及Pyr/BaP比值分析,推测大九湖湿地浅层土壤中PAHs主要来源于化石燃料及木材的燃烧,近年来旅游车辆的进入对PAHs的贡献较大;对浅层土壤中各单体PAH与PAHs总含量进行回归分析表明、苯并（b）荧蒽、茚（1,2,3cd）并芘、苯并（a）蒽作为泥炭地PAHs标志性化合物,用来评价PAHs的污染程度.     

Apparent relationships between anthropogenic factors and climate change indicators and POPs deposition in a lacustrine system

Climate change and anthropogenic activities are expected to impact the environmental behaviors and fates of persistent organic pollutants(POPs), however, quantitative studies on these combined factors are scarce. In this study, dichlorodiphenyltrichloroethane(DDTs), polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs), and polychlorinated biphenyls(PCBs)were used as examples to identify how and when those factors may be related to the deposition of POPs in the sediment of Lake Chaohu, China, using generalized additive models(GAMs). Three historical trends of DDT, PAH, and PCB deposition were delineated in a dated sediment core encompassing ～100 years of historical record: a steady state or gradually increasing stage, a rapidly increasing stage, and a declining stage. The GAM results showed that aquatic total phosphorus(TP) concentrations and regional GDP(anthropogenic factors) were dominant contributors to POP accumulation rates in the lake sediment. The fitted relationships between air temperature and sedimentary DDT and PAH concentrations were linear and negative, while a positive linear relationship was found for PCBs, suggesting that Lake Chaohu may have become a net source for DDTs and PAHs, and a sink for PCBs, under a progressively warming climate.