改善湖泊水环境的调水与生物修复结合途径探索

分析了生物修复和引清调水措施在改善湖泊水环境的优点和不足,指出单独采用其中一种方法,在解决湖泊污染问题上都存在一定的局限性,而将二者结合起来既能充分发挥各自的优点,又能加快湖泊生态恢复的步伐.在此基础上,对二者结合途径进行探索.以汉阳四湖为例,引清调水与生物修复可以通过3种主要途径结合: 短期引清调水与长期生物修复相结合,局部生物修复与大区域调水置换结合,水力调度调控与湖泊生物恢复结合.     

渭河流域关中段河水和沉积物中微塑料的污染特征对比研究

微塑料作为一种新兴污染物,广泛存在于全球多种环境介质中.本研究选择渭河流域关中段作为研究对象,借助体视显微镜和拉曼光谱仪对河水和沉积物中微塑料的污染状况进行表征.结果表明,河水及沉积物中微塑料丰度分别为2960～10320粒·m^-3和4.774×10⁵～6.163×10⁶粒·m^-3.沉积物中微塑料丰度约为河水中的500倍,表明沉积物是河流微塑料的“汇”.河水和沉积物中均以小粒径微塑料(<0.5 mm)为主,且小粒径微塑料在沉积物中的占比约为河水中的1.5倍.纤维和碎片是河流和沉积物中微塑料常见的形状,且河水中纤维状微塑料占比较沉积物中高.河水中微塑料以有色和白色为主,而沉积物中以透明微塑料为主.经拉曼光谱仪鉴定,河水中检出聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯,而沉积物中仅检出聚丙烯和聚乙烯.沉积物中微塑料可能经过了长期的环境作用(风化、氧化、磨损),人类生产和生活中广泛使用的塑料制品是渭河流域关中段的主要来源.微塑料丰度与沉积物颗粒大小及沉积物在水下的沉积体积相关.     

南四湖沉积物中二噁英类化合物的分布

用1 3C同位素内标法 ,高分辨率气相色谱 高分辨率质谱对南四湖表层沉积物中 1 7种含 2 3 7 8 氯代二苯并二英 /呋喃 (PCDD/Fs)及 1 2种共平面多氯联苯 (Co PCBs)的含量、同系物异构体的分布特征、沉积通量、毒性当量及来源进行了初步分析 ,并与山东近海 (日照、烟台、青岛 )的测定结果进行比较 .总Co PCBs含量分别为 5 4 4pg·g- 1 dw (南阳湖 )和 41 4pg·g- 1 dw (微山湖 ) .总PCDD/Fs含量分别为 1 0 6 7pg·g- 1 dw (南阳湖 )和1 47 0pg·g- 1 dw (微山湖 ) .两湖含 2 3 7 8 PCDD/Fs异构体对总毒性当量浓度的贡献基本相同 ,即以四—五氯代异构体为主 .PCDD/Fs含量次序为青岛 >日照 >南四湖 >烟台 .南四湖、日照、烟台近海沉积物中的PCDD/Fs对总TEQ (PCDD/F TEQ PCB TEQ)的贡献为68 8%— 93 0 % .南四湖与山东近海沉积物中PCDDs/PCDFs比值和OCDD %∑百分比表明 ,山东省PCDD/Fs的来源较为一致 ,相对恒定 .除河口处外 ,大气沉降应是南四湖及山东近海PCDD/Fs的主要来源 .     

乌梁素海沉积物重金属生物活性及环境污染评估

为阐明乌梁素海沉积物重金属生物活性及理化性质对重金属形态变化的影响,对湖泊重金属污染修复治理方面提供科学依据,2011年1月在乌梁素海9个站点采集表层沉积物样品,采用改进BCR逐级提取法分析Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As等7种重金属元素的形态,利用活性系数与迁移系数对重金属生物活性进行研究;结合沉积物理化性质,系统探讨影响重金属化学形态与生物活性的因素;应用次生相与原生相比值法,从重金属形态学角度对沉积物重金属状况进行评估.结果表明,(1)沉积物中重金属活性系数的大小顺序为 Cd>Hg>Zn>Cu>Pb >As>Cr;重金属的迁移系数为 Cd>Hg>Zn>Cu>As>Pb>Cr.(2)沉积物物理化学性质和重金属总量对各种化学形态重金属含量影响程度明显不同.重金属总量对残渣态影响较大;pH对酸可提取态、有机物和硫化物结合态影响较大;有机质与酸可提取态、有机物和硫化物结合态有较大相关性;盐度与酸可提取态、有机物和硫化物结合态有一定的相关性.总氮、总磷与有机物和硫化物结合态有一定的相关性.(3)从重金属形态角度评价,7种重金属除Cd外,污染程度并不大,全湖KRSP的平均值大小顺序为Cd(1.66)>Cu(0.84)>Hg(0.72)>Zn(0.42)>Cr(0.15)>Pb(0.14)>As(0.06).结合总量、生物可利用性与形态学评价,乌梁素海重金属 Cd 是生物活性最强、污染最严重的金属,Hg污染次之,应该对Cd与Hg给予特别关注.     

中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析

基于1：25万河流水系和数字高程（DEM）数据制备了选取湖泊的流域边界,据其集成了流域社会经济数据,并据中国科学院资源环境数据中心提供的1990、1995、2000、2005年4个时段土地利用数据形成了流域反映人类活动强度的表征指标,选取了全国湖泊富营养化区域差异性调查课题获取的案例湖泊的水质数据,集成了中国湖泊富营养化影响因素计量分析的面板数据集,研究了1990-2005年间中国湖泊营养状态的发展趋势与差异特征,探讨了湖泊富营养化的自然气候与社会经济影响机制,构建了中国湖泊富营养化影响因素分析的计量模型,厘定了1990-2005年间影响湖泊营养状态变化的重要因素,测度了其对湖泊富营养化的影响方向和作用强度。基于面板数据的计量分析结果表明,近15年人类活动强度对湖泊营养状态呈显著的正影响,其表征指标人均GDP与建设用地所占流域面积比均具有较强的显著性,而在人类扰动较小的情况下,湖泊的营养状态与湖泊补给系数成正比,与湖泊蓄容量成反比,补给系数较小且其他因素也相同时,水体营养状态应与流域土壤本底值相关;以林、草地的面积比重所测度的流域自然生态系统发育程度与湖泊营养状态呈显著负相关关系,表明林地与草地生态系统对流域的氮、磷营养物的人湖量具有一定的削减作用,论文研究结果将为流域管理措施方案制订提供科技支撑。     

城市不同类型水体有色可溶性有机物来源组成特征

过去几十年里,我国飞速的工业活动和城市化进程对城市地表水体生态系统产生巨大影响,地表水体水质变化直接影响城市居民用水安全、城市景观维护及城市热点区域碳循环过程.通过2020年6月采集长春市各类水体（城市河流、公园湖泊及水库）共50个样品,结合光谱吸收及三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了各类水体的有色可溶性有机物（CDOM）光学特性、组成特征及潜在来源.结果表明,长春市城市河流DOC浓度显著高于水库水体（t-test,P<0.05）.城市河流水体的CDOM吸收系数a₂₅₄均值显著大于公园湖泊和水库（t-test,P<0.05）,表明城市河流水体中CDOM浓度最高.CDOM光谱吸收斜率S_275-295与光谱吸收斜率比S_R均值均表现为公园湖泊>水库>城市河流（t-test,P<0.001）.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到3个荧光组分,陆源类腐殖酸C1（E_x=260 nm,E_m=452 nm）、微生物作用类腐殖酸C2（E_x=245/290 nm,E_m=388 nm）和类色氨酸C3（E_x=275 nm,E_m=340 nm）.城市河流水体各组分荧光强度均值均显著高于公园湖泊与水库（t-test,P<0.005）,水库水体陆源类腐殖酸C1荧光强度均值显著高于微生物作用类腐殖酸C2和类色氨酸C3（t-test,P<0.005）,城市居民生活污水排放对长春市城市水体,尤其是城市河道中有机碳贡献较大,且该部分有机质中微生物降解潜力强的类蛋白组分贡献率高.因此,应加强城市污水排放管控以有效保障长春市城市水体经济、环境与生态功能的发挥.     

渤海表层沉积物中多环芳烃的分布与生态风险评价

利用第2次全国海洋污染基线调查数据，研究渤海表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的空间分布特征和输入来源．结果表明，按渤海海区划分，PAHs含量由高至低依次为秦皇岛沿岸、辽东湾、莱州湾、辽东半岛近岸、外海海区和渤海湾近岸．对照有关的沉积物质量标志水平，秦皇岛沿岸和辽东湾(尤其是锦州湾)表层沉积物中PAHs具有较高生态风险．就PAHs组成而言，锦州湾近岸沉积物中低环比例较高，其它海区4～5环占优．荧蒽／芘和芘／苯并(a)芘两个比值参数显示锦州湾近岸沉积物的PAHs主要源于石油工业，秦皇岛近岸和莱州湾部分站点主要来自燃油产物，而其它海区的大部分站点则属于燃煤型来源．燃烧生成的PAHs易吸附于细微颗粒物上，其迁移和沉降可能是外海海区PAHs含量高于渤海湾近岸的一个原因．     

上海市小城镇河流沉积物重金属污染特征研究

以3个典型小城镇河流为例,研究上海市小城镇河流沉积物重金属污染特征.结果显示,沉积物Zn的浓度在3.11～3.74g/kg之间,是农用污泥Zn使用允许最高值0.5g/kg的6～8倍,沉积物Zn的极度污染已经成为上海市小城镇河流沉积物区域性环境问题;沉积物Pb和Cu的浓度分别在0.03～1.00g/kg和0.07～0.20g/kg之间,小城镇河流沉积物也明显受到Pb和Cu污染且污染区域差异性大,沉积物中铁、锰、铬等重金属污染相对较轻;毒性弱的Fe,Mn,Zn沉积物区域污染差异性相对小,而毒性强的Pb,Cu,Cr区域差异性相对较大;沉积物重金属污染一般中型河流污染相对稍突出,小城镇河流沉积物由于Zn的严重污染不能用作施用污泥;利用重金属与TP,重金属与Fe之间的相关性探源结果显示:小城镇生活污水的地表排放使得街道灰尘成为河流沉积物Pb的一个重要来源.     

滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

淀山湖沉积物磷分布特征

本研究分析了淀山湖沉积物中磷空间分布特征.结果表明,淀山湖沉积物含有较丰富的磷,TP变化范围在266～1146mg·kg-1之间,全湖平均含量为572mg·kg-1,空间分布存在显著的异质性.受上游来水影响,淀山湖沉积物TP含量总体上由西北向东南逐步降低,其中以北部湖区沉积物污染程度最高.表明虽然近年仍有大量的外源污染物进入淀山湖,但淀山湖总体存在一定的自净能力.以全湖平均来看,淀山湖沉积物中磷存在形态由高到低顺序为HCl-P>NaOH-P>OP>Ex-P.Ex-P含量最低,不足TP的1%.沉积物NaOH-P与TP相关性良好,表明沉积物中TP含量的增加,主要来自于NaOH-P.在空间分布上,西北部湖区TP主要以NaOH-P为主,东南部TP主要以HCl-P为主.OP在表层沉积物中分布较平均,在垂直分布上,各样点底部有机磷所占TP的比例普遍高于上层,暗示近年来生源磷沉积处于下降趋势.