基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段参数灵敏性分析

为探究城市地区渠道化源头河段水环境模型参数灵敏性,以巢湖流域十五里河源头段为对象,选择氯化钠(NaCl)为保守型示踪剂,采用瞬时投加方式,开展现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS模型(小河流水体溶质迁移扩散模型)模拟溶质(示踪剂)输移扩散规律,并以均方误差(RMSE)为目标函数,就±10%和±20%等参数多种变幅情景,采用扰动分析方法对A(河道过水断面面积)、A_s(暂态存储区断面面积)、α(交换系数)及D(扩散系数)等参数开展局部灵敏性分析. 结果表明:在十五里河源头段溶质迁移特征模拟方面,OTIS模型具有很好的适用性;尽管不同河段各参数的灵敏性排序存在一定的变化性,但总体趋势较为明显,表现为A＞α＞A_s＞D,这与欧美国家空间尺度相近的一些小河流水体基本相同;由于α和A_s的灵敏性超过D,表明在渠道化的城市小河流源头段,考虑暂态存储对于溶质输移扩散的影响十分必要. 研究结果进一步验证了扰动分析方法对于OTIS模型参数灵敏性分析的有效性.      

基于多源数据的巢湖蓝藻水华时空分布及驱动因素分析

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发展基本规律,利用巢湖水上综合观测平台和卫星遥感等多源数据,获得2015~2020年水体中藻密度和水华面积的时空分布信息,并采用基于增强回归树的机器学习算法,定量评估不同阶段各环境因子对蓝藻水华影响的重要程度及相互作用关系.结果表明：①巢湖蓝藻水华表现出较大的季节变化特征,蓝藻细胞在春季开始复苏,主要在巢湖西半湖和沿岸地区形成轻度水华,水体藻密度在夏、秋季达到最大,该季节发生中等程度以上的水华频率较高.②非暴发期间,巢湖藻密度变化受物理和化学因素影响较大,二者对解释藻密度方差变化的贡献率可达80.3%,水体中高浓度溶解氧、弱碱性pH值（7.2~7.6）和适宜水温（3℃）是藻类细胞生长繁殖的有利环境条件,巢湖蓝藻水华首次暴发一般在气温稳定通过7℃初日11 d前后出现.③暴发期内,巢湖蓝藻水华发生主要受藻类生物量和气象条件的综合影响,气温、藻密度、日照时数和风速的累计贡献率为95%,各因子均存在一个有利于蓝藻水华发生的最适区间.多因子交互作用分析结果显示,在水体藻密度大、气温适宜和微风的综合作用下,巢湖蓝藻水华发生概率较高.上述研究成果分析和揭示了不同阶段巢湖蓝藻水华的时空分布特征及其主导影响因子,可为巢湖蓝藻水华防控和预测、预警提供科学依据.     

GC/MS法分析巢湖源水投加高锰酸盐复合药剂水中微量有机污染物的变化

介绍了用 GC/MS仪对水中微量有机污染物进行分离定性、定量的实验方法 ,并通过对实验结果的分析 ,阐述了高锰酸盐复合药剂 (PPC)对巢湖水中有机污染物的去除效率。文中表明 :GC/MS方法可检测的有机物范围很宽 ,它适用于可被 C18小柱从水中有效吸附 ,对气相色谱有足够的热稳定性和挥发性的有机化合物的分析。同时 ,由实验结果得到 :高锰酸盐复合药剂对巢湖水中有机污染物有较好的去除效果。     

巢湖表层沉积物中重金属的分布特征及其污染评价

以巢湖表层沉积物为研究对象,利用BCR连续提取法研究了沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Cd、Zn、V和Pb等8种重金属元素的分布特征,同时运用潜在风险指数法和地累积指数法综合评价了巢湖沉积物中重金属的生态风险。结果表明,巢湖沉积物中的重金属含量在空间上表现出东西高、中间低的分布特征。巢湖表层沉积物中Cr、Co、Ni、V和Cu 5种重金属都主要以残渣态为主,Zn和Cd主要以弱酸提取态为主,Pb以可还原态为主,同时,Co和Cu 2种元素的可交换态及可还原态含量占有较高比例,具有潜在危害性。相关性分析显示,Cr、Cu、Pb、Ni、Zn和Cd 6种重金属元素的来源和分布可能具有相似性,Co和V 2种重金属元素具有相似的地球化学行为且其主要来源可能与其他几种重金属不同。潜在生态风险指数评价结果表明,巢湖表层沉积物中8种重金属元素构成的生态危害顺序为:Cd>Pb>Co>Cu>Ni>Zn>V>Cr,Cd具有高的生态危害等级,其他7种重金属元素均为低生态危害等级。地累积指数法评价结果表明:巢湖沉积物重金属元素的富集程度为Cd>Zn>Pb>Co>Cu>V>Ni>Cr,Cr属于清洁级别,Co、Cu、V和Ni处于轻度污染水平,Zn和Pb处于偏中度污染,Cd达到了重污染水平。     

巢湖入湖河流沉积物中有机磷的形态分级研究

为识别巢湖流域污染物的特征、来源及其沉积物有机磷各形态分布与富营养化的关系,测定了7条巢湖入湖河流沉积物中有机磷各形态的含量,分析不同污染类型人湖河流沉积物中有机磷各形态分布的差异及与其他因素间的相关性。研究发现,不同污染类型人湖河流沉积物中水土保持控制型河流沉积物中有机磷各组分的相对含量顺序为残渣态Po〉富里酸-Po〉HCl-Po〉胡敏酸-Po〉NaHCO3-Po,平均的相对比例为7．5：3．1：1．9：1．5：1．0,而城市污染控制型和面源污染控制型河流沉积物中有机磷各组分的相对含量顺序恰好相同,面源污染控制型河流沉积物Po各形态含量低于城市污染控制型和水土保持控制型河流。中活性P。和OM、TP、Pi、Po、TN、NaHCO3-Pi、NaOH—Pi呈正相关,非活性Po与Po、NaOH-Pi呈显著正相关关系,反映了中活性Po很容易转化为生物可利用磷和非活性Po,且非活性Po仍然具有潜在的生物活性。     

基于地理信息系统的引江济巢数值模拟系统的研究

以引江济巢工程为对象,在充分搜集巢湖流域水环境信息的基础上,利用Visual Basic6.0结合MapObjects2.0开发基于地理信息系统(GIS)的引江济巢数值模拟系统,实现对引江济巢工程基础地理信息、水文信息、水质信息等的统计、分析与管理。并通过嵌入式集成方法实现数学模型与GIS的紧密集成,实现了在污染因素由用户自行设定下进行"所见即所得"的动态仿真能力,为引江济巢调水方案的论证和调水过程中的环境管理提供技术支撑。     

巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

巢湖湖滨带生态恢复工程对暴雨径流氮磷削减效果研究

从湖滨带区域环境条件及氮磷输出强度差异出发,探讨湖滨带生态恢复工程对暴雨径流氮磷削减的特征及效果,选取巢湖西北岸湖滨带生态恢复区与原生灌草区内4个典型断面开展暴雨径流氮磷削减的对比试验,研究暴雨期及暴雨间期4个断面氮磷削减效果的差异及原因。结果表明:暴雨期,断面2和断面3对暴雨径流中氮磷去除效果明显,断面2对暴雨径流中氮、磷去除率分别为69%和60%,断面3对暴雨径流中氮、磷去除率分别为60%和58%;暴雨间期,断面2 区域内水体氮磷浓度平均下降67%和63%,断面3则为59%和51%;生态恢复工程去除暴雨径流中氮、磷的效果,与暴雨径流中氮、磷浓度呈显著正相关;断面2对暴雨径流氮磷削减效果最佳。     

巢湖流域典型环境介质溶解有机质光谱特征及其环境指示意义

溶解有机质（DOM）广泛存在于流域范围内不同环境介质中,并能发生迁移转化.以巢湖流域典型环境（农田土壤、浮游藻类、水生植物和沉积物） DOM样品为研究对象,利用紫外-可见光光谱和三维荧光光谱技术揭示不同环境DOM样品的组成特征,探究流域范围内不同环境介质间DOM可能迁移、转化过程及其环境行为与生态效应.结果表明,巢湖流域典型环境样品单位质量可溶性有机碳（DOC）含量均值从大到小的顺序为：浮游藻类（26701.59 mg·kg^-1）>水生植物（9331.00 mg·kg^-1）>土壤（204.93 mg·kg^-1）≈沉积物（141.13 mg·kg^-1）.与DOC含量类似,280 nm处吸光系数（a₂₈₀值）和总荧光强度均表现为：浮游藻类>水生植物>土壤≈沉积物,且沉积物和土壤DOM样品的重均分子量、芳香性、腐殖化程度均与水生植物和浮游藻类DOM样品具有显著性差异.在此基础上,本文提出了流域层面不同环境介质之间DOM的迁移转化概念模型,结果显示,流域范围内不同环境介质间DOM的迁移转化改变了其组成特征,进而导致生态效应发生改变.上述研究结果为流域环境质量提升和生态效应调控提供了一种新思路.     

巢湖流域岩源磷释放的动力学研究

为了研究巢湖流域富磷地质岩石中磷素(即岩源磷)的释放动力学特征,用0.5mol·L-1NaHCO3连续提取法对岩样进行岩源磷释放的动力学实验,并应用统计学原理建立化学动力学的非机理模型研究岩源磷的释放过程.同时,选用零级方程、一级方程、二级方程、抛物线方程、Elovich方程、权函数方程等6个动力学模型进行解析过程拟合,分析岩源磷动力学释放的主要化学过程.结果显示,随着反应时间的延长,磷的释放量均不断增加,释放速率随时间的延长而下降.选用的几种动力学模型中,一级方程、Elovich方程、权函数方程和抛物线方程对岩源磷的释放动力学过程均能很好地拟合,其中以一级方程拟合度最佳.岩源磷的释放动力学过程是一个以扩散过程为主的反应过程.