基于底栖动物的松花江流域不同地形分区水质指标阈值研究

为全面了解松花江流域不同地形分区内底栖动物群落对水质指标的响应规律,识别不同分区水质指标指示物种的差异,于2016—2018年对松花江流域97个采样点的水质指标〔EC、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（NH₃-N）、ρ（TN）、ρ（TP）〕和大型底栖动物群落进行调查分析,采用临界指示物种分析法（threshold indicator taxa analysis,TITAN）分别探讨松花江流域山区、丘陵区和平原区水质指标的生态阈值,当污染物浓度超过负响应阈值时敏感种密度降低,当超过正响应阈值时耐受种也会受到明显影响,底栖动物群落结构会发生显著变化.将TITAN法所得的负响应阈值作为触发底栖动物群落发生变化的最低值,正响应阈值为底栖动物群落的耐受极限值.结果表明:①松花江流域水质指标在不同地形分区内的阈值不同,除ρ（DO）和ρ（COD_Mn）外,其他指标负响应阈值均表现为山区 < 丘陵区 < 平原区,ρ（DO）则表现相反,ρ（COD_Mn）在丘陵区出现最高阈值（5.46 mg/L）、山区出现最低阈值（4.01 mg/L）.除ρ（DO）以外,其他指标的正响应阈值均呈山区 < 丘陵区 < 平原区的趋势,ρ（DO）正响应阈值的变化趋势则与之相反.②松花江流域内超过50%的采样点水质指标值均超过其负响应阈值,超出正响应阈值的采样点比例在6%~40%之间,说明流域受到一定的干扰,但干扰程度不严重.③同一物种在不同地形分区内对水体理化指标的指示方向可能相反.萝卜螺属在丘陵区为ρ（NH₃-N）的正响应指示物种,在平原区则转变为负响应指示物种;短沟蜷属在丘陵区为ρ（TN）和ρ（TP）的正响应物种,在平原区则转变为负响应物种.研究显示,大型底栖动物群落结构的分布特征是影响水质指标阈值指示物种识别的主要原因,而不同分区的自然地理状况、栖境状况和水质状况则是造成大型底栖动物群落结构分布差异的主要因素.      

倭肯河着生硅藻群落结构及其与环境因子的关系

为了合理的评价倭肯河水生态健康状况,2018年8月（丰水期）,调查了19个点位的着生藻类群落结构和水环境特征.使用Mcnaughton优势度分析、聚类分析和生态型分析3种方法研究了倭肯河着生藻类群落结构和清洁度,使用Spearman相关分析、除趋势对应分析和典范对应分析等方法研究了倭肯河着生硅藻群落和环境因子的响应关系.结果表明：倭肯河共鉴定出着生硅藻89种,物种丰富,不同采样点位之间生物多样性差异较大,Nitzschia palea等富营养指示种是倭肯河的优势种.聚类分析结果表明,倭肯河采样点位可分为3组,从组1到组3,优势种清洁度逐渐下降,低度需氧型、中腐-高度腐生型和极度富营养型硅藻比例逐渐上升.影响倭肯河着生硅藻群落结构的主要水环境因子为TN、DO和pH,其中DO和TN是组3着生硅藻群落的主要影响因子,pH是组2着生硅藻群落的主要影响因子.由此可见,除河流源头区域外,倭肯河水生态环境质量状况较差,着生硅藻群落可以有效的指示倭肯河水体营养状况和腐生状况.     

黄盖湖水体CDOM分布特征及来源分析

有色可溶性有机物(CDOM)是水生态系统的重要组成部分,系统、全面地了解CDOM动态对水生态系统管理至关重要。基于2021年秋季黄盖湖及入湖河流24个采样点位的水质数据,运用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)技术分析了黄盖湖水体CDOM组成特征及潜在来源。结果表明：黄盖湖水体中CDOM主要由3种荧光组分组成,分别为类腐殖质荧光组分C1(240,310/390)、类腐殖质荧光组分C2(265,350/460)和蛋白质荧光组分C3(220,280/320),3种组分占总荧光强度比例的平均值分别为39.58%、29.34%和31.08%。荧光指数(FI)、自生源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)结果表明,不同湖区间腐殖度差异性显著(ANOVA,p<0.05),腐殖度大小具体表现为西部湖区>中部湖区>东部湖区。相关性分析表明,C1与C2显著正相关(R=0.55,P<0.01),黄盖湖水体中C1类腐殖质组分可能来源于水中微生物对C2类腐殖质组分的转化或藻类活动。黄盖湖水体CDOM以新近自生源为主,受人类活动影响明显,主要来源可能为流域内生活污水、...     

基于着生硅藻指数的梧桐河水生态健康评价

在黑龙江省梧桐河,调查了13个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征,应用8种硅藻指数对该河流水生生态系统进行健康评价,并在此基础上应用主成分分析、相关分析、冗余分析、箱型图分析等统计分析方法研究了影响梧桐河着生藻类群落的主要环境因子和8种硅藻指数在梧桐河的适用情况。结果显示:梧桐河存在一定程度的环境污染,优势种以小型异极藻(Gomphonema parvulum)等耐污种为主。8个硅藻指数中,硅藻属指数(Generic Index of Diatom,GI)、澳大利亚河流硅藻生物评价指数(Diatom Index for Australian Rivers,DIAR;Diatom Species Index for Bioassessment of Australian Rivers,DSIAR)评价结果偏差较大,在梧桐河不适用;相似度指数(Jaccard Index,JI)与富营养化硅藻指数(Trophic Diatom Index,TDI)评价结果较为严格,评分明显偏低;硅藻污染耐受指数(Pollution Tolerance Index,PTI)、硅藻生物评价指数(Diatom Bioassessment Index,DBI)和生物硅藻指数(Biological Diatom Index,BDI)在梧桐河流域适用性最好。根据冗余分析(RDA),将梧桐河流域点位分为3组,第一组点位为中-重度污染,主要影响因子为流速和总磷;第二组点位为轻-中度污染,主要影响因子为磷酸盐、氨氮和溶解氧;第三组点位为轻污染-清洁,主要影响因子为p H和电导率。     

硅藻指数在嫩江支流甘河的适用性评估

为了筛选出适用于甘河水生态评价的硅藻指数,合理评价甘河水生态健康状况,2018年8月在嫩江支流甘河调查了19个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征.应用21种硅藻指数对甘河水生态健康状况进行评价,采用箱体图法分析了所选硅藻指数的适用性,使用Spearman相关分析研究了硅藻指数与环境因子的相关性,最后应用多元线性回归方法分析了不同因素对硅藻指数在甘河评价正确率的影响.结果表明:①所选硅藻指数中,IBD（biological diatom index,硅藻生物指数）、EPI-D（diatom eutrophication pollution index,富营养污染硅藻指数）和IPS（specific pollution sensitivity index,特定污染敏感指数）的评价结果区分度最好,最适用于甘河水生态健康状况评价.②甘河丰水期水生态健康状况总体较好,约70%的点位水生态健康状况为健康、较好和一般,约30%的点位水生态健康状况为较差和极差,极差的点位全部位于甘河下游区域.③硅藻指数与COD_Cr的相关性对硅藻指数评价正确率有显著影响（P < 0.01）,硅藻指数与COD_Cr相关性越强,评价的正确率越高;物种覆盖度对硅藻指数评价的正确率也有影响,但不显著,各点位最小物种覆盖度高于65%时,物种覆盖度对藻指数评价的正确率影响较为明显.研究表明,硅藻指数可以有效地评价水生态健康状况,但硅藻指数与环境因子之间的相关性等因素会影响评价的正确率,因此选择合适的硅藻指数进行研究区域的水生态健康状况评价尤为重要.      

伊逊河春汛期水质波动原因解析

为探究伊逊河春汛期水质波动的主要原因,分别于2020年12月和2021年3月对伊逊河流域进行采样调查,在水环境因子时空特征分析的基础上,使用三维荧光光谱结合平行因子分析、荧光特征分析和Spearman秩相关分析,解析水体污染物的荧光特性和来源特征。结果表明：伊逊河春汛期水质明显恶化,Ⅴ类及劣Ⅴ类水体占比由14.29%升至88.24%,主要超标因子为COD_Cr、TP和COD_Mn;水体溶解性有机物（DOM）识别出3种荧光组分〔UVC类腐殖质（C1）、UVA类腐殖质（C2）和类色氨酸（C3）〕,类腐殖质总贡献率接近80%;冰封期和春汛期各采样点位水体溶解性有机物的荧光指数（FI）分别为1.65~1.88和1.49~1.75,自生源指数（BIX）分别为0.76~1.31和0.65~0.99,腐殖化指数（HIX）分别为0.10~7.00和0.40~6.00;春汛期伊逊河水体DOM表现出更强的腐殖性和较弱的近期自生源特性,陆源贡献比例显著提高;荧光参数FI、BIX与DOC、TP、COD_Cr和COD_Mn等水质参数呈显著负相关（R>0.6,P<0.01）,春汛期水体DOC、TP等污染物浓度升高主要受高腐殖质背景、水土流失及农业面源污染的影响。

     

国内外土壤砷污染及其修复技术现状与展望

综述了国内外土壤砷污染现状,探讨了固化/稳定化修复、土壤淋洗修复、电动修复、微生物修复、植物修复和农业生态修复技术在土壤砷污染修复中的研究进展及各自优缺点,并指出土壤砷污染修复未来研究的发展方向：进一步研究修复过程中的影响因素及作用机理,需开发新技术并应用于土壤砷污染修复,注重多项技术联合修复土壤砷污染的研究。     

甘河着生藻类群落结构及其与环境因子的关系

2018年8月(丰水期),在嫩江支流甘河,调查了19个点位的着生藻类群落结构和水环境特征。并运用聚类分析、Mcnaughton优势度分析和IBD(biological diatom index,硅藻生物指数)3种方法研究了甘河着生硅藻群落结构和优势种清洁状况,使用主成分分析、Spearman相关分析和冗余分析等统计分析方法研究了甘河着生硅藻群落和环境因子的响应关系。结果表明:甘河共鉴定出着生藻类90种(属),以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,生物量丰富。丰水期甘河水生态环境质量状况较为健康,着生硅藻主要由清洁种构成,其中Achnanthidium minutissimum优势度0.48,为绝对优势种。聚类分析结果表明,甘河采样点位可分为3组;其中组1和组2点位主要位于甘河上、中游,上、中游水质、生境质量较好,健康程度较高,优势种均为清洁种,上游Achnanthidium minutissimum优势度达到了0.64;组3点位均位于甘河下游,下游人为干扰较强,健康程度较其余两组偏低,Nitzschia palea和Nitzschia paleaeformis等耐污种在组3的优势度较高。导致甘河着生硅藻群落清洁度由上游到下游逐渐变差的主要水环境因子为电导率、总磷和高锰酸盐指数,其中影响中游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为高锰酸盐指数,影响下游硅藻群落结构变化的主要水环境因子为电导率和总磷。由此可见,着生硅藻群落可以较好的指示甘河流域水体有机污染程度和营养富集程度。     

汤旺河着生硅藻群落及其与环境因子的关系

2018年8月(丰水期),在松花江支流汤旺河,调查了24个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征.使用聚类分析、 Mcnaughton优势度分析和生态型分析3种方法研究了汤旺河着生硅藻群落结构和清洁度,使用主成分分析、 Spearman相关分析和冗余分析等方法研究了汤旺河着生硅藻群落和环境因子的响应关系.结果表明,汤旺河共鉴定出着生硅藻99种(变种),物种丰富.汤旺河丰水期水生态环境质量状况较为健康,着生硅藻主要由清洁种构成,其中Achnanthidium minutissimum优势度为0.32,为绝对优势种.聚类分析结果表明,汤旺河采样点位可分为3组;其中组1和组2健康程度较高,优势种均为清洁种,组3健康程度较其余两组偏低,Nitzschia palea和Ulnaria ulna等耐污种在组3的优势度增加.与组1相比,组2中-高度腐生型和中-富营养型硅藻比例有所增加,极度需氧型硅藻比例有所下降,影响组2硅藻群落结构变化的主要水质因子为高锰酸盐指数.与其他两组相比,组3富营养型硅藻和极度富营养型硅藻比例显著上升,影响组3硅藻群落结构变化的主要水质因子为NH⁺     

基于遗传算法的综合热能管理系统代偿优化

在SIMULINK平台下搭建了飞机综合热能管理系统仿真模型,并利用遗传算法对其可控参数如发动机引气的阀门开度、冲压空气进口面积和液体环路的流量等进行在不同飞行状态下的寻优,使得飞机在满足温度等要求的情况下起飞总重的代偿较小。结果表明,利用智能算法可以实现这种复杂系统的参数优化,从而提高飞机燃油经济性。