新疆艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征及污染源解析

采用2015年艾比湖流域54个采样点的10个地表水水质指标数据,首先利用水质指数模型(WQI)和地统计学方法对流域水质污染情况进行全局评价,然后利用层次聚类法、判别分析法和因子分析法分析艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征.在水质时空分异特征研究的基础上,利用主成分回归分析法对艾比湖流域水质进行污染源解析.结果表明:艾比湖流域丰水期WQI值介于38~70之间,枯水期WQI值介于31~71之间,艾比湖流域丰水期的地表水水质污染情况比枯水期严重,而艾比湖、博尔塔拉河和精河靠近艾比湖湖区的河道污染程度均比其他河道严重.由聚类分析和判别分析得出艾比湖流域丰水期和枯水期的水质采样点在空间上均被分成A、B两组,A组包括艾比湖湖区西部、奎屯河、古尔图河和四棵树河,B组包括艾比湖湖区东部、精河和博尔塔拉河.艾比湖流域丰水期和枯水期的水体主要受到化学需氧量、溶解氧、氨氮和悬浮物浓度等指标的影响,B组水质污染指标的值相比于A组的值偏高,B组区域内存在高污染企业,艾比湖流域水环境治理工作需主要集中在B组所包括的艾比湖湖区、博尔塔拉河和精河.(4)艾比湖湖区、精河和博尔塔拉河地表水体的污染主要来自于有机物污染和营养物质污染,其次为工矿业污染;而奎屯河、古尔图河、四棵树河地表水体的污染主要来自于有机物污染,其次为营养物质污染,生物污染的影响较为微弱.该研究结果可为艾比湖流域地表水水环境改善和治理提供一定参考.     

2007年以来环太湖22条主要河流水质变化及其对太湖的影响

随着现代经济的迅速发展,太湖流域污染问题日益严重.为了解太湖湖区以及入湖河流的水质变化趋势,分析两者之间的关系,本文选取太湖湖区以及环太湖22条主要入湖河流2007-2014年水质监测资料,按行政区划分析22条主要入湖河流的氨氮、高锰酸盐指数、总磷和总氮浓度变化趋势以及其与太湖水质关系.结果显示,江苏省境内河流2007年以来污染物浓度普遍高于浙江省,但主要入湖河流总体上呈好转趋势,并且河流各指标的浓度变化与太湖的水质变化密切相关,验证了河道污染物输入作为太湖主要的污染物外源,直接影响太湖水质的变化,指出对入湖河流污染物的控制是缓解和治理太湖污染输入的重要途径.     

太湖东部不同类型湖区底泥疏浚的生态效应

为研究底泥生态疏浚对太湖东部不同类型湖区水生生态系统的影响,2012年8月于东太湖养殖湖区和胥口湾草型湖区采集沉积物和生物样品,分析疏浚对底泥污染控制、水质改善以及各生物群落结构的影响.结果表明,底泥疏浚能有效去除表层沉积物中的营养物质,降低底泥重金属含量及其潜在生态风险,但底泥疏浚对不同类型湖区水质和生物群落结构的影响存在明显差别.在富营养化较严重的东太湖养殖湖区,底泥疏浚达到了一定的改善水质的效果,浮游植物密度、生物量均不同程度降低,且群落中蓝藻所占比例下降;水生植物和底栖动物群落也在较短时间内得到恢复;胥口湾草型湖区的底泥疏浚则破坏了原先良好的水生植物群落,造成湖区整体水质下降,各主要生物类群的恢复相对缓慢.     

太湖诱变剂污染调查分析

应用蚕豆根尖细胞微核试验监测太湖水污染,结果表明太湖诱变剂污染轻,分布面积小,限于西北湖区,污染分布及程度受水位状况影响较大。微核指标和其他理化性质指标互为补充,被用于评价太湖水质,并就太湖水湖保护及污染控制提出了若干建议     

环太湖江苏段入湖河道污染物通量与湖区水质的响应关系

基于2008-2018年环太湖江苏段入湖河道污染物通量及湖区水质数据,从时空变化及相关关系两个方面探讨了入湖污染物通量与湖区水质的响应关系,并分析了污染物进入湖体影响水质的主要因子.结果表明:太湖污染减排已见成效,氨氮、总氮、高锰酸盐指数和化学需氧量入湖污染物通量整体呈下降趋势,年均下降率分别为8.0%、2.0%、1.6%和2.2%,湖体氨氮和总氮时间格局响应较好,年均下降率分别为2.1%和2.3%.湖体氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数和化学需氧量与入湖污染物通量整体由西北部、西部湖区向东南部、东部湖区递减,空间格局上响应基本一致.全湖区年尺度总氮、氨氮浓度与入湖河道污染物通量分别呈显著正相关、极显著正相关关系;影响湖区总氮、氨氮的主要因子为入湖河道的总氮、氨氮浓度,其次为入湖河道浓度与原湖区水质差值,因此亟需加强入湖河道水质浓度的控制.     

洞庭湖湖区水质时空演化(1983-2004年)

根据洞庭湖湖区的1983-2004年的水质监测数据,参照GB3838-2002中Ⅲ类水质标准,运用内梅罗水污染指数法进行水质评价,分析了洞庭湖湖区22年来的水质时空变化.结果表明:洞庭湖湖区水质污染在时间上呈有升有降的波动变化.洞庭湖湖区丰水期和洪水期的水质较差,但是从2002年以后,丰水期的水质逐渐好于平水期.污染空间变化表现为入湖河道的污染程度高于湖体,湖体污染呈西洞庭湖的污染较为严重,南洞庭湖其次,东洞庭湖的水质仍较好的格局.     

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后,在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点,自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据,明确太湖自2010年以来,水质整体良好,总氮浓度在波动中呈现下降的趋势,总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势,但在2015和2016年有所回升,回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区,洪水消退过程中,N大多以溶解态排泄出湖区,而P则由于大多数以颗粒态存在,逐渐沉积到湖泊中,随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体pH和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.     

江苏新沂河河漫滩表面流人工湿地对污染河水的净化试验

通过对环太湖水文巡测资料水量统计方法比较入手,计算分析2000-2002年环太湖河流进出湖水量、水质、污染负荷量变化．结合太湖水质变化分析,得出自2000年后环太湖进出湖河流的水质污染恶化趋势总体得到初步遏制,湖州、苏州地区环太湖河流水质保持稳定并呈一定改善趋势,但无锡、常州地区的环太湖河流水质浓度仍呈升高趋势,尤其是常州地区入湖河流的TP、CODMn浓度升高较快．与此相对应,太湖水质在总体保持基本稳定中有所好转,水质总体恶化趋势已经得到初步控制,但位于西北部的竺山湖各项水质指标进一步恶化,明显劣于梅梁湖水质,应当引起当地有关部门重视,加大治理力度．环太湖河流的入湖和出湖污染负荷量总体呈现增加趋势,但从净入湖污染负荷量分析,CODMn呈波动性减少趋势,TP和TN呈增加趋势．     

太湖水质时空特性及其与蓝藻水华的关系

以太湖2005-2007年的连续监测资料为基础,运用聚类分析和自相关分析方法,针对总无机磷,总无机氮、水温等环境理化因素与叶绿素a进行时空序列分析,初步归纳了当前太湖水质指标变化的空间特点、时问周期性及其与蓝藻水华暴发的关系.结果表明,太湖水质的空间分布大致分为三个人湖河口、四个湖湾、湖心区、西部湖区、东部湖区等十个区...     

太湖水质变化趋势及其保护对策

通过对１９８０￣１９９４年太湖水质监测资料的分析,研究了太湖水质现状及其变化趋势,探讨了太湖水质污染原因及太湖富营养化的成因机制,提出了太湖水质保护及富营养化防治的对策、措施与建议。     

太湖湖区有机物流失模拟

研究了１９９２－１９９４年女山湖大面积围栏养蟹利用与保护沉水植物资源的效果结果表明：围栏内河蟹的食物组成中,主要有菹草、苦草、金鱼藻、马来眼子菜、黄丝草和黑藻等沉水植物．其中菹草、黑藻的出现频率和概念生物量,分别在４、６、７、８和９月为最高;围栏内沉水植物的种类和生物量的变化与河蟹的放养密度关系密切,当河蟹的放养密度不超过３０只·ｈｍ~（－２）时,围栏内沉水植物的生物量与对照组均有明显的增加趋势,由此可证,女山湖大面积的围栏养蟹和适宜的放养密度,有效地利用和保护了围栏区内的沉水植物资源     

太湖丘陵地区典型坡面土壤侵蚀与养分流失

建立了基于137Cs技术的土壤侵蚀的定量模型,采用有关土壤养分流失方程,对太湖地区典型坡面的土壤侵蚀和土壤养分流失进行初步估算.结果表明,研究地区的典型坡面存在着一定的土壤侵蚀,林地各个剖面点的土壤侵蚀模数平均为1313.6 t/(km2 @a),而菜地所在的微地貌部位土壤侵蚀更达5185.68 t/(km2 @a).土壤侵蚀主要受植被覆盖和人为耕作的影响,侵蚀量的大小排序为坡麓菜地>坡中马尾松林地>竹林地>坡顶马尾松林地.选择的典型坡面存在着一定的土壤养分流失,林地有机质、全氮、全磷与全钾的平均流失量亦分别高达28.29,1.38,0.35和16.76 t/(km2 @a),养分流失量大的地貌部位的土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量低,而土壤侵蚀微弱的坡顶林地土壤养分含量较高.菜地土壤养分流失量最大,但由于施肥作用,土壤养分含最高.太湖丘陵地区的土壤侵蚀与养分流失不仅关系到本地区土壤肥力的退化,并对太湖水体环境质量的产生影响.     

太湖流域设计暴雨时空分布对太湖洪水位影响分析

太湖是太湖流域最大的调蓄水体,合理地推求太湖流域设计暴雨,对于太湖设计洪水位确定非常重要.针对近年来太湖流域变化环境造成的暴雨特性及产汇流机制的变异,采用水文水动力学模型模拟分析了现状条件下太湖流域设计暴雨控制时段及时空分布对太湖洪水位影响.结果表明,以30、60、90日为控制时段的设计雨量与太湖最高洪水位关联密切,控制时段低于30日的暴雨时程分配对太湖最高洪水位基本没有影响.当设计暴雨中心位于太湖上游区域时,模拟的太湖洪水位具有明显升高的趋势,表明太湖洪水位对上游暴雨更为敏感.分析了1999、2016、2020年暴雨为典型的设计暴雨场景,结果表明,暴雨时程分配对太湖洪水位影响显著,主雨峰位于暴雨后期的设计暴雨可以造成更高的太湖洪水位.从太湖防洪安全考虑,采用30、60、90日为控制时段,暴雨中心位于上游,且雨峰位于暴雨过程后期的设计暴雨推求太湖洪水位是合适的.建议将2016、2020年暴雨过程列入太湖设计暴雨计算的备选典型,并作进一步分析论证.     

动态聚类分析与太湖水质分区

以总硬度、pH、溶氧、化学耗氧、总氮、总磷、浮游植物、透明度8项指标为依据,参照现行湖泊营养类型划分标准,应用fuzzy聚类分析方法对我国42个主要湖泊聚类并划分其营养类型,同时对各类型的指标特征进行了分析。结果表明:在相似水平λ=0.69下,42个湖泊共聚为13类。其中,中、富营养型有较强的相似性,其差异显著的指标为总氮、总磷和化学耗氧量;贫营养型湖泊相似性差,其共同特征是指标中一项或数项显著异于一般营养范围。聚类结果与传统分类基本吻合。     

太湖梅梁湾藻华暴发消退-周期表层水体溶解性有机质分子特征

人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响,精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术,以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象,解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征,进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明,藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加,使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高,分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加,特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期,随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行,含量上表现为溶解性有机碳浓度下降,分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加,特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明,太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制,在消退期受藻类有机质降解的影响.     

Soil erosion and pollutant transport during rainfall-runoff processes

The pollutant from land surface applied to agricultural chemicals is one of the major sources of contamination in water bodies. The pollutant transport within a watershed is profoundly influenced by the rainfall-runoff processes, especially the associated upland erosion and sediment transport processes because most of pollutant can be dissolved into water or attached to the soil particles. A set of soil experiments in laboratory was conducted in this paper to investigate the impacts of upland erosion and sediment transport on pollutant loads. The soil utilized for the experiments was the silty sand collected from Loess Plateau, China; and ammonium bicarbonate was applied on the soil surface as the pollutant source. Runoff discharge, soil loss, and ammonia- and nitrate-nitrogen concentrations were measured to establish the relationships which can help the numerical model to predict the pollutant losses coupled with upland soil erosion during the rain-fall-runoff processes. The experimental results indicate the ammonia-nitrogen concentration in runoff reaches the peak at the initial stage of the overland flow generation, and quickly decreases and approaches to the steady state. The ammonia-nitrogen transported by the soil loss also makes contributions to the nitrogen loss; and its amount mainly depends on the soil transport rate. The ammonia-nitrogen dissolved in overland flow is dominant due to the strong aqueous solution of ammonium bicarbonate during the first storm right after its application.     

The European Soil Erosion Model (EUROSEM): a dynamic approach for predicting sediment transport from fields and small catchments

The European Soil Erosion Model (EUROSEM) is a dynamic distributed model, able to simulate sediment transport, erosion and deposition over the land surface by rill and interill processes in single storms for both individual fields and small catchments. Model output includes total runoff, total soil loss, the storm hydrograph and storm sediment graph. Compared with other erosion models, EUROSEM has explicit simulation of interill and rill flow; plant cover effects on interception and rainfall energy; rock fragment (stoniness) effects on infiltration, flow velocity and splash erosion; and changes in the shape and size of rill channels as a result of erosion and deposition. The transport capacity of runoff is modelled using relationships based on over 500 experimental observations of shallow surface flows. EUROSEM can be applied to smooth slope planes without rills, rilled surfaces and surfaces with furrows. Examples are given of model output and of the unique capabilities of dynamic erosion modelling in general. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

太湖西苕溪流域径流过程的模拟

西苕溪是太湖集水域的一个主要流域,研究西苕溪流域径流过程及污染物产出对了解太湖水文水质变化以及开展周围其它流域研究工作具有重要意义．作为研究的第一步,采用集总式模型LASCAM建立了西苕溪流域径流模型．以流域内2个水文观测站1968-1988年日径流观测数据对模型作了率定．率定效果满意,模拟日、年径流量与观测值吻合良好．在流域资料不够充分的情况下,模型能获得较为理想的模拟效果,说明所采用的模型适用于数据不足区域．模拟还揭示,西苕溪流域径流产生可能以饱和地面径流机制为主．近河道浅层饱和土体的水位与降雨量相关性好,呈现出明显的日波动周期;而深层地下水位呈年波动周期,在旱季和雨季,水位呈明显的降落和上升趋势．这些发现为进一步细化径流模型以及建立污染物输移模型奠定了基础．     

Influential factors detection for surface water quality with geographical detectors in China

Surface water quality is a matter of serious concern in China. This study quantitatively analyzes the spatial–temporal characteristics of surface water quality among 100 monitoring stations in China during 2015. A geographical detector was used to detect the influential annual and seasonal factors. Surface water quality is primarily controlled by the content of nutrient pollutants and organic pollutants. Natural factors (precipitation, temperature, soil erosion, and terrain) and anthropogenic factors [land use type, population density, and per capita gross domestic product (GDP-per-capita)] were selected as geographical proxies to be tested for their explanatory power for surface water quality. Results indicated that the top three factors influencing the annual mean of nutrient pollutants were the population density, terrain, and precipitation, the explanatory power of which was 0.82, 0.35, and 0.24, respectively. The interactive explanatory power for population density and terrain was 0.88 and for population density and precipitation was 0.87, both exhibiting enhanced interaction relationships. The top three factors influencing the annual mean of organic pollutants were population density, temperature, and basin, the explanatory power of which was 0.46, 0.29, and 0.27, respectively. The interactive explanatory power for population density and basin was 0.80 and for terrain and precipitation was 0.82, both demonstrating a nonlinear enhanced interaction relationship. For seasonal changes, the nutrient pollutants and organic pollutants were both affected by agricultural runoff due to seasonal farming. This study revealed that anthropogenic factors influenced surface water quality two to three times more than natural factors.     

江苏省入太湖污染量分析(1998-2007年)

近年来,太湖水体受到了严重污染,水环境质量逐年下降,太湖水环境的状况直接影响了地区的经济和社会发展,保护太湖已列为国家重点治理项目。本文根据1998-2007年环太湖水文巡测资料及主要入湖河道水质监测成果,分析入湖水量、入湖河道水质、入湖污染物量及其变化趋势,为太湖地区水环境综合整治提供技术支撑和决策依据。