用三维荧光谱图分析原水输送过程中藻类和有机物的变化

采用新型分析技术三维荧光谱图方法对深圳东江水源工程水体中藻类进行了荧光分析。实验结果表明,水体中有较丰富的藻类,其中蓝藻、绿藻呈优势藻种,实验期间沿程水体叶绿素a浓度在1.71~16.43μg/L之间,藻密度在72.92万~1 375万个/L之间。三维荧光方法能较好表征水体中生长藻类种类和数量,三维荧光强度F(A.U)与叶绿素a浓度Chla(μg/L)、藻密度N(104个/L)呈较好的线性关系。三维荧光方法能较好的鉴别水体中可溶性有机物腐殖酸和蛋白质,并表征其含量多少。     

泸沽湖水体垂直断面季节性分层

通过2015年1月、4月、7月、10月水温、电导率、溶解氧、pH及叶绿素a监测数据对水体温度的季节动态及其垂直分层结构进行分析,探讨了泸沽湖水体水化学性质的季节性分层特征。结果表明:泸沽湖水体在春、夏、秋季出现明显的热力分层现象,冬季水温在垂向上接近同温状态,夏季温跃层位于10~25 m水深处,而秋季温跃层下移至20~30 m处。均温层水温维持在9.5~10℃与泸沽湖年均温一致,说明均温层水体稳定且处于相对恒温状态,是湖区年均温的反映。热力分层结构对电导率、溶解氧、pH及叶绿素a变化有一定影响,致使水体电导率、溶解氧、pH出现明显的分层现象,尤其在夏季,气温升高,热力分层现象显著,溶解氧和pH在温跃层内出现峰值,自峰值处向上、向下均呈递减趋势,均温层处于缺氧状态且p H值较小。虽然叶绿素a在温跃层以下维持较低水平,整体不高,但在表层有突然增高的现象,应予以高度警示,防止泸沽湖出现大面积藻类繁殖甚至局部性爆发。电导率垂向上呈递减变化,在温跃层内降低幅度较大。泸沽湖水体盐度基本保持恒定(约0.10‰),在不考虑盐度效应的情况下,无论是在垂直断面上还是在变温层、温跃层及均温层中,电导率与水温之间存在一简单线性函数关系,证明泸沽湖仍受自然气候影响,保持自然水体状态。     

青藏高原湖泊沉积物色素与湖泊环境的响应

本文通过对青藏高原湖泊表层沉积物色素、有机碳含量和环境因子的测定和分析,初步探讨了青藏高原湖泊中色素的来源特征和该地区湖泊浮游植物群落组成结构等信息。结果表明,青藏高原湖泊沉积物TOC含量多在4%~6%之间,藻类植物是沉积物色素的重要来源。颤藻科和蓝藻科在青藏高原湖泊浮游植物中生长优势明显,颤藻科在数量上相对蓝藻科有明显优势。青藏高原湖泊溶解氧(DO)、电导率(SC)对湖泊中藻类生长状况影响明显,其中SC的升高对该地区湖泊中藻类生长有抑制作用。     

基于典范对应分析的南太湖入湖口浮游植物-环境关系研究

于2008年9月至2009年8月在南太湖入湖口进行了浮游植物统计、鉴定和相关环境因子监测分析。应用CANOCO4.5软件对获得的浮游植物物种数据和环境因子数据进行了典范对应分析(CCA),并作出了物种分布与环境因子关系的二维排序图。结果表明,共检出浮游植物8门93种,所选取的主要环境因子对浮游植物生长影响大小依次为:氮磷比(N/P)总磷(TP)总氮(TN)溶解氧(DO)水温(T)。以水华微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)为代表的蓝藻门,以简单衣藻(Chlamydomonas simplex Pasch)为代表的衣藻门和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa Her)为代表的隐藻门中浮游植物受总磷(TP)浓度影响较大。包括小球藻(Chlorella vulgaris Beij)、四角十字藻(Crucigeniaquadrata Morr)、长尾囊裸藻(Phacus longicauda Duj)等多数蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门内的绝大多数浮游植物受水体中氮磷比(N/P)影响较大。     

乌江渡水库中溶解性硅的时空分布特征

在2003年10月-2004年9月期间每月一次采集了乌江干流上乌江渡水库大坝前开阔水域中的表层水;并于2003年10月、2004年4月和7月在同一采样点采集了分层水样及其底部的柱状沉积物。分别测定了其中溶解性硅(DSi)和叶绿素a(Chl-a)的浓度,同时还现场测定了水体中的温度(T),溶解氧(DO)和pH值。结果表明:乌江渡水库表层水中DSi的浓度范围为0.53~3.96 mg/L,平均值为1.74 mg/L;但沉积物孔隙水中DSi浓度大约是上覆水体中DSi浓度的7倍。分层期间,水体中DSi浓度在垂直方向上随水深增加而升高,而孔隙水中DSi浓度随沉积深度先增加后降低。同时还发现乌江渡水库中DSi与叶绿素a之间存在较好的反相关关系,这表明该水库中DSi的含量和分布可能主要受到浮游植物尤其是硅藻的生物活动调节。     

中国生态系统研究网络水体pH和矿化度监测数据初步分析

介绍了中国生态系统研究网络(CERN)陆地生态系统水环境监测指标与频率。初步分析了CERN 31个典型陆地生态系统监测地表水和地下水、6个湖泊和海湾生态系统、1个城市生态系统地下水体pH、矿化度(电导率)状况。结果表明,我国森林生态系统pH和矿化度分布规律基本一致,为从西向东、从北向南逐渐降低的趋势,pH在鼎湖山自然保护区出现强酸性(4.15),其他台站为弱碱性、中性或弱酸性(6.01~8.26),森林生态系统矿化度均较低(33~322 mg/L)。我国农田、荒漠、湿地生态系统水体pH和矿化度分布规律为:华北与黄土农业区、西北绿洲农业与牧业区相对较高,东北农业区和青藏高原农牧区其次,南方农业区最低;除南方农业生态系统与北方三江湿地生态系统水体pH为弱酸性(6.27~6.82)外,其他监测水体均为中性和弱碱性,500 mg/L以上矿化度水体主要出现在西北部荒漠生态系统,黄河冲积平原农业生态系统。湖泊、海湾生态系统水体和北京城市生态系统地下水pH均为弱碱性,海湾水体pH季节波动不明显,湖泊水体和北京城市地下水pH和电导率呈明显季节波动,湖泊水体pH表现为夏秋季节较高,电导率表现为6~9月较低;北京城市地下水pH为...     

滇池湖滨带叶绿素a与营养盐空间分布特征

为探讨滇池湖滨带叶绿素a与营养盐空间分布特征及其对滇池水体富营养化的影响,在滇池湖滨带设置21个采样点进行水质调查,采集滇池水样,分析测定总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)、叶绿素a(Chla)和悬浮固体(SS)。结果表明:滇池湖滨带水体TN、TP、CODCr、Chla、SS浓度均值的空间分布存在差异,叶绿素a空间分布呈现北高南低,西高东低的趋势。滇池湖滨带的北部和东部水体Chla与TN极显著相关,TN具有强变异性。南部和西部TN与CODCr、TP显著相关,南部Chla与营养盐空间变异性较小,污染风险相对较小。按照"一区一策"的原则,滇池北部和东部湖滨带富营养化以控制TN的水平为主,南部、西部的富营养化防控则需要控制整体营养盐元素浓度。     

滇池湖泊磷负荷及其对水环境的影响

磷是滇池湖泊富营养化的限制性营养元素。滇池湖泊磷负荷来源一般可分为外环境发生源输入的磷负荷和内环境发生源输出的磷负荷两大类。累积在滇池湖泊内的磷,主要分布在水体与底部沉积物中,滇池湖泊水体中总磷浓度由北向南含量降低,底部沉积物中P2O5含量分布由北向南呈递增趋势。底部0-3m的沉积物P2O5含量由上至下呈明显递减趋势,表明滇池湖泊磷负荷逐年加重。近几年资料显示滇池湖泊单位面积磷负荷达1.52g/m2·a,超过总磷公认允许负荷量中危险值的11.7倍,滇池已成为富营养型湖泊。控制滇池富营养化,在解决入湖磷外负荷的同时,对湖泊底部沉积物中磷内负荷也应予以高度重视。     

太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素

为揭示大型浅水湖泊水温分层特征及其影响因素,采用温度链,高频观测太湖水温分层的周年变化过程.结果表明:太湖水体水温的垂向温差绝大多数处在0～l℃,部分处于l ～4C,偶尔超过4℃;太湖水体水温垂向温差存在季度、月、日差异,相应的分层位置也不同;水温分层影响因素包含太阳辐射、气温、风速、水密度和比热、藻华堆积等.随着太阳...     

生物膜作用下沉积物-水界面溶液中pH和磷含量变化

采集城市排污水渠中的沉积物样品和底栖生物样品,应用微电极原位pH测量技术测量沉积物-水界面溶液的pH值,电感耦合等离子体发射光谱法测定沉积物提取液中上覆水和空隙水中生物可利用磷的含量,研究了沉积物表面的生物膜对城市河流沉积物-水界面微环境中pH值和磷含量的影响。研究表明沉积物表面的生物膜由藻类(蓝藻门颤藻属Oscillatoria和硅藻门的菱形藻Nitzschia)和微生物组成,由于藻类的光合作用和微生物作用,沉积物空隙水中的溶解氧和CO2发生变化,因而改变了界面附近的pH值、氧化还原电位等物理化学条件,同时改变了界面附近溶液中磷的浓度和浓度梯度。在生物膜作用下,剖面中空隙水的pH和pH变化梯度、磷的浓度和浓度梯度高于非生物作用条件下。磷在生物藻垫的空隙水中高度富集。在生物膜存在情况下,在空隙水中形成了与非生物作用下相反的pH值和磷浓度的耦合关系。无生物作用的沉积物空隙水中pH越偏离中性,沉积物中磷的释放量增加,空隙水中磷含量增加;在生物膜作用下,pH由弱酸性向中性变化时,沉积物中磷的释放量增加,空隙水中磷含量增加。依据界面附近pH值和磷的变化规律,可以将沉积物-水界面附近的生物作用分为生物膜的固定作用区和攫取作用区。     

湖南石门雄黄矿区黄水溪砷昼夜变化及藻对砷释放影响研究

湖南石门黄水溪受历史雄黄矿区污染严重,溪流中砷昼夜变化及藻-砷矿物水岩作用昼夜规律的研究对认识该流域中砷的迁移行为和控制污染具有重要意义。本研究野外调查了砷浓度的昼夜变化及其水化学参数,实验分离出黄水溪藻种并且模拟了光合作用下藻的生长与砷矿物(雄黄)释砷动力学过程。研究结果表明,黄水溪流中砷浓度范围在0.8～1.1 mg/L之间,夜晚降低,白天上升,且湖口处砷分层效应最为明显,温度、pH值、溶解氧及碳酸根含量与砷浓度变化规律一致,但叶绿素a和碳酸氢根含量与砷浓度变化规律相反;黄水溪藻种丰富,分离获得了小球藻、水绵、栅藻等多种藻类;在实验中,相比于纯雄黄,低浓度藻能够促使每克雄黄在48 h作用后释放182.1 mg的As(Ⅲ)和459.3 mg的As(V);中浓度藻存在显著的吸收现象,且As(Ⅲ)优于As(V);高浓度藻促进雄黄释放,显著提高As(V)释放量,是纯雄黄释放的2.9倍。本文实验结果表明,昼夜变化能改变砷的浓度和价态,其中藻的存在起着重要的作用。     

引江济太对太湖水体碱性磷酸酶动力学参数的影响

采用野外定点采样、室内同步分析水体碱性磷酸酶活性及水化学指标的方法,研究引江济太调水对太湖各湖区水体碱性磷酸酶最大反应速率(v_max)、米氏常数(Km_m)值的影响。结果表明:在引江济太调水试验期间,各湖区水体中v_max及Km_m值时空分布存在差异性。调水稀释了各湖区蓝藻浓度,抑制了水体碱性磷酸酶v_max;贡湖区、西岸河口区及湖心区水体中Km_m值与入湖累积水量之间有显著的二次函数关系(p=0.007)。梅梁湖、竺山湖、贡湖及西岸河口区水体碱性磷酸酶v_max/Km_m随着总磷浓度升高而增加,但竺山湖、贡湖、草型湖、湖心及西岸河口区水体v_max/K随生物可利用磷(PO₃--P)浓度增加而下降。除草型湖区外,其它湖区水体v/K随叶绿素a浓度升高而增加。     

亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素

岩溶水体溶解无机碳(DIC)的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一,为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素,于2013年7月8~14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测,利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧(DO)、水温(T)、电导率(SpC)等参数,人工每2小时采集水样用于测定常规离子和δ~(13)C_(DIC)等指标。结果表明溪流水体T,pH,DO,SpC,DIC(以HCO_3~-表示),Ca~(2+),δ~(13)C_(DIC),方解石饱和指数(SIc)以及水体二氧化碳分压(pCO_2)等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC,DIC,Ca~(2+)和pCO_2等指标白天降低,夜间升高;T,pH,DO,δ~(13)C_(DIC)和SIc等指标白天升高,夜间降低。SIc变化范围为0.70~0.89,表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温(昼夜变化幅度为5.8℃)对水体pCO_2的昼夜变化影响率为27.48%~54.88%。反映水体水生植物新陈代谢过程(光合作用和呼吸作用过程)的水体DO指标和水体δ~(13)C_(DIC)均在白天上升,夜间下降,而δ~(13)C_(DIC)和水体DIC呈明显负相关关系(R~2=0.71),这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响,白天水生植物以光合作用为主,消耗DIC,释放O_2,水体δ~(13)C_(DIC)上升;晚上以呼吸作用为主,消耗O_2,释放CO_2,增加DIC,水体δ~(13)C_(DIC)下降,其对水体pCO_2的昼夜变化影响率为45.12%~72.52%。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素(太阳辐射和水温等)和生物作用(呼吸作用和光合作用)的共同影响,这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。     

喀喇昆仑公路沿线地表水理化特征分析

研究喀喇昆仑公路沿线地表水环境基本特征,为公路改扩建施工中开展水环境保护提供支持.2008年9月-2009年10月在喀喇昆仑公路沿线的印度河、洪扎河和红其拉甫河采集地表径流样,分析了样品中pH值和悬移质浓度,现场监测了水体透明度.结果表明:所有样品的pH值介于6.7~7.5之间,悬移质浓度分布在0~1 841 mg.L-1之间,水体透明度在2~107 cm.公路沿线地表径流的pH值基本呈中性,pH值的变化受补给的冰川融水pH值的时空变化规律影响;地表径流中悬移质是影响水体透明度的主要因素.监测数据还显示,气温影响下的冰川融水径流形成的水文过程是悬移质时间变化的主要控制因素,3条河流中悬移质浓度存在明显的空间分布规律,其中红其拉甫河中上游河段水中悬移质浓度含量较低,是喀喇昆仑公路改扩建工程施工中水环境保护的重点河段.     

表层岩溶地下水出露地表后的脱气作用——以重庆市南川区柏树湾表层岩溶泉溪流为例

以重庆市南川区柏树湾表层岩溶泉溪流为例,沿柏枝溪流程以一定间距监测水体中HCO3-的浓度及其pH、电导率、溶解氧等水化学参数,并初步探究溪流水的脱气效应。结果显示(1)表层岩溶地下水出露地表后,HCO3-浓度沿流程呈现出递减的规律;(2)HCO3-浓度递减的快慢反映了脱气作用的强弱,溪流脱气速率具有“枯水期>平水期>丰水期”的特点;(3)暴雨期间由于稀释效应HCO3-浓度递减趋势不明显,但降雨后期,递减又开始逐渐产生;(4)脱气效应在造成溪流水HCO3-浓度减小的同时,也导致电导率(EC)沿柏枝溪流程逐渐降低,而pH值逐渐升高;(5)沿途溶解氧(DO)昼夜变化表明,水生生物作用对脱气作用可能也有一定的影响,但其影响机制还有待进一步的研究。      

蓝藻聚铁作用的模拟实验

实验模拟前寒武纪大气的高二氧化碳分压(P_CO2),低氧浓度条件下,加入较低浓度(6μg/g)铁的Zarronk培养液培养蓝藻Spirulina platensis,观察铁的沉淀与凝聚。藻在生长过程中不断改变环境的离子平衡系统以及pH,Eh等,造成铁的氧化、还原、络合和Fe³⁺沉淀。实验组与未加蓝藻的对照组有显著差别。实验证实藻在聚铁和铁矿形成中起重要作用。     

龙滩水库枯水期N、P元素空间分布特征

为研究龙滩水库枯水期溶解态氮、磷营养元素的空间分布特征,在龙滩水库枯水期(2017年1月份)进行分层采样,现场测定水体理化性质及实验室分析水中营养盐浓度。结果表明:龙滩水库水温出现明显垂直分层:0~10m为温跃层;10~60m为混合层;60m以下为底温层;pH值为7.63~7.92,水体呈弱碱性。溶解无机氮(DIN)平均浓度为4.75mg/L。水体溶解性氨氮、硝态氮、亚硝态氮平均值为0.07mg/L、2.62mg/L、2.05mg/L,分别占DIN的1.6%、55.2%、43.2%,硝态氮、亚硝态氮是组成龙滩水库溶解无机氮的主要成分。磷酸盐平均浓度为0.04mg/L。参照潜在性富营养化评价标准,N/P(质量比)比值为73.84,说明龙滩水库枯水期属于磷限制潜在性富营养状态,营养状态空间分布特征:坝前水体双江口红水河镇小马场。     

滇池构造漏水隐患及水安全

滇池不仅是云贵高原最大的浅水湖泊,对于维系昆明及周边地区生态环境意义重大,同时也是储有超过15亿m3高度富营养化的劣五类水质的巨型水体。滇池湖泊污染与富营养化治理将是一项长期艰巨的工作,其高度富营养化的劣质水体灾害性扩散将产生重大的生态环境影响。历史记录、水下地形、区域地质构造和地层沉积年代学研究均证明滇池至少于1764年曾发生过非气候因素的构造漏水事件,可能与滇池中部2个漏斗或其中之一相关。从漏斗底部地形形态和沉积物变形特征分析,其中一个处于於堵至崩塌阶段,另一个却处在休眠至缓慢发育阶段,一旦由于水位上升水体压力增大、或地震诱发地下断裂通道(包括喀斯特溶洞)贯通,则可发生灾害性构造漏水事件,滇池高度富营养化污水就必然扩散或有可能通过地下通道注入抚仙湖,引起联动生态环境效应,直接造成占国家9"以上战略淡水资源的深度长期污染、威胁国家水安全。开展滇池漏斗水流变化检测预警、通过地球物理探测确定地下破碎带或通道、采取工程措施堵塞漏水通道刻不容缓。     

N2气氛下煅烧的黄铁矿对As(Ⅲ)的吸附作用

微量As(Ⅲ)是水中较难去除的毒性物质,天然黄铁矿对水中As(Ⅲ)的去除能力低于磁黄铁矿.将黄铁矿在氮气下高温煅烧使其转变为由磁黄铁矿构成的多孔结构化材料,具有较高的比表面积和表面化学反应活性,在地下水As(Ⅲ)去除方面具有潜在的应用前景.考察了煅烧温度、煅烧时间、pH值以及溶解氧对去除水中As(Ⅲ)的影响.结果表明黄铁矿煅烧生成的单斜磁黄铁矿对As(Ⅲ)具有最佳去除效果,最佳煅烧条件为600℃煅烧1 h;在水溶液有溶解氧条件下煅烧黄铁矿去除As(Ⅲ)的适宜p H值范围较宽(4~10),而在水溶液缺少溶解氧条件下适宜pH值则变为7~10;煅烧黄铁矿在有氧水溶液中对As(Ⅲ)的吸附比缺氧水溶液中的吸附效果好.     

云南高原湖泊表层沉积物粒度特征及环境指示意义

选取云南15个高原湖泊,利用瑞典产HTH重力采样器提取沉积物短钻,取顶部0~0.5 cm作为湖泊现代沉积物进行粒度分析并利用分析软件对粒度频率曲线进行拟合,探讨各组分的沉积特征和环境指示意义。结果显示,滇池等15个云南湖泊表层沉积物频率曲线呈多峰态,含有2至5个组分,从细到粗分别为黏土组分（C1）、细粉砂组分（C2）、粉砂组分（C3）、细-中砂组分（C4）、粗砂组分（C5）,拟合众数粒径范围为0.6~423.0 μm。C1组分来自大气中长期悬浮的超细粉尘和气溶胶,通过自然沉降和降水进入湖泊水体,反映西南地区大气粉尘背景值;C2和C3是湖泊沉积物中的主要组分,反映流域内降水和水动力大小;C4和C5组分只出现在洱海、滇池、差黑海等部分湖泊湖心沉积物中,且含量非常低,该组分与湖泊水动力密切相关。对于滇池、抚仙湖等大型湖泊而言,粗颗粒进入湖心需两个过程:从流域地表进入湖泊水体的输入过程和从湖滨到达湖心的传输过程。湖心沉积物中粗粒含量主要受第二个过程影响,而该过程的强弱与湖流、水深、湖盆坡度等因素有关。西南地区干旱背景下湖泊快速收缩直至消失时,降水量的大幅减少使得地表径流动力减弱,加之大气环流偏弱以及水生植物覆盖面积比例增大,湖水动力减弱,由湖滨向湖心传输的物质以细粒碎屑为主。位于山地地区的小型湖泊,由于汇水面积有限、地形坡度较大,坡面径流可将地表风化碎屑物带入湖盆甚至湖心位置,这类湖泊沉积物中粗粒物质的增加反映流域内降水量或降水强度增大。