2019年乌梁素海水生态承载力研究北大核心CSCD

2019年,在乌梁素海的水体中设置了20个采样点,采集湖水、浮游植物、浮游动物和底栖动物样品,测定乌梁素海水体的理化指标,统计浮游植物、浮游动物和底栖动物数量并鉴定其种类;采用层次分析法,利用2019年乌梁素海水体的8个理化指标和4个动植物结构指标,构建了乌梁素海水生态承载力评价指标体系,计算出各指标权重,综合评价乌梁素海的水生态承载力。研究结果表明,2019年,乌梁素海中植物和动物群落具有较高承载力,水环境处于中压状态,乌梁素海水生态系统具有良好的可承载能力。     

环境因子对乌梁素海水体营养状态的影响:基于2013-2018年监测数据的分析

为探明寒旱区浅水型湖泊乌梁素海水环境因子对水体营养状态的影响程度,以2013—2018年1月和7月湖泊水环境监测数据为基础,对具有典型代表性监测点的水体营养状态与水环境因子（盐度、pH值和水深）之间建立向量自回归模型（VAR）模型,通过方差分解方法分析水环境因子对水体营养状态的贡献水平,同时界定出水体营养状态处于最佳水平条件下的水环境因子的适宜范围.结果表明：水环境因子对水体营养状态的方差贡献初期表现显著而后趋于稳定,且盐度、pH值和水深指标的综合方差贡献率最高可达66.62%;并以全湖94.4%的水体面积不呈现富营养化状态作为标准界定出乌梁素海水体处于最佳营养状态水平条件下盐度、pH值和水深指标的适宜范围,分别为0.06~2.68 g/L、7.50~8.63和1.76~3.50 m,且湖泊在此营养水平条件下全湖盐度、pH值和水深指标的均值分别为1.55 g/L、8.15和2.33 m.因此,可以通过人类活动调控湖泊水环境因子值,并实施以水养湖的策略来推动湖泊水体营养状态向良性发展.     

达里诺尔湖浮游植物群落结构的时空变化及其影响因素

2021年7月,在达里诺尔湖采集表层水体样品,并同步进行环境因子观测,研究浮游植物群落结构的变化特征及其与水环境因子之间的关系。利用传统的人工镜检技术,在12个采样点的水样中共鉴定出浮游植物76种,隶属于8门11纲22目41科52属,比2015年夏季鉴定出的浮游植物增加了5门13属,但减少了1种,以绿藻门(48.68%)、硅藻门(21.05%)和蓝藻门(19.74%)为主;浮游植物密度为2.30×106cells/L,比2015年夏季增加了922.22%;优势物种由2015年夏季的蓝藻、绿藻和硅藻向绿藻、隐藻、蓝藻和硅藻演变;优势物种主要为蓝藻门的微囊藻属一种(Microcystis sp.)、绿藻门的小球藻属一种(Chlorella sp.)和硅藻门的菱形藻属一种(Nitzschia sp.),优势度指数分别为0.105、0.052和0.051;湖区中部浮游植物物种数量大于湖区北部和南部,湖区北部和中部浮游植物群落结构的复杂程度和稳定性都高于湖区南部;浮游植物物种数量分别与氨氮浓度、溶解氧浓度、化学需氧量、透明度和pH显著正相关,与氧化还原电位显著负相关;浮游植物群落结构主要受pH、...     

结冰对乌梁素海水体富营养化的影响

为研究结冰对湖泊富营养化状态的影响,以内蒙古乌梁素海为研究对象,用"注射器"式采水器和冰钻分别采集水样和冰样,并测定总氮、总磷、COD_(Cr)、叶绿素a浓度、冰厚、水深和透明度等指标,运用分形理论评价模型对湖泊结冰前、后的富营养化等级进行综合评价.结果表明:乌梁素海湖泊结冰厚度与水深存在较好的负相关性,其相关系数为0.54;湖泊结冰后,水体的富营养化等级由富营养变为重富营养,表明结冰过程中,氮、磷等营养元素被排斥至冰下水体,即结冰过程对湖泊水体中的营养元素具有浓缩效应,导致冰下环境质量恶化,并促进营养元素向沉积物转移;但也可以利用该浓缩效应,从湖泊冰封期富营养化污染的特殊性入手,运用底泥疏浚和冰体-水体分离等工程技术手段,实现湖泊富营养化污染的治理.     

基于长时间序列乌梁素海水环境变化趋势及生态补水等关键驱动因子分析(2011—2020年)

基于2011—2020年乌梁素海水质监测数据,将综合营养指数法、PCA排序法和ArcGIS克里金插值法有机结合,综合评价2011—2020年乌梁素海水体富营养化程度年际时空变化特征,厘清引起水体富营养化发生变化的关键性驱动因子。研究结果表明:(1)乌梁素海水体总磷和总氮的峰值出现在平水期,氨氮的峰值在枯水期,COD_Mn的峰值在丰水期,水质整体以地表Ⅲ类水为主。(2)2011—2020年湖体水质经历了由轻度富营养-中营养-轻度富营养-中营养的变化过程,综合营养状态指数在60～70(中度富营养)的湖区面积占比由21.49%逐渐消失,综合营养状态指数在30～50(中营养)的湖区面积占比由23.84%扩增到44.87%。(3)乌梁素海生态补水量与总氮、总磷、COD_Mn和综合营养状态指数呈负相关,是影响湖泊水体营养化的另一个关键性驱动因子。     

内蒙古达里诺尔湖水体稳定同位素空间分布特征指示的区域补给差异

基于内蒙古寒旱区达里诺尔湖（简称"达里湖"）无河流外泄、冬季湖面冰封、水体流动缓慢等典型区域水文气象特征,对夏、冬季湖泊底层、表层水（冰）、入湖河水、浅层地下水（井水、泉水）等样品中稳定氢、氧同位素（δD、δ¹⁸O）值的变化进行对比分析,结果显示湖区不同水体δD和δ¹⁸O平均值均存在湖泊水体（水、冰体） > 大气降水 > 入湖河水 > 浅层地下水的变化特征.在达里湖,夏、冬季底层水δD、δ¹⁸O值均比表层水（含湖冰）中δD、δ¹⁸O值偏负且季节变化幅度较小.此外,冬季不同采样点底层水δD、δ¹⁸O平均值的区域差异性比夏季明显,这反映了湖泊底层水体相对封闭、稳定的储存环境,也说明地下水补给过程存在一定程度的区域差异.而基于不同区域底层水δD、δ¹⁸O值及氘盈余指数（d）值和水深变化间相互关系的分析,发现水深变化可能是影响达里湖底层水δD、δ¹⁸O值分布区域差异及补给过程的主要因素之一：东北部水体较浅（水深小于8 m）区域采样点水体δD、δ¹⁸O平均值多数比达里湖整体平均值偏负且d值偏正,指示浅层地下水输入及二次蒸发作用的影响;西南部水体较深（水深超过8 m）区域采样点水体δD、δ¹⁸O平均值多数比达里湖整体平均值偏正且d值偏负,说明水体相对稳定,受二次蒸发作用的影响较弱.     

2005-2014年乌梁素海湖泊水质变化特征

为了确定乌梁素海湖泊水质变化特征,选取乌梁素海2005-2014年6-9月长序列的水质实测数据,分析溶解氧、化学需氧量、总氮、总磷及氟化物的年际变化特征.采用灰色模式识别模型对乌梁素海2005-2014年的水质进行评价,并结合乌梁素海的实际状况,从外源污染、入湖污染物负荷量及入湖水量3个方面对其水质变化的影响因素进行分析.结果表明：2005-2014年间,水质状况转好;除总磷外,各污染指标浓度均有不同程度的下降;灰色综合指数表明乌梁素海水质正向良性方向发展;总磷治理应成为乌梁素海污染治理的主要方面;外源污染的削减、入湖污染物负荷量的降低及入湖水量的增加是乌梁素海水质转好的主要影响因素.     

乌梁素海冰封期溶解氧的平衡性分析

为探明中国北方浅水湖泊乌梁素海冰封期水体溶解氧平衡的内在机理,于2021年1—2月在湖心处布设了一台水质在线监测浮标,收集到包括溶解氧等在内的水质数据. 通过对溶解氧数据的小波降噪处理,结合气象资料,模拟分析了冰生长及稳定期内水体溶解氧的变化趋势,定性分析了水体溶解氧的平衡机理. 结果表明：湖泊的日均最高产氧速率为7.19 mg/(L ·d),最低产氧速率为2.01 mg/(L ·d); 日均最高耗氧速率为7.13 mg/(L ·d),最低耗氧速率为2.37 mg/(L ·d). 24 h的单位时间平均最高产氧速率为0.55 mg/(L ·h),最低产氧速率为0 mg/(L ·h); 单位时间平均最高耗氧速率为0.36 mg/(L ·h),最低耗氧速率为0.08 mg/(L ·h). 由此说明小时间尺度下溶解氧的补充消耗不均衡导致了大时间尺度下的溶解氧不平衡,进而产生了冬季湖泊的亏氧现象. 通过进一步溶解氧驱动因素与水环境因子响应关系的分析发现,浊度、水温与产氧速率呈显著负相关,叶绿素a与产氧速率和耗氧速率均呈显著正相关,表明了这些限制性水环境因子在一定程度上影响了冰下水体的溶解氧平衡.     

1986—2017年呼伦湖湖冰物候特征变化

湖冰冰情物候特征是气候变化的敏感指示器之一。论文以呼伦湖为研究对象,基于MODIS、Landsat、GF-1、HJ-1等多源遥感影像及气象数据,利用RS和GIS技术综合分析了1986—2017年呼伦湖冰情物候特征及其对区域气候的响应。结果表明：① 呼伦湖年均开始冻结时间在10月下旬至11月上旬,从结冰开始到完全封冻的时间平均只有6.4 d;开始融冰时间在次年的4月上旬,消融期平均为32 d左右,到5月初或5月上旬湖冰完全融化。② 1986—2017年,在整个研究期呼伦湖完全封冻期呈现显著缩短趋势,平均缩短18.5 d;完全结冰时间有一定延迟现象,平均延后8.4 d;冰全部融化时间呈现提前趋势,平均提前了11.2 d。③ 湖冰冻结消融空间特征表现不同,冻结时先从湖岸形态较复杂地区结冰,然后由东岸向西岸迅速封冻,消融时先从湖泊西北岸开始,逐渐向东岸融化。④ 在影响因素方面,呼伦湖冰情特征主要受到区域气温、风速、风向等因素的影响。     

乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律

为研究湖泊冰封期总氮的污染特征,测定了冰厚分别为0 cm、2.5 cm、9.5 cm、21 cm、31 cm、41 cm、50 cm和 59 cm时总氮在冰体和水体中的垂向分布,阐明湖泊冰生长过程中总氮在冰-水-沉积物体系的迁移规律。结果表明:冰生长过程中总氮由冰体向冰下水体迁移,水体的总氮含量随着冰厚的增加而升高,冰厚为59 cm时其含量为冰体的2.85倍,冰生长速率决定总氮在冰-水界面处的迁移通量;总氮在冰层内的迁移主要发生在冰体形成初期(0~21 cm),之后几乎不再迁移而与冰内气泡融合并转化为独立于冰体的稳定氮胞;冰下水体总氮的实测值小于其计算值,表明冰生长过程中总氮由水体向沉积物迁移。