太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.     

胶州湾柱状沉积物中无机与有机磷的形态研究

研究了胶州湾柱状沉积物磷的存在形态、浓度水平及其分布特征.结果表明3种形态磷的浓度为:总磷(TP) 12.78 μmol·g-1;无机磷(IP)9.60 μmol·g-1;有机磷(OP)3.18 μmol·g-1.无机态磷占总磷的75%,为沉积物中磷的主要存在形式.磷在柱状沉积物中的分布呈上层低(0～10cm),中间层段(66～90cm)略高,155cm以深层段浓度稳定且较低的态势,尤以TP和IP表现明显.磷在上层沉积物中浓度水平较低的现象可能与近年来入湾河流磷的输入量较低有关.     

辽河大伙房水库汇水区农业非点源污染入库模拟

利用输出系数法和SWAT模型,对大伙房水库汇水区农业非点源污染(ANSP)进行了入库模拟研究,并用2006—2009年的水文和水质监测数据对模型进行了校准和验证。研究结果表明:汇水区年均输入到水库的泥沙量、总氮和总磷负荷分别为82.65×103 t、1 873.49t和81.97t;月入库泥沙量、总氮和总磷负荷与径流量有着较强的相关性,ANSP的产生和迁移受降水、径流过程影响很大,每年7、8月份的氮、磷和泥沙流失量达到年内最大值,分别占全年流失总量的42.64%、44.42%和67.91%。水库汇水区各流域对水库氮、磷污染的贡献率由大到小依次为:浑河流域(清原段)、苏子河流域、社河流域和水库周边小流域。     

近百年来龙感湖地区湖泊营养化过程

由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重。其中湿地的破坏是导致人湖营养盐增加的一个重要原因。对湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。湖泊沉积物含有丰富的生物和理化方面的信息，在缺乏长期湖泊监测记录的情况下。可以用来重建湖泊及其流域过去变化的历史。根据龙感湖表层沉积物^210Pb活度比变化，分析了该地区近百年来沉积物中湿地花粉、总磷和磁性参数．探讨了湖泊营养化过程及机理。研究表明，龙感湖近百年来营养级的增加是与湿生植被的破坏密切相关。20世纪上半叶的湖泊富营养化响应于磁性参数指示的流域土壤侵蚀速率的增加，而20世纪70年代以来湖泊营养程度的加重则与龙感湖流域农业化肥的使用和湿地植被破坏而导致湿地功能减弱有关。龙感湖流域内人类对湖周潍地的改造．破坏了湿地植被，助长了人湖物质的增加。湖泊营养相对富集，最终导致水体富营养化发生。     

2009年罗源湾表层海水DIN与TN及PO4-P与TP浓度换算系数的研究

为解决海湾入海污染物总量控制中氮磷污染源强统计指标与海水水质标准因子不同的问题,本研究以罗源湾为例,采用现场调查取样和实验室分析结合的方法,通过分析罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值,将海水中DIN与PO4-P浓度的标准值转换成TN与TP的浓度.研究结果表明2009年罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值范围分别为0.12～0.97和0.16～0.91;其中夏季最低,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.23和0.41,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾中部低、湾口高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布上呈湾顶至湾口逐步递增的变化趋势;冬季最高,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.67和0.68,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾口低、湾中部高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布则相反;年均DIN和TN的浓度换算系数为0.48,PO4-P和TP的浓度换算系数为0.55;与其他海域相比,河口型海湾比值总体较高,沿岸海湾高于近海海域.     

东海典型港湾表层沉积物中主要生源要素分布及污染状况分析

分别于2016年11月、2018年4月、2016年7月、2014年11月采集了福建东山湾、福宁湾、浙江象山港以及江苏大丰港52个表层沉积物样品,分析了表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、生物硅(BSi)、有机质(OM)及含水率(MC)的含量。TOC、TN、TP、BSi、OM及MC含量分别为:0.35%～1.52%,0.08%～0.32%,0.020%～0.074%,0.28%～1.89%,1.86%～9.53%,19.55%～52.55%。福宁湾TN和BSi含量较高,东山湾TP含量较高,而象山港TOC含量较高。从元素之间的摩尔比来看,本研究中各港湾沉积物中的TOC均主要来自浮游植物等水生生物,而TOC的分解和再生速率应远高于BSi的溶解速率。根据主要生源要素污染评价标准,东山湾海域污染较严重,TN、TP、TOC均达到Ⅱ级污染标准。福宁湾及象山港TN、TOC均为Ⅱ级污染。而大丰湾海域总体污染较轻,只有TN超过Ⅱ级标准。     

污染河水中磷对浅层地下水的影响

室内试验选用3种天然砂土作为渗透介质,以生活污水模拟排污河水,发现中砂(＞92%)对总磷的去除效果明显好于粗砂(60%～80%),并且随渗透介质深度的增加总磷的去除率增加.磷的去除机理主要是吸附和沉淀,由于吸附作用很快达到饱和,所以沉淀反应是排污河中磷的最重要的去除机理.野外抽水的试验结果表明:凉水河中的总磷对地下水影响较小.虽然在排污河形成早期总磷在粗砂中会产生穿透,但随着时间的推移,由于河流底泥的形成,磷大部分被截留于底泥和介质内部,能够直接进入地下水的量很少.     

密云水库沉积物-水界面磷的地球化学作用

以密云水库为例，研究了水库沉积物中有机质的含量与有机磷的关系，表明表层沉积物中的总有机碳和有机磷的含量都明显高于底层，是由于一些以磷为营养素的富营养化指示藻类在水体中逐年增加，它们死亡后的残骸经分解-矿化后在底积物中累积的结果。沉积物和孔隙水中磷的剖面特征研究表明，表层沉积物和孔隙水中的磷都有明显上升的趋势，是由于沉积物的表层微生物和活性有机碎屑层比较丰富，有机质降解和含磷的有机化合物分解，使溶解性磷酸盐进入孔隙水。对沉积物磷形态、总有机碳及孔隙水中总磷对磷释放的影响进行了线性相关分析，结果表明上覆水中的磷主要来自沉积物的铁结合态磷、铝结合态磷、溶解态磷三种形态，孔隙水中总磷以及总有机碳含量对上覆水中总溶解磷浓度存在较大的影响，这些为研究水库沉积物作为水库内污染源对水质的影响提供了基础资料。     

太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的分布特征

利用连续提取法(SEDEX)详细调查了太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的组成和分布特征。结果显示：其中磷的含量较高，受人为污染输入的影响较大，并且已经有了一定的释放。总磷的变化范围为2．05～4．05mg/g。平均约为2．80mg/g。总磷主要由无机磷组成(70％～90％)，大多数无机磷为CDB溶液提取的铁结合态磷(75％～85％)。CDB溶液的n(Fe)／n(P)都较小(2．0～5．3)。说明CDB溶液提取的铁主要是以无定形态存在的，并且铁与磷酸盐之间的吸附可能已经达到了平衡状态。除底部个别样品以外。多数样品n(Gorg)／n(Norg)较小(8．8～10．6)，所有样品的n(Gorg)／n(Porg)都较大(135～320)，表明沉积物在早期成岩作用过程中，湖泊内源自生有机质降解时有机磷优先释放。无机磷，特别是铁结合态磷，在氧化还原条件变化的情况下。能够通过沉积物一水体界面被再次释放到水体中去，这可能对湖泊的水体质量和营养状况有一定的影响。     

长江中下游浅水湖泊历史时期营养态演化及湖泊生态响应--以龙感湖和太白湖为例

通过长江中游龙感湖和太白湖浅钻沉积硅藻的高分辨率分析研究,利用区域硅藻-总磷转换函数结果,重建了这两个湖泊的硅藻植物群演化和湖水总磷变化的历史.龙感湖在过去200年来,总磷浓度变幅较小(在36～62μg/l之间),湖泊一直维持在中等营养态水平.硅藻组合演替反映了草型湖泊的变化特点,其中19世纪期间,相对增高的总磷浓度与底栖硅藻种的增多对应;20世纪初期以来,附生种含量的阶段性上升指示了水生植被不断发育,水体总磷也表现出两次阶段性降低过程.太白湖在1953年前,总磷浓度稳定在50μg/l左右,硅藻由兼浮游类型Aulacoseira granulata迅速向附生类型组合演替,指示了水生植被的一次快速扩张;1953～1970年期间,附生种类的大量减少和浮游种的逐渐增多指示水生植被覆盖度明显减少,推导的湖水总磷第一次出现明显的增高趋势,标志着湖泊富营养化的发生;20世纪70年代以来,浮游种类的持续增多,该湖已处于富营养状态.进一步对比分析表明,水生植被对水体营养物质的内在调节和净化功能.两个湖泊在20世纪60年代以来环境演化发生分异,反映了湖泊对人为干扰响应的两种方式.太白湖沉积硅藻清楚地记录了湖泊由草型向藻型阶段转变的过程,其过渡状态的总磷浓度变化范围,可能就是两种稳定态系统发生变化的营养临界区间(总磷浓度在68～118μg/l之间),该初步推论尚需其它富营养藻型湖泊的沉积记录加以证实.不同湖泊过去湖水总磷的重建及水生植被演化的比较研究,为富营养湖的生态治理提供了科学依据.