制订湖泊水污染物排放标准的原则和方法探讨(一)

本文在湖水自净能力研究的基础上,根据我国“水污染防治法”和排放水污染物许可证制度的要求,结合各地湖泊污染的实际情况,提出了制订湖泊水污染物排放标准的技术原则、工作程序和计算方法。并附有不同类型湖泊排放标准计算实例,可供各地湖泊管理部门在制订地方水污染物排放标准中参考选用。     

城市化对湖泊和港湾环境的影响

全球经济的发展必然经历工业化和城市化，在城市化过程中，不可避免地产生工业和生活垃圾，这些垃圾不仅污染土地，也污染河流和湖泊，特别在湖泊和港湾中，由于水流速度变缓，污染物容易随着沉积物沉淀下来，又由于气候变化和人类活动，湖泊和港湾的沉积物会再次释放污染物而污染水体，这些污染物主要是过量的氮、磷、有毒有机物和重金属，由于经济和人文环境的不同，在不同地区污染程度有差异，目前，在发展中国家较为严重，针对这些污染人们用机械的、化学的和生物的方法来治理湖泊和港湾的污染，但根本上要从源头控制污染-减少污染物的排放。     

湖泊营养盐通量平衡的三维数值模拟

湖泊氮、磷通量是表征湖泊营养状态的重要指标,也是探究湖泊富营养化机制的重要途径.通过氮、磷通量的计算和质量平衡关系的分析,可以识别出在湖泊富营养化过程中起关键作用的过程.以三维水动力-水质模型为计算平台,模拟湖泊水动力、水质的动态过程,并以模拟结果为基础核算湖泊氮、磷循环通量及其在氮、磷循环整体中的贡献,识别湖泊氮、磷循环关键源汇过程的变化规律.滇池是我国富营养化湖泊的代表,同时其半封闭特性为营养物质循环提供了更为稳定的环境,以滇池为案例,基于前期校正和验证过的滇池水动力-水质模型来分析循环通量计算方法的适用性.结果发现,研究年度内滇池外海总氮的年总输入量(包括外源和内源)为7620.92 t,总输出量(包括出流、反硝化和沉降)为7637.31 t;总磷的年总输入量为(包括外源和内源)450.23 t,总输出量(包括出流和沉降)为429.57 t,其中陆域输入是最主要的氮、磷输入途径,而反硝化和沉降则是主要的输出过程.相较于传统的质量平衡方法,通过三维模型计算所得的营养盐通量平衡结果能更好地揭示湖体内所发生的氮、磷转化过程.     

云南高原湖泊软体动物β多样性及其组分分析

周转(一个集合体中的物种在另一个集合体中被其他物种代替)和嵌套(物种贫乏的集合体是物种丰富集合体的严格子集)是形成β多样性的两种途径.本文采用Baselga提出的β多样性加法分解方法,对云南高原湖泊软体动物β多样性及其周转和嵌套组分进行了研究.利用多位点方法计算,结果表明云南高原湖泊软体动物总β多样性为0.8903(S?rensen指数法)和0.9419(Jaccard指数法),周转组分分别占总β多样性的80.93%(S?rensen指数法)和88.92%(Jaccard指数法).总β多样性为瓣鳃类腹足类,金沙江水系南盘江水系澜沧江水系元江水系,浅水型深水型.周转组分占总β多样性的比例为瓣鳃类腹足类,元江水系南盘江水系澜沧江水系金沙江水系,深水型浅水型.采用配对的方法计算结果表明,不同湖泊对软体动物总β多样性及其周转、嵌套成分的值分布形式不同.周转的成分分布比较均匀,嵌套成分呈现一种单峰的分布.周转成分最大值为1,最小值为0,表明湖泊对间β多样性存在着完全的周转和完全的嵌套形式,所以相应地要采取多区域保护和重点保护相结合的策略保护云南高原湖泊软体动物.     

青藏高原腹地半混合型湖泊的发现及其意义

发现青藏高原腹地的兹格塘错湖(海拔4560 m)是一个半混合型湖泊. 分析表明, 湖盆地形的屏障因素是导致半混合现象的主要原因, 淡水入流的作用次之. 作为目前世界上发现的海拔最高的半混合型湖泊, 兹格塘错湖对世界湖泊系统分类研究具有一定意义, 同时为开展湖泊现代过程及纹泥应用研究提供了可能.     

基于生态—社会服务功能协调发展度的湖泊健康评价方法

本文首先运用频度分析法构建湖泊生态系统健康评价指标体系;其次,应用变异系数法与信息熵权法相结合的组合赋权法计算指标权重;在此基础上提出了基于生态—社会服务功能协调发展度的湖泊生态系统健康评价方法,并给出从湖泊综合发展水平和湖泊协调发展度两方面度量湖泊生态系统健康水平的等级划分标准.应用此评价方法,以白洋淀生态系统为研究对象,开展其健康状况及协调发展状况的模型实证研究.结果显示:白洋淀生态系统综合发展水平处于不健康病态萎缩状态,湖泊协调发展度属于临界协调发展.该方法综合考虑了生态完整性和社会服务功能两个方面的协调性和发展性进行湖泊健康评价,从协调、发展的角度为湖泊管理建设提供建议.同时研究表明协调发展度湖泊健康评价法具有计算简单、适用性强的特点,同样适用于其他湖泊健康评价.     

四种常见湖泊沉积物氮磷通量估算方法对比分析

湖泊沉积物-水界面营养盐释放是研究湖泊环境行为的重点关注对象,但目前对于湖泊通量的估算方法选择缺乏横向定量比较.以南京莫愁湖为研究对象,在冬春夏3季采用静态释放培养法、机械搅拌培养法、流动培养法和间隙水浓度扩散模型法4种常见的湖泊通量培养方法进行氮磷释放对比实验.结果表明,非扩散模型法（静态释放、机械搅拌、流动培养）在冬季存在负通量,随着气温升高,夏季通量估算值为正,且该3种方法通量数值差异不显著.间隙水扩散模型法在三季实验中结果数值无负值,对比非扩散模型组具有显著差异,约低一个数量级.不同方法在培育过程中溶解氧和pH变化差异显著,流动培养法最为稳定.4种方法的通量结果在不同季节变化趋势具有显著相关性,非扩散模型法估算结果作为表观通量值,适用于计算湖泊沉积物营养盐释放总量,其中静态释放法结果稳定性较差,平行组相对标准偏差最高达70%;流动培养法稳定性最好,平行组相对标准偏差最高仅21%.扩散模型法估算结果作为理论释放值,在估算浅水湖泊通量时低于实际释放通量,适于探究深水湖泊沉积物间隙水动态释放过程,有助于分析湖泊沉积物性质.不同培养方法,有其侧重点,根据不同湖泊状况,应选取合适方法进行通量估算.     

基于经验频率曲线的湖泊富营养化随机评价方法及其验证

本文提出了基于经验频率曲线的湖泊富营养化随机评价方法.该法通过建立水体富营养化评价标准中各项水质指标和评价级别的经验频率曲线,推求实际水体各项水质指标的经验频率,并采用加权平均法推求湖泊富营养化评价级别的经验频率,从而得出湖泊富营养化的评价级别,具有方法简单、图形直观、计算工作量小的特点.经全国30个湖库湖泊实测水质资料的验证,随机评价方法与模糊评价方法和灰色评价方法的计算精度相当.     

亚热带城市湖泊与河流CO2气体通量特征及其影响因素

湖泊、河流等内陆水体是连接陆地生态系统和海洋的“长程碳环路”的重要节点,也是温室气体二氧化碳(CO₂)排放源,在调节陆地、海洋间的碳迁移转换中发挥着重要作用。相对于自然水体,城市水体因面积小、水深浅且受监测方法限制,水-气界面碳通量经常被忽略。为探讨我国亚热带城市水体温室气体排放特征,本研究以湖南省长沙市典型城市水体,包括洋湖、西湖、松雅湖、月湖4个湖泊和湘江长沙段为研究对象,分别于2022年4和10月采用光化学反馈-腔增强吸收光谱法(OF-CEAS)和扩散模型法对水-气界面CO₂通量进行对比测定。结果表明,长沙城市湖泊与河流春季为CO₂排放源,秋季为吸收汇,河流水-气界面CO₂通量呈显著季节差异。河湖之间CO₂通量在春季表现为显著差异,秋季差异不显著。CO₂通量与水体溶解氧、水体总氮浓度等呈显著正相关。2种方法的CO₂通量对比测定在湖泊上显著相关,但对河流而言相关性不显著。研究揭示的城市湖泊与河流CO₂气体的排放特征有利于深入探究城市水体碳的迁移转化,可对全面了解全球气候变化过程和河湖湿地温室气体减排和调控提供科学支撑。     

湖泊蓝藻水华防控方法综述

由于人类活动和全球气候变化的叠加影响,湖泊富营养化和蓝藻水华仍是未来相当长一段时间内的水生态环境问题.蓝藻水华暴发会引发湖泊生态系统的灾害和饮用水安全风险,因此湖内蓝藻水华防控必不可少.现有蓝藻水华防控长效方法主要基于营养盐控制理论、浅水湖泊稳态转换理论和生物操纵理论,技术措施包括内源营养盐控制、生态修复、生物操纵.应...     

数据模拟方法在湖泊学中的应用

我国湖泊众多, 极为丰富的湖泊资源在水产、水利、航运、旅游、水屯等国有经济中占有重要地位。湖泊资源的开发与环境保护和预测正受到广泛关注。随着计算机和计算数学的发展, 数值模拟方法被广泛应用于大气、海洋、湖泊或水库等研究中, 数值模拟方法就是借助于计算机, 对基于一定的观测事实和数学物理方法建立的数学模式进行数位计算, 从而对自然过程进行模拟和预测的方法, 它使得湖泊学研究从定性和定进客观分析到定量模拟和预 测, 目前, 它是解决许多复杂的湖泊环境课题不可缺少的一种有力手段。本文评述的重点放在动力学研究方向。     

2015-2019年武汉市湖泊水质时空变化

为探究“十三五”期间武汉市湖泊水质变化特征及规律,分析当前武汉市湖泊水环境的主要问题及成因,为武汉市水生态环境保护“十四五”规划提供科学支撑,以武汉市166个湖泊为研究对象,根据武汉市环境监测中心2015-2019年对各个湖泊的监测数据,采用水质综合污染指数、富营养化状态评价、动态度分析等方法,对武汉市湖泊水环境进行综合评价.结果表明：1）2015-2019年武汉市湖泊水质总体好转,2019年全市湖泊综合污染指数较2015年下降7.74%,多数湖泊营养状态呈现稳中向好趋势,但湖泊水质较难实现持续改善.2）武汉市湖泊主要超标污染物总磷、氨氮、化学需氧量和高锰酸盐指数平均质量浓度在2015-2019年间均呈下降趋势,但2019年有47%湖泊总磷浓度劣于Ⅳ类评价标准,磷元素是制约湖泊水质的主要因素.3）2015-2019年武汉市中心城区湖泊综合污染指数下降,湖泊富营养化状态好转,但青山北湖、南湖等湖泊综合污染指数较高,排口排污、底泥内源污染是影响中心城区湖泊水质的主要因素.新城区湖泊水质改善仍面临一定压力,东西湖水系重度富营养化湖泊数量增多,后湖水系湖泊综合污染指数上升,农业面源、工业生产对新城区湖泊水质影响较大,湖泊破碎化导致的自净能力降低也是影响湖泊水质的重要因素.     

基于水质-水位二元响应关系推求过水型湖泊适宜生态水位研究

适宜的生态水位能够反映湖区生态系统的多种需求,是湖泊长期稳定健康运转的基本保障.目前湖泊适宜生态水位的推求大多侧重恢复天然水位情势.然而过水型湖泊承担着防洪、供水、航运等多种功能,频繁的人类活动导致湖泊水位情势异常复杂.同时随着社会经济的快速发展,水质恶化对过水型湖泊生态系统造成了较大的负面影响,仅恢复天然水位情势难以反映过水型湖泊的生态需求.因此,在IHA-RVA法的基础上,本文针对过水型湖泊吞吐性强的特点,利用水质-水位二元响应关系系统地提出了一套逐月修正过水型湖泊适宜生态水位阈值,并确定适宜水位变动率的方法.以洪泽湖为应用实例,结果表明:1)根据湖泊水文情势和入湖污染物变化情况,湖泊调度周期可以划分为平水期(1-4月)、泄水期(5-6月)、蓄水前期(7-9月)和蓄水后期(10-12月);2)各时期内,洪泽湖水位和水质呈现较强的相关性,其中平水期、泄水期和蓄水后期水质均随着水位上升而下降,平均Pearson系数达-0.77,仅在蓄水前期水质随水位上升而改善;3)现阶段洪泽湖的自净能力和污染物滞留比例竞争关系激烈,逐月适宜生态水位阈值为:12.92～12.99、12.79～12.99...     

沿江城市中小型闸控通江湖泊总磷变化特征及成因分析——以安庆市石塘湖为例

长江中下游沿江城郊闸控湖泊普遍面临总磷浓度偏高的现象,解析其总磷时空变化特征及影响驱动机制成为精准治理与修复此类湖泊前亟待解决的关键性问题。本文基于安庆市沿江城郊中小型闸控湖泊--石塘湖实测气象降雨、水文、河湖水质等数据,采用多因子相关性分析、变异系数法和主成分分析的方法,研究各指标因子与湖泊总磷浓度时空变化的响应关系。结果表明:(1)湖泊水质呈现丰(5-8月)、平(3-4月和9-10月)、枯(11-次年2月)水期聚类效果显著,但湖泊空间差异不明显;湖泊水质的季节性变化受总磷浓度变化控制,其他理化指标影响较弱。(2)高强度降雨和汛期闸站调度下的水动力变化决定污染物迁移速率,是导致湖泊总磷浓度在丰水期更容易受入湖河流输入影响而达到峰值的主要驱动因子。(3)高强度人类活动导致入湖河流季节性输入是石塘湖总磷上升的决定性因素,从单位土地利用类型产生单位总磷负荷来看,农业用地远大于城镇建设用地,林地和草地充当污染物进入湖泊的预前“汇”。因此,从治理策略和途径来看,可在控制外源输入的同时,适当调节闸站以减弱丰水期水动力强度,减少入湖河流总磷输入影响的同时,发挥湖泊营养盐的滞留净化能力。本文主要从人类活动导致的外源污染及闸站抽排调度角度分析沿江城郊闸控湖泊石塘湖总磷变化、影响因素及驱动机制,可以为此类城郊中小型沿江闸控型湖泊污染治理提供理论参考。     

《中国湖泊名称代码》出版

由中国科学院南京地理与湖泊研究所和水利部水利管理司主编的《中国湖泊名称代码》（简称《代码》于１９９９年３月由中国水利水电出版社出版,定价１１．８０元．（代码）主要依据我国水利部水电技术标准制订、修订计划和水利部发布的的《水利水电技术标准编写规定》的原则、方法,并结合我国湖泊分布的特征编制而成．通过湖泊名称代码的编制（７位数字和字母的组合码）,可将我国１ｋｍ２以上的湖泊按湖泊所在的流域（外、内）、地理位置（省、自治区、直辖市）、湖泊面积大小、水化学性质和水系性质诸要素编制入码,用以对其进行标识,从…     

湖泊富营养化综合评价方法

从对湖泊富营养化评价的一般方法入手,综述了国内外有关湖泊富养化综合评价的一些方法,提出：营养状态指数法由于可对湖泊营养状态进行连续的数值化的分级,从而为湖泊富营养化机理的定量研究提供了坚实的基础,应是今后湖泊富营养化评价中的主要方法。     

乌梁素海冰封期湖泊冰盖组构特征对污染物分布的影响

为探究富营养化浅水湖泊季节性冰盖污染物分布规律,于2013-2014年冰封期,钻取乌梁素海湖泊冰盖冰芯试样,观测冰厚并对冰芯晶体结构、气泡含量、污染物浓度(总氮、总磷和COD_(Cr))进行分析.结果表明:冰盖可分为4层,中间2层冰晶体粒径较大且气泡含量较少,为冰盖热力生长区.冰盖以柱状晶体居多,粒径随深度增加而增加,气泡含量随冰盖密度增加而减少.冰盖结构特征与污染物分布具有相关关系,冰芯密度及气泡分布与总氮、总磷和COD_(Cr)相关关系分别为0.8965、0.8718、0.8184,并建立多元回归模型揭示冰封期湖泊水质特征,为季节性湖泊冰盖研究及冰封期湖泊水资源规划和管理提供理论依据.     

湖泊生态水位计算新方法与应用

水位是湖泊水文情势的主要特征指标,对湖泊的水量、水质和生物的栖息地等有直接或间接的影响,被认为是湖泊生态系统健康的关键影响因素.如何确定合理的湖泊水位以保证生态系统健康成为湖泊科学研究的重要科学问题.根据湖泊天然水位情势,从天然水文变化中识别多项反映完整水位过程的指标,构建了湖泊生态水位的计算方法.从湖泊天然水位情势中提取出高、低水位的历时、发生时间和变化率等水位指数来表征其生态水位.该方法弥补了传统湖泊生态水位计算方法仅给出最小生态水位的不足,体现了湖泊生态系统健康对水位过程的要求.基于提出的生态水位计算方法和鄱阳湖都昌水位站1952-2000年共49年的日均监测数据,计算了鄱阳湖的生态水位目标值区间,以期为鄱阳湖水利工程生态调度提供决策依据.     

湖泊,宝贵的自然资源

湖泊是镶嵌在大地上的蓝色宝石,它不仅景色幽静,环境优美,还是生命之源,万物繁衍的地方。地球上约有14亿立方千米的水,其中约97.5%为咸水(主要在海洋中),2.5%为淡水,而这2.5%淡水的大部分(约70%)还被冻固在极地和高山的冰川中,能直接为人类所用的水仅仅是湖水、河水和部分地下水,总量不及全球水量的1%。可见淡水之宝贵,湖泊之宝贵。     

湖泊湿地的水质净化效应——以太湖三山湿地为例

为了解湖泊湿地的水质净化效果,以太湖三山湿地为研究对象,综合利用遥感、GIS技术、现场水质监测、实验室分析和模型模拟等方法,分析三山湿地对污染物的拦截净化效果,进而探讨湖泊湿地对水体氮、磷污染物的削减渠道及其贡献率.结果表明三山湿地对太湖水体和三山岛生活污水均有明显净化效果.2014年三山湿地的总氮(TN)、总磷(TP)输入通量分别为549.45和19.4 t,通过水草打捞/收割分别去除20.99和4.52 t,湿地水体内TN、TP变化量分别为528.46和14.88 t,这部分营养盐输出途径包括沉积到底泥、降解转化、水体交换等.湿地的TN、TP拦截能力分别为2723.56和102.48 kg/(hm2·a).水生植物收割打捞与底泥疏浚是提高湿地水质净化能力的有效措施.水动力模拟结果显示,三山湿地建成后使附近水域水体流向发生变化,流速减小,对湿地内水质产生多方面的作用.