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。     

丹江鹦鹉沟小流域氮素随径流的迁移及对水质的影响

计算小流域非点源氮素流失负荷,并以此开展丹江水源区水体污染源解析和控制研究。基于流域断面及小区监测试验,利用平均浓度法对鹦鹉沟流域氮素年均流失模数和不同土地利用类型的非点源污染负荷进行计算分析。结果表明:径流水质中主要是总氮质量浓度超标,且硝氮质量浓度均大于氨氮质量浓度;当坡耕地坡度大于25°时,氮素流失严重,水质极差;农村生产生活污染物排放对水质有很大影响,从断面1到把口站,硝氮质量浓度和总氮质量浓度增加较大;农地、草地和林地的总氮年均径流流失模数分别为0.36、0.22和0.09t/(a·km2);流域出口非点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.17,4.71和7.55mg/L,点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.20、2.12和4.08mg/L。总体来说,鹦鹉沟流域径流中总氮的流失模数为0.89t/(a·km2),总氮是影响水质的主要污染物,需加强对坡耕地氮素流失和农村生活垃圾的治理。     

SWAT模型在大洋河流域非点源污染模拟中的运用研究

基于SWAT模型,以大洋河流域为研究流域,定量模拟了大洋河流域2000-2010年非点源污染,研究结果表明:SWAT模型适合于大洋河流域的非点源污染模拟,模型在参数率定期和验证模拟总氮和总磷相对误差均小于30%,模拟确定性系数达到0.5以上,满足流域非点源污染模拟精度要求;大洋河流域总氮和总磷峰值主要集中在7-9月份。研究成果对于大洋河流域水环境保护和治理提供参考价值。     

颗粒态氮磷负荷模型研究

为研究妫水河流域的颗粒态氮磷非点源污染来源,以控制非点源污染,在官厅水库周围进行了野外人工降雨试验。试验数据表明,氮磷输移率与产沙率具有很好的相关性,颗粒态氮、磷的平均相关系数分别为0.9594和0.9772。建立了新的颗粒态氮磷负荷模型,其中富集系数等于泥沙中总氮总磷百分含量与土壤中百分含量之比。根据妫水河流域的土壤图、土地利用图及数字高程模型,应用新的模型研究了妫水河流域颗粒态氮磷污染负荷的空间分布。结果表明,颗粒态氮磷主要来自地表植被覆盖差的丘陵和山地。     

千岛湖流域不同土地利用方式对氮和磷流失的影响

从流域尺度研究氮、磷随地表径流的流失是国内外研究的热点.通过研究千岛湖流域降雨径流中总氮(TN)、总磷(TP)、可溶氮(DN)和可溶磷(DP)浓度变化,探讨不同土地利用方式对氮素、磷素流失的影响,结果表明不同土地利用方式下日降雨量与径流水中的总氮、可溶氮、总磷和可溶磷浓度均呈显著正相关;不同土地利用方式下土壤中降雨径流中总氮和总磷浓度变异较大.红薯地和园地等有人工耕种的坡地氮磷流失浓度最大,草地和林地等受人工影响干扰少的土地利用方式氮磷流失浓度相对较少.高坡林地降雨径流中氮磷流失浓度大于缓坡林地,平均DN/TN值和DP/TP值变化较小,分别为0.45和0.22左右.     

白洋淀表层沉积物氮磷分布、储量及污染评价

白洋淀是雄安新区核心生态功能区,为查明白洋淀表层沉积物氮磷分布特征、储量及污染程度,系统开展了氮磷营养盐调查及污染评价。结果表明：白洋淀底泥层总氮含量为528.5~10566.5 mg/kg,均值为2859.91 mg/kg,总磷含量为425.7~2446.0 mg/kg,均值为789.22 mg/kg;过渡层总氮含量为318.5~4662.0 mg/kg,均值为1706.7 mg/kg,总磷含量为315.05~976.30 mg/kg,均值为598.97 mg/kg;表层沉积物总氮总储量为15.86×104 t,其中底泥层总氮储量为3.76×104 t,过渡层总氮储量为12.10×104 t;总磷总储量为5.54×104 t,其中底泥层总磷储量为1.02×104t,过渡层总磷储量为4.52×104 t。根据综合污染指数法评价结果,白洋淀湿地底泥层氮磷污染程度均为重度,过渡层除烧车淀为重度外,其余各淀泊均为中度或轻度。     

密云水库水体的地球化学特征

研究了密云水库在2001年一个完整水文年的水体地球化学特征。结果表明：该水库水质清澈，透明度平均为2．54m，pH平均值为8．81；水中溶解氧丰富，平均为6．98mg／L；有机物耗氧量平均为2．07mg／L；平均矿化度为246．97mg／L，水型属重碳酸盐类、钙组Ⅱ型水(CⅡ^Ca)。水体中的主要生物营养元素氮含量较高，总氮平均为0．96mg／L，磷含量较低，总磷平均为0．025mg／L。水库氮、磷浓度比为38．4：1，显示磷为该水体生物生产力的主要限制性营养元素。水体中重金属铬、镍的含量变化特征反映了原始老变质基岩成分的有关特点；而重金属铁、杨、铅、汞、砷的含量变化规律则显示密云水库水体已受到上游流域工业活动的影响。     

洪湖流域传统农业条件下营养盐输移模拟研究*

文章选择位于长江中游的洪湖流域作为研究对象,应用流域分布式水文模型SWAT,探讨传统农业条件下流域营养盐输移的规律。模拟时段选择为建国初期的1951~1960年,模拟的边界条件设置为自然地形、土壤、传统农业生产和土地利用方式,其中土壤资料包括营养盐(N和P)、有机质含量、粒径等理化参数等。根据流域汇水范围的变化,模拟分汛期与非汛期两个时间段进行。通过对模型参数率定和调试,水文模拟结果与实测值有较好的吻合程度,由此进行营养盐输出模拟。模拟结果显示,传统农业条件下流域营养盐输出,TN和TP浓度变化有明显的季节特征,体现了耕作制度对营养盐浓度的影响; 同时,该时段营养盐浓度相比较自然条件下有了很大的改变,体现了人类活动对流域营养盐输移的影响,主要是土地利用类型变化和湖泊水域面积的缩小。     

太湖流域营养盐沉积200年的历史模拟研究

介绍边界条件设置为工业时代以前太湖流域处于自然农耕状况下,对太湖的总氮和总磷沉积反演200年的数值模拟研究。模拟反映了自然状况占1990s湖泊富营养化观测资料的湖区总氮约7%,占总磷约12%。模拟总氮和总磷浓度与太湖沉积钻孔沉积样推算的水体含量的数量级和变化范围相当,太湖流域的营养盐空间来源模拟也能够与流域自然地理变化吻合,表明模拟能够捕捉到流域营养盐历史变化特征,对湖泊营养物质来源、沉积和空间分布的流域环境历史变化响应具有良好模拟能力。      

太湖流域长兴县浅层地下水氮污染特征及影响因素研究

对太湖流域长兴县浅层地下水的氮污染进行了系统的调查与研究,共取地下水样43个并测定了其三氮含量.结果表明氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的超标率分别为13.95％、16.27％和16.27％.三氮污染最严重的地区主要为农业活动集中区,即夹浦镇、小浦镇、洪桥镇和虹星桥镇等,其中虹星桥镇硝酸盐污染最为严重,高达22mg/L.采用地质统计学方法对太湖流域长兴县43个浅层地下水样“三氮”含量进行了区域空间变异分析,结果表明长兴县地下水NO3-N和NO2-N浓度变异函数满足球状模型,而NH3-N浓度变异函数为高斯模型,硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮浓度的空间自相关距离分别为9.98、1.51和3.82kmn.对硝酸盐污染因素进行了分析,结果表明:硝酸盐浓度与氮肥使用量呈明显正相关关系,年平均施肥量(以N计)为300kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度达6.7mg/L,年平均施肥量(以N计)为100kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度为2.2mg/L;地下水硝酸盐与地下水位埋深有直接关系,埋深较浅(1～3m)地区的硝酸盐浓度较高;当土地利用类型相同时,硝酸盐氮浓度与人口密度具有线性正相关关系.     

基于PCRaster的流域非点源氮磷负荷估算

以太湖流域上游的西笤溪流域为研究区,应用动态环境模拟语言PCRaster构建月水文和氮磷营养物质输出模型,分析流域内氮磷输出的时空分布特征。以输出系数法为基础,将分布式水文模型与非点源负荷模型相结合,应用地理信息技术构建基于栅格的非点源污染模拟模型,根据1988~2007年的水文、水质实测数据对模型进行率定和验证,定量分析西笤溪流域非点源污染负荷量与氮磷输出的空间分布。研究结果显示:基于单元网格的月水文模型在该流域具有较好的应用效果,率定和验证期的Nash系数和线性相关系数R2均超过了0.80。应用模型估算西笤溪流域非点源污染2002~2005年总氮年输出量为1 670~2 035t/a,2002~2007年总磷输出量为102~164t/a。氮磷负荷的空间分布表明以稻麦或水稻/油菜轮作的农田是非点源污染的最主要来源。     

黄河干流潼关断面非点源污染负荷估算

基于平均浓度法原理,根据黄河中游降雨径流特点,将年内过程分为汛期和非汛期两个阶段,同时将高含沙水流中的污染负荷分为水体中的溶解态污染负荷、泥沙吸附态负荷两部分,提出了多沙河流非点源污染负荷估算模型;根据黄河干流潼关断面1950-2006年实测水沙资料,结合水体、泥沙污染物浓度测定试验,分别计算了潼关断面2006年以及丰水年(P=25%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)3种不同代表年型下的非点源污染负荷.结果表明:黄河干流潼关断面年污染负荷以汛期为主,汛期污染负荷以非点源为主;非点源污染负荷中,硝酸盐氮、氨氮以溶解态为主,总磷以吸附态为主;潼关断面非点源污染负荷占全年负荷比例:丰水年时,硝酸盐氮占63.09%,氨氮占61.32%,总氮占87.17%、总磷占89.83%;枯水年时,硝酸盐氮占26.92%,氨氮占24.62%,总氮占67.60%、总磷占71.73%.2006年,硝酸盐氮、氨氮、总氮和总磷非点源污染负荷占全年比例依次为:17%、14%、15%和41%.     

多水塘系统水文连通及其对磷输移影响研究进展

多水塘系统是农业流域常见的小型水利工程,空间交错的沟塘结构导致其水文连通过程复杂多变,对流域营养盐截源控污影响显著。为强化多水塘系统水文连通对磷输移影响的认知,以多水塘系统及其水文连通的定义内涵为切入点,归纳了多水塘水文连通性评估方法;基于景观格局、水文过程和生物地球化学过程聚焦多水塘系统对磷输移的调控作用;阐明了水文连通变化通过驱动干湿交替对磷输移环境以及通过调节水分滞留时间对磷输移通量的影响。指出多水塘系统水文连通变化的驱动机制、沟塘滞留效率的尺度扩展、定量模拟和优化调控是未来多水塘系统环境效应研究的重要方向,以期为保障多水塘水质改善功能提供理论依据。     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。     

近2600年来黄河下游沉积量和上中游产沙量变化过程

主要基于华北平原上93个钻孔中沉积物详细观测和分析数据,结合182组14C测年和埋深数据、参考前人黄河下游河道历史变迁及其他相关研究成果,估算出2600年以来黄河下游在602BC～11A.D.,11～1034A.D.,1034～1128A.D.,1128～1855A.D.和1855～1997A.D.等5个历史时期的年平均沉积量分别是3.89×108t/a,2.24×108t/a,6.63×108t/a,6.78×108t/a和8.47×108t/a。通过建立黄河下游有无堤防和决溢频率与泥沙输移比的关系,计算出5个时期黄河上中游的平均年输沙量分别是6.2×108t/a,6.8×108t/a,8.3×108t/a,11.5×108t/a和15.3×108t/a。进而探讨了黄河输沙量变化的主要原因,以及历史上王景治河后出现的600年安流时期的原因。     

中国东部浅水湖泊参照状态确定的非参数方法

根据中国东部浅水湖泊受人类活动影响较严重的情况,将季节分解的非参数局部线性回归模型、频率分析和几何分块自助法有机结合,提出了一种基于非参数方法的湖泊参照状态确定的新方法。该方法首先将季节分解模型用于湖泊营养盐及其响应物的观测值,选取出适合用于推断参照状态的时间段;其次使用频率分析法分析此时间段内的观测值,并给出湖泊总氮、总磷和叶绿素a的参照状态值;最后用几何分块自助法给出各自的置信区间。该方法能有效克服前人提出方法的缺点。以太湖为例,采用该方法推断了参照状态浓度,总氮为0.78mg/L,总磷为0.030mg/L,叶绿素a为2.63μg/L;给出相应的95%置信区间分别为0.57~0.83mg/L、0.025~0.046mg/L和1.86~2.65μg/L。该方法也可适用受人类活动影响较大的中国东部其他浅水湖泊。     

百花湖水体氮的空间分布研究

初步探讨了百花湖水体中氮的空间分布特征,并分析了氮及溶解氧(DO)的相关性。对8个站位的表层、4m、8m及12m水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及溶解氧进行了测定。结果表明,百花湖水体中总氮的平均含量为1.18mg/L,氨氮的平均含量为0.144mg/L,硝酸盐氮的平均含量为0.20mg/L,亚硝酸盐氮的平均含量为0.018mg/L。百花湖入湖口附近的1号采样点总氮、氨氮和硝酸盐氮的平均浓度都较其它采样点高。分析表明百花湖中DO浓度与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮呈负相关,相关系数分别为-0.629、-0.724。      

天津围海造陆区吹填土氮磷的分布特征

天津临港经济区地处滨海, 完全是由填海造陆形成的人工陆地。土壤是港口航道清淤淤泥、近海海沙吹填围海造陆后形成的吹填土, 其性质特殊, 研究吹填土壤中氮磷空间分布对了解该区域环境状况有重要意义。研究发现:天津临港吹填土整体含氮量较低, 按土层深度分布, 平均质量分数为161.73~240.09 mg/kg;含磷量相对丰富, 平均质量分数为355.54~443.27 mg/kg;总氮变异系数较大, 总磷变异系数较小, 氮、磷质量分数主要受不同区域吹填土性质影响。吹填土中有机磷质量分数较少, 平均仅占总磷的3.83%, 吹填土中磷大多以无机磷形式存在, 其相对质量分数从大到小为:钙结合磷(Ca-P) >铁结合磷(Fe-P) >铝结合磷(Al-P) >闭蓄态磷(Oc-P) >碎屑磷(De-P) >交换态磷(Ex-P)。研究表明, 临港吹填土氮、磷质量分数水平对近海环境有潜在富营养污染威胁。     

沱江沉积物-水界面磷形态垂向分布及时空变化特征

水体中富营养化水平与磷元素的赋存形态密切相关。目前围绕引起富营养化关键因子之一的磷形态的垂向分布特征、各磷形态间的迁移转化行为及其影响因素取得了比较明确的研究进展。为进一步揭示不同磷形态在沉积物-水体系中迁移转化行为随时空的变化特征,本文采用磷钼蓝分光光度法对沱江流域简阳段间隙水中可溶性活性磷(SRP)、可溶性非活性磷(SUP)及总溶解性磷(TDP)进行测定;采用SMT法和改进的沉积物无机磷形态连续提取法对沉积物中总无机磷(TIP)、总磷(TP)、难提取磷(Res-P)、可交换态磷(Exc-P)、铁结合态磷(Fe-P)、铝结合态磷(Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)进行提取,磷钼蓝分光光度法进行测定,以揭示沉积物-水体系中磷的赋存形态垂向分布行为特征,并将实验数据与十年前该地区磷的赋存形态结果进行对比,探讨磷赋存形态的变化趋势及影响因素。结果表明:间隙水中SRP、SUP和TDP的含量分别为0.004～0.36mg/L、0.080～3.19mg/L和0.056～3.28mg/L;沉积物中TP、TIP、Res-P、Exc-P、Al-P、Ca-P含量分别为1235.40～1646.94mg/kg、860.00～1318.59mg/kg、130.31～537.13mg/kg、1.35～14.10mg/kg、0.007～0.12mg/kg、743.13～1109.91mg/kg,Fe-P未检出。对比十年前后沉积物-水体系中磷赋存形态的变化可知,由于受到外源磷输入的影响,间隙水中SRP、SUP以及TDP含量虽然在-10cm以上变化不明显,但在-10cm以下明显增大,且导致沉积物中TP、TIP含量增加;偏碱性的沉积环境导致Al-P的释放,其含量明显减小;Exc-P含量的减小与其转化为稳定的Ca-P或Res-P形态有关。研究认为:随着时空的变化,沱江简阳段沉积物呈现外源磷输入和内源磷释放的综合污染。总体而言,由于输入的磷形态大部分以稳定的Ca-P和Res-P形态存在于沉积物中,使得表层间隙水中生物可直接利用的磷含量总体变化不大,该地区富营养化程度不会加重。维持沉积环境的弱碱性,有利于Al-P、Exc-P等向Ca-P的有效转换,抑制河流富营养化。     

10ka BP来石羊河流域气候演变特征分析

根据石羊河流域及周边地区的大量研究结果分析,整理和建立了10 ka BP来石羊河流域气候演变序列,可以划分出主要的7个气候湿润期和6个干旱期.近50 a以来石羊河流域气候干旱化趋于显著,有4个主要特点:1971—2000年比1951—1980年平原绿洲地区年平均降水(气温)增加(正常);高山和沙漠边缘地区降水量减少(气温正常或偏高);大部分地方年平均蒸发量普遍减少10～131 mm;年平均沙尘暴、雷暴日数减少.