滇池水体不同形态磷负荷时空分布特征

利用Arc GIS空间插值的方法,通过2013年逐月监测(12个月)36个站点水量及不同形态磷浓度,揭示滇池水体磷浓度和磷负荷的时空变化,并探讨不同形态磷负荷的组成贡献,旨在为进一步实施滇池水污染治理及污染负荷控制提供依据.结果表明:滇池水体总磷(TP)浓度在0.13~0.46 mg/L之间,其中颗粒态磷(PP)浓度占TP浓度的72.6%,溶解性活性磷(SRP)浓度占TP浓度的12.8%,溶解性有机磷(DOP)浓度占TP浓度的14%;2013年水体TP负荷为251 t/a,其中PP负荷为190 t/a,SRP负荷为26 t/a,DOP负荷为34 t/a;滇池水体PP负荷对TP负荷的贡献最大,为76%,其次为DOP和SRP,贡献分别为13%和10%;TP及不同形态磷浓度与其负荷在季节分布上差异显著,负荷随季节变化呈现秋、冬季较高,春、夏季较低,而浓度呈现夏、秋季较高,冬、春季相对较低的趋势.定量评估滇池水体不同形态磷负荷及其组成贡献,对进一步揭示滇池藻源和泥源内负荷对水污染的贡献具有重要意义.     

夏季滇池和入滇河流氮、磷污染特征

为探讨滇池入湖河流水体营养盐空间分布特征及其对滇池水体富营养化的影响,2014年7月采集了入滇4类典型河流(城市纳污型河流、城乡结合型河流、农田型河流、村镇型河流)及滇池水样,分析其氮、磷浓度.结果表明:4条入湖河流总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮和氨氮污染均较严重;河流水体中TN、TP平均浓度大小为:农田型河流(大河)村镇型河流(柴河)城乡结合型河流(宝象河)城市纳污型河流(盘龙江),其中农田型河流(大河)水体TN、TP污染最为严重;在夏季,4条入湖河流水体中TN、TP浓度从上游向下游增加趋势比较明显,表明氮、磷沿河流不断富集;氮磷比分析表明,夏季河流输入氮、磷营养盐有利于藻类的生长,并且滇池浮游植物生长主要受TN浓度限制;夏季滇池南部入湖河流水体的TN、TP浓度高于北部入湖河流,该特征与滇池水体中TN、TP污染分布状况相反,推测滇池北部富营养化的主要影响因素是内源释放.因此,在今后的滇池水体富营养化研究中,应对滇池内源释放进行深入研究.     

洪泽湖出入河流及湖体氮、磷浓度时空变化(2010—2019年)

基于2010-2019年洪泽湖湖体水质逐月监测数据,筛选出影响湖体水质的主要污染物指标为总氮（TN）和总磷（TP）;选取洪泽湖周边25条主要入湖河流和2条出湖河流在2019年10月2020年9月的监测数据,探讨河流外源性输入对不同湖体区域氮磷的影响及其水期变化规律.结果发现：①湖体TN、TP浓度长期居高不下,年均浓度范围分别在1.39~1.86、0.080~0.171 mg/L波动.主要入湖河流TN、TP时空平均浓度（1.92~5.70和0.114~0.181 mg/L）,均高于同区域湖体（1.15~1.46和0.088~0.101 mg/L）,其中北部入湖河流肖河、马化河和五河与临近湖区TN、TP浓度呈现显著正相关,是影响北部湖体TN、TP浓度的主要河流;南部入湖河流维桥河和高桥河是临近湖区非极端降雨期TN、TP的主要来源.②调水工程对湖体及入湖河流TN、TP浓度分布影响显著,调水期湖体沿调水方向TP浓度逐渐上升,TN浓度则呈现先降后升的趋势,南部入湖河流维桥河和高桥河TN浓度达到水期峰值,分别为10.69和9.90 mg/L.③极端降雨期入湖河流的TN、TP浓度显著高于其它水期,由于湖体对TN、TP的富集作用不同,TP浓度呈现中间高,四周低,而TN浓度呈现沿洪水流向逐渐降低的规律.     

坦噶尼喀湖东北部入湖河流表层沉积物中磷的形态和分布特征

磷是坦噶尼喀湖生态系统中必不可少的营养元素,直接决定湖体初级生产力的高低,进而影响到周边居民对于动物蛋白的获取来源.为了解坦噶尼喀湖磷的外源输入,选择湖泊东北部的入湖河流,对表层沉积物(16个样点)中总磷(TP)和各形态磷含量及其分布特征进行分析,并探讨磷的形态分布特征与土地利用方式之间的相关关系.结果表明,入湖河流沉积物TP含量为73.05~239.94 mg/kg,平均含量为152.64±55.37 mg/kg,其中最高值出现在马拉加拉西河口.采用Psenner法对磷进行连续浸提并比较不同形态磷含量,由高及低依次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P)钙结合态磷(CaP)有机磷(Org-P)残渣态磷(Res-P)弱吸附态磷(Labile-P).土地利用类型对TP及各形态磷含量影响较大,其中TP含量表现为河口湿地城镇附近林草地区,表明地表径流和人类活动会对TP含量产生影响,而对于不同形态磷含量,Laible-P、Fe/Al-P、Org-P含量均表现为河口湿地林草地城镇附近,Ca-P、Res-P含量均表现为城镇附近河口湿地林草地.分析沉积物理化性质与各磷形态之间的相关性,发现沉积物总氮(TN)、有机质和总有机碳与Fe/Al-P、LabileP和TP相关性较好,与Org-P、Ca-P和Res-P相关性较差,表明TN和有机质的输入,会伴随沉积物中磷含量的升高,其增量的赋存形态主要为氧化还原敏感态磷和Labile-P.沉积物粒径组成与各磷形态含量存在相关性,细粒径沉积物与各形态磷含量呈显著正相关,粗粒径沉积物与各形态磷呈显著负相关,表明细小颗粒更易吸附磷.     

新疆艾比湖主要入湖河流同位素及水化学特征的季节变化

通过野外调查取样和室内测试分析,利用水文化学以及氢氧稳定同位素技术,分析艾比湖主要入湖河流氢氧同位素及水化学的组成特征,并探讨其季节性变化.结果表明：地表水水质指标高值多出现于博乐市、温泉市和精河县及艾比湖湿地附近,主要污染为水体富营养化、工矿业污染以及有机质污染,其污染程度夏、秋季高于春、冬季.河水的δ¹⁸O与δ²H存在明显的线性关系,其相关指数为夏季（R²=0.99） > 春季（R²=0.98） > 秋季（R²=0.96） > 冬季（R²=0.90）,均沿当地大气降水线分布,受西北干旱区强烈的蒸发作用影响,各季节河流斜率均小于8,氘过量参数值多为正值.博尔塔拉河与精河地表水体δ¹⁸O值整体上表现为沿流程逐渐偏正的趋势,博尔塔拉河水体氢氧同位素与高程相关指数表现为春季（R²=0.70） > 冬季（R²=0.57） > 夏季（R²=0.45） > 秋季（R²=0.30）,精河因其海拔差异不大,流程简短,与高程相关性低.博尔塔拉河和精河氢氧同位素与氯化物、硫酸盐、五日生物需氧量等指标间存在相关性,且在夏、秋季最大,相关系数R>0.75,与总磷、Cu²⁺、色度、浊度等指标基本都不显著相关,相关系数R<0.25.     

西藏纳木错及其入湖河流溶解有机碳和总氮浓度的季节变化

为深入理解纳木错湖水及入湖河流中溶解有机碳（DOC）和总氮（TN）浓度的季节变化特征及其影响因素,于2012-2013年不同季节对纳木错2个站点及流域内21条主要入湖河流进行采样及分析,采用统计学方法初步探讨纳木错水体和21条河流DOC和TN浓度季节变化特征.结果表明,河流DOC平均浓度范围为0.763~1.537 mg/L,TN平均浓度范围为0.179~0.387 mg/L.21条入湖河流DOC浓度在春末夏初和夏季达到高值,冬季为低值,TN浓度季节变化趋势大体上与DOC浓度相反.湖泊水体DOC和TN浓度范围分别为2.42~8.08和0.237~0.517 mg/L,明显分别高于河水中的浓度.湖泊DOC浓度季节变化趋势与河流一致,而TN浓度无明显的季节性变化.河水DOC浓度的季节变化和空间差异受控于河流的补给方式,湖水DOC浓度受湖泊内部藻类等水生植物活动和河流外源输入的影响.DOC等有机质的分解是影响纳木错流域湖水和河水TN浓度的重要原因.     

我国典型湖泊及其入湖河流氮磷水质协同控制探讨

入湖河流是外源氮磷输入湖泊的主要途径,是湖泊外源输入控制的关键中间环节.本文主要开展我国一些典型湖泊及其主要入湖河流总氮、总磷浓度对比研究,结合入湖河流氮磷输入对湖体营养水平和富营养化程度的影响分析,初步探讨我国入湖河流与湖体氮磷水质协同控制的必要性和途径.结果 表明,目前入湖河流氮磷水平仍然是我国一些典型湖泊水体氮磷...     

2001—2018年滇池总磷出入湖通量变化与源汇效应

磷的外源输入与底泥源汇变化是湖泊富营养化形成的重要原因,解析磷出入湖关键过程及其平衡变化对湖泊环境治理具有重要意义。本研究针对滇池外海出入湖磷通量变化问题,融合水文水质观测数据和HBV水文模型模拟数据,使用LOADEST负荷统计模型解析了2001-2018年滇池外海入湖河流、大气沉降和出湖河流的磷通量变化特征,评估了湖体总磷的源汇效应及其影响因素。结果表明:①2001-2018年滇池外海入湖磷通量年际间波动范围大,在118~700 t/a之间,多年平均入湖磷通量为280.61 t/a,其中河流平均输入251.97 t/a,大气沉降平均输入28.64 t/a,在研究的气象水文因子中,入湖磷通量主要影响因素是入湖流量和调水量,其次是降水;②滇池外海年均出湖总磷通量42.25 t/a,在8~84 t/a之间波动,出湖通量变化主要受入湖流量与调水量的影响,其次是气温;③在年和月的时间尺度上,滇池外海均表现为磷的环境汇,多年平均磷滞留量为238.36 t/a,但在部分年份(2009、2018年)逐日尺度上存在源效应。针对滇池外海常年表现磷的环境汇问题,调水工程对降低磷的滞留率有显著作用,但仍无法有效解决磷在湖泊中富集的问题。滇池外海持续的磷汇效应将增加湖泊未来水生态安全风险。     

邛海入湖河流水质及其湖区响应特征(2011—2021年)

邛海是云贵高原水域面积>25 km²的11个天然湖泊之一。基于邛海入湖河流与湖区水质监测数据,揭示入湖河流水质特征,并探究其湖区响应。结果表明:2021年,邛海入湖河流水质空间异质性显著,且分为自然型、农业型和城镇型3种类型河流。官坝河等3条自然型河流水质优良,而高仓河等8条城镇型和农业型河流(R4～R11)水质较差,污染物浓度超标严重。2011—2021年,邛海主要入湖河流(官坝河、鹅掌河、小青河)的营养盐浓度呈下降或先增加后下降趋势,水质逐渐改善。流域土地利用变化是导致邛海入湖河流水质空间异质性的主要因素,同时也是河流水质在2011—2021年改善的原因之一。受湖泊水文环境与入湖河流污染类型影响,2017—2021年邛海湖区水环境及其与河流水质响应关系差异性明显:高枧湾水域(L5)水深浅、水环境容量小,主要受纳城镇污水,因而湖区营养盐与叶绿素a浓度高,在2021年达富营养状态;官坝河、鹅掌河与小青河入湖影响区(L1～L3)与小渔村(L4)水域湖水深、水环境容量大,污染物浓度与营养状态指数低,但因汇入的河流污染类型不同,湖区营养水平与河流水质响应存在季节性...     

滇池水-沉积物界面磷形态分布及潜在释放特征

通过现场调查和室内模拟实验,对滇池35个上覆水-沉积物磷的分布特征以及沉积物中磷释放动力学特征进行研究,结果表明:滇池表层沉积物中不同形态磷含量表现为:有机磷(OP)(1482.49±1156.82 mg/kg)钙结合态磷(Ca-P)(865.54±558.40 mg/kg)金属氧化物结合态磷(Al-P)(463.77±662.18 mg/kg)残渣态磷(Res-P)(218.52±83.11 mg/kg)可还原态磷(Fe-P)(128.13±101.56 mg/kg)弱吸附态磷(NH4Cl-P)(2.26±3.05 mg/kg);滇池上覆水草海总磷浓度处于劣Ⅳ类水平,外海不同湖区总磷浓度介于Ⅳ~Ⅴ类之间;滇池水体中的磷以颗粒态磷含量最高;滇池表层沉积物中磷的释放是由快反应和慢反应两部分组成.释放过程主要发生在前8 h内;不同区域沉积物磷的最大释放速率、最大释放量、磷的释放潜力平均值均表现为:草海外海北部外海南部湖心区;滇池表层沉积物中磷的释放主要由NH4Cl-P、Fe-P、Al-P和OP进行,其中,NH4Cl-P和Fe-P所占比重较大;磷的释放与上覆水中溶解性总磷、溶解态无机磷和溶解态有机磷呈显著正相关,预示着上覆水中磷的迁移转化更多地受到水-沉积物界面浓度梯度的控制,进一步说明不能以总磷含量来评价湖泊磷素释放的状况,需与磷形态及分布特征相结合进行分析.     

泸沽湖近代沉积环境时空变化特征及原因分析

通过对泸沽湖沉积岩芯粒度、磁化率(χ_(lf))、化学蚀变指数(CIA)等沉积指标的分析,结合~(210)Pb和~(137)Cs定年结果以及区域降水和人类活动等资料,研究了近150年来泸沽湖沉积环境的时空变化特征与主要影响因素.泸沽湖沉积物粒度组成以黏土与细粉砂为主(80%),细颗粒组分(如黏土)含量与χ_(lf)、CIA之间具有显著相关性.各岩芯沉积指标垂向变化规律相似,1920s之前,沉积指标较为稳定,为人类活动影响较弱的准自然沉积阶段;1920s以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量逐渐升高,反映了风化与成壤作用较强的细颗粒表土物质侵蚀开始加强,可能与流域农业发展及森林砍伐等人类活动影响有关;约1970年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量进一步升高,指示了流域内表土侵蚀与上述人类活动影响的进一步增强,与文献记录的1970s—1980s两次大规模的森林砍伐吻合;约2002年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量降低,反映了表土侵蚀减弱,与近年来流域植被逐渐恢复及降水减少有关.与器测资料对比研究表明,降水等气候因素对近代泸沽湖沉积环境演变的影响相对较弱.空间上,各沉积指标表现出一定的异质性.黏土含量在南部和北部湖区两侧靠近洪积扇及冲积平原的湖区沉积物中较高;近50年以来,各沉积岩芯所反映的平均沉积通量为0.020~0.043 g/(cm~2·a),南部湖区高于北部湖区,主要受入湖水系分布及流域南部地区高强度人类活动导致的土壤侵蚀的影响.     

滇池沉水植物生长过程对间隙水氮、磷时空变化的影响

2015年6-10月通过原位采集滇池沉水植物分布区和无植物对照区柱状沉积物间隙水,分析其溶解性总氮(DTN)和溶解性总磷(DTP)、溶解性无机氮(DIN)和溶解性无机磷(DIP)及溶解性有机氮(DON)和溶解性有机磷(DOP)浓度的时空变化,探讨沉水植物分布对间隙水氮、磷浓度、形态贡献及氮磷比的影响.结果表明:滇池沉水植物生长过程显著影响间隙水氮、磷浓度.与无植物对照区相比,沉水植物生长过程对间隙水氮浓度的削减主要发生在6、8月,而对间隙水磷浓度的削减主要发生在7月,反映了沉水植物对氮、磷两种元素的生物地球化学循环作用机制不同;间隙水氮形态贡献受季节性影响较大,6-7月以DON贡献为主,沉水植物分布区和无植物对照区分别达到61%和84%;而8-10月以DIN贡献为主,沉水植物分布区和无植物对照区分别为76%和75%;沉水植物分布区磷形态贡献随季节波动变化,沉水植物分布区以DOP贡献为主(63%),无植物对照区以DIP贡献为主(62%);沉水植物生长对沉积物间隙水各形态氮磷比影响显著.沉水植物生长显著增加间隙水DTN/DTP比,尤其是DIN/DIP比,相反降低DON/DOP比.沉水植物对间隙水氮、磷吸收及转化过程改变了沉积物氮、磷释放机制,从而影响上覆水氮、磷组成及氮磷比,很可能会影响到浮游植物生长及藻类水华过程,这对于湖泊水质管理具有重要意义.     

武汉市南湖大型底栖动物的时空分布和氮磷评价

通过对南湖大型底栖动物的时空分布研究表明,南湖中现在的优势种主要为耐污性强的种类,其季节分布:霍甫水丝蚓以5月份密度最大,8月份密度最低;刺铗长足摇蚊和红裸须摇蚊的幼虫均以11月份密度最大.水平分布:霍甫水丝蚓密度依次为V＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ;刺铗长足摇蚊幼虫密度依次为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅳ＞V.垂直分布:寡毛类和摇蚊幼虫最大分布深度为25cm,主要集中在0-20cm深度范围内,此深度范围内的生物量占到30cm柱样中同类总量的99%以上.软体动物在湖心区已很难采到活体标本,但在岸壁上能采到一些腹足类.南湖寡毛类生物量鲜重为176759.35 kg,摇蚊幼虫为46810.30kg,腹足类为899.34 kg;其所含的TN量和TP量分别为3463.61 kg和350.91 kg.研究表明,利用大型底栖动物转移或清除南湖中的N和P是一条重要途径,但与南湖目前巨大的外源性和内源性营养盐来源相比,对N、P的清除量是有限的.     

改良型生物稳定塘对滇池流域受污染河流净化效果

对滇池流域大清河生物稳定塘系统中的水质净化效果进行了分析,同时对各塘中的浮游藻类种类组成、细胞密度和多样性进行了调查。结果表明,当污水流经预处理塘、好氧塘、水生植物塘、养殖塘的过程中,pH、DO、叶绿素a浓度呈逐渐上升趋势,TN、TP、NH_4~+-N、BOD_5和COD浓度呈逐渐下降趋势,生物稳定塘系统对TN、TP、NH_4~+-N、BOD_5和COD的去除率分别达29.29%,48.68%,33.68%,68.14%和71.25%。叶绿素a浓度和pH(r=0.955,P0.05)、DO(r=0.992,P0.01)显著正相关,而和TN(r=-0.936,P0.05)、TP(r=-0.925,P0.05)以及NH_4~+-N(r=-0.927,P0.05)等显著负相关。在塘系统中,共出现浮游藻类53种,藻类种类数和生物多样性呈增加趋势,总细胞密度呈下降趋势;塘系统中共出现6种藻类优势种,其中绿色微囊藻和惠氏微囊藻细胞密度呈现出逐渐下降的趋势,梅尼小环藻、啮蚀隐藻、美丽网球藻和球囊藻细胞密度呈现出逐渐上升的趋势。     

太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征

为研究太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征及其相互关系,于2010年3月至2011年2月在太湖全湖范围内选取9个采样点进行每月采样分析,结果表明:太湖无机氮主要以硝态氮和铵氮形式存在,前者占76%,后者占22%;太湖北部靠近西北沿岸的湖区以及竺山湾的铵氮和亚硝态氮浓度通常要明显高于其他点位.太湖各采样点TIN(总溶解性无机氮)的季节变化趋势很相似,都表现为春季最高,夏秋季降低,冬季又有所升高;夏季北部湖区TIN降幅明显大于南部,使得前者TIN/TSP(总溶解性磷)远小于后者.春季太湖南部的微囊藻复苏量大于北部,但夏秋季微囊藻的暴发主要发生在太湖北部,此时微囊藻大暴发的点位(如梅梁湾)通常都伴随着很低的硝态氮浓度和TIN/TSP,使得这些点位比其他地方更容易发生N限制;Chl.a/浮游植物的比值与浮游植物总数呈极显著负相关,而与TIN/TSP的比值呈极显著正相关,这说明当藻类大量暴发而TIN/TSP下降时,浮游植物单个细胞内的平均Chl.a含量会有所下降,这种现象的原因有待进一步研究;绿藻、硅藻、裸藻和隐藻在时空分布上有一定相似性,而这四种藻与微囊藻则有较大差异.     

滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

研究了滇池福保湾沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中PO43--P含量的垂向分布特征.福保湾沉积物磷形态空间差异大,河口区TP高达(5630.59±424.25)mg/kg,东西沿岸区TP只有200-300mg/kg,无机磷(I-P)是TP的主要部分,占TP的55%-74%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)是I-P的主要组成部分,约占I-P的90%,不稳定性磷∞P)含量很低,只占TP含量的0.5%.福保湾沉积物具有极高的Fe/Al-P含量,说明湾内具有很高的内源磷负荷,这与福保湾水体严重富营养化和藻类暴发关系密切.湖湾沉积磷的垂向分布规律较复杂,但基本上是随深度增加而减小,说明福保湾周边区域近几年人类活动作用加强,褐保湾污染有加重的趋势.在湾内不同区域应用Peeper(渗吸膜式)技术,获得了间隙水中PO43--P的垂向分布特征,PO43--P浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势.福保湾间隙水PO43--P浓度同沉积物L-P含量具有显著正相关性(α=0.05),但Fe/Al-P、Ca-P、org-P和TP含量未发现有明显的相关关系.     

巢湖蓝藻水华时空分布(2000-2015年)

巢湖是我国五大淡水湖之一,近年来水体富营养化严重,蓝藻水华频繁暴发.通过收集2000-2015年晴好天气下2478景MODIS Terra和Aqua影像,利用浮游藻类指数,提取巢湖蓝藻水华时空分布数据.结果显示,巢湖蓝藻水华覆盖面积、暴发频率以及持续时间都在增加,每年最初暴发时间提前.从分布上来看,西巢湖依然严重,中巢湖、东巢湖水华暴发面积较以往大大增加;过去16年内巢湖蓝藻水华暴发频率持续增长,其中2007年最为严重,2008-2010年暴发频率出现缓和,此后又出现增长趋势.这些研究结果有助于掌握蓝藻水华的情况,为巢湖科学治理提供了数据支持.