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.     

河南夏季日最大电力负荷预测模型

利用2005—2009年河南逐日最大电力负荷和气象资料,分析了河南日最大电力负荷的变化特征及其与气象因子的关系。河南日最大电力负荷季节变化呈双峰型,最大的峰值出现在夏季,次峰值在冬季。夏季电力负荷与气温和炎热指数有密切的关系。用逐步回归方法,针对夏季(方案1,不区分工作日和休息日)以及周一至周日(方案2,区分工作日和休息日)分别建立日最大电力负荷预测模型,并对2010年夏季逐日最大电力负荷进行预测,两种预测方案对2010年夏季日最大电力负荷预测的平均相对误差均小于3%,相关系数均达到0.90,两方案在工作日预测结果都较好,但休息日预测误差相对较大。     

设施农业生产区降雨径流和氮磷输出特征及模拟——以滇池东岸花卉大棚种植区为例

为掌握滇池流域花卉大棚种植区的非点源污染特征,提高和改善滇池水环境质量,本研究选取呈贡县斗南村花卉大棚种植区作为研究对象,在实测降雨径流数据的基础上,通过建立Storm Water Management Model模型分别对全年连续降雨条件下和典型设计降雨条件下的降雨径流水质、水量进行了模拟.研究结果表明:1)模型的流量、化学需氧量(COD_(Cr))、悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.858、0.835、0.803、0.712和0.752,能够较好地模拟研究区域的水质、水量变化.2)研究区域的平均径流系数为0.59,CODCr、SS、TN和TP的单位面积负荷率分别为118.34、82.90、54.64和5.46 kg/(hm~2·a),TN和TP是主要控制的污染物.3)各污染物浓度峰值的出现时间均早于流量峰值出现的时间,因此对滇池东岸花卉大棚种植区应进行污染物尤其是TP、TN浓度与流量错峰控制.     

基于GPS观测的地壳垂向季节性运动研究进展

介绍了基于GPS观测获取的地壳垂向季节性运动组成及相应的分析方法,阐述了地壳季节性运动在GPS流动垂向季节性修正、区域负荷质量变化监测、应力扰动与地震活动性的季节性变化分析、区域地壳结构反演等方面的应用研究进展,认为利用GPS观测研究地壳季节性运动的应用正向多手段、多学科融合发展,但需进一步完善数据处理模型(策略)、削弱解算结果中的误差,且各区域的地壳季节性运动机理值得深入分析。     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

输水对于桥水库水质时空变化的影响

研究输水对水库水质时空变化的影响有助于科学预测水体富营养化及防控水华暴发.本文以于桥水库为例,基于2011-2015年实测资料分析入库水质——水温、总氮（TN）、总磷（TP）与流量的相关关系;并以2012年为典型年,运用平面二维"水动力-水质"数学模型模拟库区水质变化随入库流量的响应关系.研究表明：（1）11月-次年4月水库水温受气温控制,入库与库区水温差异不明显;5-10月,非输水期库区上游水温最高,输水期入库温差随流量增大呈线性升高趋势,库区上游水温明显降低且出现谷值;（2）营养物（TN、TP）浓度变化规律全年基本一致,非输水期入库TN浓度高、TP浓度低,营养物在果河段汇集,库区营养物衰减浓度降低且浓度梯度平缓;输水期入库TN浓度随流量增大呈幂函数降低趋势、TP浓度呈线性升高趋势,营养物被输移至库区上游导致库区TN、TP浓度升高且浓度梯度增大;（3）库区水温谷值及TN、TP浓度峰值均滞后于果河流量变化,且库区南岸比北岸更易受果河来流影响污染更严重.     

滇池入湖河流磷负荷时空变化及形态组成贡献

研究了2013年滇池主要入湖河流总磷(TP)及各形态磷浓度的时空变化与入湖负荷特征,并探讨了不同形态磷的入湖负荷贡献.结果表明:(1)滇池河流入湖TP浓度在0.11~1.93 mg/L之间,以溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)为主,溶解性有机磷(DOP)浓度较低;(2)滇池河流入湖磷负荷总量为280.51 t/a,绝大多数河流主要以DIP形态入湖,平均贡献率为43.48%;PP形态入湖负荷次之,平均贡献率为31.64%;DOP入湖负荷较低,平均贡献率为24.88%;(3)DIP入湖负荷贡献率较高值出现在3、4和11月的枯水期,平均入湖负荷贡献率达到55.30%;PP入湖负荷贡献率较高值出现在1和7月,平均入湖负荷贡献率为56.14%;DOP入湖负荷贡献率月变化差异较小,最高值出现在12月,贡献率为21.85%;(4)研究滇池入湖河流污染负荷不仅要考虑溶解态无机磷的贡献,而且需要重视PP和DOP负荷,控制滇池入湖河流污染负荷需要考虑不同河流不同形态磷负荷组成及月变化差异特征,有针对性地采取相应措施.     

基于洱海水生态特征的流域最大日负荷总量控制

基于洱海水生态历史数据及现状资料,采用概率密度分布曲线法及水生生物基准相结合的方式计算洱海总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_3-N)的控制目标,目标值分别为0.36、0.026、4和0.28 mg/L.再根据该水质目标,得到洱海的最大日负荷(TMDL)总量.TMDL总量采用线性规划法计算,其中污染物响应系数矩阵通过MIKE 21二维水质模型计算所得.安全容余(MOS)则通过一阶误差分析法确定.经过一系列的计算,最终确定洱海的TMDL总量控制计划.计算结果表明,洱海TN、TP、COD_(Mn)和NH_3-N的TMDL总量分别为2005.989、149.671、19258.844和1348.119 kg/d,其MOS所占比例分别为6.152%、5.570%、4.380%和5.021%,表明洱海农业面源污染为该流域主要的污染形式,其允许最大排放量约占全部允许排放量的90%左右.     

典型城市河道氮、磷自净能力影响因素

以典型城市河道(苏州官渎花园内河)为研究对象,通过室内和室外模拟实验,研究不同污染物浓度、流速、曝气复氧、渗滤作用和温度对氮、磷自净能力的影响,结果表明:水体中氮、磷的自净作用受污染物浓度、流速、溶解氧浓度、温度和微生物等多种因素的影响.随着污染物浓度的增加,氨氮和硝态氮降解速率增加,而底泥中磷的总体吸附速率却增大.与静止水体相比,模拟河道通过增加流速、曝气复氧、渗滤作用能增强水体氮磷的自净能力,提高氮、磷降解速率.其中,改变流速后自净参数氨氮和总磷增量分别为17.05%和34.85%;曝气复氧后自净参数氨氮和总磷增量分别为8.35%和59.33%;增加微生物量(渗滤作用)后自净参数氨氮和总磷增量分别为50.00%和23.01%.自然条件下,随着温度的上升,氨氮和总氮的降解系数逐渐增大,总磷的降解系数逐渐减小.     

长江中下游典型湖泊营养盐历史变化模拟

湖泊营养盐变化在自然条件下受到气候水文因素控制,同时受到湖泊生态系统生物群落作用和反馈.作为动力机制探讨,本文试图基于水文和生态动力学方法,分别构建气候-流域水文作用于湖泊营养盐的外源模式和湖泊生物群落作用于湖泊营养盐的內源模式.针对长江中下游典型湖泊,经过控制实验和率定,发现营养盐模拟与观测数据在时间序列上达到90%百分位的正相关,因此用来模拟1640 1840 A.D.期间的营养盐演变历史.研究表明:(1)模拟的湖泊营养盐变化与沉积钻孔揭示的历史营养盐变化基本一致,沉积记录与模式模拟的7个湖泊的营养盐变化均显著相关;(2)气候因素是湖泊营养盐历史演变的主控因子,来自于湖泊生物群落的反馈作用贡献约占40%;(3)在温度和降水因子的驱动下,湖泊营养盐历史变化主要受降水控制,在极端干旱时期,60%的营养盐变化同步响应于降水变化.同时,面积在400 km2以下的湖泊营养盐对气候变化的响应比2000 km2以上的大湖更为敏感.研究结果对长江中下游湖泊营养状态的长期变化机理认识和趋势控制提供科学依据.