洞庭湖主要河口区表层沉积物与河蚬中砷的污染特征及风险评价

水体砷污染及其健康危害已成为一个备受关注的环境问题.本研究通过测定洞庭湖主要河口区表层沉积物砷含量、河蚬砷及砷形态（亚砷酸盐As（Ⅲ）、砷酸盐As（Ⅴ）、甲基砷酸MMA、二甲基砷酸DMA和砷甜菜碱AsB）含量,对表层沉积物砷的潜在生态风险和河蚬食用健康风险进行评价.结果表明,洞庭湖主要河口区表层沉积物砷含量在11.47~61.20 mg/kg之间,其水平分布规律表现为：南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖.河蚬砷含量范围为6.36~11.15 mg/kg,各砷形态含量排序为：AsB > As（Ⅴ） > DMA > As（Ⅲ） > MMA,各样地间不存在显著性差异.应用潜在生态风险指数法对表层沉积物中砷的潜在生态风险进行评价,各样地的潜在生态风险指数均值为23.09,潜在生态风险程度属于轻微级别.同时,利用致癌风险指数（CR）和危熵系数（HQ）评价经河蚬摄入无机砷给人体带来的潜在健康风险.洞庭湖主要河口区河蚬中无机砷的致癌风险CR_iAs值达到了1.36×10^-3~3.43×10^-3（平均值为2.24×10^-3）,均显著超过USEPA推荐的可接受风险水平上限值（1×10^-4）,其危熵系数HQ_iAs值达到3.01~7.61（平均值为4.98,约为标准值的5倍）,说明长期食用当地河蚬具有较高的致癌和非致癌健康风险.本研究结果对于了解洞庭湖沉积物和底栖动物的砷污染现状和风险水平具有重要意义,为该流域的砷污染控制及治理提供科学依据.     

洞庭湖流域不同水体中同位素研究

在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水（河水）、地下水（泉水、井水）进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。     

基于Copula的洞庭湖-流域-长江系统水文干旱概率分析

洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,水系格局复杂.近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,江湖关系发生变化,湖泊水文干旱事件频发.基于洞庭湖、流域和长江干流水文站点的实测数据,通过标准化水位指数和标准化径流指数识别了水文干旱事件,并运用Copula函数分析了洞庭湖-流域-长江系统水文干旱的联合概率分布特征.结果表明:在年尺度上,1964—2016年间洞庭湖共发生了9次水文干旱事件,水文干旱的发生概率为14.01%,洞庭湖-流域系统、洞庭湖-长江系统的水文干旱联合概率分别为9.65%和8.58%,表明年尺度上流域来水对洞庭湖水文干旱的影响更大.在季节尺度上,洞庭湖-流域系统春季水文干旱联合概率最高,且两者同时发生水文干旱事件的次数最多,表明洞庭湖春季水文干旱与流域入湖补给减少有密切关系;而洞庭湖-长江系统,其秋季水文干旱联合概率最大,尤其自2003年以后更加极端和频发,这一方面受秋季降水减少和流域内人类活动的影响,另一方面三峡水库秋季蓄水使长江中下游干流水位降低,长江对湖泊顶托作用减弱也是重要原因之一.     

城市群空间结构效益评价与优化研究——以长株潭城市群与环洞庭湖城市群为例

从城市群规模效益、距离效益和空间联系效益3个方面出发,运用ArcGIS和城市相互作用强度模型对长株潭城市群和环洞庭湖城市群空间结构效益进行评价比较分析。结果表明：环洞庭湖城市群在外在规模上具有相对优势,具体表现为人口规模、空间规模以及城市数量较大,但城市群的紧凑度不高,城市规模等级结构优势不够明显,空间可达性较差,重要城市之间的空间联系不够紧密,呈现“大而散”的特征;相对而言,长株潭城市群城市数量、人口规模及用地较小,但其紧凑度及规模效益较高,城市规模等级结构优势度相对较高,可达性较好,重要城市之间的空间联系较为紧密。在此基础上,以实现城市群空间结构效益最大化为目标,构建了以长沙为中心城市的“一心两圈三轴”结构体系。     

东洞庭湖区城市雷暴活动规律

基于19612013年岳阳国家气象观测站雷暴观测资料,采用核密度估计、线性倾向方法、Morlet小波分析和Mann-Kendall趋势检验分析东洞庭湖区城市雷暴基本规律与变化情况.结果表明:19612013年东洞庭湖区城市雷暴日数以夏季的最多,春季的次之,秋、冬季节的较少,呈现波动减少的趋势,尤其是春、夏季雷暴日减少速...     

洞庭湖东南缘草鱼、鲢鱼及其生活水域底泥微量元素含量特征及健康风险评价

为研究洞庭湖东南缘日常消费鱼类（草鱼、鲢鱼）及其生活水域底泥微量元素的含量特征及健康风险水平,采集了洞庭湖东南缘不同水域13件表层水、57件表层底泥、29件草鱼、35件鲢鱼样品,采用污染指数法、潜在生态风险评价法分别评估了表层水中重金属的污染水平和底泥中重金属的污染特征;利用目标系数危害法分别计算了草鱼、鲢鱼对两类人群（成人和儿童）的非致癌健康风险。研究结果表明,洞庭湖东南缘主要养殖水域除Hg元素为国家Ⅲ类地表水标准,其他元素都在国家Ⅰ类地表水限值内,Hg、Pb、Zn、Cu、Se超过环境背景值,分别是洞庭湖背景值的2.2、1.8、2.4、2、1.8倍。洞庭湖东南缘水域底泥平均RI（生态危害指数）为166.7,属于中度潜在生态风险水平,主要是湘江点位和洞庭湖口点位RI较高。两种鱼类全部达到富硒标准,其中草鱼有4件,鲢鱼有10件超出富硒食品含量标准,鲢鱼有13件样品As超出无公害水产限值标准,草鱼、鲢鱼安全富硒率分别为86％和34％,综合污染指数鲢鱼大于草鱼,表现出不同习性鱼类对重金属富集能力为杂食性＞食草性。目标系数危害法评价结果表明,两种鱼类THQ（单一重金属风险）、TTHQ（多种重金属复合风险）对于成人和儿童均小于1,对人群健康风险不明显。鱼类重金属污染水平与水域呈极显著正相关,相关系数为0.957,与底泥相关性不显著。本文研究结果表明洞庭湖东南缘草鱼、鲢鱼全部富硒,且食用安全性良好,主要污染来源是As,需要从饲料、水源环境做好防范。     

西洞庭湖季节性淹水和植被类型对温室气体排放通量的影响

植被类型及淹水带来的干湿交替过程是影响温室气体排放的重要因素.本文通过原状土柱模拟实验,模拟西洞庭湖水文节律变化对不同土壤—植被系统温室气体排放的影响.利用静态箱—气相色谱法研究不同植被—土壤类型(芦苇湿地、灰化苔草湿地和刚砍伐的杨树林湿地)在季节性淹水条件下的CO₂、CH₄和N₂O的排放通量变化,并探讨了在水位变化的情况下,不同植被—土壤类型对全球增温潜势的贡献.结果表明:在不同的水文条件下,芦苇湿地的CO₂排放通量均显著高于苔草和杨树林湿地;淹水过程导致3种植被类型覆盖湿地CO₂排放通量显著降低,甲烷排放通量升高,其中芦苇湿地CH₄排放通量升高显著,苔草和杨树林湿地CH₄排放通量升高不明显;水文变化及植被类型对N₂O排放通量的影响不显著;不同植被类型湿地对全球增温潜势的贡献为:芦苇>杨树林>苔草,分别为16191.3、3405.6和1883.1 kg/hm².本研究结果表明在...     

基于DNA条形码技术的浮游动物休眠卵种类鉴定:以洞庭湖流域常德柳叶湖为例

以洞庭湖流域的典型城市湖泊常德柳叶湖表层沉积物中浮游动物休眠卵为研究对象,采用DNA条形码技术进行种类鉴定,从191个休眠卵中成功获得101条有效序列,鉴定成功率约为53%.根据NCBI数据库比对成功鉴定休眠卵9科12属11种,另有6个样品鉴定到属或科;-3个类群的种间遗传距离平均为种内遗传距离的68倍,表明可以利用线粒体细胞色素c氧化酶第一亚基编码基因(COⅠ)对休眠卵进行有效物种鉴定.通过Neighbor-Joining树进行系统发育分析,发现所鉴定的物种与其参比序列聚类为一支,所有物种分别聚为独立的一个支系,不同物种可有效区分.研究结果均表明,COⅠ基因作为DNA条形码可以实现沉积物中浮游动物休眠卵的物种鉴定.     

趋势变异条件下非一致性洪水频率计算方法的择优比较分析——以洞庭湖区弥陀寺站为例

受到全球气候变化和大规模人类活动等变化环境的影响,特别是长江三峡水库、葛洲坝电站等大型水电工程的兴建,洞庭湖区各站点的洪水序列发生了变异,并引发了洪水频率分布的非一致性问题。以洞庭湖区内弥陀寺站为例,采用线性趋势、非线性趋势、小波分析及希尔伯特-黄变换四种考虑趋势变异的非一致性洪水频率计算方法推求了年最大洪峰流量的频率分布,并进行了四种方法的择优比较分析。结果显示弥陀寺站年最大洪峰流量序列的均值存在显著下降趋势变异,四种方法推求的过去和现状条件下频率曲线的差异较小,而对未来时期的预测差异较大;经择优度计算与比较分析,基于非线性趋势方法所得结果为最优,且进一步得出年最大洪峰流量的频率分布在过去、现状和未来三个时期存在显著的差异,将直接影响洞庭湖区内弥陀寺站附近堤防的安全评价和区域防洪规划。     

A statistical approach for determining the environment impact of surface sediments from the Dongting Lake area,central China

The Dongting Lake, the second biggest freshwater lake in China, consists of three wetlands of national importance, namely the East Dongting Lake, the South Dongting Lake, and the West Dongting Lake. Surface sedi-ments were sampled from 57 locations across the lake. Nutrient concentrations [total organic carbon (TOC), total N (TN) and total P (TP)] and 16 element concentrations (Al, As, B, Ca, Cd, Cr, Cu, K, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Si, Ti and Zn) in the sediments were measured to investigate the impact of industrialization along the lake's coastline and sev-eral tributaries on the profiles of nutrients and heavy metals in the lake's surface sediments. R-mode cluster analysis (CA) was used to integrate geochemical data. The result showed that euthophication of the Dongting Lake resulted mainly from TN and TOC. The main polluting trace metals are Hg, As, Cd, Zn, Pb and Mn, which are largely ad-sorbed on clay minerals or Fe/Mn oxides, or deposited as carbonates. Principal component analysis (PCA) revealed the source of micropollutants. The worst affected district by heavy metals is the East Dongting Lake, the pollution sources may originate mainly from the Xiangjiang drainage area. The results demonstrated that multivariate methods are the potentially great tools for the interpretation of the environmental data on lake sediments.