高州水库氮磷营养盐变化特征及水质管理对策

通过2012-2013 年对广东省高州水库氮磷营养盐的趋势变化进行分析, 探讨了水库中氮磷浓度的变化特征,并从水库管理与水动力学两方面对水库水质管理对策进行了讨论。研究结果表明: 高州水库总氮、总磷浓度均表现为丰水期高, 说明受强降雨的影响, 农业面源污染携带大量的氮磷随地表径流进入库区, 致使库区氮磷营养盐含量升高。其次, 入库河流是库区氮磷营养盐的主要来源。氮磷比分析结果表明, 高州水库流域内部分水体在时空上处于氮限制与磷限制交替出现的状态, 且氮磷比与总磷呈现显著地正相关, 进一步反应了高州水库水体主要处于磷素限制状态。水库上游集雨区人口分布集中, 大量的生活排污与农业面源污染的输入是库区营养盐的主要来源; 合理处理上游居民生活垃圾并严格控制工业污染, 是降低库区营养盐的主要途径。此外, 人为改变高州水库的出流方式, 可以抑制浮游植物及藻类的生长, 从而减少水库富营养化的可能。     

广州流溪河氮磷浓度的季节变化和空间分布特征

广州市流溪河横跨北回归线,是典型的热带-亚热带过渡区河流。为了解该河流的营养盐分布特征,设置了20个采样点,于2015年2月至2017年2月进行季节性采样,共开展了8次水质监测,利用多元统计方法分析了主要营养盐(氮和磷)的季节动态和空间分布,并探讨影响营养盐时空分布的主要因素。结果表明:TN和TP的浓度范围分别为0.29~11.88 mg·L~(-1)与0.01~0.59 mg·L~(-1),TN浓度枯水期高于丰水期,总体上受降雨量的调节和河水稀释效应的影响; TP浓度丰水期高于枯水期,总体上受降雨量的调节及外源输入的影响; TN与TP在枯水期具有相似的季节变化特征,而在丰水期季节变化特征差异大;NO_3~--N和TN浓度的空间变化趋势相似,分为三个区段:流溪河水库上游的中值区河段,流溪河水库下游到街口大桥处的低值区河段和街口大桥下游的高值区河段,流溪河上游的两座大型水库对营养盐的滞留是导致其空间差异的主要因素之一; NH_4~+-N和TP浓度沿流域上游至下游总体上呈上升的趋势;三级河流氮和磷浓度显著高于一级河流和二级河流,河流氮、磷浓度与土地利用类型显著相关,建筑用地、裸露地和耕地所占比例的扩大会增加水体中TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的浓度,而增加林地面积有助于水土保持和减少水体中氮、磷浓度。因此,上游水库的调节和下游城镇地区增加林地面积等方式对改善流溪河水质具有积极作用。     

流溪河水库丰水年与枯水年营养盐动态的比较分析

流溪河水库是一座位于北回归线上的大型山谷型水库,典型的热带-亚热带过渡区水体。为了解该水库的营养盐动态特征,于2008-2009年对水库的营养盐状况和环境因子进行了逐月监测,分析了其丰水年(2008)和枯水年(2009)营养盐动态的动态特征和影响因素。两年的降雨量分别为2660mm和1583mm,降雨主要集中在季风期(4-9月)。丰水期初期(4-5月)是全年营养盐浓度最高的时期,该时期丰水年与枯水年的营养盐空间分布相似:营养盐浓度沿入库河流至水库大坝方向递减,地表径流带来的外源输入是这个期间营养盐变化的主要因素。河流区的营养盐主要受地表径流带来的外源输入的影响,湖泊区营养盐主要受水位变化导致的内源输入的影响。较大的降雨量差异导致两年不同的营养盐季节动态,丰水年有着更高的营养盐水平,更小的DIN/TN与DIP/TP值。河流区较高的营养盐水平会带来湖泊区较高的TN浓度,但不会导致湖泊区更高的TP浓度。     

广西刁江流域主要河流水质评价

为研究广西刁江水质污染现状, 从刁江流域上游到下游共设置 9 个水质监测断面。于 2013 年 12 月-2014 年 12月对河流的 pH、溶解氧、高锰酸盐指数、叶绿素 a、总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、正磷酸盐、重金属(砷、铅、镉、汞、铬)水质指标进行监测。采用单因子和综合污染指数对刁江水质进行评价, 同时开展水体富营养化评价。单因子污染指数评价结果表明刁江流域主要污染物为总氮和砷。综合污染指数评价结果表明刁江流域水质整体较好, 但上游的平村河污染较严重。从时间分布来看, 秋季水质最差, 冬季较好。从营养化状态指数来看, 平村河为中度富营养化状态, 其余河流为中营养状态, 富营养化程度呈现春夏高, 冬季低的特点。对评价结果进行主成分分析, 结果表明刁江流域总氮最大的贡献者可能来源于居民的生活污水。     

广东省水库的蓝藻污染状况与水质评价

于2000年的丰水期和枯水期对广东省19个大中型水库的浮游植物状况进行了调查,并根据浮游植物群落结构、多样性指数、蓝藻污染状况和营养状态指数对水库的水质进行了分析。结果表明,大部分水库为蓝藻型水体,优势种类主要是能产生毒素的微囊藻类,而且蓝藻种类数和细胞密度与水库水质密切相关。蓝藻细胞密度和百分比分别为0.1×104-6728.4×104 cellsL-1和0.53%-99.2%。大部分水库受到了一定程度的污染,属于中营养型;东江流域的新丰江水库和白盘珠水库水质优良,为贫营养型;而位于经济较发达的沿海地区的鹤地水库、石岩水库和契爷石水库已受到严重污染。东江流域和北江流域水库水质普遍较好,而粤西沿海地区和珠江三角洲地区水库则污染较为严重。     

基于大型底栖无脊椎动物确定河流营养盐浓度阈值——以西苕溪上游流域为例

水体富营养化是一个全球性的问题,中国也面临严重威胁.目前,中国的水体富营养化研究主要集中在湖泊和水库,对河流的研究极少.根据大型底栖无脊椎动物的群落结构对营养盐胁迫的响应,运用非参数转变点分析方法计算西苕溪上游营养盐浓度突变点.结果表明:总氮和总磷的突变点分别为1.409mg·mL-1和0.033～0.035mg·mL-1.参照点的总氮和总磷浓度基本都低于阈值,城市干扰点则全部高于阈值,而当总氮和总磷超过各自阈值时会导致大型底栖无脊椎动物群落结构的严重退化.通过建立与水生生物群落结构有关的水体营养盐标准,可充分发挥生物监测在水环境管理中的作用,为计算水体中总氮和总磷的最大日负荷总量提供科学数据.     

广东石岩、大镜山和大水桥三座水库的富营养现状

为了解污染源对水库富营养化的影响,于2000年的枯水期(6～7月)与丰水期(11～12月)对三座污染类型的水库:石岩水库、大镜山水库、大水桥水库进行采样,测定和分析水库的营养盐及浮游生物。根据相关加权的综合营养状态指数评估,石岩水库为富营养型水库,大镜山水库与大水桥水库为中-富营养型水库。这三座水库污染源不同,其富营养特征差异较为明显,特别是营养水平的季节动态不同。石岩水库的主要污染源为城镇生活污水,其主要富营养特点为:各种营养盐浓度、浮游生物丰度及COD值在三个水库中最高,有机污染严重;丰枯两期均有种类较多、丰度较高的耐污藻类--裸藻(Euglena Ehr.);枯水期富营养水平明显高于丰水期。大水桥水库主要受农业活动污染,其主要富营养特点为:受地表径流影响显著,PO₄-P和TP浓度以及浮游生物丰度丰枯两期差异比较明显,均为丰水期高于枯水期;丰水期浮游植物主要以蓝藻为主,枯水期则以硅藻为主。大镜山水库污染来源主要为其调水河流前山河,受工业污水污染比较严重,生活废水的污染也较为突出,其主要富营养特点为:总磷浓度及浮游动物丰度枯丰两期差异较为明显,受河流调水控制。     

南亚热带不同营养水平水库的蓝藻组成与动态

2004年调查了广东省境内的新丰江水库和契爷石水库的蓝藻分布特征.结果表明:共检测到蓝藻18属,绝大多数为丝状体和群体种类.常见属有假鱼腥藻(Pseudanabaena)、湖生蓝丝藻(Limnothrix)、微囊藻(Microcystis)和蓝纤维藻(Dactylococcopsis).新丰江水库和契爷石水库蓝藻细胞密度分别为4～249和1 911～114 228 cells·ml-1,富营养化的契爷石水库蓝藻细胞密度比贫营养型的新丰江水库高出3个数量级;2座水库最高蓝藻细胞密度均出现在夏季,温度是引起2座水库蓝藻细胞密度的季节性变化的主要因素;在新丰江水库,微囊藻是优势蓝藻种类之一,相对丰度35%～97%,夏季细胞密度高于其它季节;在契爷石水库,虽然微囊藻细胞密度比新丰江水库高出1个数量级,但其相对丰度不超过3%;假鱼腥藻和湖生蓝丝藻是契爷石水库的优势蓝藻种类,多数情况下相对丰度超过50%;水体稳定性和由透明度主导的水体光照条件的差别可能是导致两座水库蓝藻由不同生活类型的种类占优势的主要原因.     

华南沿海地区抽水型与非抽水型水库富营养化特征比较

在沿海水资源短缺地区,小型抽水型和非抽水型水库在城市和农村供水中发挥着重要的作用.为了解这些水库的富营养化特征,于2006年4、8、12月对3座抽水水库和3座非抽水水库进行采样分析.结果表明,抽水型水库的总磷、总氮和叶绿素a的浓度的平均值均高于非抽水型水库,而透明度低于非抽水型水库.抽水型水库总磷、总氮和叶绿素a的浓度在冬春季高于夏季,而在非抽型水库中其动态相反.抽水型水库浮游植物生物量略高于非抽水型水库.此外,2类水库间的浮游植物组成存在差异:蓝藻门的假鱼腥藻(Pseudanabaene sp.)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和硅藻门的颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)是抽水型水库中的优势种属,甲藻(Peridinium sp.)是非抽水型水库的优势种类.抽水型水库的富营养化指数高于非抽水型水库,主成分分析表明,营养盐浓度是影响抽水型水库富营养化状态的主要因子,而温度是影响非抽水型水库的富营养化状态的主要因子.由于抽水入库改变了水体中营养盐浓度和水动力学过程,导致抽水型水库和非抽水型水库的富营养化程度有明显差别,同时表现出不同的季节特征.     

汤溪水库蓝藻水华发生的影响因子分析

汤溪水库位于北回归线附近的热带地区,是广东省东部的大型供水水库。1997年来该水库频繁在10～11月份发生蓝藻水华,但在2003年,蓝藻水华提前在7月份发生。对影响蓝藻水华发生的主要因子进行了分析,探讨了2003年蓝藻水华提前发生的原因。汤溪水库的营养物质主要来源于流域降水形成的地表径流,其中5月份降水多,水库营养盐输入量大;该水库浮游植物生长基本不受N、P营养盐限制,具备蓝藻水华发生的N、P营养盐基础。在4～11月份,水库表层水温为25～35℃,适合蓝藻水华的发生,水温与蓝藻、微囊藻的丰度具有显著相关性,较高的水温是蓝藻水华发生重要条件之一。在具备充分营养盐与适合水温条件下,水体稳定性是控制汤溪水库蓝藻水华发生时间的关键因子。2003年全年的降水仅为多年平均值的76.8%,且汛期7月份降水量只有64mm,远小于往年的同期降水量,汛期反常的水体稳定性导致了蓝藻水华的提前发生。     

鹤地水库浮游植物群落的结构与动态

鹤地水库位于雷州半岛北部(21°42'～22°22'N,109°54'～110°25'E),是一座中营养化的大型水库.为了研究其浮游植物群落的结构与变化特点,在水库设置5个采样点,并于2003年2、7、9、12月对其采样.鹤地水库浮游植物生物量变化为O.156～2.548 mg L~(-1),主要由蓝藻和硅藻组成.5个采样点的浮游植物生物量具有明显的季节变化,且变化趋势相同,即丰水期的生物量高于枯水期,主要是由于丰水期水温较高以及入库河水带入的营养盐.5个采样点的浮游植物生物量从主要入库河流至大坝区呈下降趋势,与磷浓度的降低直接相关.浮游植物优势种主要以热带代表性种类为主,且有明显的季节变化,枯水期主要为硅藻的根管藻(Rhizosolenia sp.)、小环藻(Cyclotella sp.)、颗粒直链藻(Melosira granulata)以及模糊直链藻(Melosira ambigua)等.丰水期为蓝藻的拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)、湖泊假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica)等,浮游植物优势种类的变化主要受磷浓度的影响.浮游植物前8个优势种的生物量占浮游植物群落生物量的850%～92%,显著低于温带地区浮游植物群落结构稳定的湖泊.     

广东典型小型供水水——-契爷石水库浮游生物与富营养化特征分析

于2000年丰、枯水期对契爷石水库的理化因子,浮游生物种类组成,细胞密度等进行了调查研究,并利用有关评价指数对该水库水体的营养水平进行了评价。结果表明,契爷石水库目前已进入富营养化状态,且枯水期较丰水期富营养化程度更为严重,另外,全年有机污染也比较严重。浮游植物丰水期以蓝藻、绿藻为主,枯水期以蓝藻、硅藻为主,该水库属于典型的蓝藻-绿藻-硅藻型水库,且有较高丰度的耐有机污染的裸藻所在。浮游动物以轮虫和桡足类为主,轮虫主要以耐有机、喜富营养的萼花臂尾轮虫（Rrachionus calyciflorus）、前节晶囊轮虫（Asplanchna priodonta）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochearis）为主,挠足类主要以无节幼体,桡足幼体为主,成体很少,且主要以剑水蚤为主,喜寡营养的哲水蚤在该水库中没有出现,枝角类种类,数量都很少,多为广温型、嗜暖型种类,其中长额象鼻蚤（Bosmina longirostris）和微型裸腹蚤（Moina micrura）习居于富营养型水体中。     

蓄水对三峡库区重庆段长江干流浮游植物群落结构的影响

为了分析三峡库区长江干流重庆段因蓄水产生的三类不同水体(自然河流型、过渡型、类湖泊型)对浮游植物的影响,分别于不同季节和蓄水期对水体浮游植物进行了群落调查,结果显示各群落指标仍呈现亚热带河流型水库的季节变化趋势:春季绿藻、隐藻占优势,夏季蓝藻所占比例增加,冬季硅藻占绝对优势,但不同类型水体对季节的响应程度不同:(1)2010年3月春季调查期间绿藻的优势种的优势度以及所占比例均呈现随水体类型改变逐渐增加趋势,并在类湖泊型水体中达到最大(优势度0.62、所占比例达67.8%),而夏秋季(9月蓄水前)蓝藻的优势种数、优势度、藻密度以及所占比例也存在同样的变化,2009年9月蓝藻所占比例由河流型水体的8.5%增加到类湖泊型水体的52.6%,到2010年9月类湖泊型水体蓝藻比例甚至达到63.8%。冬季蓄水期间(2010年1月),硅藻占绝对优势,但绿藻在类湖泊型水体中的比例要大于其他两类型水体。(2)Shannon-Wiener指数平均值为2.43,总体呈现出河流型水体>过渡型水体>类湖泊型水体,类湖泊型水体多样性指数夏秋季>冬季>春季,而自然河流型和过渡型水体冬季多样性指数低于其他季节。     

热带亚热带水库浮游植物叶绿素a与磷分布的特征

于丰水期和枯水期对广东省19个大中型水库的浮游植物叶绿素a和磷(P)进行采样和测定,分析了P和叶绿素a的分布特征及其相关性。结果表明P的浓度和叶绿素a含量较低的有流溪河、新丰江、公平和白盆珠水库;而枯、丰两期P的浓度和叶绿素a含量均较高的有契爷石、石岩、鹤地和大镜山水库;其余12个水库均属于季节性差异较明显的水库,在丰水期由入流带来较多的P,而枯水期则因入流相对较少,P的含量也较低。大部分水库在枯水期P限制现象比较严重,而丰水期则有所缓解。P限制程度的不同导致了丰水期和枯水期水库浮游植物种群组成和叶绿素含量的变化。丰水期的优势种类P半饱和浓度较高,在枯水期这些种类不再是优势种的组成部分。而一些P半饱和浓度较低的种类,在丰水期和枯水期都成为各个水库的优势种。通过相关性分析,正磷酸盐(PO₄^3--P)与叶绿素的相关系数较高,总磷(TP)与叶绿素的相关系数则相对较低。从时间上来看,枯水期PO₄^3--P与叶绿素的相关性高于丰水期;从空间上看,大坝处PO₄^3--P与叶绿素的相关性高于入水口。     

广东省公平水库与星湖生态特征的对比分析

在采样和测定分析的基础上,对营养盐水平和水深较为接近的公平水库和星湖的生态特征进行对比分析。结果表明,公平水库和星湖的生态特征差异显著,其主要原因是两者水动力过程的不同。公平水库水力滞留时间是星湖的1／2,水柱全年混合较好,而星湖在夏季则有明显分层现象。公平水库总氮、总磷浓度的最高值出现在丰水期的7月,枯水期明显低于丰水期,营养盐主要来源于外源．而星湖主要受内源循环的控制,总氮和总磷浓度的最高值出现在丰水期刚开始的4月,7月总氮、总磷浓度有所下降,在分层现象消失的10月,总磷浓度明显升高。公平水库水滞留时间短,水位波动较大。不利于蓝藻形成优势,其浮游植物的群落结构类型表现为硅藻-绿藻-蓝藻型,星湖水滞留时间长,水体相对稳定,为蓝藻占优势提供了条件,浮游植物群落结构类型表现为蓝藻-绿藻-硅藻型。     

River–reservoir transition zones are nitrogen fixation hot spots regardless of ecosystem trophic state

Reservoir hydrodynamics may create heterogeneity in nitrogen (N) fixation along the riverine–transition–lacustrine gradient. In particular, N fixation may be highest in reservoir transition zones where phytoplankton biomass is also expected to be relatively high. We investigated spatial patterns of N fixation in three Texas (USA) reservoirs of varying trophic state. We sampled 6–9 stations along the longitudinal axes of the major inflows and measured N fixation using the acetylene reduction method. Total N, total phosphorus (P), and algal biomass (as chlorophyll-a) were also measured at each sample location. Measurable N fixation was observed in all reservoirs and was light-dependent. Nitrogen fixation was consistently low in the riverine zone, highest in the transition zone, and low in lacustrine zone of all reservoirs. The absolute magnitude of N fixation was similar in two relatively unproductive reservoirs and an order of magnitude higher in the eutrophic reservoir. A similar pattern was observed in mean nutrient and chlorophyll-a concentrations among reservoirs. However, chlorophyll-a concentrations were highest in the riverine zone of each reservoir and exhibited a monotonic decrease in the downstream direction. Maximum chlorophyll-a concentrations did not coincide with maximum N fixation rates. Results of our study indicate that reservoir transition zones can be biogeochemical hot spots for planktonic N fixation, regardless of trophic state. Therefore, transition zones may be the most at risk locations for water quality degradation associated with increased reservoir productivity. Water quality managers and aquatic scientists should consider the spatial heterogeneity imposed by unique hydrodynamic controls in reservoir ecosystems. Handling editor: Luigi Naselli-Flores     

鄱阳湖浮游甲壳动物群落结构特征

鄱阳湖是中国第一大淡水湖,具有"丰水为湖,枯水为河"的独特特点。为探讨鄱阳湖浮游甲壳动物群落结构及其时空分布的特征,于2009年全年采集其不同季节、不同水位期的浮游甲壳动物样品进行定量分析。结果显示,鄱阳湖浮游甲壳动物群落结构总体与河流浮游甲壳群落具有相似性。无节幼体、象鼻溞、剑水蚤等河流优势类群在鄱阳湖浮游甲壳动物中占优势;而哲水蚤和溞属仅在低水位季节占优势,枝角类丰度仅在高温、高水位、流速缓的季节高过桡足类。丰水期浮游甲壳动物平均丰度和生物量远远高于枯水期,可达枯水期的50倍,差异极其显著(P0.01)。温度和水位变化引起的环境因子改变是导致鄱阳湖浮游甲壳动物发生季节演替的主要原因;而营养盐对浮游甲壳动物的影响并不显著。空间上浮游甲壳动物群落构成明显不同,年均丰度最高和最低的点均出现在河口地区。因此:对于换水周期短,水交换速率快的水体,应该充分考虑水文条件对生物的影响。     

长江上游坡地景观特征对河流水质的影响

景观组成及景观格局特征决定了污染物的来源和地表景观的拦截消纳潜力，地表坡降会加剧土壤侵蚀，坡地景观特征是影响河流水质的重要因素。研究基于长江上游重庆段2015年水质监测数据和30 m空间分辨率土地利用数据，提取河岸带100 m、200 m、300 m、500 m、1000 m和子流域6种空间尺度上景观格局和景观组成，并进一步将景观组成分为总地类、缓坡地类和陡坡地类三种不同坡度尺度，再采用相关分析和冗余分析（RDA）等方法定量探讨了坡地景观特征（坡地景观组成、景观格局）对河流水质的多时空尺度影响。结果表明：坡地景观特征对2015年长江上游重庆段河流水质的影响具有空间尺度效应；坡地景观特征对河流水质的影响在河岸带尺度强于子流域尺度，其中关键尺度为河岸带100 m至300 m，最有效尺度为河岸带200 m。坡地景观特征影响水质的季节差异随空间尺度不同而变化，在河岸带100 m至300 m尺度为汛期强于非汛期，在河岸带1000 m尺度相反，在子流域尺度无季节差异。建设用地面积比与溶解氧（DO）和高锰酸盐指数（COD_Mn）正相关，耕地面积百分比与氨氮（NH₄⁺-N）参数正相关，两者为水质污染"源景观"，且缓坡耕地对水质的解释率高于总地类耕地；林地与水质参数呈负相关，对缓解水质恶化具有积极作用；集聚度（COHESION）、聚合度（AI）指标与NH₄⁺-N参数及斑块密度（PD）、边缘密度（ED）与DO、COD_Mn参数均呈正相关。在集水区尤其是河岸带300 m范围内，严格把控建设用地污水收集与处理，种植河岸带防护林，采取横坡耕种方式，并通过优化景观结构（如种植植物篱）以增强景观拦截力以减少污染物的集中输出，从而改善河流水质。     

Seasonal variation of cyanobacteria and microcystins in the Nui Coc Reservoir, Northern Vietnam

In order to understand the environmental variables which promote the proliferation of cyanobacteria and variation in microcystin concentrations in the Nui Coc reservoir, Vietnam, physicochemical parameters, the occurrence, and abundance of phytoplankton, cyanobacteria, and microcystin concentration were monitored monthly through the year 2009–2010. The relationships between these parameters were explored using principal component analysis (PCA) and Pearson correlation analysis. The phytoplankton community was mainly dominated by the cyanobacterium Microcystis with higher cyanobacteria abundance during summer and autumn season. PCA and Pearson correlation results showed that water temperature and phosphate concentration were the most important variables accounting for cyanobacteria, Microcystis, and microcystin occurrence. Analysis of the toxins by high-performance liquid chromatography demonstrated the presence of two microcystin variants: microcystin-LR (MC-RR) and microcystin-ddRR (MC-ddRR) with total concentrations of the toxins in filtered samples from surface water ranging from 0.11 to 1.52 μg MC-LR equiv L^?1. The high concentrations of microcystin in the Nui Coc reservoir highlighted the potential risk for human health in the basin. Our study underlined the need for regular monitoring of cyanobacteria and toxins in lakes and reservoirs, which are used for drinking water supplies, not only in Vietnam but also in tropical countries.