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。     

围隔模拟生态系统中藻类生长的磷酸盐浓度阈值研究

藻类的过度生长是湖泊富营养化的显著特征之一。一般认为,在富营养化水体中降低磷的负荷能有效控制藻类生长并改善水体的富营养化状态;在我国巢湖,两次调查显示出总氮与总磷浓度比分别为15.4:1和16.3:1,远远超过巢湖优势藻微囊藻的最适生长氮磷比9:1,说明磷比氮更能限制藻类的生长。然而最近一些研究却显     

城市湖泊富营养化成因和特征*

城市湖泊的功能主要体现在旅游、如愿、洪涝调蓄排水、调节气候以及改善城市生态环境等方面。根据湖泊所处地理位置和湖泊水质退化现象,阐述了城市湖泊水体从贫营养到富营养转变的主要原因;从水质的理化指标、底质污染物含量和水生态系统等方面初步时论了城市型浅水湖泊富营养化的特征。同非城市湖泊相比:大部分城市湖泊的水体透明度下降,污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华;水质和底质的氮磷及其它污染物含量较高,水生态系统急剧退化,水生植物以浮游植物为主,藻类大量繁殖,高等水生植物不断消亡。根据综合营养度指数对我国主要城市湖泊进行分级评价的结果表明,我国城市湖泊均达到了富营养化或严重富营养化程度。     

富营养水体中总氮与总磷比对苦草生长的影响

在室外受控实验条件下,研究了富营养水体中不同氮磷比(TN/TP)(12.5∶1、25∶1、50∶1)对苦草(Vallisneria spiralis)生长的影响.结果表明:当TN/TP为25∶1时,苦草的生长状态最好,苦草生物量的增长率最大,分别高于TN/TP为12.5∶1和50∶1时的54%和31%;当TN/TP为25∶1时,附着生物尤其是附着藻类的生长状态最差,对苦草生长的不利影响最小;可见,富营养水体中适宜于苦草生长的TN/TP为25∶1;TN/TP为25∶1这一比例的应用具有相对性,当水体营养浓度低于限制水平时,该比例适用,如果水体中营养盐浓度超过限制水平时,该比例则不适用.     

筑坝河流磷素的迁移转化及其富营养化特征

人类活动过量营养物质输入是导致河流富营养化的主要原因,而河道过度的人为调控则进一步复杂化了河流的营养状态变化。闸坝是河流人为调控的重要工程措施之一,提高水资源利用效率的同时严重干扰了河流自然的生物地球化学循环,产生诸多负面生态环境效应。磷素的迁移转化对河流的营养限制作用受到越来越多的关注,国内外已有研究在筑坝河流磷的富营养化特征方面,已经取得了较为深刻的认识:水库闸坝建设滞留大量磷素,导致河流水体磷含量升高、营养物质比例变化,沉积物储存过量磷素形成的内源释放威胁,以及进一步浮游植物和有害藻类的生长响应等,使得筑坝河流的富营养化生态风险升高;在此基础上,也提出了根据降雨分配和闸控库区储水,合理设置闸坝泄流方式,以改善筑坝河流富营养化生态风险的重要管理思路。对于闸坝调控作用与水体富营养化的定量关系还有待进一步的探讨,而且随着河流资源开发和人为调控力度的增强,河流闸坝建设所产生的系列生态环境问题日益严峻,对此提出还需要系统研究的方向:闸坝调控作用下河流磷素的富营养化机制及其与氮、碳等元素的耦合作用,筑坝河流沉积物内源污染的综合管理,以及闸控景观河流的生态建设和修复等。     

安康水库表层浮游藻类群落结构及其与环境因子的关系

为了解安康水库表层水质与浮游藻类群落现状以及浮游藻类群落结构与环境因子之间的关系,于2012年1—12月对水库表层水进行每月一次的采样,分别对浮游藻类分布状况和理化因子进行分析.利用Shannon指数(H)和Pielou均匀度指数(J)分析浮游藻类群落特征,根据理化指标和综合营养状态指数(TSI)评价水体营养状态.共检测到浮游藻类7门110属,丰度为0.11×10⁴～2.08×10⁴ cells·L^-1.藻类组成、污染指示种分布情况、多样性分析和TSI显示安康水库表层属于中污染水质,处于中营养状态.此外,高密度投饵水产养殖及生活污水直接排放入库对水质产生负面影响,支流岚河的水质状况也较差.典范对应分析(CCA)结果显示,测定的8个环境因子中,不同季节影响浮游藻类群落组成及分布的环境因子不同,且氮是影响浮游藻类组成的主要营养盐因子.理化指标分析显示,安康水库表层水大体满足Ⅱ类水标准,水质良好.但部分采样点的总氮出现差于Ⅱ类水标准的现象,表明安康水库水质有变差的趋势.     

滆湖入湖河流春季大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

分别于2018年4月和2019年4月对滆湖入湖河流底栖动物开展调查,并利用生物指数对水质进行生物学评价。结果表明:共鉴定滆湖入湖河流底栖动物28种,以重度耐污种霍甫水丝蚓(优势度为0.46)和中等耐污种铜锈环棱螺(优势度为0.11)占据绝对优势。生物多样性方面以鹤溪河最高,湟里河、扁担河次之,夏溪河及入湖河口最低,水生植物分布是影响各区域底栖动物多样性的重要因素。卡尔森营养状态指数(TSI)与水质污染等级生物评价结果基本一致,以新孟河延伸拓浚工程沿线为界,鹤溪河、夏溪河、湟里河中上游河段处于中度富营养化水平,水体为轻-中污染状态,而下游河段、扁担河及入湖河口处于重度富营养化水平,水体为中-重污染状态。     

大清河河口水体自净能力实验

滇池是我国最大的高原湖泊,因污染负荷的大量输入,近年来已经急剧富营养化,水华现象日益严重。大清河是流入滇池的主要支流之一,也是入湖污染负荷的重要通道,研究大清河河口水环境变化特征和自净能力对于控制入湖污染负荷具有重要意义。采用现场原位实验和室内模拟实验相结合的方法,测定了大清河河口水体物理、化学和生物净化过程的相关参数,研究了大清河河口水体的自净能力。该研究成果为建立河口水质模型提供了必要的参数,并为河口水环境治理提供依据。     

肇庆星湖水质现状与变化趋势

在2002年对星湖四个子湖进行采样调查,运用相关加权综合营养状态指数来评价水质营养状态,结果富营养化程度由高到低依次为波海湖、中心湖、青莲湖、仙女湖。与1996～1997年的调查结果比较,波海湖仍处于富营养化状态,中心湖富营养化程度加剧,其富营养化程度超过了青莲湖和仙女湖,由中营养型过渡到了中富营养型。营养盐与叶绿素a的相关分析表明,硝态氮与叶绿素有正相关关系,与磷盐没有明显相关性,说明了硝态氮是星湖初级生产力的主要限制因子之一,而磷的含量充足,对初级生产力没有明显的限制作用。与1996～1997年比较,星湖总氮负荷增加46.5%,总磷负荷下降40.8%,而叶绿素a由6.0mg·m^-3升高到16.9mg·m^-3,说明星湖的富营养化仍在进一步加剧。     

三种浮游植物指示法在景观性河流水体营养状态评价中的应用

为探求三种浮游植物指示法在景观性河流水体营养状态评价中的应用是否合理, 分别于2014 年3 月(枯水期)和5 月(丰水期)在卫河新乡段进行为期两次的采样。选取3 个采样点, 从上游到下游依次编号①-③号, 分别对3 个采样点的浮游植物和相关理化因子进行分析。基于水体理化因子所得的综合营养状态指数(TSI)评价结果表明, 卫河新乡段水质总体处于贫中-中富营养状态; 丰水期比枯水期水体营养状态较低; 同时下游②、③号位点在两次采样中的TSI值均高于①号样点, 表明其富营养化程度更为严重。应用藻类污染指数、Shannon-Wiener 指数和Q 指数三种方法对水体进行评价, 结果表明在景观性河流水体中, Shannon-Wiener 指数的评价结果与TSI 的评价结果相一致, 适宜用于评价此类水体的营养状态。     

巢湖叶绿素a浓度的时空分布及其与氮、磷浓度关系

基于巢湖水体2002~2007年水质监测资料,对叶绿素a浓度的分布、动态及与TN、TP的关系进行了统计分析。巢湖叶绿素a浓度与TN、TP的浓度分布存在明显的空间差异,西半湖叶绿素a浓度全年高于20μg/L,TN为1.94~3.84mg/L,TP为0.20~0.42mg/L;东半湖叶绿素a浓度全年小于5.5μg/L,TN为0.95~1.83mg/L,TP为0.08~0.14mg/L。在东半湖,叶绿素a含量与TN呈不明显的正线性关系,当TP浓度较低时,叶绿素a随TP的增加小幅上升,但是当TP>0.15mg/L时,叶绿素a随TP的增加而明显上升;在西半湖,当水体TN<5.8mg/L或者TP<2.0mg/L时,叶绿素a含量与TN、TP关系为正线性关系,当TN在5.8~9.4mg/L或者TP介于0.2~0.3mg/L间时,叶绿素a含量与TN、TP关系为不显著的负线性关系,当TP浓度>0.3mg/L时,叶绿素a含量与TP关系又为正线性关系。西半湖叶绿素a浓度的变化可能是藻类生物活动与沉积物及水体中营养盐的相互作用结果。在治理巢湖富营养化时,应优先控制西半湖的磷元素。     

太湖水华程度及其生态环境因子的时空分布特征

湖泊水华是全世界面临的严重生态环境问题之一,对人类和生态系统健康都有重大影响。由于湖泊水华受流域面源、点源污染、气候、水文因子以及湖泊生态系统自身特征等众多因素影响,水华是否爆发、其严重程度及时空分布特征呈现明显的复杂性。以我国太湖为研究区域,基于近年的水华及水环境的监测数据,用自组织特征映射神经网络对太湖不同监测点的水华程度进行了自动聚类分析。结果表明,太湖水华程度呈现为明显的无水华、轻度、中度和重度水华4类。不同程度水华的叶绿素a、水温、COD_(Mn)、营养盐、浮游植物生物量以及藻种(蓝藻、绿藻、硅藻)结构的时空差异显著,不同变量间的关系复杂,有助于深入认识太湖近年水华发生的时空变异特性。     

蓝藻水华水样总氮含量的测定

为评估蓝藻水华藻密度对水样中总氮含量测定的影响,采用实验室培养纯藻和天然微囊藻水华样品,利用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法,测定了不同藻密度水样TN的含量并进行了比较分析。研究发现,如果藻密度较高的水样稀释不充分, TN值会被严重低估。对太湖水华水样分析结果表明,叶绿素a与TN的相应值平均为0.156 mg N/μg Chl. a,干藻样的氮含量平均为16%。这些数据有助于估算蓝藻水华对水体TN的贡献。     

西江调水对珠海市供水水库富营养化的影响及其管理对策

2006-2011年间,对西江珠海段和7座江河抽调水型水库水体总氮、总磷进行的长期监测结果发现,西江水体营养盐水平显著高于7座水库,抽调江河水导致水库营养盐水平在短期内急剧升高,水库富营养化和蓝藻水华问题凸显。7座水库总氮、总磷浓度最低的为3座中型水库:凤凰山水库、乾务水库和大镜山水库;最高的为南屏水库和竹仙洞2座小型水库,小型水库纳污、缓冲和自净能力较弱,更易受抽调来水水质的影响。设立合理的水质调度标准和构建生态工程是减缓调水水库富营养进程的有效措施。通过科学、合理的优化调度,调整水库水力滞留时间,改善水体流动性,能有效降低水库蓝藻水华发生的风险。     

再生水补给河道内芦苇的光谱特征及其对水体氮和磷含量的响应

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

Spectral Characteristics of Phragmites australis and Its Response to Riverine Nitrogen and Phosphorus Contents in River Reaches Restored by Reclaimed Water

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

提高水体净化能力控制湖泊富营养化

建立了湖泊污染物质动力学方程,根据我国湖泊和美国O keechobee湖资料,确定了控制藻类暴发的总磷阈值为0.035m g/L,总氮阈值为0.350m g/L(滇池)和1.050m g/L(太湖);用实测资料,计算得到需要削减的外污染源滇池为总磷、总氮各78%,太湖为总磷69%、总氮56%。提出通过提高水体净化能力可以控制湖泊富营养化的理论依据和如下技术路线:提高湖泊净化率,使其超过输入的污染率,在湖内实现浓度低于控制藻类水华暴发所需要的磷、氮阈值;因地制宜综合运用到太湖、巢湖、滇池等一类大、中型湖泊,加强管理,就可以在占湖泊7%(滇池)和4%(太湖)的湖面上,依托科学布设控制其生长的凤眼莲,将其规模化地加工为有益产品,从而有效地去除湖泊中的营养盐,将水体综合净化率比现有净化率在滇池提高4.6倍,在太湖提高2.1倍,实现控制湖泊富营养化目标,并同步地在约3~4倍相应面积上修复健康水生态系统。     

太湖西北湖区2003-2012年间氮磷浓度及浮游植物主要类群变化趋势分析

基于2003-2012年太湖竺山湖和西部沿岸区水体理化指标与浮游植物丰度的逐月监测数据,分析了两个湖区氮磷营养盐状态和浮游植物丰度以及浮游植物主要类群的年际变化趋势及季节变化特征,探讨了浮游植物群落变化与水温及营养盐指标间的关系。结果表明：10年间两个湖区氮磷营养盐浓度总体呈下降趋势,以竺山湖TN、NH₃-N浓度和西部沿岸区NO₃-N浓度下降最为显著;浮游植物丰度总体呈上升趋势,蓝藻在群落结构中日益占据绝对优势;季节变化上,氮营养盐浓度表现为春冬季节高于夏秋季节,TP浓度和浮游植物丰度呈相反的变化趋势。Pearson相关分析显示,水温、NH₃-N浓度和TN/TP是影响蓝藻丰度及其在浮游植物群落中所占比例的主要因素。在温度和营养盐结构的共同作用下,10年间两个湖区蓝藻水华暴发时间逐渐提前,而消退时间逐渐滞后,水华持续时间逐年上升。在全球变暖背景下,太湖水华治理需执行更加严格的氮磷限制阈值,且在重污染的西北湖区控磷依然是关键。     

淀山湖富营养化过程的统计学特征

湖泊营养物输入及响应指标的统计学规律正在受到越来越广泛的关注。对淀山湖在不同富营养化阶段和近期总磷TP、总氮TN和叶绿素Chl a的频率分布以及TP-Chl a关系的经验方程进行了分析,结果表明:(1)淀山湖TP、TN和Chl a的平均浓度和离散程度随着湖泊富营养化程度的加剧而增加,其中以Chl a的增幅最大;(2)在富营养化条件下,即使营养物TP得到一定程度的控制,Chl a大于15μg/L的概率继续增加了20%以上。仅仅削减营养物的峰值,对降低湖泊初级生产力水平的贡献有限;(3)TP-Chl a对数回归方程的斜率随湖泊富营养化程度的升高而增加,由20世纪80年代的0.54增加到目前的2.46。淀山湖营养物输入及响应指标的统计学特征,可以用来表征水体富营养化程度,评价湖泊生态恢复的进程和效果,为湖泊营养物基准和标准的制定提供最为实际的统计学支持。     

Total inputs of phosphorus and nitrogen by wet deposition into Lake Taihu, China

Lake Taihu suffers from eutrophication caused by riverine nutrient inputs and air deposition. To characterize wet deposition of phosphorus (P) and nitrogen (N) to the lake, precipitation collection and measurements of total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) and other components at five cities around Lake Taihu were made from July 2002 to June 2003. TP and TN concentrations and deposition rates exhibited strong spatial variation in the whole catchment. An inverse correlation between station-averaged TP and TN concentrations and precipitation amount was found. Maximal TP concentration in rainfall was found in Suzhou, and maximal TN in Wuxi. However, highest wet deposition rates of TP and TN were found in Suzhou, which suggests that atmospheric nutrients are mostly from the east and northwest area of Lake Taihu. Mean TP and TN deposition rates were 0.03 and 2.0 t km⁻² year⁻¹ respectively in Lake Taihu, which are greater than reported values in other areas by comparision. Total N and P contributed to the lake by wet deposition were 75 and 4720 t per year, respectively, which represent about 7.3% and 16.5% of total annual N and P inputs via inflow rivers. Wet deposition, especially N, could have significant effects on eutrophication in the lake, which shows that air deposition should be taken into account while reducing the external nutrients in the lake.