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。     

乌江中上游梯级水库氮磷滞留效应

目前世界河流普遍面临大规模筑坝拦截现状,原有河流自然形态逐渐向湖泊化转变,研究河流中氮磷营养盐物质的输送通量与滞留效应成了评价水坝水环境情况的关键问题。本研究详细调查了位于乌江流域中上游的洪家渡、东风和乌江渡3座水库的氮磷营养盐分布特征、输送通量及滞留效应。结果表明,洪家渡、东风和乌江渡3座水库TN年平均实际滞留率分别为20.2%、36.0%和-21.1%,TP年平均实际滞留率分别为5.4%、56.5%和-84.9%。3座水库因受到水文条件的不同、建库时间的长短和人为输入等因素影响,氮磷营养盐表现出不同的滞留现象及时空差异性。乌江渡水库氮磷营养盐的年平均滞留率因网箱养鱼的影响表现为负值。东风水库存在明显的氮磷滞留效应。洪家渡水库因受早期淹没植被再降解过程的影响,氮磷营养盐实际滞留效应弱于东风水库。     

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。这三座水为污染源不同,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,萁主要富营养特点为：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。     

北京市北环水系富营养化因子分析

以北京市北环水系水体为例,利用聚类分析将研究区分为河流子系统和湖泊子系统.因子分析表明,河流子系统第一主成分富营养元素为总磷（TP）、总氮（TN）和氨氮（NH₄-N）,第二主成分为温度（T）和溶解氧（DO）;湖泊子系统第一主成分为总氮和氨氮,第二主成分为总磷、酸碱度（pH）、透明度（SD）和温度,第三主成分为溶解氧和叶绿素a（Chla）,表明研究区的水体富营养化主要由富营养盐负荷引起.结合逐步回归分析方法,建立富营养水平预测回归模型,根据模型自变量选择证明河流子系统富营养化特征为磷限制型,湖泊子系统为氮限制型.从水量和水质上对营养盐浓度负荷变化分析表明,研究区年最小生态环境用水为4 872×104 m3,1990～1998年,除1998年外,现实的生态环境需水均不能满足需求.随着流域人口的不断增长,生活污水、城市径流和固体废弃物淋溶液中营养物质进入水体,研究区营养盐浓度负荷有随时间不断增长的趋势,针对这种趋势提出了应对措施.     

流溪河水库水动力学对营养盐和浮游植物分布的影响

流溪河水库2001年年降雨量2250mm,其中79％来自4月至9月的丰水期。入库流量变幅4．25～414．00m^3／s,近60％的入库水量流来自吕田河。流域营养盐输送量取决于流域降雨径流强度,吕田河高于玉溪河。由于营养盐被泥沙吸附沉积,丰水期湖泊区营养盐浓度明显低于河流区。浮游植物密度为17～1245cells／ml,以硅藻为主要优势种群。硅藻密度分布与水流流速和透明度的相关程度明显高于与营养盐和温度的相关程度。在丰水期,由于受水流和透明度的强烈控制,尽管营养盐供应比较充足,硅藻密度处于比较低的水平。丰水期硅藻密度稍低于枯水期,河流区明显低于大坝处。浮游植物香农-威纳多样性指数为0．97～2．75。受水库水动力学(水位波动等因素)的影响,最大浮游植物多样性出现于水位波动比较大的8月份,最小值则出现于水位波动最小的6月份。     

汤溪水库富营养化特征与水质管理对策

通过2003年对广东省汤溪水库水生态学进行调查,分析了该水库的富营养化特征,并从流域管理和水动力学两个方面对水库水质管理对策进行了探讨。汤溪水库为中度富营养化水体,具有明显时空分布差异,丰水期富营养程度高于枯水期,溪头河流区高于新桥河流区。蓝藻是水库浮游植物的主要优势类群,其中引发水华的铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)为优势种。水库上游集水流域分布近30万居民,大量的生活排污和农业污染形成了主要的外源污染源,这些外源污染的输入是水库水体营养盐的主要来源;合理处理上游居民生活垃圾、减少生活污染中磷含量、增加流域和库区周围植被覆盖、合理使用农业化肥是降低水库表层水体中营养盐浓度的主要途径。由于该水库的蓝藻和富营养化水平直接与水体的稳定性有关,利用对水库排水的可控制性调节水库水体的稳定性,可作为控制蓝藻水华发生的有效途径。     

亚热带水体营养状态定量评价及预测研究

采用相关加权营养状态指数法对H水库营养状态进行连续的数值化分级评价,准确反映了该水库的营养状态发展阶段和富营养化发展过程,克服了固定参数值评价湖泊、水库营养状态的局限性和重叠现象。根据湖泊外力函数（主要是外来性营养盐浓度或负荷）与湖内营养状态响应间的定量关系及OECD国际合作组织研究成果,提出了H水库营养盐输入负荷与库中磷浓度响应关系数学模型,确定了在水体功能改变后,其磷允许负荷量及控制标准,结果与实际相符。     

浙北毛竹林地表径流氮磷流失特征

氮、磷在水-土界面会发生复杂的迁移转化作用,了解集水区氮、磷的迁移流失特征,对区域面源污染的治理意义重大。本研究通过在毛竹(Phyllostachys edulis)林地设置径流小区5个(5 m×20 m),于2012年5月—2013年10月定期采集径流水样测试,分析了浙北安吉赋石水库集水区毛竹林地表径流氮、磷的流失特征。结果表明:观测到16次地表径流事件中,各径流小区径流水量差别较大,最大为0.98 m3;其中氮是主要的流失元素,硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别在0.039~1.017、0.039~2.547、2.069~5.393和0.020~1.205 mg·L-1,其浓度受降雨量和径流水量影响较大;用二次函数可以较好地拟合氮、磷流失量与径流水量之间的相关关系,由于台风"菲特"的影响,2012年10月12日径流水量达到最大值,平均为0.81 m3,TN和TP的流失量分别为2.300和1.716 g。本研究表明,在植物非生长季和暴雨时期,该集水区毛竹林氮、磷随径流流失风险大,对赋石水库水体富营养化形成潜在压力。     

莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性定量评估

水文连通性的定量评估是当前研究的热点和难点。本研究以欧盟联合研究中心发布的全球30 m分辨率逐月地表水遥感数据集为数据源,利用地统计学连通性、最大连通距离和季节性连通水体面积3个指标,定量评估了平水年的不同月份(2016年5—10月)、不同水文年(丰水年1998年、平水年2016年、枯水年2002年)的9月、不同方向(西-东、北-南)上莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性。结果表明: 1)研究区平水年西-东方向的地统计学连通性优于北-南方向,8月和7月的地统计学连通性优于其他各月;各水文年西-东方向的地统计学连通性优劣次序为丰水年>枯水年>平水年,北-南方向的地统计学连通性优劣次序为丰水年>平水年>枯水年;平水年西-东方向6、7、9和10月的最大连通距离均集中在25.26 km,北-南方向最大连通距离则更为集中,所有月份均为10 km;平水年和枯水年的最大连通距离较为接近,但均远小于丰水年的相应值;2)研究区平水年月亮湖水库与嫩江之间、鹅头泡与其邻近湖泊之间频繁地发生季节性连通,其余绝大多数湖泊则始终保持孤立;不同水文年研究区的水文连通格局具有明显差异:丰水年形成了两个巨型连通体,平水年部分湖泊之间发生周期性连通,枯水年所有湖泊之间保持孤立;3)农田退水的承泄区鹅头泡连通体的地表水面积在春、夏、秋3个补水季节均发生了明显扩增。本研究从不同角度量化了多水源补给的莫莫格国家级自然保护区地表水文连通性,研究结果可为湿地保护修复和流域水资源综合管控提供科学依据。     

沈阳市降雨径流污染物排放特征

城市降雨径流作为污染物迁移转化的主要驱动力,是城市非点源污染研究的热点和重点。本文以沈阳市典型区域为例,研究了坡顶屋面、平顶屋面和路面3种下垫面降雨径流的总悬浮颗粒物(TSS)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和主要重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn)共10种污染物的排放特征。结果表明:污染物的浓度峰值提前于径流峰值;路面径流的污染程度重于屋面径流,TN是屋面径流的主要污染物,TSS、TN、TP、Pb和Cr则是路面径流的主要污染物,TSS超过了国家污水二级排放标准,其余污染物均超过了国家V类地表水标准;径流中TSS与除TN以外的其他8种污染物有较强相关性,氮、磷营养元素与降雨量和雨强大小呈显著正相关,COD则易随着降雨时间的延长而逐渐释放到径流中;与其他国家和城市对比发现,沈阳屋面径流中TSS、TN、TP和COD较少,但却有一定的重金属污染;路面径流中TSS和TP浓度较高,但TN和COD浓度较低,且重金属中Pb、Cr、Cu和Zn的污染较严重。     

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.     

模拟降雨下喀斯特坡耕地土壤养分输出机制

喀斯特区坡耕地水土及养分流失不仅是该区土地质量退化、土地生产力衰退主要原因,同时也是该区地下水质污染的重要因素。为揭示喀斯特坡耕地地表和地下二元空间结构下的土壤养分流失机制,以喀斯特坡耕地为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下孔(裂)隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究不同雨强下喀斯特坡耕地地表及地下水土及其氮、磷、钾流失特征。结果表明:(1)小雨强(50mm/h)和中雨强下(70mm/h),喀斯特坡耕地坡面产流主要以地下产流为主;大雨强下(90mm/h),地表径流高于地下径流;产沙方式则表现为由小雨的地表和地下产沙并重到中大雨强的地表产沙为主的一个转变过程。(2)在降雨侵蚀过程中,径流各养分输出浓度均表现出一定的初期冲刷效应,受土壤吸附作用影响,雨强对全钾(TK)和全氮(TN)的影响较全磷(TP)明显。(3)地表径流、地表泥沙和总泥沙各养分输出负荷均随雨强增大而增加,坡面径流泥沙总的TK输出负荷以泥沙为主,而TN和TP输出负荷则以径流为主;TP和TN在径流的输出负荷上以地下径流输出为主(其中TP地表负荷比在11.6%—46.2%,TN在7.0%—48.5%之间),而TK则以二者并重(地表负荷比在43.5%—57.0%之间);各养分在泥沙的输出负荷上则均以地表泥沙流失为主,其负荷比均在54.5%以上。研究结果可为喀斯特区坡耕地水土流失及养分流失的源头控制提供基本参数和科学依据。     

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。     

竹林坡地径流中泥沙及氮磷载荷特征模拟

采用人工模拟降雨的试验手段,设定6个降雨强度(31.8～114.0 mm·h-1),通过测试径流量、泥沙量、径流中总氮(TN)和总磷(TP)浓度,研究了浙江省2种不同经营方式竹林(用材竹林和笋竹林)坡地(坡度20°)径流的载荷特征及机理.结果表明:用材竹林地的总径流量和径流系数均高于笋竹林地;笋竹林地的径流含沙量和总产沙量远大于用材竹林地;相同雨强下,笋竹林地降雨径流中的TN浓度为用材竹林地的5～6倍,笋竹林坡地径流中TN浓度随雨强增大而减小;用材竹林地降雨径流中TP浓度高于笋竹林地,笋竹林地泥沙中TP流失量是用材竹林地的数百倍;在TN和TP随径流泥沙的流失过程中,产流前期浓度起主要作用,后期径流量和产沙量起决定作用.     

基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略

生态化学计量学是评价水体营养状态的重要手段,利用其氮磷比指标探讨了我国太湖主要入湖河流苕溪的营养状态。野外监测结果显示,苕溪水体氮素超标严重,磷素污染轻度,硝酸盐、颗粒态磷为氮磷的主要赋存形态,且氮磷浓度呈现相似的季节变化规律,表明苕溪主要受农业面源污染影响。氮磷比分析表明,苕溪水体春、秋季处于磷素限制状态,夏季适合藻类生长,冬季低温条件下不利于藻类的大量繁殖;苕溪生物量增长受磷素限制,线性拟合亦显示其氮磷比主要受磷素波动的调控;苕溪干流大面积暴发蓝藻水华的风险较部分支流及死水区低,苕溪水入湖后,特别是夏季其暴发风险将显著提高。针对苕溪水体的富营养化现状,提出若干条水质改善应对策略。     

杉木人工林生态系统水文学过程的养分特性

根据5a定位观测的数据,对湖南会同24～28a生的杉木人工林生态系统各水文学过程中的养分特性进行了研究。结果表明：林冠降水是杉木人工林生态系统养分输入的重要来源,其中Ca的养分含量最高,P的含量最低。林内穿透水各养分元素的含量明显高于林冠降水中养分的含量。除Ca外,树干茎流中其它养分元素的含量为林冠降水的6倍以上。可见,林内穿透水和树干茎流是杉木林生态系统内养分循环的重要组成部分,有利于提高系统的养分利用率。地表径流中除硝态氮外,各元素的含量与穿透水的含量接近,其中P、Na和K三种元素的含量较低,但未超过林冠降水中养分元素含量。地下径流中N和K的含量较低,而Ca的含量与林冠降水相比没有差异。因而地表径流和地下径流不可避免的造成生态系统的养分损失,但24～28a生杉木林生态系统的调控能力较强,地表径流和地下径流量较小,生态系统的养分损失也相对较小,养分为净积累。不同季节之间水文学过程中养分元素含量存在一定程度的差异。降水形态、雷电和地形等要素影响养分元素含量。硝态氮在冰雹中未检出,而在雨水中的含量是雪水的2倍。铵态氮、K和Mg等元素在雨水中的含量最高。P和Ca以雪水的含量最高,与雨水和冰雹相比不存在数量级差异。雷电明显增加降水中养分的含量,特别是林冠上层的低空放电使降水中N的含量增加3～5倍。由于山谷和山麓的立地条件较好,其穿透水中养分含量比山坡的高,山谷与山麓的大致相等。在采集水样进行养分分析时,应考虑降水时间、降水形态和地形等因子的影响。     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征研究

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明：(1)所有离子浓度均为大气降水<穿透雨<树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2) 大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P>0.05)。(3) 季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TN>K+>Ca2+>Mg2+>TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

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.     

Water quality and diversity of the Recent ostracod fauna in lowland springs from Lombardy (northern Italy)

Sedimentary records provide important information for understanding changes in the history of eutrophication in Lake Taihu. In addition, the catchment nutrient model SWAT provides a powerful tool to examine eutrophic changes in a long-term context. Since it is difficult to evaluate impacts of natural eutrophic development and anthropogenic changes in catchment discharge and land use, simulation of past changes provides a mirror on processes and dynamics. Boundaries in the simulations are set to a pre-industrial time to evaluate natural-agricultural nutrient changes in Taihu Basin a 100 years ago. Total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in the main channel flowing into the lake are simulated in four sub-basins for 200 model years. Results show that modeling can capture basic features of basin nutrient development, where mean TN concentration (0.12 mg l⁻¹) can be compared in broad scale to mean TN concentration (0.17 mg kg⁻¹) from Lake Taihu sedimentary cores dating back about 100 years. Spatial nutrient simulations suggest that the two major nutrient sources are from the southwestern sub-basin (48% TN and 68% TP of the basin total) and the northwestern sub-basin (18% TN and 17% TP). There are differences of +7.3 × 10⁴ kg TN and +2.0 × 10⁵ kg TP between total input and output values, simulating mean annual amounts of nutrient deposited into the lake. TN and TP concentration differences between input and output sub-basins become smaller in the second 100 years than the first 100 years, suggesting a 100 year period to reach a balance of net nutrients. Catchment nutrient modeling provides a basis to evaluate how nutrient production and balance responded to environmental changes over 200 years in Taihu Basin.