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.     

大沙河水库主要入库河流氮磷营养输入分析

为了解大沙河水库流域内营养盐输入对水库水质的影响,以 2011年3月~2012年2月大沙河水库5条主要入库河流(大沙河、白沙河、双石河、富食河和沃江河)的水文水质监测数据为依据,分析了这些入库河流的流量和氮磷营养盐浓度,并估算了外源负荷总量,旨在为水库进行高效和合理的流域规划以及水质保护方案的制定提供科学依据。结果表明:位于西南方向的白沙河年平均流量最大(1.01 m³·s^-1),西北部富食河流量最小(0.23 m³·s^-1)。各入库河流总氮平均浓度变化范围为1.62~4.37 mg·L^-1,总磷平均浓度范围为0.08~0.36 mg·L^-1,其中富食河氮和磷营养盐的浓度最高,大沙河总氮浓度最低,白沙河总磷浓度最低,总体上西北部河流的氮磷浓度高于西南部河流。全年大沙河水库总氮输入量为176.7 t,总磷输入量为13.7 t。在所有入库河流中,位于水库北部的沃江河对水库营养盐输入量贡献最大,氮、磷负荷分别占总输入量的33%和32%,位于西部的双石河氮负荷最小(12%),西南方向大沙河磷负荷最小(9%)。     

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。     

天津水上公园景观湖叶绿素a 与水质因子的主成分线性多元回归分析

2013 年3 月到2014 年7 月, 对天津水上公园景观湖pH、水温、溶解氧、总磷、磷酸盐、总氮、氨氮、硝态氮、高锰酸盐指数、和叶绿素a(Chl-a)等12 项水质因子进行监测, 并对数据进行了评价和统计分析。结果显示: 水体处于中-重度富营养化状态, 磷是景观湖的主要限制性因子。利用主成分分析同样说明, 4 个主成分的累积贡献率为69.95%, F1 为贡献率最大的主成分。求出叶绿素a 的回归方程为Chl-a= –31.138+198.985(TP)+834.702(PO4^3-–-P), 验证结果表明, 此方程能很好的预测景观湖叶绿素a 变化规律。     

苏州工业园区水体浮游甲壳动物群落特征及其与环境因子的关系

于2012年6月至2013年5月,对苏州工业园区湖泊和河流水体的浮游甲壳动物组成及群落结构进行了研究,分析了浮游甲壳动物的密度和生物量的年度变化,探讨其分布与水体理化因子间的关系.结果表明：园区水体有枝角类6科12属24种,桡足类7科13属18种,其中短尾秀体溞、长额象鼻溞、汤匙华哲水蚤及近邻剑水蚤在不同水体中不同季节均为优势种.在湖泊水体和河流水体中,浮游甲壳动物的密度和生物量表现为夏、秋季较高,冬、春季较低,且在夏、秋季分别具有2个峰值.枝角类平均密度和生物量在河流水体中均高于湖泊水体,两者间均具有显著差异;桡足类的平均密度在河流水体和湖泊水体间差异不显著,而平均生物量要显著高于湖泊水体.湖泊水体和河流水体在溶解氧、pH、透明度、总溶解固体、盐度、总磷、总氮及铵氮含量上均存在显著差异;冗余分析表明无论是湖泊水体还是河流水体,多数浮游甲壳动物的分布与水温、盐度、化学需氧量(COD_Mn)和总磷等指数呈正相关,只有枝角类中的溞属、船卵溞属种类的分布与水体溶解氧、pH值及透明度呈正相关.     

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。     

基于PCA和SOM模型的龙感湖水质时空动态研究

为评估湖泊渔业模式转型阶段水环境的时空动态,选择长江中下游典型湖泊龙感湖为研究地点,于2017—2018年对该湖的黄梅水域和宿松水域进行周年季度水质监测,通过主成分分析(PCA)和自组织特征映射人工神经网络(SOM)模型定量分析了水体理化参数的时空变化特征,采用综合营养状态指数法(TLI)对水体富营养化状况进行了评价。PCA分析结果表明,龙感湖宿松水域和黄梅水域的水质差异较小,季节动态明显。全湖氨氮夏季平均浓度高达0.64 mg/L;总氮夏季平均浓度为2.30 mg/L,冬季平均浓度为1.04 mg/L;叶绿素a夏季平均含量达95.28μg/L,秋季平均浓度为28.30μg/L; pH夏季最高,达9.27;总磷冬季最高,平均为0.22 mg/L; TLI指数表明龙感湖除秋季属于轻度富营养水体外,其他3个季节均属于中度富营养状态。SOM模型结果具有可视化强的优点,能够更清晰和直观地反映龙感湖水质的时空分布动态。围栏拆除和禁渔等管理措施有助于湖泊渔业环境修复和资源恢复,建议对渔业模式转型后的湖泊生态系统变化进行长期跟踪监测评估。     

横岗水库富营养化特征分析

于2005年5月和11月调查了横岗水库的营养盐、叶绿素a(Chl.a)和浮游植物,对水库富营养化特征进行了分析。5月的总氮(TN)平均浓度为3.810mg·L^-1,总磷(TP)平均浓度为0.172mg·L^-1,Chl.a平均浓度为17.888mg·m^-3,综合营养状态指数(TSI_M)为73.3,该水库已达重度富营养化;11月份TSI_M下降到55.6,处于轻度富营养化状态,TN和TP平均浓度分别下降到1.302mg·L^-1和0.096mg·L^-1,Chl.a平均浓度却上升到26.935mg·m^-3,Chl.a浓度的上升与氨氮(NH₃-N)和正磷(PO₄-P)浓度上升以及浮游植物群落组成改变有关。从5月到11月,水库由蓝藻型富营养化水体变为绿藻型富营养化水体。5月浮游植物平均细胞密度高达2.75×10⁸cells·L^-1,优势种为美丽平裂藻和银灰平裂藻,其中平裂藻细胞数约占总细胞数的90%。11月浮游植物平均细胞密度降低到1.27×10⁷cells·L^-1,平裂藻的优势度下降,只占总细胞数的14.89%,绿藻成为主优势类群,其中栅藻是优势种之一,占总细胞数的11.52%。     

4种水生植物对富营养化水体氮磷去除效果的研究

以灯心草、水田芥、菹草和轮藻为试验对象,研究了其在两种不同程度富营养化水体中的生长状况及对水体中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和化学耗氧量(COD)的净化效果。结果表明,在轻度富营养化水体中水田芥效果最好,培养20 d后的水田芥对总氮、总磷、氨氮和化学耗氧量的吸收率分别为75.28%、93.00%、76.35%和83.74%,其它3种水生植物对水体也都有较好的净化效果;在重度富营养化水体中灯心草效果最好,培养20天后的灯心草对总氮、总磷、氨氮和化学耗氧量的吸收率分别为89.30%、83.11%、83.41%和78.56%,但水田芥和轮藻的净化效果相对较差。     

密云水库的浮游植物群落结构与密度

 1998年的调查研究显示,密云水库库区水体的浮游植物群落为硅藻(Bacillariophyta)—绿藻(Chlorophyta)型,细胞密度为358.76×104·L-1。湖泊的营养特征为浮游植物响应型。1988～1998年库区水体总氮增长48.7％,总磷增长31.2％,浮游植物细胞密度增长41.7％,库区水体已为中营养,并出现了富营养型浮游植物指示种类,例如斜生栅藻(Scenedesmus obliquus(Turp)．Kütz．),铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz．),湖泊色球藻(Chroococcus limneticus Lemm．)。水体向富营养化发展趋势明显。应加强水环境保护,增加密云水库流域植被覆盖度,净化、涵养水源,以保证密云水库向北京市供水的质量和数量。     

Lake eutrophication associated with geographic location,lake morphology and climate in China

Lake eutrophication is influenced by both anthropogenic and natural factors. Few studies have examined relationships between eutrophication parameters and natural factors at a large spatial scale. This study explored these relationships using data from 103 lakes across China. Eutrophication parameters including total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), TN:TP ratio, chemical oxygen demand (COD_Mn), chlorophyll-a (Chl-a), Secchi depth (SD), and trophic state index (TSI) were collected for the period 2001–2005. Sixteen natural factors included three of geographic location, five of lake morphology, and eight of climate variables. Pearson correlation analysis showed that TP and TSI were negatively related to elevation, lake depth, and lake volume, and positively related to longitude. All eutrophication parameters, except for COD_Mn and Chl-a, showed no significant correlation with climate variables. Multiple regression analyses indicated that natural factors together accounted for 13–58% of the variance in eutrophication parameters. When the 103 study lakes were classified into different groups based on longitude and elevation, regression analyses demonstrated that natural factors explained more variance in TN, TP, COD_Mn, Chl-a, and TSI in western lakes than in eastern lakes. Lake depth, volume, elevation, and mean annual precipitation were the main predictors of eutrophication parameters for different lake groups. Although anthropogenic impacts such as point- and nonpoint-source pollution are considered as the main determinants of lake eutrophication, our results suggest that some natural factors that reflect lake buffer capacity to nutrient inputs can also play important roles in explaining the eutrophication status of Chinese lakes.     

三峡库区古夫河着生藻类分布与水质因子的关系

于2010年12月至2011年12月,对位于长江三峡库区内的湖北省兴山县古夫河着生的藻类和水体共采样10次,共鉴定出着生藻类28属,检测水质指标12项。对水质变量进行因子分析,根据特征值大于1的原则选取4个主成分,第一主成分主要代表总氮（TN）和硝酸盐氮（NO3--N）,第二主成分主要代表pH和化学需氧量（CODCr）,第三主成分主要代表磷酸盐磷（PO34--P）、总磷（TP）和氨氮（NH4＋-N）,第四主成分主要代表电导率（Cond）和总有机碳（TOC）。将提取的9项主要水质因子与着生藻类重要属进行典型对应分析（CCA）,结果可见,古夫河主要水质因子与着生藻类类群分布相关性大小为：CODCr〉pH〉TN〉NO3--N〉TOC〉TP〉PO34--P〉Cond〉NH4＋-N。Monte Carlo显著性检验表明,CODCr和pH对古夫河着生藻类物种组成及空间分布的影响最大,其次为TN、NO3--N和TOC。pH与CODCr呈极强的负相关关系,古夫河着生藻类大多数类群均与CODCr表现出正相关关系,仅胶毛藻属（Chaetophora）倾向低CODcr和偏碱性的环境。TN和NO3--N有很强正相关性,而两者均与TOC有强负相关,它们将古夫河着生藻类大体上分为两类,即亲碳元素的类群和亲氮元素的类群。TP通常是河流生态系统中的限制性营养因子,但在古夫河流域中并不是影响着生藻类物种分布的主要水质因子。     

巢湖西半湖富营养化时空变化趋势与成因分析

收集整理了巢湖西半湖6个国控监测点1983~2008年（26年）主要富营养化指标TP、TN、CODmn、Chla的监测数据,计算了6个监测点和西半湖总体26年的综合营养状态指数（∑TLI图示）时空变化情况。并用Spearm an秩相关系数分析检验了西半湖总体和6个监测点26年∑TLI年变化趋势。结果表明：按总平均∑TLI排列,6个监测点富营养化由重到轻依次为：南淝河入湖区（66.64）〉塘西（64.93）〉十五里河入湖区（63.35）〉派河入湖区（61.38）〉新河入湖区（59.51）〉西半湖湖心（59.18）;在显著水平0.05和0.01各点∑TLI均有上升趋势,其中十五里河入湖区（R=0.715）、新河入湖区（R=0.824）和西半湖湖心（R=0.811）以及西半湖总体（R=0.512）∑TLI有显著上升趋势,而南淝河入湖区（R=0.192）、塘西（R=0.045）和派河入湖区（R=0.325）上升趋势均不显著。最后在上述研究的基础上,对巢湖西半湖富营养化时空变化的成因进行了简要分析。     

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。     

广东大中型供水水库的氮污染与富营养化分析

20 0 0年丰水期和枯水期对广东大中型水库的氮污染和富营养化现状进行了调查。结果表明 ,在调查的 2 0个大中型供水水库中 ,水质现状总体较好 ,70 %的水库处于中营养状态以下 ,30 %的水库开始出现富营养化现象。水库的总氮浓度普遍偏高 ,氮污染成为水库富营养化的重要原因。水库的总氮和DIN浓度存在地区性差异和季节性差异。枯水期水库的总氮及DIN浓度与叶绿素a的相关性极显著 ,而丰水期则无明显相关性。NO3 N是水体无机氮的主要组成部分 ,平均占DIN的 72 6 % ,而水库的NH3 N含量明显低于NO3 N ,平均占DIN的2 5 5 %。NO2 N的含量一般很低。水库的总氮、DIN和有机氮含量是判断水库营养状态的重要指标 ,而NO3 N和NH3 N在DIN中所占比例则是推测污染物来源的重要依据     

Quantile regression improves models of lake eutrophication with implications for ecosystem‐specific management

相似文献   

重庆典型地区大气湿沉降氮的时空变化

验连续3a采集雨样研究了重庆市郊区和林区大气湿沉降氮的时空变化.结果表明,重庆市近郊区、远郊区和林区3个采样点雨水总氮浓度范围为(3.94±0.50)～(4.56±1.01)mg L-1,平均(4.27±0.73)mg L-1.NH+4-N、NO-3-N和DON占TN百分比例分别为44.9%、27.4%和27.5%.降雨中NH+4-N对氮沉降量的贡献率最大.在时间尺度上,不同季节降雨中氮浓度呈现明显的季节性差异,以冬季最高,依次是夏季、春季和秋季.在空间分布上,近郊区、远郊区和林区的TN平均浓度分别为4.56 mg L-1、4.32 mg L-1和3.94 mg L-1,从近郊区到林区有逐渐降低的趋势.降雨中的NH+4-N、NO-3-N、DON和TN浓度与降雨量无显著相关性.但是,降雨量与氮沉降量呈显著正相关.大气氮湿沉降时空差异与降雨量和氮排放直接相关.重庆市随降雨到达地面的氮沉降量较高,远远超过了水体负荷的临界值,可能对三峡库区的水资源产生不利影响.     

300年来鄱阳湖营养盐演化重建与模拟

水体富营养化已经成为全球性的问题而受到广泛关注,然而其发生的过程和机制尚未完全明了。在湖泊营养演化过程中,水文和生态是两个最基本的制约因素。相对于短期的和试验性的研究,长时间尺度的营养盐变化过程能更全面地揭示营养盐的演化机制。以我国最大的淡水湖——鄱阳湖为例,采用湖泊水体交换周期模型和湖泊生态-营养盐动力耦合模型,重建鄱阳湖营养盐的长期变化,并利用沉积钻孔代用指标加以验证。在此基础上探讨其演化机制,模拟的时间序列中营养盐变化对气候水文与生态系统存在两种不同的响应模式。敏感因子分析显示:典型同步响应期中(1812—1828 AD),气候水文因子的贡献率达79.1%,生态因子为20.9%;典型异步响应期中(1844—1860 AD),两者贡献率分别为36.4%和63.6%。在模拟的营养盐变化时间序列中同步期占62.5%,说明气候因子在营养盐演化过程中起重要的作用;异步期虽只占12.5%,但对湖泊营养盐作用、营养盐反馈生物量同样至关重要。相关分析结果显示,生物量增长与TP含量基本呈线性关系,但存在一个阈值。在没有超过阈值前,生物量对TP具有较好的调节作用;当超过阈值之后,生物量的调节作用减弱。     

太湖浮游植物优势种长期演化与富营养化进程的关系

利用1991年至2002年每月一次的监测资料,系统分析了浮游植物优势种和生物量的周年变化情况。同时,总氮、总磷和浮游植物叶绿素a含量等相关资料也被用于解释太湖富营养化演化与浮游植物的关系。结果显示,太湖总氮、总磷、叶绿素a和生物量均呈自梅梁湾底至湖心的逐步递减趋势。在20世纪80年代末太湖刚开始富营养化时,浮游植物优势种群从硅藻转变为蓝藻。之后,浮游植物优势种群一直是蓝藻,但各年的浮游植物总生物量有变化。总氮、总磷、叶绿素a和生物量的年均值持续增长至1996年,其后有逐步下降的趋势,究其原因可能和当地政府在太湖流域的控制排污行动有关。微囊藻在太湖的占优是太湖富营养化的标志之一。研究结果说明浮游植物在大型浅水湖泊中可以作为反映富营养化进程的生态指标。     

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。