摘要:2010年10月-2011年9月在太湖梅梁湾围隔内研究了改性当地土壤絮凝除藻及其对水质改善的应急和长期效果,并结合室内实验研究了该技术防控底泥再悬浮和减少底泥二次污染的长效机制.现场围隔实验结果表明,改性当地土壤除藻30 min后,TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP、PO₄^3--P和Chl.a的去除率分别为66%、57%、60%、93%、92%和98%;长期监测结果表明,与对照区域相比,围隔内的TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP和PO₄^3--P在处理后11个月内的平均值分别降低了39.83%、52.30%、48.53%、18.75%和60.00%.室内再悬浮实验结果表明,改性土壤和沙子抗再悬浮能力较未改性土壤分别提高了3和5倍.室内柱培养结果表明改性土壤絮凝除藻和沙土覆盖相结合可有效提高表层沉积物-水界面的氧化还原电位和溶解氧,使沉积物向水体的TP和TN通量从源逆转成汇,PO₄^3--P和NH₄⁺-N通量大幅度降低.改性土壤技术在利用絮凝除藻快速改善水质后,可通过改性沙/土分层底泥调控分别达到对藻絮体再悬浮的物理控制和营养盐再释放的化学控制,通过将亚表层底泥中的藻细胞分解并被沉水植物根系吸收,可实现对底泥中水华蓝藻复苏和水体富营养化的长效生态控制.

摘要:构建了4种常用有机磷农药(二嗪磷、对硫磷、杀螟硫磷和马拉硫磷)对淡水生物的物种敏感性分布(SSD)曲线,计算了4种有机磷农药对不同淡水生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对淡水生物的潜在影响比例(PAF),分析了4种有机磷农药的急性生态风险,比较了脊椎动物和无脊椎动物(包括鱼类、甲壳类以及昆虫与蜘蛛类)对4种有机磷农药的敏感性,评估了3个典型水体中常用有机磷农药的联合生态风险.结果表明:1)通过HC5和PAF值的比较发现,4种有机磷农药对无脊椎动物的毒性与生态风险明显高于脊椎动物,对甲壳类的毒性与生态风险最大,对鱼类的毒性与生态风险最小.2)通过SSD曲线的对比发现,当对数暴露浓度小于3.5μg/L时,4种有机磷农药对无脊椎动物的生态风险明显高于脊椎动物;而当对数暴露浓度大于4.5μg/L时,其对脊椎动物的生态风险较大.3)在绝大多数暴露浓度下,无脊椎动物比脊椎动物对4种有机磷农药更敏感;在较低暴露浓度下,甲壳类对4种有机磷农药的敏感性较高;而在较高暴露浓度下,昆虫和蜘蛛类对其敏感性较高.4)长江、九龙江和五小川流域水体中对硫磷与马拉硫磷对淡水生物的PAF以及它们的复合潜在影响比例(msPAF)均小于0.5%,生态风险很低.

摘要:太湖湖滨带岸线总长405 km,73%以上被防洪大堤所包围,其余部分临近山体,属于典型的大堤型湖滨带.按照湖滨带地形地貌分为大堤型、山坡型、河口型三类,根据水文条件和露滩情况,又将大堤型分为长期露滩、间歇露滩、无滩地型,山坡型分为有滩地型、无滩地型,形成6种类型的湖滨带.根据以上太湖湖滨带划分类型,结合湖滨带生境、气候、水文条件以及植被分布现状等因素,分别采取生态保育、生态修复、生态重建的对策,设计了不同类型的太湖湖滨带生态修复模式,并分别提供了形象的修复模式示意图,以期为太湖及其类似湖滨带的生态修复提供一定的借鉴.

摘要:不同用地类型的土壤氮、磷收支平衡决定了氮、磷在土壤的富集,进一步影响氮、磷的流失强度,分析该过程有助于揭示不同用地类型对区域的环境效应.以位于太湖上游低山丘陵地区的天目湖流域为研究区,采用农户调查问卷、土壤和植被生物量实验分析、文献调研和氮、磷表观平衡模型的方法,选择研究区的茶园、水田、马尾松林和竹林四种典型用地类型,系统分析了氮、磷的输入要素,包括肥料输入、大气沉降、秸秆返田/枯枝落叶、生物固氮、人畜排泄物返田,以及输出要素,包括植物生长吸收、氨挥发、反硝化,并比较不同用地类型氮、磷收支特征.在此基础上进一步与土壤表层氮、磷含量比较,揭示太湖流域上游丘陵山区主要用地类型的水环境效应.研究结果显示:土壤氮、磷盈余量大小顺序为茶园 > 水田 > 马尾松林 > 竹林,分别是648.6、248.9、115.5、53.6 kgN/(hm²·a)和319.9、29.7、1.2和-3.4 kgP/(hm²·a);氮、磷利用效率以竹林最高,茶园的氮、磷利用效率均最低,仅为15.0%和3.1%;土壤氮盈余量与表层氮含量未能呈现出一致的关系,土壤磷盈余量与表层磷含量比较类似,并由此得出竹林比马尾松林更有利于水环境保护,而茶园对水环境的不利影响超过水田.

摘要:针对农村生活污水难以集中处理的问题,提出了采用生物膜强化表流湿地工艺就地进行农村生活污水处理的方法,并对其进行试验研究.结果表明:在表流湿地表面设置生物膜载体后,系统的水质净化能力提高,处理负荷较高的条件下(COD_Cr:657.27 mg/L、TN:26.27 mg/L、TP:8.66 mg/L和SS:276 mg/L),处理效果显著提高.在效果明显的试验组中,生物膜设置后系统对TN、TP、COD_Cr的去除率分别提高了21.64%、16.24%、19.12%.另外,通过对系统中微生物的检测发现,生物膜载体的引入对湿地系统本身影响不大,系统水质净化能力的提高主要源于载体上微生物的增加.该方法在未增加系统占地面积的情况下提高了水质净化能力,为解决农村生活污水处理难的问题提供了新的思路.

摘要:以垂直流人工湿地小试系统为研究对象,探讨了不同位置(表层、上层、中层和下层)添加固体碳源对系统氮、磷及COD_Cr去除效果的影响.结果表明:湿地下层硝态氮去除率低于中层,最适宜碳源添加位置为垂直流人工湿地中、下层.添加碳源系统中,碳源添加位置为表层的系统COD_Cr去除率最高,各系统出水COD_Cr浓度均低于进水,不引起系统出水中COD_Cr浓度的增加.添加碳源显著提高脱氮除磷效果,碳源添加位置为下层的系统TN去除率最高,碳源添加位置为表层的系统氨氧化作用明显,出水铵态氮浓度最高,各系统对亚硝态氮和硝态氮去除率差异不明显,但对硝态氮都表现出良好的去除效果.碳源添加位置为下层的系统硝化作用最完全,TP去除能力也显著优于其他各系统.添加碳源至垂直流人工湿地下层可以达到同步脱氮除磷的效果.

摘要:对江苏省溧阳市大溪水库的洙漕河河口湿地中香蒲、水蓼、灯心草和芦苇四种植物生物量、氮含量及植物群落的土壤氮素分布特征进行研究,结果表明:四种植物地上生物量、地上组织氮含量、地下生物量、地下组织氮含量存在显著差异;土壤烧失量(LOI)、总氮(TN)、硝态氮(NO₃^--N)在垂直分布上表现为由表层向下减少的总体分布趋势,铵态氮(NH₄⁺-N)浓度的剖面变化呈现先减少后增加的趋势;四种植物群落土壤氮浓度各不同,但均大于对照,以有机氮为主,说明湿地具有一定的储氮能力;不同的植物群落影响湿地氮素的分布.相关性分析显示,土壤LOI与TN、NO₃^--N和NH₄⁺-N均存在极显著相关性,无机氮构成比例较小,仅为1.41%,表明土壤中的氮素主要以有机氮的形式存在;土壤氮浓度与植物生物量及组织氮含量相关性不大,说明土壤氮形态浓度不仅受到植物生长的影响,同时也可能受到植物根区环境、微生物数量与活性等的影响.

摘要:2010年5月至2011年4月,对洱海叶绿素a的季节动态、空间分布及其与环境因子的关系进行研究.结果表明,水体中叶绿素a浓度存在明显的季节变化,其变化范围为4.11~24.30μg/L,年平均值为10.4±6.5μg/L,最小值出现在2011年3月,最大值出现在2010年9月.叶绿素a浓度在夏、秋季较高,冬、春季较低.在空间变化上,叶绿素a浓度在南部湖区最大,其次是北部湖区,中部湖区最低.Pearson相关系数和主成分分析表明,洱海叶绿素a浓度在不同湖区中与水温和透明度均呈极显著相关.总氮在北部和南部湖区与叶绿素a浓度均存在一定的相关性,而总磷与叶绿素a浓度在南部湖区存在一定的相关性.根据修正的卡尔森营养状态指数,洱海综合TSI值为50.6,水质处于中营养状态.

摘要:采用太湖湖泊生态系统研究站太湖梅梁湾富营养化四种主要驱动因子叶绿素a(Chl.a)、水温、总磷(TP)、总氮浓度1992-2010年的监测数据,利用小波变换方法,分析了四种因子不同时间尺度上的时间格局特征.结果表明,四种驱动因子在年际和年代际尺度上都具有清晰的多时间尺度特征,主周期各不相同,但Chl.a和TP浓度的小波实部变化趋势具有较高的一致性.本文分析了各因子在不同时间尺度上的强弱分布以及高低交替,并在此基础上从时间尺度的角度预测出在未来3~5年内,太湖梅梁湾湖区的富营养化程度将保持在一个比较平稳的水平,为太湖富营养化的认识和治理提供更加可靠的科学依据.

摘要:滇池是我国著名的高原淡水湖泊,滇池流域是云南省社会经济发展最为活跃的区域.通过对1988-2009年流域社会经济发展和水环境变化情况进行系统调查,分析流域水环境问题的主要影响因素,并在此基础上进行趋势分析.结果表明,近20年来滇池流域人口数量年均增长3.3%,GDP年均增长18%,城市化率提高了17%;伴随着社会经济的快速发展,流域用水总量及污染物排放总量持续增加,由此导致流域主要河流水体水质恶化趋势明显,Ⅴ类水质河流占比增长了近4倍,滇池草海、外海水体水质恶化为劣Ⅴ类,水体水质恶化及湖泊富营养化已成为滇池面临的重要水环境问题,且短期内难以有大的改变.最后从产业结构优化、污水处理系统建设、污水再生利用、农村环境保护、生态补偿机制等方面探讨了解决目前滇池流域水环境问题的主要措施及建议.

摘要:随着生态环境的恶化,发达地区制造业区位选择表现出强烈的环境容量制约性和政府规制主导性.本文在对1998-2008年无锡市区污染密集型制造业格局演变分析的基础上,构筑了引入环境规制影响因子的企业区位演变理论分析框架,并运用GIS空间自回归模型,对以上理论框架进行验证.结果表明,1998-2003年影响企业区位选择的主要要素为交通可达性、土地价格、开发区规划等,而环境规制相关要素对其影响不显著;而2003-2008年,表征环境规制影响强度的水质目标、清水通道等因子对制造业区位选择的影响显著,这表明环境规制开始成为影响污染密集型制造业区位的重要因子.本研究对于正确制定城市产业结构调整政策和合理引导经济环境协调发展具有重要的理论借鉴意义.

摘要:于2010年,采用野外采样调查、色谱分析与统计比较的方法,研究巢湖表层沉积物中27个采样点中多环芳烃(PAHs)分布特征及污染来源.结果表明:巢湖表层沉积物中检测出的14种优控PAHs总浓度为116.0~2832.2 ng/g(DW),平均值为898.9±791.0 ng/g(DW).多环芳烃组成主要以5~6环PAHs为主,占总量的32%~58%.沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈现良好相关性.利用蒽/(蒽+菲)与苯并[a]蒽/(苯并[a]蒽+屈)比值法对PAHs来源进行解析得出,巢湖表层沉积物中PAHs主要来源为燃烧源.与国内其它水体PAHs含量对比表明,巢湖沉积物中PAHs污染处于中等水平.生态风险评估得出南淝河表层沉积物中PAHs存在生态风险,其它采样点表层沉积物中PAHs生态风险均较低.

摘要:以菹草(Potamogeton crispus L.)无菌苗为实验材料,研究其在不同浓度汞(Hg²⁺)的胁迫下,光合色素含量、叶绿体自发荧光强度、ATP酶活性及相关矿质营养元素(Ca、Mg、Na、K、Fe)的含量变化以及可溶性蛋白含量的变化,以探讨Hg²⁺胁迫对菹草无菌苗光合系统及相关生理指标变化的影响.研究表明:随着Hg²⁺浓度的增加,各种光合色素的含量均呈现下降的趋势,叶绿体自发荧光强度逐渐减弱;Na/K逐渐增大,Na⁺ K⁺-ATP酶活性逐渐降低,Ca²⁺ Mg²⁺-ATP酶活性呈先升后降趋势;可溶性蛋白含量先升后降.结果表明,菹草无菌苗在Hg²⁺胁迫下,光合及其它正常的生理过程遭到破坏,功能紊乱.

摘要:蓝藻水华暴发前,浮游植物群类结构的变化可通过其指示型色素的浓度变化来反映.为了同时反演叶绿素a、叶绿素b(绿藻门指示型色素)、叶绿素c(硅藻门指示型色素)和藻蓝素(蓝藻门的指示型色素)的浓度,利用偏最小二乘回归构建线性模型,通过2011年太湖实测吸收数据,较为准确地反演了叶绿素a和藻蓝素的浓度;针对无明显优势藻的春季数据集较为准确地反演了叶绿素b和叶绿素c的浓度.相对于经典最小二乘算法,偏最小二乘法在多色素混合的吸收光谱分析上更为有效.通过反演指示性色素浓度来反映藻类的分布,为富营养化湖泊主要藻类时空分布变化的遥感监测提供了一定的理论与技术支持.

摘要:有色溶解有机物(CDOM)是决定自然水体水色的主要溶解物质,其吸光能力和光化降解产物对水体初级生产力和碳循环过程具有重要影响.以太湖为研究区,2004年10月、2008年10月、2010年4月和2011年1月和3月共5期实测数据,采集了333个有效样点,分析不同时期CDOM对水体总吸收的贡献,并利用遥感技术估算[a_CDOM/a_t](412).结果表明:不同时期[a_CDOM/a_t](412)均值变化明显,2011年[a_CDOM/a_t](412)的均值最大(0.369),高于所有样点[a_CDOM/a_t](412)均值(0.295±0.139);201004期的[a_CDOM/a_t](412)在0.046~0.455之间变化,其均值最小(0.236±0.108);200410和200810两期数据[a_CDOM/a_t](412)均值相差不大.竺山湾、梅梁湾与整个太湖相比,竺山湾[a_CDOM/a_t](412)均值较高,对太湖[a_CDOM/a_t](412)的贡献较大,而梅梁湾[a_CDOM/a_t](412)均值与整个太湖相差较小.利用多元线性模型估算[a_CDOM/a_t](412)精度较高(n=333,RMSE=34.60%).悬浮泥沙和浮游色素是影响[a_CDOM/a_t](412)遥感估算精度的主要原因,浮游色素的吸收造成[a_CDOM/a_t](412)的值被低估,而悬浮泥沙的吸收使得[a_CDOM/a_t](412)的值被高估,并且悬浮泥沙是影响CDOM吸收的主要原因.

摘要:南水北调东线一期工程2013年通水,必将对南四湖水质产生重大影响.借鉴既有成功理论方法,建立南四湖三维水力调配和水质模型,并经实测值验证.利用该三维模型,模拟南水北调东线一个完整调水期中的南四湖常规、干旱调水工况调度运行过程,分析南四湖上级湖、下级湖的水力和水质变化规律,提出加强和改善南水北调东线调度管理的措施和建议,既可充分发挥南水北调工程效益,又可改善南四湖水质.

摘要:湖泊水面与大气之间垂直方向的动量、水汽和热量通量与风速、湿度和温度梯度之间存在比例关系,因此在湖泊水-气相互作用研究中,这比例系数(交换系数)是关键因子.在以往的研究中,交换系数通常直接采用水面梯度观测法或海洋大气近地层的参数化方案进行计算.本文采用涡度相关系统和小气候系统仪器在太湖平台上直接观测的通量和气象要素,对上述交换系数(最小均方差原则)进行优化,结果为:动量交换系数C_D10N=1.52×10^-3、水汽交换系数C_E10N=0.82×10^-3、热量交换系数CH10N=1.02×10^-3,与其他内陆湖泊涡度相关观测数据的推导结果一致.本文的研究结果表明:与海洋参数化方案相比,在相同的风速条件下,湖面的空气动力学粗糙度比海洋高,这可能是由于受到水深的影响;如果采用海洋参数化方案,会导致湖泊年蒸发量的估算值偏大40%.太湖的动量、水汽和热量交换系数可以视为常数,可以不考虑稳定度和风速的影响.这是因为本文中83%的数据为近中性条件.敏感性分析表明:如果考虑稳定度的影响,LE模拟值的平均误差降低了0.5 W/m²,H的平均误差降低了0.4 W/m²,u*的计算值没有变化;如果考虑风速的影响,u*模拟值的平均误差降低了0.004 m/s,LE的平均误差升高了1.3 W/m²,H的模拟结果几乎不受影响.这一结果能为湖气相互作用研究提供参考.

摘要:利用漫反射光谱技术得到湖光岩玛珥湖沉积物的叶绿素a浓度.通过与TOC、Sr/Rb比值和磁化率的对比发现,叶绿素a浓度能够忠实地反映湖泊初级生产力的变化,较高的叶绿素a浓度代表季风较强、降雨量较高,反之亦然.湖光岩玛珥湖沉积物多环境代用指标分析结果显示,湛江地区早全新世季风强盛,中全新世季风迅速衰退.这种全新世季风演化模式与北半球季风区的很多地质记录以及北纬30°变化趋势相似,反映了太阳辐射是湛江地区千年尺度季风演化的主要驱动因素,但是湛江地区的季风演化滞后于太阳辐射变化大约2200 a.叶绿素a浓度记录显示6000 a BP左右季风迅速减弱,这与其他记录显示的季风渐变模式不同.一方面,太阳辐射渐变激发了湛江地区植被-大气圈的负反馈作用,这可能是造成6000 a BP左右气候迅速变干的原因之一;另一方面,沉积速率增加导致的稀释作用放大了叶绿素a浓度下降的趋势.3600 a BP以来的沉积环境可能受到了人类活动的影响.

摘要:采用氮稳定同位素技术对巢湖四条主要污染输入河流(南淝河、十五里河、派河和双桥河)的氮污染状况和硝态氮来源进行研究.结果表明,巢湖四条入湖河流氮污染最严重的是十五里河,其次是南淝河和派河,双桥河的污染相对较轻.硝态氮的稳定同位素分析结果表明,巢湖四条入湖河流的硝态氮污染物在季节上受到不同因子的影响.十五里河和南淝河的硝态氮污染主要来源于城市生活污水和工业废水;派河的硝态氮污染在冬季主要来源于工业废水,春季来源于农业面源,而在夏季主要受到雨水的影响;双桥河的硝态氮污染冬、春季主要来源于农业面源,夏季主要受雨水的影响.此外本研究结果还表明巢湖四条主要入湖河流的氮污染源主要为铵态氮,因此今后要对铵态氮的来源进行同位素示踪.

摘要:以2002年的6期ETM+遥感影像作为数据源,采用面向对象的解译方法,自动提取腾格里沙漠一年内6个时期的湖泊信息,对湖泊季节变化情况进行统计,并与巴丹吉林沙漠的湖泊季节变化进行对比分析.结果表明,腾格里沙漠湖泊的季节变化显著,湖泊总数量及总面积在夏季(6月)达最大值,在冬季(12、2月)最小;两大沙漠湖泊季节变化情况不尽相同,可能与两大沙漠湖泊水的补给方式存在差异有关,腾格里沙漠湖泊水量变化更多地受近源地下水的影响,而巴丹吉林沙漠湖泊水量变化则主要受远源地下水影响.

摘要:中国北方季风边缘区的湖泊对环境的反应很敏感,乌拉盖高毕是位于内蒙古高原东北部的一个已干涸的内陆封闭湖泊.研究剖面总厚度为405 cm,根据取得的9个AMS¹⁴C及光释光测年数据,建立了51.9 ka BP以来的年代序列.结合岩性的变化、粒度组分分析、粒度参数(标准偏差、偏度、峰度等)及Rb/Sr比值特征进行了详细的分析,恢复了乌拉盖高毕湖泊沉积记录的5万年来的环境演化过程.将0~405 cm的剖面划分为4个较大的气候阶段:51.9-44.1 ka BP(405~343 cm),气候为干冷期,各环境指标显示为滨湖沉积,湖泊水位较低;44.1-28.5 ka BP(343~130 cm),气候为温湿期,湖泊逐渐扩张,湖泊水位升高;28.5-11.38 ka BP(130~35 cm),气候转冷,湖面萎缩,并在盛冰期出现砂楔,该阶段后期湖泊干涸;11.38 ka BP至今(35~0 cm),气温回升.

摘要:全球范围内的湖泊生态环境均出现了不同程度的退化,对其进行生态修复的最终目的,就是要将受损的生态系统尽量恢复到人类干扰前或接近人类干扰前的生态状况,即基准环境.湖泊生态系统是长期演化的产物,其形成及演化机制必须从历史的视角加以考察,因此基于湖泊沉积物的古生态学技术在制定基准环境方面有着独特的优势.本文从基准环境的定义、建立的常用方法、基本特征和典型应用几个方面介绍了古生态学手段在湖泊生态修复中的应用,提出中国今后利用古生态学手段在水环境治理工作的应用前景.