湖泊水体中氮的生物地球化学过程及其生态学意义

通过大量文献资料和实际数据分析,讨论了浅水型湖泊水体中氮的生物地球化学过程及其生态学意义.以太湖流域为例,采用入湖河流多年水文和水质监测数据,分析了流域内氮的主要来源、不同来源的相对贡献及入湖通量的年变化规律.利用氮形态转化的文献资料,讨论了入湖河流、湖泊水体和沉积物环境氮的形态转化过程及控制形态转化的物理化学条件.结合湖泊富营养化机制,讨论了氮的湖相循环及氮、氮磷比对藻类的限制性作用.围绕湖泊富营养化中氮的生物地球化学过程及其生态学意义,提出未来需要重点解决的关键科学问题.     

人类扰动下太湖入湖河道的稀土元素及环境指示意义

采集了接纳不同类型污染物的3条太湖入湖河道的水体、悬浮物和沉积物,分析了其中稀土元素的含量分布特征.结果表明:水体中的稀土总量,漕桥河最大,大浦河其次,梁溪河最小;悬浮物与沉积物中的稀土总量,大浦河最大,漕桥河其次,梁溪河最小.河流不同介质稀土元素标准化曲线差别明显,水体富集重稀土,悬浮物主要富集于中稀土,而沉积物主要为平坦型曲线;但标准化曲线中均有离群的曲线,沉积物中尤为明显,而且污染河道样品页岩标准化曲线不同于周边土壤和湖泊沉积物,说明太湖入湖河道的稀土元素明显地受到了人类活动物质输入的影响,而且显示了不同污染源的特点.     

溶氧波动对湖泊沉积物氧化亚氮产生和氮物质转化的影响

沉水植物光合呼吸作用能够造成浅水湖泊溶氧(dissolved oxygen,DO)浓度的昼夜变化,并可能对湖泊氮物质转化和氧化亚氮(N_2O)排放产生影响.研究了短期DO浓度变化对富营养化浅水湖泊沉积物N_2O产生和N物质转化的影响.结果表明,相对于空白对照组(DO浓度为3.0~4.0 mg/L时),当处理组水体DO浓度昼夜波动为2.0~12.0 mg/L时,水体N_2O浓度和沉积物N物质含量均出现显著变化,其中处理组N_2O浓度显著高于空白对照组,而氮气(N_2)浓度则明显降低.此外,处理组水体和沉积物总氮(total nitrogen,TN)和氨氮(NH_4-N)浓度均显著降低,而硝态氮(NO_3-N)浓度则呈现增加趋势.实验结束后,处理组沉积物潜在氨氧化率、潜在亚硝酸氧化率、潜在硝化速率和潜在反硝化速率都显著上升.     

内源污染对湖泊富营养化的作用及对策

富营养化是中国湖泊的重大环境问题.造成水体富营养化的污染来源可分为外源和内源.当湖泊的外源受到控制以后,由于沉积物中营养盐内负荷的存在和释放,湖泊仍然可以发生富营养化.这时,沉积物中的营养盐就成为湖泊富营养化的主导因子.文章主要就内源污染对富营养化的作用进行分析,并提出初步对策.     

南四湖表层沉积物中N的形态及其分布特征

采用分级浸取分离法分别对南四湖的7个表层沉积物样品中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)进行提取,并将沉积物的N划分为可转化态氮(TTN)和非转化态氮(NTN),对南四湖表层沉积物中各形态N含量及其分布特征和相关环境因素进行了分析。分析结果表明,南四湖上下级湖区表层沉积物中除SAEF-N外,TN及各形态N含量差异显著且上级湖明显高于下级湖区;下级湖表层沉积物中TTN占TN含量的比列明显高于上级湖;南四湖沉积物中N元素成分主要结合在沉积物中的细粒黏土成分中;南四湖上覆水中TN和NH4+-N与表层沉积物中TN和各形态N没有表现出显著的正相关关系,这说明南四湖湖水中的N元素主要来源于入湖河流;沉积物中的氮磷比在1.5～4.5,低于Redfield指数,上覆水中的氮磷比为13.7～24.1,高于Redfield指数,进一步说明南四湖目前水体中的N、P元素主要来自于入湖河流;沉积物中的TN含量在近10 a间下降很大且P仍然是南四湖湖最主要的限制性营养元素。     

珠湖沉积物污染物空间分布特征及污染评价

珠湖是鄱阳湖唯一具有重要饮用水水源供水功能的大型子湖和国家水质良好湖泊,但长期以来对其沉积物中累积性污染缺乏了解.为研究珠湖沉积物污染物积累情况和主要污染物的来源,采集内珠湖、外珠湖7个不同湖区的深层柱状沉积物,研究其营养盐(总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和总有机碳(TOC))和重金属(Cr、As、Cu、Zn、Cd和Pb)的水平与垂直空间分布特征.结果表明:湖泊沉积物TOC和TN含量从底层到表层总体呈增加趋势,而TP和NH4+-N与沉积深度的相关性不显著,TOC和TN的最高含量出现在闸口区(DS1),TP和NH4+-N的最高含量则出现在外珠湖白沙洲湖区(DS2).沉积物中营养盐与6种重金属整体呈现外珠湖高,通道区域次之,内珠湖最低的规律,而在部分湖区表层沉积物Cd、Cr和Pb含量较深层区呈增加的趋势,表明部分湖区表层沉积物中的重金属呈现积累风险.主成分分析和相关性分析表明,珠湖6种重金属受到外源输入影响明显,内珠湖沉积物中Cu和Cr可能来源于农业种植活动,外珠湖沉积物中Pb、As、Zn和Cu中可能来源于水产养殖活动.珠湖沉积物6种重金属污染水平为外珠湖白沙洲湖区>闸口区>外珠湖大塘村湖区>通道区>外珠湖双港湖区>内珠湖腰里湖区>内珠湖团林湖区.在外珠湖白沙洲湖区Cr、Pb累积效应明显,珠湖沉积物中重金属Cr、Pb潜在风险应引起重视.     

城市水体氮污染类型及同位素溯源研究

城市中各类含氮污染物的排放对环境产生了各种危害,明确氮污染的来源及循环规律可为环境治理提供一系列的专业依据.文章阐述了氮污染的机理、产生的危害、城市水体氮污染现状及污染类型,综述了城市水体氮污染溯源研究的最新进展.地表水主要受总氮、硝态氮和铵态氮污染影响,大部分水体仅满足Ⅳ～Ⅴ类水质标准,人为活动是城市水体氮污染的主要贡献者.此外,更进一步对水体氮污染来源示踪技术（水化学分析法、同位素示踪法、微生物源追踪技术（MST）及同位素源解析模型等）和端元物质中硝酸盐氮氧同位素特征值进行汇总,为氮污染溯源和明确氮污染迁移规律提供了可靠的依据.本综述对城市水体的氮污染溯源及氮污染防治工作具有重要意义.     

Engineering Practice for in Situ Repair of Polluted Water in Urban Lakes: the Example of Shuanglong Lake

阐述了双龙湖治理前水体富营养化污染状况及原因,介绍了双龙湖原位修复综合治理措施(如环湖截污、湖底生态清淤、复氧措施、边坡护理、湖滨带生态重建与景观恢复、后期监管等措施)。对原位修复综合治理措施实施后湖水净化效果进行了研究,结果表明:原位修复综合治理措施是治理双龙湖水体富营养化的有效措施,能够为国内外城市湖泊富营养化治理提供方法和技术借鉴。     

红枫湖、百花湖水库底质总磷负荷及其对湖泊富营养化贡献

对红枫湖、百花湖水库沉积物及其磷储量的调查统计,结合近年来两湖频繁发生的水污染事件,研究了红枫湖、百花湖水库沉积物总磷含量分布及其总磷负荷对湖泊富营养化贡献,探讨了红枫湖、百花湖水库沉积物的释磷潜力。结果表明,红枫湖、百花湖沉积物中总磷含量分布由表层到底层进行递减堆积,沉积物已成为两湖近年来湖泊磷富营养化的内源。到2006年红枫湖、百花湖沉积物干重累积量分别为240.7万t、73.78万t,平均总磷含量为0.163%、0.174%,总磷储量已达3 924 t、1 284 t。当外界环境因素推动时,沉积物发生搅动造成磷大量释放,是两湖频繁发生湖泊大面积水华污染事件的主要原因。     

安庆市城市湖泊水体微生物污染状况调查及其生态风险评价研究

采用细菌菌落总数(CFU)、总大肠菌群(TC)、粪大肠菌群(FC)三种主要微生物指标对安庆市水上公园、莲湖、西小湖、大湖、菱湖五个典型城市湖泊水体微生物污染状况进行了调查和评价。结果表明:1安庆市城市湖泊水体总体污染严重,只有个别湖泊水质较好,其中,水上公园属于Ⅲ类,莲湖和大湖属于Ⅴ类,西小湖和菱湖属于劣Ⅴ类;2细菌菌落总数、总大肠菌及粪大肠菌群等三种微生物指标间均存在较强正的相关性,说明这三种指标在指示水体受有机物或者粪便污染上具有很强的一致性。     

安徽省安庆市城区湖泊主要污染分布、来源分析及水质综合评价

对安庆市城区的六个湖泊水体的重金属、油类、总磷、总氮、氨氮、化学需氧量等污染指标进行了分析,分析可能的污染来源,构建模糊评价模型评价水质。结果表明：1）污染物空间分布呈现为市内中心处的湖泊含量高周边湖泊含量低的特征,且不同湖泊污染物类型不同,表明存在不同的污染来源;2）采样中发现存在暗渠排放进入水环境,表明该市偷排现象依然存在;3）城区湖泊均为Ⅲ类水体,基本符合其功能需要,主要污染物为有机污染物总氮和氨氮,但个别污染物污染比较严重,例如油类的含量在各个湖泊均在（0．18-0．2） mg/l之间,为Ⅳ类标准,西小湖的 TN含量大于2．0 mg/l,为劣Ⅴ类标准,高锰酸盐指数在东大湖、莲湖以及菱湖内均在（6-15）mg/l之间,属于Ⅳ和Ⅴ类标准。因此湖泊水质变化趋势需要进一步关注。     

滇池水-沉积物界面氮分布特点及其对控制蓝藻水华的意义

 造成水体富营养化的污染源可以分为外源和内源,当湖泊的外源得到控制以后,内源营养盐的释放仍然可以发生富营养化,甚至爆发藻类水华.研究营养物质在水-沉积物界面的地球化学行为,对于控制水体富营养化和水华爆发具有重要意义.以滇池为研究对象,测定了间隙水和上覆水中总氮(TN)、氨态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和有机氮(ON)的质量浓度.结果表明:①无论在草海还是外海,间隙水中TN,NH₄⁺-N及ON质量浓度均高于上覆水,说明底泥中的氮元素有向水体中扩散的趋势;②草海上覆水及间隙水中TN,NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度均高于外海,其受污染的程度比外海高.研究揭示了滇池底泥中氮分布区域和垂直变化特征,阐明了内源氮负荷在湖泊富营养化中所起的作用.     

三仙湖氮磷污染现状与问题诊断

 三仙湖湖区水质好坏及水量多寡关乎湖南南县及周边地区的战略饮用水安全。三仙湖流域水质与底质的调查结果表明：三仙湖湖体水中总磷平均质量浓度为0.18 mg/L,总氮平均质量浓度为1.26 mg/L,总体水质为V类,总磷超标严重,对比国内重要湖泊水质总氮均值依次表现为三仙湖 < 洞庭湖 < 鄱阳湖 < 太湖,总磷均值为鄱阳湖 < 洞庭湖 < 三仙湖 < 太湖。沉积物中总氮污染较重,总磷生态效应较总氮低,对比国内重要湖泊底质总氮均值表现为洞庭湖 < 三仙湖 < 鄱阳湖 < 太湖,总磷均值表现为三仙湖 < 鄱阳湖 < 洞庭湖 < 太湖。分析表明,目前存在农业面源污染严重、湖内底泥淤积、内源污染释放风险较大、散养牲畜进入湖区放养现象突出、受精养塘等渔业污染严重等问题。     

论昆山市水环境安全支撑体系的构建

以昆山水环境质量与水污染排放现状为依据,从水环境安全体系和水环境安全保障体系方面研究。提出如何通过水源地保护、河道和湖泊水质改善、优化产业结构、完善城镇污水收集和处理系统、制定水污染防治规划、促进污水集中处理和环保设施的市场化运作等方式来构建昆山市水环境安全支撑体系。     

环洪泽湖区域农业面源污染特征及控制对策

洪泽湖是位于江苏省西北部的我国第四大淡水湖泊,同时是南水北调东线工程的重要节点湖泊。然而,目前洪泽湖水质总体状况仍呈下降趋势,其中面源污染是重要原因之一。笔者对环洪泽湖地区农业面源污染的特点、来源与诱因以及控制技术等进行系统评述,分析认为:不合理的化肥施用是该区域第一大面源污染来源; 围网养殖区无序规划及大量外源性饵料的投加,使得水产养殖的污染排放呈现增加趋势; 畜禽养殖污染物的排放、农村污水及废弃物的随意丢弃等造成的污染总量也仍然很大。环洪泽湖区域农业面源污染的控制对策为:①发展生态农业,科学施肥和施药; ②开展围网养殖的综合整治,改善养殖模式; ③加强污水管控,农业废弃物的循环利用; ④优化土地利用方式,实现农田、林地、湿地协同控污。     

莱州湾西部海域营养盐分布特征及营养化程度评价

【目的】对莱州湾西部海域的无机氮和磷酸盐分布情况进行分析,了解和掌握莱州湾西部海域的环境质量状况。【方法】以2011年8月该海域的监测数据为基础,分析该海域水质营养盐分布特征,并对营养化情况进行评价。【结果】莱州湾西部调查海域营养盐总体呈自西向东递减的趋势,河口附近为营养盐的高浓度区;相关性分析表明,盐度与无机氮、磷酸盐、COD呈显著负相关性(P0.01),而COD和无机氮、磷酸盐呈显著正相关性(P0.01);莱州湾西部调查海域无机氮污染较严重,调查海域所有调查站位的无机氮含量超《海水水质标准》(GB 3097—1997)的第一类海水水质标准,而磷酸盐含量则有37%调查站位超《海水水质标准》(GB 3097—1997)的第一类海水水质标准。【结论】莱州湾西部调查海域富营养化较严重,相关环保部门应加强监管,严格控制陆源污染。     

基于GF-2影像的苏州市区水质遥感监测

城市水体水质遥感监测是治理城市水体水质遥感监测是治理城市水环境污染的重要基础,也是城市生态系统建设的重要组成部分。本文基于GF-2影像,建立城市水体水质参数反演模型,对2015年-2017年苏州市区水体的叶绿素a浓度、悬浮物浓度、透明度三种水质参数进行遥感监测,分析了苏州市城市水体水质参数的时空变化特征并且对苏州市水环境进行了评价。结果表明,苏州市区水体叶绿素a浓度整体偏高,但平均水平逐年降低。各个市辖区城市河道平均叶绿素a浓度相差不大。大型河流湖泊中,虎丘湿地叶绿素a的平均含量在2015年-2017年间均处于最高水平。三年间市区城市河道的平均悬浮物浓度降低明显,悬浮物浓度较高的河道均主要集中在虎丘区。大型湖泊的悬浮物浓度不高,逐年降低明显。盛泽湖的平均悬浮物浓度最低,透明度最高。京杭运河的悬浮物浓度一直保持在最高水平,且变化不大,吴淞江汇入京杭运河部分水体悬浮物浓度偏高。2016年元河塘悬浮物浓度突然增高并在2017年有所降低,但仍高于2015年。透明度的分布变化趋势与悬浮物浓度相反,符合常规规律。苏州市区水质逐年改善,但仍水质情况仍不容乐观。京杭运河、元河塘、虎丘湿地由于人为活动导致水质较差,今后需进行重点监测与治理。其余河流湖泊水质均逐年改善,盛泽湖的水质处于最优水平。根据相关资料查阅,遥感监测苏州市区水体水质情况符合实际情况,GF-2影像能有效地反演城市水体的水质参数信息并显示其分布变化规律。     

磷素对南漪湖流域水质的影响及其外源性来源分析

为探究磷素对南漪湖近年来水质变化的影响以及定量分析湖泊外源磷污染源结构。于2015—2021年逐月采集南漪湖东湖心、南漪湖西湖心、狮子口3个代表性点位水样,采用单因子评价法、综合污染指数和水污染指数法分别分析了总磷(total phosphorus, TP)、溶解氧、高锰酸盐和氨氮的含量水平,对南漪湖水质的时空变化特征进行了综合性评价以探究磷素与其他指标对水质污染影响的差异。以2017年为基准年,采用改进的输出系数模型对南漪湖流域21个乡镇的外源磷负荷进行分析以确定其主要污染源。结果表明：3种水质评价方法获得的水质评价结果基本相同,2015—2021年南漪湖水质总体呈现逐渐变好的趋势,达到Ⅲ类水质标准;各个指标对南漪湖水质均有一定的影响,但TP是影响南漪湖水质最主要的影响因素,TP判断的水质等级与最终测量的点位水质等级相似;面源污染是主要污染源,其中耕地(包括水田和旱地)污染负荷最大为328.912 1 t/a,其次为建设用地和农村生活污染负荷,占比分别为41.32%和15.32%。研究结果将为南漪湖流域水污染防治提供参考依据,也可以为长江中下游乃至全国典型中小湖泊的污染防治提供参考和...     

基于模式识别方法的湖泊水质污染特征聚类研究

构建耦合自组织映射神经网络(SOFM)和随机森林(RF)的方法, 对中国63个湖泊11年的9种水质指标(5110条数据)进行模式识别。首先采用SOFM对湖泊进行聚类, 以识别污染状况, 然后采用RF分析水质指标对湖泊类别的决定效果, 以确定代表性指标。SOFM的结果显示, 湖泊可以按污染程度分为3类。RF的结果发现, 在分类准确率为80%时, 根据高锰酸盐指数和叶绿素a浓度即可判定湖泊污染程度。该方法可从庞杂的数据中识别出反映水体污染特征的水质指标, 为快速认知水体污染状况及选取监测指标提供参考。     

基于SWAT模型的江西八里湖流域氮磷污染负荷研究

基于SWAT模型, 通过社会调查和统计数据获取模型所需的空间数据及污染源输入数据, 构建江西八里湖流域的氮磷负荷模拟模型, 并利用当地 2010—2014年的气象、径流和水质观测资料, 对模型进行率定和验证。依据该模型, 分别在时间和空间上对研究流域的氮磷污染物分布进行模拟。结果表明: 流域氮磷污染主要来自城镇生活源、农田施肥和畜禽养殖, 工业源最少; 氮磷负荷主要集中在汛期(5—9月), 占全年的55%, 汛期污染负荷主要受农村生活和农业施肥的面源影响, 随着降水增大等因素导致冲刷作用增强, 径流中总氮和总磷的负荷也随之增大。氮磷等营养物负荷主要分布在流域内人口密集的九江县、浔阳区和庐山区, 与对应区域大量城镇生活污水的排放相关。