用物理-生态集成技术局部控制富营养化

利用物理-生态工程集成技术对贵州省百花湖(水库)麦西河河口富营养水体进行局部生态修复.结果表明,同期内,富营养化指标总氮、总磷、叶绿素和化学耗氧量工程区内明显低于工程区外,最大相差分别为0.61 mg.L-1、0.041 mg.L-1、23.06μg.L-1和8.4 mg.L-1;透明度工程内明显高于工程外,最大超过1.50 m;富营养化指数工程区内明显要低于工程区外,最大相差20,工程区外属于中-富营养化,而工程区内属于贫-中营养化;浮游植物丰度和生物量工程区内低于工程区外,工程区外浮游植物丰度到达2 125.5×104cells.L-1,而工程区内仅33×104cells.L-1.工程区外浮游植物生物量以蓝藻为主,硅藻和甲藻的比例较小;在工程区内,除了部分蓝藻外,硅藻和甲藻的比例较高,还有一部分裸藻.经过1年多的运行,物理-生态集成技术水质改善生态工程有效地控制了工程区内水华的发生,改变了浮游植物群落结构,控制了富营养化趋势,物理-生态集成技术适合贵州高原河口富营养化水质改善.     

人工净化系统对尚贤湖水质变化分析与建议

尚贤湖位于无锡市新城区,是典型的封闭型人工湖泊,采用人工净化系统投入运行以维持改善湖水水质。根据近30个月湖水总氮、总磷监测分析,结合雨水和自然蒸发对尚贤湖水质的影响,研究人工净化系统对湖水总氮、总磷的削减功能。结果表明,近年来尚贤湖湖水总磷含量维持在较低水平,总氮含量持续升高,湖水有富营养化的趋势。总氮、总磷浓度呈现夏季、秋季较高,而冬季、春季低的特点。尚贤湖内人工净化系统运行初期对尚贤湖湖水总氮的削减起到了重要作用,在冬季和夏季表现出良好效果,但系统对总氮的去除效能波动较大。结合雨水和湖水蒸发的影响,人工净化系统对尚贤湖总氮年削减量为353.94 kg,总磷年削减量为20.69 kg。通过与无锡市五里湖湖水修复现状的对比发现采用单一的人工净化系统可以在短期内维持湖水水质,但对湖泊的长期治理与改善仍需要结合底泥清淤、生态修复等方法,最终达到在湖中建立稳定生态净化系统的目的。     

深圳荔枝湖富营养化成因和总磷模型分析

通过9个月水质连续监测,分析了深圳荔枝湖污染来源和负荷.外源污染主要来自雨水管网溢流,降雨后湖水水质急剧恶化,TP浓度可高达0.347 mg/L.底泥释放试验表明,总氮第1周平均释放速率为0.036 8 g,(m2·d),磷源在好氧条件下释放较少.并建立荔枝湖四湖总磷串联模型,通过2组实测数据进行校验,计算结果和实测值吻合;在此基础上,用模型分析,设计初始条件下,采用组合治理工艺每天连续运行24 h,则需要2.18 d可将荔枝湖各湖TP浓度恢复为0.1 mg/L以下,达Ⅳ类地表水标准.     

湖库富营养化指标的高频监测方法研究

湖泊和水库中蓝藻水华等富营养化灾害的形成往往只需几天的时间,因此,在富营养化水体的水质管理上需要进行高频的水质指标监测.本研究以新安江水库(千岛湖)为例,基于水质传感器探头现场获取的水质参数,采用多元逐步回归分析方法,获得总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl)、营养状态指数(TSI)、透明度(SD)等指示湖库富营养化状况的关键水质指标与水体藻蓝素(PC)、浊度(TURB)、有色可溶性有机物(CDOM)、电导率(EC)、溶解氧(DO)等现场水质参数之间的定量关系,以满足高频监测湖泊富营养化关键指标的需要.结果表明,2013年调查期间,新安江水库各湖区水质差异较大,调查的54个点位中,SD介于1.10~8.60 m之间,TN介于0.78~1.68mg·L-1之间,TP介于7.90~71.1μg·L-1之间,具有较为宽泛的代表性.相关分析表明,CDOM与TN、TP、CODMn、Chl、TSI、SD均存在显著的相关关系,可以作为新安江水库水质富营养化状况的一个重要自动监测指标;TURB与TP、Chl、SD、TSI之间也显著相关,PC则与TN、CODMn相关,而探头获得的叶绿素浓度值(Chls)与TN、SD显著负相关.通过与实测值比较表明,统计分析建立的富营养化指标多元回归方程估算值与实测值吻合度较高,能够满足水体管理的需要.本研究为湖泊和水库的富营养化灾害监控、预警提供了理论依据.     

沉积物有效态磷对湖库富营养化的指示及适用性

为探究不同类型湖库沉积物有效态磷对富营养化的指示意义及适用范围,选取了12个不同水深、不同换水周期的湖泊和水库进行4季度的水样、沉积物样品采集,以SMT分级方法提取的氢氧化钠磷(Na OH-P)作为沉积物有效态磷,分析了湖库中沉积物和水相磷含量之间的关系.结果表明,12个湖库的沉积物和水相磷含量差别大,沉积物Na OH-P含量范围为86～584 mg·kg-1(均值263 mg·kg-1),总磷含量225～760 mg·kg-1(均值502 mg·kg-1);水体总磷含量范围为0. 02～0. 35mg·L-1(均值0. 11 mg·L-1); 12个湖库的水体叶绿素a含量差异也很大,分布范围为3～349μg·L-1(均值51μg·L-1);沉积物与对应的水相各形态磷含量之间的相关分析发现,沉积物有效态磷与水相磷含量之间的相关性高于沉积物总磷,Na OHP比总磷能更好地反映湖库的富营养化状态,然而只有在换水慢的浅水湖库中,这种沉积物Na OH-P与水相磷的相关性才达到显著水平,表明"换水周期"和"水体深度"是影响沉积物Na OH-P与水相磷含量相关关系的两个关键因子:在换水快或是深水的湖库中,即使沉积物有效态磷含量较高,但是受多种因素影响,沉积物Na OH-P与水相磷含量的相关关系可能并不显著,而在换水慢的浅水湖库中,沉积物作为源和汇频繁与水体磷进行交换,尤其是在夏季藻类暴发时期,对水相磷升高贡献大,成为该类水体富营养化问题易发生、难治理的潜在缓冲因子.     

滇中三大湖泊氮、磷水质变化趋势研究

通过对滇中抚仙湖、星云湖和杞麓湖1988～2005年总氮、总磷浓度的变化研究,发现抚仙湖全湖总氮平均浓度为0.179mg/L,总磷平均浓度为0.009mg/L;星云湖总氮为0.926mg/L,总磷0.075mg/L;杞麓湖总氮为2.446mg/L,总磷0.055mg/L.抚仙湖水质明显优于星云湖和杞麓湖,星云湖次之,杞麓湖水质呈逐年恶化趋势.     

太湖出入湖河道与湖体水质季节差异分析

基于2016年太湖16条主要河道及对应湖体的水质逐月监测数据,深入探讨了太湖流域不同分区河道的外源营养盐输入对湖体水质影响及其季节变化.结果发现:(1)太湖流域河道总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的月平均浓度均高于对应湖体,主要入流区河道与临近湖体的营养盐浓度呈现显著正相关,表明外源补给对湖体营养盐浓度产生巨大影响;(2)无论是河道还是湖体的营养盐浓度,均呈现明显的季节变化,且峰值产生月份不同:河道平均TN最高值出现在3月,为4.82 mg·L-1,平均TP最高值出现在12月,为0.218 mg·L-1;湖体TN、TP峰值均出现在蓝藻水华暴发期间(7月),分别为4.13 mg·L-1和0.255 mg·L-1;(3)极端降水过程短期内能明显降低河道营养盐浓度,但会引起湖体营养盐外源负荷的明显增高,不利于湖体富营养化控制.本研究表明,对于空间异质性较高的大型浅水湖泊,流域河道入湖污染对湖体营养盐时空格局具有重要的塑造作用,而湖体的污染物自净能力、蓝藻水华物质的空间堆积及风浪引发的底泥再悬浮作用等也都对湖体营养盐浓度、时空格局产生重要影响.     

三峡水库成库后支流库湾营养状态及营养盐输出

三峡水库成库后,对受成库影响的12条主要支流库湾营养状态及营养盐输出状况进行了初步研究.结果表明,支流库湾总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数、叶绿素a含量和透明度差异较大,透明度范围为0.10～3.5 m,TN含量范围为0.535～7.47 mg·L-1,TP含量范围为0.016～0.835 mg·L-1,高锰酸盐指数范围为1.55～5.88 mg·L-1,叶绿素a范围为1.38～23.7 mg·m-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与高锰酸盐指数呈显著正相关(r=0.6242,p＜0.01).利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明,5月和6月份分别有5条和8条支流达到富营养化水平,其余河流为中营养.三峡水库蓄水后,支流库湾的富营养化程度较成库前严重.12条次级河流排放TN、TP、高锰酸盐指数和NH4 -N分别为668、26.7、890和99.2 g·s-1.三峡水库完工后,因支流库湾区水体流速进一步减缓,富营养化趋势将加重.     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

重庆园博园龙景湖的富营养化状态与水质分析

龙景湖位于重庆市北部新区园博园内,以自然降水为补给水源,在构建园博园景观、调节湖区小气候、改善周围生态环境、提供居民休闲等方面具有重要功能。为了及时掌握龙景湖水质变化情况,对水体中TN、TP、CODMn、Chla含量及水体透明度等进行监测分析,运用综合营养状态指数法对龙景湖营养状态进行评价。研究表明:龙景湖水体中TN、TP含量超标污染严重,Chla含量亦较高,其他指标处于正常景观用水范围内,水质总体处于轻度-中度富营养化范围。秋亭桥是全湖水质最差的地方。相关分析表明综合营养状态指数与透明度呈极显著负相关关系,与pH、溶解氧、CODMn、BOD5、Chla呈极显著正相关关系。开展监测以来,龙景湖水质明显恶化,治理工作刻不容缓,应从入湖污染源控制、湖水污染治理及管理工作三方面着手,采取综合治理措施。     

Temporal and spatial changes in nutrients and chlorophyll-a in a shallow lake, Lake Chaohu, China: An 11-year investigation

Temporal and spatial changes of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and chlorophyll-a (Chl-a) in a shallow lake, Lake Chaohu, China, were investigated using monthly monitoring data from 2001 through 2011. The results showed that the annual mean concentration ranges of TN, TP, and Chl-a were 0.08-14.60 mg/L, 0.02-1.08 mg/L, and 0.10-465.90 μg/L, respectively. Our data showed that Lake Chaohu was highly eutrophic and that water quality showed no substantial improvement during 2001 through 2011. The mean concentrations of TP, TN and Chl-a in the western lake were significantly higher than in the eastern lake, which indicates a spatial distribution of the three water parameters. The annual mean ratio of TN:TP by weight ranged from 10 to 20, indicating that phosphorus was the limiting nutrient in this lake. A similar seasonality variation for TP and Chl-a was observed. Riverine TP and NH₄⁺ loading from eight major tributaries were in the range of 1.56×10⁴-5.47×10⁴ and 0.19×10⁴-0.51×10⁴ tons/yr over 2002-2011, respectively, and exceeded the water environmental capability of the two nutrients in the lake by a factor of 3-6. Thus reduction of nutrient loading in the sub-watershed and tributaries would be essential for the restoration of Lake Chaohu.     

基于门限极值理论的湖泊水质参照状态的确定

在前人工作的基础上,利用门限极值的广义Pareto分布理论和超出阈值峰(Peak Over Threshold,POT)方法,提出了一种确定湖泊参照状态浓度的新方法.该方法不仅能够给出更为精确的置信区间,而且克服了广义极值分布理论取用数据浪费等缺陷.将该方法应用到太湖的水质基准参照状态中,通过POT方法对太湖8个站点1995~2006年总氮(TN),总磷(TP)和叶绿素a(Chl-a)的数据进行预处理,分别以-1.0mg/L, -0.05mg/L与-4μg/L作为它们观测值相反数的门限值,结果表明观测值的相反数符合广义Pareto分布,验证了方法的可行性.推荐采用25%分位点的值作为太湖总氮,总磷和叶绿素a的参照状态,即太湖的参照状态是:总氮0.66mg/L;总磷0.023mg/L;叶绿素a为1.27μg/L.最后分别得出了它们各自的95%置信区间,而且其精度明显高于广义极值分布理论结果.     

天目湖水质演变及富营养化状况研究

为了解长江中下游地区濒临城市的湖泊型水库富营养化情况并在此基础上提出治理对策,选择了具有代表性的旅游景区天目湖（沙河水库）为研究对象,在2006年对其水质情况进行了每月1次的周年调查, 2007年5月～2007年12月又进行了隔月1次的水质调查. 2006年调查结果表明,水体总氮（TN）和总磷（TP）的平均浓度分别为1.49 mg/L和0.06 mg/L,较2001～2002年分别增长了2.7倍和2.0倍;水体高锰酸盐指数的平均值为3.68 mg/L,比2001～2002年稍有增加;水体透明度（SD）的平均值为1.2 m,比2001～2002年下降了25 cm, 2006年藻类生物量平均值为46.39 mg/L.天目湖已经由2001～2002年的中-中富营养化状态转变为2006年的中富营养化状态.根据2006年水质调查结果以及沉积物、渔业生产、浮游生物、底栖生物等综合调查结果提出并实施了天目湖的治理方案,即必须采取措施控制农业面源、入湖河流、旅游业等外源性污染以及降低水土流失造成的入湖悬浮物质含量以提高水体透明度,从湖泊外源、内源以及湖泊生态系统的物质循环三者之间的关系着手制定天目湖治理方案. 2007年水体TN的平均浓度为1.25 mg/L;TP平均浓度为0.05 mg/L;藻类生物量平均值为22.56 mg/L. 2007年的再次调查结果表明这些措施的实施对水体营养盐含量以及浮游生物量的降低已初见成效.     

曝气和阿科蔓填料对月湖围隔中的水质改善作用

在重富营养化的武汉月湖建立围隔,研究了曝气和投放阿科蔓填料对水质的改善作用。结果表明:建立围隔(5m×5m)后,会使内外水的TP浓度产生明显差异,发生水华的程度和频率增加,进而对透明度(SD)、Chla和COD造成负面影响;水下曝气、放置水花生浮床能够减轻水华发生的频率和程度。经13个月的曝气(每天2~3小时),能够明显降低水中的TN浓度,对TP和COD没有明显影响,在有水华时,能够通过抑制水华而降低Chla,提高SD;在没有水华时,对Chla和SD无明显影响。经11个月的围隔实验,投放阿科蔓(每个围隔2m)2能够能够降低COD和Chla浓度,提高SD,但对TN、TP浓度没有明显影响。     

三峡前置库汉丰湖试运行年水文水质变化特征

汉丰湖是为解决三峡蓄水在重庆市开县(今开州区,下同)境内形成的38 km2消落带修建的前置库,因独特的"库中库"调控模式,季节性大范围消落区湿地、生活污染和农业面源污染源、城市和人口承载,具有特殊的水文特征及生态环境特征.2015年汉丰湖试运行期间,汉丰湖受三峡水位调控影响,兼具湖泊、河流、回水河湾等形态特征,结合水文形态变化特征和水质指标时间聚类分析,结果表明:(1)试运行年水文水质有4个特征变化时期:5~8月为T1(河流形态期),1月、3月和11~12月为T2(湖泊形态期),2月、4月和9月为T3(水位变动期),10月为T4(水华敏感期).(2)通过主成分分析和逐步回归分析发现汉丰湖水体富营养化在不同时期受不同主导成分影响,主成分累积贡献率在上述时期分别为82.93%、77.61%、78.32%、88.40%.T1时期主要水质影响指标为DP、TP、SD、pH;T2时期主要水质影响指标为TN、DN、DP、TP、NO_3~--N;T3时期主要水质影响指标为SD、NH_4~+-N、DN、T;T4时期主要水质影响指标为TN、DN、DO、NH_4~+-N、pH、高锰酸盐指数、H、NO_3~--N.(3)用主成分分析简化水质指标之间的相关性,以因子得分(score values)为自变量用于多元线性回归分析,结果发现各时期Chl-a与因子分值明显相关,T1时期Chl-a主要受水体氮含量影响,主要影响成分为PC2;T2时期Chl-a主要受水体氮、磷营养盐状态影响,主要影响成分为PC1;T3时期Chl-a主要受水深变化影响,主要影响成分为PC3;T4时期Chl-a主要受水动力影响,主要影响成分为PC3.综上所述,汉丰湖试运行期间频繁且大幅度的水位变动是其水文水质变化的重要影响因素.     

贵州高原水库百花湖富营养化特征分析

为了解贵州高原水库百花湖的富营养化特征,于2011年5月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)对水体富营养化特征的主要指标及环境因子进行采样调查与分析。结果表明:2011年百花湖水库呈富营养型(TSI M>50)3个时期富营养化状态指数表现为丰水期>枯水期>平水期。百花湖水库的总氮(TN)、总磷(TP)和Chl-a表底层浓度的平均值分别为1.48~1.61 mg/L、0.04~0.07 mg/L、20.27~10.41 mg/m3;透明度(SD)为0.60~1.80 m。水体中Chl-a浓度与TN、TP浓度呈负相关和极不明显的关系,与NO-+-2-N、NH4-N浓度呈极显著负相关,与NO 3-N呈负相关,与水温呈正相关,与pH和DO呈极显著的正相关。     

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响

在太湖草型区、藻型区及河口区采集原状泥柱进行加藻培养实验,监测培养过程中溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、磷酸根(PO43--P)等相关指标的变化.结果表明,蔽光培养导致加藻体系中蓝藻大量死亡,形成水体极度缺氧环境(DO接近0),沉积物氮、磷释放量改变,上覆水NH4+-N、PO43--P...     

我国湖泊富营养化效应区域差异性分析

通过分析我国湖泊富营养化相关指标的区域差异性,发现在相同营养物质条件下,浮游藻类生物量却有所差异,说明不同区域浮游藻类对营养物质总氮（TN）和总磷（TP）的利用效率存在显著的区域差异性.利用SPSS中的曲线估计功能,分析我国不同湖泊区域lg Chl-a分别与lg TN和lg TP的线性方程,通过比较线性方程的斜率分析不同湖泊区域浮游藻类对营养物质TN和TP的利用效率,蒙新高原、云贵高原、东北平原-山地、长江中下游平原及华北平原,lg Chl-a与lg TP线性方程的斜率由高到低依次为1.002、0.817、0.761、0.545、0.250.lg Chl-a与lg TN线性方程的斜率由高到低依次为1.401、1.058、0.447、0.239、0.099,分别为长江中下游平原、云贵高原、华北平原、东北平原-山地及蒙新高原.由此可见,东北平原-山地和蒙新高原TP对浮游藻类生长的影响大于TN,而在华北平原、长江中下游平原和云贵高原,TN对浮游藻类生长的影响大于TP.另一方面,通过分析浮游藻类生物量与水体透明度之间的相关性,阐明藻类生长繁殖对不同区域湖泊水体透明度影响的区域差异性,结果表明,湖泊中浮游藻类生长繁殖对水体透明度影响最大的是云贵高原,其次是东北平原-山地、蒙新高原和华北平原,长江中下游平原水体透明度与浮游藻类生物量之间没有显著相关性.     

利用复合微生物菌剂控制水华的治理工程试验

为了探索利用微生物控制正在爆发水华的富营养化城市内湖的效果,试验利用光合细菌(Rhodop seudomonas palustris)、芽孢杆菌(Bacillus subtilis)2种微生物菌剂,采用直接投放的方式,治理武汉市重度富营养化湖泊四美塘湖(西),治理时间从2008年8月1日持续到2008年9月27日,治理结束后,湖水水质从劣Ⅴ类提高到Ⅴ类,高锰酸钾盐指数除去率达52.78%,TN除去率达49.26%,TP除去率达73.02%,氨氮除去率达16.18%,Chl-a含量降低了46.70%。治理进行1个月后,湖水的感官效果大幅提高,藻类水华完全消失,透明度提高,不良气味消失。在投菌结束后的3个月内,湖水水质仍然保持良好,没有出现反弹。利用复合微生物菌剂治理富营养化湖泊,控制水华的爆发,是一种经济、快速、无二次污染的富营养化水体治理方法,如将其与其他的治理技术相结合将会使其在富营养化水体治理领域中发挥重要的作用。