温州市鳌江水系叶绿素a和氮、磷的分布特征与富营养化研究

为探究温州市鳌江水系氮、磷污染特征,选取17个采样断面,于2022年1月、2022年6月进行两次水样采集,并据此对水体理化指标、氮磷浓度与叶绿素a(Chl-a)的时空分布特征进行研究,利用灰色关联度分析方法判别理化指标、氮磷营养盐与Chl-a的相关性。同时运用氮磷比判定鳌江水系的营养限制因子,并初步判定鳌江水系的富营养化程度。结果表明：Chl-a、氮磷营养盐浓度存在时空差异;根据灰色关联度判定总氮、溶解性无机氮、氨氮是鳌江水系枯水期Chl-a的主要影响因子,氨氮、溶解性总磷和可溶性磷酸盐是丰水期Chl-a的主要影响因子;鳌江水系在丰水期主要表现为磷限制状态,枯水期主要表现为氮、磷共同限制状态;鳌江水系富营养化评价结果显示丰水期富营养化较严重,下游河段较上游河段严重。     

地表水中浮游植物叶绿素a的测定

比较了研磨法和超声法测定浮游植物叶绿素a结果表明,丙酮一超声法对浮游植物叶绿素a的萃取效率优于研磨法,人为误差小、精密度较高、且简便安全。     

池塘养殖水体pH、营养盐、叶绿素a及3种磺胺类抗生素分布特征及其相关性分析

为了解农村池塘养殖水体的水质情况,分析了湖北宜东平原34个农村分散养殖鱼塘水体中pH、叶绿素a、总氮(TN)、总磷(TP)及3种磺胺类抗生素(SAs,即磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑及磺胺异噁唑),并讨论了它们之间的相关性.结果表明,所监测鱼塘水体pH值差异较小,范围为7.26~8.96,但鱼塘之间的TN、TP及叶绿素a含量差别大,其含量范围分别为0.074~47.185 mg/L、0.007~1.311 mg/L及4~421 μg/L.其中有85.29%的鱼塘水体TN含量劣于地表水V类标准,17.65%TP劣于V类,只有3个鱼塘的叶绿素a含量小于10 μg/L,水体富营养化严重.鱼塘水中3种SAs的浓度范围为23~828 ng/L,其检出率顺序为磺胺异噁唑(47%)> 磺胺甲噁唑(18%)> 磺胺二甲嘧啶(6%).对所考察因子的相关性研究表明,鱼塘养殖水体的pH、TN及TP无相关,但磺胺二甲嘧啶与TN/TP呈显著正相关(r=0.345,P=0.05).叶绿素a与水体中TN及TP的关系呈较好的幂指数函数关系,而且TP为浮游植物的生长限制因子.     

中国主要湖泊叶绿素与总磷关系

根据中国５０个主要湖泊叶绿素与总磷调查资料，统计计算结果表明湖泊水体中叶绿素与总磷具有显著相关性。     

红枫湖水体中叶绿素a的遥感监测

以地处贵州中部的红枫湖水库为研究区,2010年的ALOS影像为基础,利用B3、B4(三波段和四波段)的乘积影像研究红枫湖水库库区表面的叶绿素a分布情况。结果表明,库区水体叶绿素a浓度在空间分布上呈现自三岔河入水口到北湖逐渐降低,沿岸边向湖中心逐渐降低的态势。探讨了适宜该库区的水体叶绿素a的提取方法,并引入基于费歇尔准则的最优分割算法,利用计算机编程实现了该库区叶绿素a分布水平的最优分划。这一系列针对该库区水体叶绿素a提取、分析和监测的优化方法,对该水源地的污染监测和库区的生态治理有一定的参考价值。     

三亚河口海域叶绿素a与海洋环境因子的关系研究

根据对三亚河口海域叶绿素a(Chl-a)浓度及海洋环境因子的监测结果,分析了Chl-a和各环境因子的空间分布情况,以及Chl-a与各环境因子的相关关系。结果表明,三亚河口海域的表层水温、pH、盐度、悬浮物、高锰酸盐指数、DO、营养盐等环境因子的空间分布明显受到陆地径流注入的影响;该海域的Chl-a浓度较低,表层平均值为0.203mg/m3,底层平均值为0.179mg/m3,且靠近河口采样点的表层Chl-a浓度是底层的数倍,远离河口采样点的底层Chl-a浓度是表层的数倍,造成这种空间分布格局的主要原因可能是靠近河口采样点表层海水中的营养盐更容易得到陆地径流的补充;该海域的Chl-a浓度与无机氮(DIN)呈极显著负相关,与活性磷(DIP)呈极显著正相关,与两者质量浓度之比(DIN/DIP)呈极显著负相关,与其他环境因子均不存在相关性,Chl-a浓度主要受磷含量的控制;该海域Chl-a浓度与Cd、Pb、Cu、Hg、As浓度基本未呈现出相关关系。     

微生物絮凝剂的研制及其对水体叶绿素a的去除

从土壤中分离到一株能产高效絮凝剂的细菌,定名为SKDX-1。对该菌株产生絮凝剂的最佳生长条件进行了研究,结果表明,该菌株在28℃,摇床(150 r/min)培养条件下,产絮凝剂的最适pH范围为7～8,最佳利用的碳源为蔗糖,氮源为酵母膏。利用蛋白质类和糖类化合物的特征反应对本研究中制备的微生物絮凝剂的成分进行分析,结果表明,该絮凝剂主要成分为蛋白质和糖类物质。分别以城市景观水体和高岭土悬浊液为材料,分析该絮凝剂的去除效率,结果表明,该絮凝剂对水体中叶绿素a的去除率高达87.14%,对高岭土悬浊液的去除率为96%。细菌理化实验表明,该菌株为革兰氏阴性,菌落乳白色、边缘光滑。     

基于实测光谱的叶绿素a估测模型

为了有效地监测太湖湖区的富营养化程度,建立一种最佳的估测模型。对太湖水体进行了连续监测,获得了从2004年10月20～29日的实测光谱数据和水质数据。通过实测光谱反射率和叶绿素a浓度的相关分析,得到了叶绿素a反演的最佳波段,并通过比值法、反射峰位置法、峰谷距离法、峰高法和一阶微分法建立了基于实测光谱的叶绿素a浓度的估测模型。通过14个检验点,分别对5种模型进行了对比分析,结果发现,通过比值法建立的估测模型总体误差最小,估测精度最高,其695 nm附近反射峰与677 nm反射谷的比值与叶绿素a浓度之间具有良好的相关性,可决系数R²可达0.7433,可以作为整个湖区叶绿素a浓度的最佳估测模型。最后,应用该模型对该季节湖区的营养化程度做出了总体评价。     

底泥营养盐的释磷对富营养化湖泊的影响

富营养化是中国湖泊的重大环境问题。当湖泊的污染外源受到控制以后，由于沉积物（底泥）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。底泥营养盐就成为湖泊富营养化的主导因子，特别是溶解态的磷会逐步释放，成为水体富营养化的主导因子。沉积物中磷的循环在一定程度上决定着富营养化的进程，对水体磷含量有深刻的影响。结合国内外研究动态，对底泥磷形态、磷释放与水体水质的关系作了概述，并对底泥磷释放的研究方向以及控制湖泊富营养化发表了一些见解。     

基于GOCI数据的太湖叶绿素a浓度反演和蓝藻水华遥感监测

太湖蓝藻水华是广为关注的环境问题,迫切需要实现蓝藻水华的动态监测。利用静止轨道海洋水色遥感器(GOCI)遥感数据构建了太湖叶绿素a反演的三波段模型,使用归一化植被覆盖指数(NDVI)进行蓝藻水华监测,并进行了富营养化评价。结果表明:(1)三波段模型优于波段比值模型,可以用于GOCI遥感数据反演太湖叶绿素a浓度。(2)2019年6月3日太湖叶绿素a大致呈湖心和西部浓度低,北部和西南沿岸浓度高的空间分布;从10:15至15:15,叶绿素a浓度先升高后降低。(3)竺山湖和椒山周边水域水华聚集情况较为严重,是当天重度水华的主要发生区域;水华的时间变化规律同叶绿素a浓度变化规律一致。(4)对2019年4月和6月的GOCI遥感数据进行富营养化评价发现,太湖富营养化水平总体呈西部高东部低、北部高南部低、边缘高中间低的趋势;6月较4月富营养化水平明显加剧。     

污泥堆肥对土壤环境和小麦重金属含量的影响

污泥中含有大量的有机物、重金属以及病原菌等,不加处理任意排放会对环境造成严重的污染.以中国矿业大学(南湖校区)污水处理厂剩余污泥为研究对象,通过堆肥实验以及堆肥农用的盆栽实验得出,污泥堆肥整体上可以降低污泥中重金属和有机质的含量,TN含量在堆肥过程中先增加但最终下降,TP含量在堆肥过程中有所增加;污泥堆肥农用后,随着堆肥施用量的增加,土壤和小麦中的重金属含量有所增加;土壤中的有机质、TN和TP含量也有所增加;当小麦长势最好时,有机质比空白样增加了27.6%,TP增加了232.4%,TN增加了213.5%;从有机质和TN角度看,污泥堆肥施用量大于20 t/hm2时,土壤肥力达到高肥标准.     

淀山湖沉水植物死亡分解过程中营养物质的释放

测定了上海淀山湖5种常见沉水植物的营养成分含量及其死亡后在好氧(DO>3.5 mg/L)或低氧(DO<3.5 mg/L)状态下分解释放TN、TP和有机物(以高锰酸盐指数计,下同)等营养物质的动态过程,并对营养物质释放强度与营养成分含量的相关性进行了分析.结果表明, 5种沉水植物中,金鱼藻的TN和TP含量最高,质量分数分别为(4.07±0.22)%和(0.99±0.09)%;好氧状态下TN和有机物的释放强度大于低氧状态,两种状态下TP的释放强度没有显著差异;TP的释放比TN快,一般需10 d左右,而TN和有机物的释放分别需要29 d和20 d左右;在好氧状态下,NO-2-N、NO-3-N和可溶性总磷酸盐的平均释放强度与植物TN含量呈显著正相关(p<0.05),NH 4-N的平均释放强度与植物TP含量呈显著正相关(p<0.05);在低氧状态下,NO-2-N的平均释放强度与植物TN含量、NO-3-N的平均释放强度与植物TP含量分别呈显著正相关(p<0.05);有机物的平均释放强度与植物TP含量呈极显著负相关(p<0.01).     

基于MODIS数据遥感反演呼伦湖水体总磷浓度及富营养化状态评价

水体中总磷的浓度是衡量水环境的重要指标之一,对于水质和富营养化评价的研究具有重要意义。利用遥感卫星反演TP浓度并进行湖泊富营养化评价可以对湖泊TP浓度分布及富营养化程度进行全面整体监测,对水体水质实时动态监测和富营养化、洪灾等应急处理有较大的实用价值。以呼伦湖为研究区域,分别用2012年8月5日和2013年7月2日13个取样点的实测TP浓度值并结合同一天MODIS影像,进行TP浓度的特征波段选择,建立了基于MODIS遥感影像的半经验回归模型并进行验证,然后,应用模型反演呼伦湖2013年5—10月水体TP浓度值并结合舒金华修正营养状态指数模型进行富营养化评价。结果表明,在呼伦湖流域应用MODIS数据500 m分辨率中的第6、7波段可以较好地模拟水体中的TP浓度,呼伦湖2013年5—10月TP浓度分布较均匀,水体呈富营养化水平,与日常观测和其他学者得到的结果一致。研究表明,模型具有一定的预测能力,利用MODIS影像可以较好地对湖泊水体TP浓度进行反演并评价富营养化水平。     

蚯蚓活动对培养床基质中TN、TP含量及分布的影响

为了探究蚯蚓活动对培养床基质中TN、TP含量及分布的影响,采用A1、A2、B1和B2 4组培养床进行实验,培养床以纯污泥或污泥和秸秆的混合物作为待处理基质,蚓粪和牛粪的混合物作为缓冲基质,A组不接种蚯蚓,B组接种蚯蚓。经过90 d的连续培养,结果表明:A1、A2、B1和B2待处理基质中TN平均值比初始值分别下降25.79、24.91、37.18和37.51 g·kg-1,其TP平均值比初始值分别下降1.86、3.62、7.43和9.44 g·kg-1;A组缓冲基质和底层土壤中TN和TP比初始值有所增加,而B组缓冲基质中TN和TP比初始值有所减少,底层土壤中TN和TP比初始值有所增加。同时,蚯蚓活动不仅使基质中的TN和TP含量明显降低,还能显著缓解待处理基质的板结状况,提高待处理基质的土地利用价值。     

人工浮床栽培7种植物在富营养化水体中的生长特性研究

本研究利用人工浮床在富营养化水体栽培了7种植物,成活率都在70%以上,2个月的生长期内生物的生长量都超过20kg鲜重/m2.浮床栽培芦苇的净化效果最好,每平方米的芦苇浮床可以使117.93 m3的水从V类水质净化为Ⅲ类水质(以总磷计),其次分别为荻、水稻、蕹菜、牛筋草、香蒲和美人蕉.对蕹菜和水稻植株的检测表明,分别作为蔬菜和青饲料完全符合国家有关卫生标准.     

人工浮床栽培7种植物在富营养化水体中的生长特性研究

本研究利用人工浮床在富营养化水体栽培了7种植物，成活率都在70％以上，2个月的生长期内生物的生长量都超过20kg鲜重／m^2。浮床栽培芦苇的净化效果最好，每平方米的芦苇浮床可以使117．93m^3的水从Ⅴ类水质净化为Ⅲ类水质（以总磷计），其次分别为荻、水稻、蕹菜、牛筋草、香蒲和美人蕉。对蕹菜和水稻植株的检测表明，分别作为蔬菜和青饲料完全符合国家有关卫生标准。     

3种负荷对模拟垂直流人工湿地去除氮、磷效果的影响

为探讨水力负荷、有机负荷和悬浮物固体负荷对垂直流人工湿地基质去除氮、磷效果的影响,采用了人工土柱模拟实验的方法,对不同数值的水力负荷、有机负荷(COD)和悬浮固体负荷单因素影响条件下垂直流人工湿地出水中TN、TP的浓度进行了监测。实验结果表明,在3种负荷单一因素影响条件下,垂直流人工湿地处理出水中TN、TP的浓度均随着负荷的增加而增加,即降低水力负荷、有机负荷、悬浮固体负荷均有利于降低垂直流人工湿地处理出水中TN、TP的浓度。当水力负荷为50 cm/d,垂直流人工湿地TP的去除率较高,达到71.52%;当有机负荷为50 g/(m2·d),TN的平均去除率较高,达到41.84%;当悬浮固体负荷为75 g/(m2·d),TP的平均去除率较高,达到92.13%。因此,在水力负荷实验中,当水力负荷为50 cm/d,垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较佳;在悬浮固体实验中,当悬浮固体负荷为75 g/m2·d,垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较好;在有机负荷实验中,当有机负荷(COD)为50 g/(m2·d),垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较好。     

梁滩河沉积物中氮磷垂直分布研究

以梁滩河为研究对象,从上游到下游布置了15个采样点,研究了这些采样点的氮、磷浓度,并以其中几个采样点为主要对象,着重研究了氮、磷在不同深度的垂直分布情况。结果表明,梁滩河的上游左支氮、磷浓度已经较高,而上游右支受污染严重,特别是TN严重超标,说明长期受到生活污水和农业废水的污染。分析其垂直分布规律,TN、TP最高值大多出现在中间层,TP在底层的浓度总体要比表层高,而TN在底层的浓度总体要比表层低。梁滩河沉积物中氮、磷主要集中在中间层,中间层是营养物储存的主要场所。     

深水井循环处理对养殖水体蓝藻控制及对水质的改善

为了解决罗氏沼虾养殖水体蓝藻泛滥、危害养殖、污染周边水环境的问题,建设了深水井循环水处理示范工程,对工程运行进行了跟踪测定。结果表明,通过深水井循环处理后,蓝藻不能再漂浮于水面生长繁殖,而是沉淀到水底无光区衰亡,从而控制了蓝藻的繁殖。与对照塘相比,虾塘藻类叶绿素a浓度减少了69%,藻细胞总数削减了92%,消除了蓝藻泛滥现象,剩余藻类主要为颤藻、绿藻,化学需氧量降低了55%,总磷降低了46%,总氮降低了56%。