典型岩溶流域不同湿地水体氮磷分布及富营养化风险评价

【目的】探索岩溶流域不同湿地水体中氮、磷的分布特征及富营养化风险,为岩溶地区的湿地和水资源保护提供理论依据及技术参考。【方法】以滇东南典型岩溶流域普者黑为研究区,通过对流域内沼泽湿地、库塘湿地、河流湿地、湖泊湿地的枯水期、平水期和丰水期水质进行监测,测定不同湿地水体中氮(总氮(TN)和氨氮(NH_3-N))、磷(总磷(TP)和正磷(PO_4~(3-)-P))和溶解氧(DO)质量浓度的变化,并利用对数型幂函数普适指数对水体富营养化风险进行了评价。【结果】普者黑岩溶流域不同湿地水体中氮、磷质量浓度的时空分布特征明显,在丰水期最高,达到Ⅳ类水质标准,枯水期最低。湿地水体中,TN、NH_3-N和TP、PO_4~(3-)-P最高质量浓度均出现在丰水期的河流湿地中,分别达到1.72,0.95和0.113,0.035 mg/L,DO质量浓度在平水期的库塘湿地最高,达7.97 mg/L;枯水期湖泊湿地水体中TN、NH_3-N和TP、PO_4~(3-)-P质量浓度最低,分别为0.18,0.13和0.016,0.006 mg/L,在丰水期的沼泽湿地DO质量浓度最低,为4.39 mg/L。在不同类型的湿地中,氮、磷质量浓度由高到低表现为河流湿地库塘湿地沼泽湿地湖泊湿地,湿地大部分水体在不同时期均处于中等营养化状态,属磷限制状态。【结论】普者黑岩溶流域4种湿地水体在丰水期的富营养化程度为中等等级,面临水质恶化的风险,因此需合理利用及保护现有湿地,保证岩溶水资源有效补给,同时减少人类活动对水资源的污染。     

基于“源”“汇”景观指数的定西关川河流域土壤水蚀研究

基于"源-汇"理论,利用"源"汇"景观指数分析方法,计算甘肃定西关川河流域1995年、2000年、2005年和2010年的"源"汇"景观指数(LWLI,Location-weighted landscape index),对比分析"源"汇"景观空间格局变化与土壤水蚀的关系。结果表明:(1)关川河流域从1995年到2010年的LWLI_elevation、LWLI_distance和LWLI_slope指数呈降低的趋势。在高海拔和距流域出水口较远的区域,"源"景观的贡献逐渐小于"汇"景观的贡献。林地主要分布在坡度较小的地区,而草地主要分布在坡度较大地区。(2)"源"汇"景观综合指数LWLI从1995年到2005年持续下降,但2010年的LWLI值比2005年又有所提高,说明由于地区人口的扩大和自然资源的限制,某些地区农地扩张的压力依然很大。(3)20年间流域大气降水没有发生显著变化,但河川径流量、径流系数和土壤侵蚀模数逐年减少。LWLI与土壤侵蚀模数(P<0.05)具有显著正相关关系。LWLI能够较好地反映流域土壤水蚀规律,可作为流域水土流失评价的有效方法。对深入探讨黄土高原"退耕还林还草"工程与流域水文过程的关系,有效控制水土流失,优化黄土高原的治理,具有重要的理论和实践意义。     

流域非点源污染物输出的环境因子分析

通过流域断面水质监测和GIS的流域空间分析等手段建立石头口门水库流域基础数据库,运用多元统计分析和偏冗余度分析对枯水期和丰水期影响流域非点源污染物输出空间分异的自然环境、人为干扰、尺度因素及其交互作用等环境因子进行了定量分解,运用冗余分析方法探讨了两个时期不同环境因子对流域非点源污染物输出种类及其形态的影响。结果表明,所选环境因子在枯水期和丰水期分别解释了流域非点源污染水质空间变异的64.5%和68.2%;两个时期纯自然环境对非点源污染的影响均最为显著,分别解释了水质空间变异的43.7%和59.5%,其次是纯人为干扰,均超过了20%。自然环境-人为干扰的组合在枯水期较为强烈地影响非点源污染的产出,占到水质空间变异的20%以上,而在丰水期这一作用不明显。枯水期,以居民用地为主的人为干扰控制着流域内以氨氮和颗粒有机氮为主的氮的输出以及有机物质的输出,而以流域面积为主的尺度因素则主要影响可溶性磷和有机物质的输出。对于丰水期而言,非点源污染物输出的种类和形态受到不同类型环境因子组合的控制。     

贵州草海底泥-上覆水中氮磷含量时空分布特征

为促进贵州高原湿地草海的可持续发展,改善草海水环境状况,恢复草海保护区的湿地功能,研究了草 海在丰水期和枯水期的底泥及上覆水的氮磷时间和空间分布特征,并以叶地表水环境质量标准曳作为评价依据对草 海水质进行评价。结果表明,两个时期草海底泥TN 和TP 呈现中等程度的空间变异性。丰水期草海底泥TN 的空间 特征是S 区跃N 区跃E 区,丰水期和枯水期底泥碱解氮含量为S 区跃N 区跃E 区;丰水期底泥有效磷含量分布规律为E 区跃N 区跃S 区,枯水期底泥有效磷含量为E 区跃S 区跃N 区。丰水期和枯水期草海底泥TN、碱解氮含量由南至北逐渐 升高,西至东逐渐升高。草海的东水域区的各项指标数值都比西水域区高。草海底泥及上覆水中主要是草海周边农 田化肥、周边村落畜禽养殖所产生的粪尿和居民的生活污水。应重视农业生产中对废弃物和废水排放量的限制。     

丰乐河流域磷污染输出特征及最佳管理措施

为了更好地防控丰乐河流域的面源磷污染,通过该流域水文和水质数据对SWAT模型的径流和总磷（TP）参数进行率定与验证,模拟2011—2021年流域TP负荷时空分布特征,分析最佳管理措施（BMPs）对TP输出的削减效果。结果表明：时间分布上,流域年均TP输出量为77.58 t,2020年TP输出量最多（141.65 t）,是2019年的4.3倍;TP输出主要集中在汛期（5—10月）,占全年输出量的70.1%。空间分布上,耕地占比较高的子流域TP负荷强度高,其空间差异性与土地利用密切相关;耕地与林地在汛期、非汛期月TP负荷相关系数分别为0.924 7、0.419 3。减量化施肥、植被缓冲带和植草河道能有效削减TP输出,单个BMPs中植被缓冲带对TP削减效果最好,实施综合管理措施对流域TP削减效果最佳,年削减率达43.41%~61.23%。丰乐河流域磷污染输出受降水特性和土地利用共同影响,通过减量化施肥、设置植被缓冲带或植草河道能够有效减少TP输出。研究成果可为相关区域控源减排提供理论依据和方法借鉴。     

新安江流域（黄山段）氮磷污染特征的研究

[目的]研究新安江流域黄山段氮、磷污染特征,为新安江流域生态补偿机制提供一定的参考。[方法]沿新安江流域黄山段布设了15个采样点,分别于丰水期、平水期、枯水期进行样品采集,并用分光光度法测定了样品中氮、磷等污染物的含量,分析新安江流域黄山段氮、磷污染特征。[结果]2013年新安江流域黄山段水质良好,氮、磷污染程度较低,总体能达到地表水Ⅲ类水质标准,但存在季节性差异和地域性差异。[结论]水质下降主要是由农业面源污染造成的,可以从农业管理方面加强治理。     

基于GIS的红枫湖流域土地利用变化与水质响应

为探究红枫湖流域土地利用变化与水质的响应,利用ENVI 5.2、Arc GIS 10.2软件对红枫湖流域2001、2008年和2016年的Landsat TM影像进行解译,选取监督分类法结合人工修正将研究区分为水域、林地、耕地、草地、建设用地、未利用地6个土地类型,并与水质进行Spearman秩相关分析。研究表明,红枫湖流域以林地和耕地为主,占总面积的60%以上。从2001年到2016年,耕地、林地、未利用地均有所减少,主要流入建设用地和草地,林地面积减少了10.68 km2,减幅达7.30%,建设用地增加了11.41 km~2,增幅达36.11%。2001年水质总体为Ⅲ类,建设用地与TP、NH3-N、COD呈现明显正相关关系,表明污染主要来自于工业源和生活源;2008年建设用地、耕地与营养指标表现出正相关关系,但未达到显著水平,水质总体为Ⅳ类,水质较差可能是工业源、农业源和生活污染源共同作用的结果;2016年耕地与TP、NH3-N、COD和DO的相关系数分别达0.757*、0.750、0.786*和-0.847*,说明在工业污染源和生活污染源得到治理后,农业面源成为红枫湖流域的主要污染源,但其排放系数较小,水质为Ⅱ类,没有对水质产生较大影响。总体上建设用地和耕地表现为污染"源"的作用,林地则呈现"汇"的效应。     

贵阳市城郊区不同土地利用方式下浅层地下水硝态氮含量的变化

通过对贵阳市城郊区浅层地下水的调查及采样分析,探讨土地利用方式对地下水硝态氮含量的影响。研究结果表明:不同土地利用方式下浅层地下水中NO3--N含量出现较大差异,与林地相比,城市生活用地、耕地和工业用地的地下水硝态氮平均含量分别增加2.47倍、3.88倍和2.25倍。丰水期地下水硝酸盐含量普遍高于枯水期。以NO3--N为评价指标,耕地、城市生活用地、工业用地地下水质在枯水期均为Ⅳ类,而丰水期地下水质均为Ⅴ类;林地地下水的NO3--N浓度在枯水期和丰水期均小于10 mg/L,水质达到Ⅲ类。     

西藏拉鲁湿地水质综合状况时空变化特征及污染源分析

依据2019年1月（枯水期）、5月（平水期）和7月（丰水期）西藏拉鲁湿地的采样点数据,利用改进后的内梅罗污染指数评价方法,研究不同时期拉鲁湿地水质综合状况时空变化特点,分析大致的污染物来源。结果表明,湿地不同水体环境指标浓度均表现为降低趋势,其NH₃-N、TP、COD和TN的平均值处于随时间推移呈现降低的趋势,而水体pH和DO的平均值表现为随时间变化先升高再降低的趋势;湿地在平水期和丰水期的水质情况比枯水期表现更为良好。枯水期,东北部表现为Ⅱ类水质,其余地区皆为Ⅰ类水质,其水质综合状况区域分布特点为由东北部向西部逐渐变好;平水期和丰水期,整体水质表现为Ⅰ类水质。枯水期,TN与NH₃-N存在极显著正相关（P<0.01）;平水期,TP与NH₃-N存在显著正相关（P<0.05）,TN与NH₃-N存在极显著正相关（P<0.01）;丰水期,TN与NH₃-N存在极显著正相关（P<0.01）。从枯水期到丰水期,西藏拉鲁湿地水体中DO、NH₃-N、...     

基于PCA的巢湖抱书河污染源解析研究

针对巢湖抱书河流域16个监测断面的COD、NH_3-N、TP,利用单因子指数法和综合污染指数法进行了枯水期、平水期和丰水期的水质评价。结果表明,枯水期COD超地表V类水标准断面占比为50%,NH_3-N为75%,TP为25%,平水期分别为100%、75%、100%,丰水期为81.25%、62.5%、75%,总体水质属于Ⅴ类和劣Ⅴ类水;综合污染指数评价结果,枯水期监测断面轻度污染占比6.25%、中度污染占比43.75%、重度污染占比43.75%、严重污染占比6.25%,平水期重度污染占比43.75%、严重污染占比56.25%,丰水期重度污染占比31.25%、严重污染占比68.75%,枯水期水质略优于平水期和丰水期;对NH_3-N、TP、COD、pH、DO、浊度、电导率指标进行了主成分分析,结果显示,氮磷为水质恶化的主要污染源。     

城市景观组分影响水质退化的阈值研究

运用景观格局与水质监测方法评价城市景观变化对河流水质的影响,是当前景观格局-效应研究的热点问题.为实现城市发展目标与水环境保护目标的统一,需要科学判断城市景观变化对水质的影响程度与范围,特别是以城市不透水表面为代表的景观组分变化,是目前水质退化研究中的核心对象,而对水质退化的景观阈值研究目前尚存争论.基于截面数据进行统计分析,构建阈值判定方法,选择深圳市为案例研究区,研究快速城市化地区的河流水质退化的景观阈值水平.结果表明,在深圳市,河流缓冲区宽度为100-200 m时,景观变化对水质显著性影响最高(P＜0.001).缓冲区内,景观变化与耗氧、营养盐等类指标呈指数关系,具有显著性,是这类指标变化的最主要影响因素;同时,景观变化与有毒物质及重金属等类指标呈指数关系,具有显著性,但并非这类指标变化的最主要因素.影响水质退化的不透水表面比例阈值水平介于38.2％-50％之间,最小阈值水平为38.2％,即当流域缓冲区内不透水表面百分比超过38.2％时,河流水质显著退化.     

基于“源-汇”理论的海口城市景观格局与热岛效应响应机制

城市化引起的土地利用/覆被变化加剧了热环境恶化。以2000、2005、2010、2015年和2018年5期Landsat遥感影像为数据源，选择热场变异指数、汇源景观贡献度和景观效应指数，分析海口陆域在城乡梯度上的源汇景观格局对城市热环境的贡献及其生态效应。结果表明:1）热岛梯度演变集中于西海岸、中心城区和江东新区等区域。2）不同汇源景观的平均热场变异指数不同，呈裸地>人工表面>源景观>灌木草地>农田>汇景观>林地>水体的规律。3）源、汇景观在中心城区对热岛贡献值最大，沿着梯度方向对热岛贡献度逐渐降低；随着城镇不断扩张，在城乡梯度方向汇区比例不断增大、源区比例不断减小，导致了热岛的空间转移与扩散。4）景观效应指数在中心城区段（T1～T7）沿城乡梯度快速递减且促进热岛比例大；在郊区段（T8～T21）波动上升且缓解热岛比例大。由此，提出基于区域景观系统理论的热岛缓解策略。     

资江尾闾集水区景观格局与非点源污染过程关系研究

为识别资江尾闾集水区非点源污染的关键源区并探究非点源污染过程与景观格局之间的关系,利用SWAT模型模拟非点源污染总氮、总磷的时空输出特征,选取景观格局指数定量描述景观格局特征,通过冗余分析(RDA)方法分别从景观、类型两个层次分析子流域尺度上非点源污染过程与景观格局的关系。结果表明:在率定期与验证期径流量、总氮、总磷的R2与ENS均大于0.66,表明SWAT模型在研究区的适用性较好;总氮、总磷的关键源区空间分布上不完全一致,在非点源污染输出的关键时期,关键源区分别贡献了研究区非点源总污染的31.64%、43.73%。景观格局与非点源污染过程的联系密切,景观水平上,流域内景观越破碎、景观类型越复杂、人类活动对其影响越大,非点源污染负荷输出值越高;类型水平上,聚集度指数(AI)、最大斑块指数(LPI)、斑块平均面积(AREA-MN)、斑块边缘密度(ED)是对"源""汇"景观具有显著影响的共性指标,其中"源"景观破碎度越大、斑块面积越大、聚集度越高越会加剧非点源污染负荷的输出,而破碎度小、景观形状复杂、斑块连通度高的"汇"景观则有利于阻截非点源污染物。研究表明,非点源污染过程与"源""汇"景观格局存在明显的内在联系,合理布设"源""汇"景观可以降低非点源污染风险,从土地利用角度为非点源污染防治提供了借鉴。     

施肥对幼蟹池塘养殖水质影响的初步探究

为了探究施肥对河蟹幼蟹养殖水质的影响,于2016年6—10月在上海崇明幼蟹培育基地选择6口池塘进行研究。实验设置不施肥处理组和施肥处理组,并对以上处理组和水源的水温(T)、溶解氧(DO)、pH、化学需氧量(CODMn)、总磷(TP)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO-2-N)、钙镁总硬度和叶绿素a(Chl. a)进行监测。结果表明,幼蟹池塘水质变化具有明显季节特征,其中6月和9月两组池塘水质因子较为平稳,7—8月两组池塘CODMn、Chl. a出现显著升高而DO显著下降,养殖末期(10月)两组池塘除总硬度和DO大幅下降,剩余水质因子显著升高。实验中水源和两组池塘的水温和pH差异不显著(P 0. 05)。水源DO和NO_3~--N显著高于施肥与不施肥池塘(P 0. 05),不施肥池塘的TP、PO_4~(3-)-P、Chl. a和总硬度均显著低于施肥池塘(P 0. 05)。幼蟹池塘施肥后会引起TN、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N和CODMn短暂性显著升高(P 0. 05)。研究发现,对比两组池塘的综合效益,得出两者差异不显著。池塘施肥会因N、P营养元素积累过多,造成施肥池塘水质劣于不施肥池塘。因此,池塘养蟹采用不施肥的策略更符合生态养殖的理念。     

初沉单元中净化材料的筛选及运行参数研究

为了对养殖尾水处理系统中沉淀单元净化能力进行优化,以净化前后养殖尾水总氮（TN）、总磷（TP）和高锰酸钾指数（COD_Mn）为检测指标,对除磷型改性凹凸棒土（Al@TCAP-P）、除氮型改性凹凸棒土（Al@TCAP-N）、陶粒砂、细菌屋、火山石、吸氨石和活性炭等7种净化材料进行筛选,以研究其最佳添加量和最佳分布方式。结果表明：从整体上看,Al@TCAP-N对TN去除,火山石对TP、COD_Mn去除效果较好。Al@TCAP-N可在正常沉淀基础上提升36% TN去除率,平铺时去除效果最佳;火山石可提升34%的TP去除率和15%的COD_Mn去除率,堆积时净化效果最佳。Al@TCAP-N和火山石有利于提升沉淀单元净化效能,最佳添加量分别为5.24 g·L^-1和5.02 g·L^-1。     

森林景观对区域生物多样性的影响

森林资源减少是区域生物多样性下降的重要原因之一,明确影响区域生物多样性变化的关键森林景观因子对深入了解森林景观对区域生物多样性的影响机制具有重要意义。以鄱阳湖生态经济区为研究对象,从森林景观的数量、质量、分布等方面选取11个指标,通过相关分析、弹性分析和线性回归分析研究森林景观指标与区域生物多样性的关系。结果表明,所选用的表征森林景观的指标,除平均树高外,均与区域生物多样性显著相关(显著水平0.05),与森林密度(每公顷株数)的相关性最好;区域生物多样性对平均胸径变动的敏感程度最强,森林景观分布均衡度次之,有林地面积最弱;采用逐步回归法,建立了多元回归方程,表明在多因素综合影响下,影响区域生物多样性的主要指标作用大小为:活立木蓄积量每公顷株数平均胸径森林景观分布均衡度林地面积。研究结论为科学管理森林景观,提高区域生物多样性提供了一定依据。     

香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响

选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。     

太行山前南峪旅游区景观格局及其多样性研究

为给太行山区资源的合理利用和可持续发展提供科学依据,对太行山前南峪旅游区的景观空间格局及其多样性进行了分析。选取的景观空间格局度量指标包括:斑块数量、斑块大小、斑块密度指数、破碎度指数、分离度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数等。结果显示:前南峪景观以水土保持林和板栗林为主,二者面积占全区面积的92.24%,并且处在山坡的中坡和上坡位,在各景观中占绝对优势;景观面积、周长、斑块数、景观多样性指数较其他景观类型大,破碎度指数和分离度指数较其他景观小,对景观整体结构、功能及其变化的控制作用较强。其他景观类型处在山坡中下坡位,均匀度大小相似,增强了整体景观的多样性。这些结果表明,目前前南峪的景观格局基本合理,利于前南峪生物多样性的维持、生态环境的稳定和资源的可持续利用。     

泵闸建设对白莲泾河段水质的影响

2007年4月-2009年4月对上海白莲泾河段水体环境质量进行了调查,取黄浦江南码头上1个断面和白莲泾上的3个断面,于每月大、小潮当日采集各断面水样,获得了该河段的各项水质指标。2007年10月,白莲泾河道断流,泵闸工程实施。根据监测结果,以DO、BOD₅、COD_Mn、TN和TP为指标参数,利用标准类别指数评价法对建闸工程施工活动的环境影响进行评价,结果发现:TN、TP是白莲泾河段的最主要污染指标,TN的权重系数均超过40%,甚至50%,均为劣Ⅴ类;TP的权重系数均超过10%,甚至30%,其含量是地表水Ⅳ类标准的0.8~5.6倍。总体上,白莲泾河段3个站点的水质劣于黄浦江站点,而施工前水质优于施工后。施工前,大潮期白莲泾河道IV类水比例为29%,较小潮期(8%)高出21%。建闸施工后,大小潮期间出现劣V类水的比例分别为87%和88%,潮汐对白莲泾河段并无显著影响。