Radarsat-2全极化数据在湖泊水质监测中的应用——以江苏省苏州市四大湖泊为例

[目的]探索一种优良的大范围监测湖泊污染的方法。[方法]以江苏省苏州市周边四大淡水湖泊(太湖(东岸水域)、阳澄西湖、金鸡湖以及独墅湖)为试点,采用随机采点的方法,利用Radarsat-2全极化数据对不同物理散射机制的反映,对湖泊水体散射情况及其所含悬浮颗粒物浓度进行监测。[结果]苏州市四大湖泊基本类属于中熵区的3、4、5类散射机制(即中熵多次散射、中熵偶极子散射以及中熵表面散射),其中熵偶极子散射类在各大湖泊区域内所占比例高达65.0%以上,说明四大湖泊水体主体较为浑浊,悬浮颗粒物较多,其中独墅湖66.6%、阳澄西湖66.7%、太湖68.3%、金鸡湖73.3%。四大湖泊中水体水质最优的是独墅湖,其次为阳澄西湖、太湖,最劣为金鸡湖。[结论]Radarsat-2全极化数据不仅可以应用于湖泊水体污染研究,还可以进一步反映水体中各要素的分布状况,在水环境污染研究方面具有很大的潜力。     

蠡湖沉积物现状调查及表层沉积物污染评价

将蠡湖分成5个区域,于2019年10月对蠡湖沉积物的淤积深度和淤积特点进行调查,测定沉积物中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,并通过有机污染指数法和综合污染指数法对蠡湖污染程度进行了评价。结果表明:1)蠡湖底泥平均淤积深度为0.35 m,越向湖心越浅,平均淤积深度A区最浅,B区最深;2)蠡湖沉积物中TP含量属于二级,OM含量和TN含量属于三级;D区与A、B区的TP含量差异较大:3)蠡湖表层沉积物中有机物为中度污染,氮、磷为重度污染,D区磷的污染最严重,B区氮和有机物的污染较轻;4)污染评价中,以1960年太湖沉积物中的氮磷背景值和加拿大1992年发布的引起最低级别生态风险效应的总氮、总磷阈值为基准的氮污染指数S_TN和综合污染指数FF评价结果一致;以美国沉积物基准值和1960年太湖沉积物中的氮磷背景值为基准的磷污染指数S_TP评价结果一致。     

文思湖底泥TP释放规律模拟研究

[目的]研究文思湖底泥TP的释放规律。[方法]采用室内模拟试验,研究环境因子(水土比、温度、pH、扰动强度、供气量)对文思湖底泥释放总磷(TP)的影响。[结果]水土比越大,底泥释放TP的量越小;水温升高能加速底泥中磷的释放;上覆水pH=6时底泥TP释放量最低;扰动上覆水体会加快磷的释放;溶解氧(DO)较低时,底泥TP释放量更大。[结论]该研究为文思湖的污染治理提供了科学依据。     

武汉东湖上覆水和沉积物中磷形态的垂直分布特征

武汉东湖是有代表性的城市浅水型湖泊。于春、夏两季对东湖庙湖湖区的上覆水和沉积物柱状样品进行了磷的形态分析,研究了各种磷形态在上覆水及沉积物垂直方向上的分布特征。结果表明,春夏两季东湖上覆水总磷(TP)含量分别为1.11和1.25mg·L-1,超过国家标准近6倍,富营养化程度严重。春季湖水中磷主要以颗粒态形式存在,夏季主要以溶解态形式存在。春季湖区沉积物中铁结合磷(Fe-P)比例最大,占沉积物TP的44.3%,夏季闭蓄磷(OcP)比例最大,占TP的36.3%,高比例的Fe-P从沉积物角度说明了庙湖湖区的污染程度严重。沉积物中不同磷形态在垂直方向上的分布变化规律复杂,其中TP、不稳态磷(LP)、铝结合磷(Al-P)和Fe-P含量随深度增加而降低,在表层0～10cm有富积现象。沉积物中TP含量与释放潜力较大的3种磷形态Al-P(r2=0.83)、LP(r2=0.84)和Fe-P(r2=0.59)含量呈显著正相关(P<0.0001),说明目前湖底沉积物中相当一部分磷是活性较大的磷,它可能成为水体营养物质的重要来源,造成持续的湖泊富营养化问题。     

环境因子对沉积物氮磷释放潜力的模拟研究

【目的】为了探究环境因子对湖泊沉积物氮、磷内源污染再释放的影响。【方法】采用烧杯—恒温振荡器的模拟系统,探究水体扰动、温度、pH对南四湖表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)释放潜力的影响。【结果】不同扰动强度下(pH=7,25℃),沉积物TN、TP释放浓度随扰动强度增强而增加;25℃条件下沉积物TN、TP释放浓度峰值分别为15℃条件下的2.34倍和1.30倍(pH=7,100 r/min),表明高温有利于沉积物N、P的内源释放;中性条件下(pH=7)沉积物的TN、TP释放浓度最低(100 r/min,25℃),其释放峰值分别为碱性条件下(pH=9)的42.88%和79.35%,以及酸性条件下(pH=5)的48.63%和88.74%,表明中性条件可有效抑制沉积物TN、TP的释放。此外,沉积物TN的释放强度呈先缓慢后快速的增长趋势,且受pH的影响最大;沉积物TP的释放强度呈先快速后缓慢的增长趋势,且受水体扰动的影响最大。【结论】合理调控湖泊水环境因子可有效抑制沉积物N、P内源污染的再释放。     

东平湖表层沉积物中磷的吸附容量及潜在释放风险分析

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)研究了东平湖表层沉积物的磷吸附容量,并讨论了沉积物中磷的潜在释放风险。结果表明,表层沉积物的磷吸附指数变化范围为30.3～45.2[mgP·(100g)-1]·(μmol·L-1)-1,表现出从湖心、湖东向湖北、湖南逐渐增大的扇形特征;而磷吸附饱和度变化范围为6.5%～24.1%,与磷吸附指数变化趋势恰好相反。磷吸附指数与沉积物中草酸铵提取的铁(FeOX)含量呈极显著正相关,与草酸铵提取的铁铝总量呈显著正相关,磷吸附饱和度与沉积物中草酸铵提取的磷(POX)含量呈显著正相关。此外,磷释放风险指数(ERI)变化范围为14.9%～67.5%,表明东平湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。     

东北典型湖泊沉积物氮磷和重金属分布特征及其污染评价研究

以东北典型湖泊山口湖为研究对象,采用有机指数、有机氮、潜在生态风险指数及地累积指数评价研究区域沉积物氮磷和重金属污染状况,并对沉积物的生态风险进行评估。结果表明:丰水期和枯水期沉积物TN含量均值分别为3968 mg·kg~(-1)和5780mg·kg~(-1),TP含量均值分别为1557 mg·kg~(-1)和1787 mg·kg~(-1),丰水期沉积物中TN、TP含量低于枯水期。丰水期沉积物C/N均值为20.76,说明沉积物中污染物主要来自外源性颗粒态有机物的输入;枯水期沉积物C/N均值为8.91,说明水体中藻类、水生动植物是沉积物中有机物的主要来源。无论是枯水期还是丰水期,山口湖沉积物氮污染处于Ⅳ级水平,受到一定的有机污染,丰水期沉积物TN、TP含量较高的区域位于上游湖叉入湖口,枯水期沉积物TN、TP含量较高的区域位于山口湖主河道及下游。不同水期沉积物中Cd的污染水平相对较高,而Cu、Ni、As、Zn基本未受到污染或污染水平相对较低,枯水期沉积物中重金属具有高生态风险,丰水期沉积物中重金属具有很高生态风险。     

引江济淮工程菜子湖线有机磷农药分布特征及生态风险评价

选取引江济淮工程重要的输水线之一菜子湖线为研究区域,检测分析了12种有机磷农药(organophosphorus pesticides, OPPs)在沿线水和沉积物中的污染水平、分布特征及生态环境风险,以更好地评估引江济淮工程菜子湖线水域农药类环境激素的污染及生态风险情况。结果表明：水体中OPPs的总质量浓度为112.8～1 781.4 ng/L,主要以溴硫磷、三硫磷和灭线磷为主;沉积物中OPPs的总浓度范围为290.33～13 105.25 ng/g,主要以灭线磷、治螟磷和毒虫畏为主。相对于我国其他水域,引江济淮工程菜子湖线水和沉积物中OPPs的主要污染物类别差异较大。水体中OPPs生态风险评估结果表明,溴硫磷、三硫磷和毒虫畏在菜子湖线全域均表现出较高生态风险(RQ>1),C、D、H和K这4个站点OPPs风险较高(RQ>10 000),敌敌畏和治螟磷在大部分水域表现出中等(0.1相似文献   

衡水湖沉积物磷形态特征分析

在淡水湖泊系统中,磷是造成地表水体富营养化的主要限制性因子.因此,研究沉积物中磷含量及其形态分布对于了解天然水域富营养化进程具有重要意义.对衡水湖6个采样点的表层沉积物及柱状沉积物中的磷含量及其形态分布进行了研究.结果表明:表层沉积物中总磷(TP)平均含量为393.67～838.10 mg/kg;无机磷(IP)是表层沉积物中磷的主要形态,约占总磷的94％以上,有机磷(0P)只占很小的比例;闭蓄态磷(Oc-P)是无机磷的主要组成部分,约占无机磷(IP)含量的30％ ～ 65％;柱状沉积物中总磷含量变化复杂;人类活动对水体及沉积物中磷含量及其形态分布有重要的影响.     

白洋淀柱状沉积物磷形态及其分布特征研究

应用淡水沉积物磷形态的标准测试方法(SMT),调查了白洋淀6个典型湖区柱状沉积物中的磷形态分布、垂向及在两种沉积物粒级(砂土和粉砂/粘土)上的变化特征,分析了各形态磷之间的相关性.结果表明,白洋淀各湖区柱状沉积物总磷(TP)的平均含量为531～1223 mg·kg-1 DW,无机磷(IP)是白洋淀沉积物中磷的主要成分,占TP的72%～83%.湖区水体的污染及富营养化程度影响着生物可利用的铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)在白洋淀不同湖区沉积物中的分布,从各形态磷含量和百分含量的变化幅度来看,均是Fe/Al-P＞有机磷(OP)＞钙结合态磷(Ca-P).在垂向分布和两种粒级沉积物颗粒上,白洋淀沉积物各形态磷都有一定的变化规律,但不同磷形态的变化趋势不同,差异性也不一致.各形态磷相关性分析表明,在平均含量、垂向及粒级分布上,IP和ca-P之间呈较好相关性,说明稳定的Ca-P是IP的主体;而在平均含量和垂向分布上,TP与IP和Ca-P之间都存在着较好的相关性,说明沉积物中TP的含量主要来自IP中的Ca-P.研究结果对于探讨白洋淀水污染沉积历史及内源磷释放对水体富营养化的贡献具有重要意义.     

环境因子对南四湖沉积物中磷释放的影响

以南四湖采样点4(韩庄运河)为研究对象,分析了环境因子(FeCl3、pH、温度)对沉积物内源磷释放特征的影响及原因。结果表明,铁盐加入的上覆水体总磷释放初始增幅较大,尔后呈下降的趋势;在设定的pH内(5.5,7.0,8.0),随着pH的升高而沉积物内源磷释放量增加;温度对内源磷的释放也有影响,当环境温度较低时,沉积物向上覆水体中释磷量比较小,随着环境温度的不断升高,沉积物释磷量显著增加。     

有机解磷菌对天鹅湖潟湖沉积物中磷释放的影响

为探讨天鹅湖中有机解磷菌(OPB)的优势种属以及解磷菌对潟湖沉积物磷释放的影响,通过平板培养和16S rDNA序列分析对沉积物中OPB进行筛选鉴定,选取3株代表性菌株(Geobacillus stearothermophilus、Bacillus flexus、Bacillus altitudinis)在沉积物灭菌和非灭菌条件下进行模拟试验,探究OPB接种对上覆水总磷(TP)及沉积物碱性磷酸酶活性(APA)、磷赋存形态的影响。结果表明：芽孢杆菌属(Bacillus sp.)是天鹅湖冬季沉积物中OPB的优势属。沉积物是否灭菌对上覆水TP浓度影响显著,表现为灭菌组的3个接种处理的TP浓度均显著高于非灭菌组。OPB接种促进了天鹅湖沉积物中磷的释放,试验期间灭菌组各处理水体TP浓度变幅为0.049～0.335 mg·L^-1,其中弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和短小芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)增幅较大。在试验结束时,大多数处理沉积物中APA和弱吸附态磷(NH₄Cl-P)含量明显增加,而可还原态磷(BD-P)和铁铝...     

环境因子对南四湖沉积物中磷释放的影响

以南四湖采样点4(韩庄运河)为研究对象,分析了环境因子(FeCl3、pH、温度)对沉积物内源磷释放特征的影响及原因。结果表明,铁盐加入的上覆水体总磷释放初始增幅较大,尔后呈下降的趋势;在设定的pH内(5.5,7.0,8.0),随着pH的升高而沉积物内源磷释放量增加;温度对内源磷的释放也有影响,当环境温度较低时,沉积物向上覆水体中释磷量比较小,随着环境温度的不断升高,沉积物释磷量显著增加。     

安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为研究安庆沿江湖泊及长江安庆段重金属污染特征及潜在的生态风险,采集了安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物样品共58个,分析了Cu、Zn、Pb和Cd共4种重金属分布特征,并采用地累积指数法和Hakanson生态危害指数法进行生态风险评价,结果表明:不同水体沉积物重金属含量差异较大,市区湖泊群内各重金属含量普遍高于周边生态湖泊和长江安庆段;与区域对应的沉积物重金属背景值比较,市区湖泊群中各类重金属普遍高于背景值,而其他水体沉积物中的重金属则与背景值相近,表明市区工业生产及生活等人类活动对湖泊沉积物重金属含量有较大影响。地累积指数污染评价表明安庆市区湖泊群受到一定程度的重金属污染,尤其是Cd污染达到了中度污染程度。总的看来,所有安庆沿江湖泊及长江安庆段沉积物中各重金属污染的程度依次为CdPbZnCu。生态风险评价表明市区湖泊群和菜子湖处于中等生态危害状态,其他水体均处于低生态风险状态,各水体潜在生态危害顺序依次为市区湖泊群、菜子湖、长江安庆段、嬉子湖、石门湖、白荡湖;研究区域沉积物中的重金属生态风险以Cd为主。     

外源硫酸盐对湖泊水不同形态磷含量的影响

采用室内模拟试验,选取孝感市春晖湖与槐荫湖的表层沉积物和相应上覆水,研究加入外源硫酸盐对上覆水磷含量和形态变化的影响。结果表明,外源硫酸盐可以促进上覆水中总磷(TP)、溶解态无机磷(SIP)、总溶解性磷(TSP)含量和pH增加,随着培养时间的延长上覆水中总磷(TP)、溶解态无机磷(SIP)、总溶解性磷(TSP)的含量均有先升后降的趋势,TP、TSP含量分别在第14、20天达到最大值,然后逐渐下降。两湖泊的上覆水中溶解性磷(TSP)占较大比例,且以溶解态有机磷(SOP)为主要存在形式,颗粒磷(PP)含量较低。pH的增大可以促进沉积物中磷的释放,主要通过增强厌氧菌的活性加速含磷有机物的分解来提高总溶解性磷含量。     

无机解磷菌对天鹅湖瀉湖沉积物内源磷释放的影响

为研究解磷菌对荣成天鹅湖瀉湖沉积物内源磷释放的影响,以前期筛选的3株无机解磷菌和表层沉积物为试验材料进行室内模拟试验,分析了不同解磷菌接种条件下水体总磷及pH、Eh等参数的动态变化,比较了试验前后沉积物各形态无机磷的含量差异。结果表明,在试验前期,各解磷菌处理水体的pH均不同程度下降,其中沉积物灭菌组和非灭菌组分别降至6.46～6.88和6.66～6.78。试验期间各处理水体Eh不断下降,结束时沉积物-水界面呈厌氧状态。灭菌条件下解磷菌的接种明显促进了沉积物磷的释放,试验后期各加菌处理水体的总磷含量远高于对照;未灭菌条件下水体总磷上升较慢且总体水平较低,不同解磷菌处理间差异较小。试验结束时,大部分加菌处理沉积物中HCl-P(钙结合态磷)含量下降了19.92～50.08 mg·kg^-1,BD-P(可还原态磷)含量下降1.81～4.19 mg·kg^-1,而NaOH-P(铁铝结合态磷)未下降。研究表明,无机解磷菌的接种可明显降低上覆水pH,从而使得沉积物中HCl-P溶解释放;HCl-P为天鹅湖沉积物磷的主要赋存形态,在解磷菌作用下其对上覆水体磷水平...     

外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

采用室内模拟实验(模拟“水体-底泥-沉水植物”生态系统),研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响.结果表明:在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主;外加碳源,促进了沉积物磷的释放,增加了上覆水磷含量;沉水植物狐尾藻...     

巢湖典型流域河道沉积物磷赋存形态研究

河道沉积物磷的含量和形态可为流域磷的来源解析及评估其对下游受纳水体的影响提供重要信息。选取巢湖典型支流丰乐河和柘皋河,在平水期对两个流域共计27个采样点进行了沉积物和河水采样,沉积物采用SMT(standards measurements testing)法进行分级测定磷的不同形态,包括总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁铝磷(Fe/Al-P)以及钙磷(Ca-P),水样测定总磷(TP)和可溶性磷(DP)。结果表明,丰乐河沉积物中TP、IP和OP的平均含量分别为522.12、323.78和140.42 mg·kg^-1,而柘皋河分别为1 060.70、755.74和125.31 mg·kg^-1,均表现为TP＞IP＞OP。丰乐河IP中的Fe/Al-P平均含量高于Ca-P,而柘皋河则相反。柘皋河沉积物TP、IP、Fe/Al-P和Ca-P总体均高于丰乐河,但丰乐河OP含量略高于柘皋河。两河不同采样点沉积物不同形态磷含量均存在较大的空间差异。丰乐河和柘皋河河水TP平均值分别为0.10和0.18 mg·L^-1,均以溶解态为主,易导致富营养化。两个流域都是农业流域,河流中磷主要来源是农业非点源和城镇生活污水的输入。柘皋河农田和村镇都相对比较集中分布在河边,不同来源的磷更容易输送到达河道。柘皋河流域距入湖口近,沉积物和河水磷含量均高于丰乐河,因此柘皋河对加剧巢湖水体富营养化的风险更大,但丰乐河沉积物Fe/Al-P和河水磷含量也比较高,依然存在一定的风险。     

滇东南典型岩溶湖滨湿地水体-沉积物-植物总磷分布特征

【目的】探讨农业面源污染下岩溶湖滨湿地"水体-植物-沉积物"体系中总磷(TP)的时空分异特征,以期为岩溶湖泊流域的生态环境保护提供理论依据和技术支撑。【方法】以滇东南岩溶湿地为研究对象,在普者黑湖滨湿地设置典型样地,采用典型样带法布点方式,在研究区布设3条平行样带(编号Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ),每条样带上等距布设不同采样点,于2014年10月和2015年1,4,7月采集研究区不同样点对应的水体、沉积物及茭草茎、叶,测定水体总磷(TP)质量浓度和沉积物及植物样品TP含量,并分析其时空分异特征。【结果】水体TP质量浓度表现为4月1月10月7月,1,4和10月份水体TP质量浓度沿湖岸辐射区-湖滨湿地区-湖心辐射区方向呈现明显递减趋势;而7月份水体TP质量浓度较小,无明显变化规律。表层(0~5cm)沉积物TP含量表现为10月4月1月7月,秋、春季沉积物TP污染较冬、夏季严重,各季节沉积物TP含量沿湖岸辐射区-湖心辐射区间总体均呈现递减的变化规律;在垂向分布上,随深度的增加,沉积物TP含量总体呈现递减趋势,且表层沉积物TP含量与中层(5~10cm)、底层(10~15cm)均呈显著差异(P0.05)。茭草茎、叶TP含量均表现为4、7月份高于10、1月份,叶TP含量高于茎,且茭草的茎、叶分别与中层、底层沉积物TP含量呈现极显著相关性(P0.01),但其沿湖岸辐射区-湖心辐射区间无明显变化。【结论】普者黑岩溶湖滨湿地水体TP质量浓度和沉积物与植物TP含量均表现出明显的时空分异性,且湖滨湿地对外源磷具有良好的截留作用。     

混养鱼塘水中磷含量及表层沉积物中磷赋存形态的初步探究

为更好地揭示养殖系统的磷收支和污染程度,以上海郊区3口团头鲂(Megalobrama amblycephala)混养鱼塘即池塘A、B、C以及水源D为研究对象,定期测定养殖期间水体中总磷(TP)、活性磷酸盐(PO4-P)以及沉积物中总磷的含量,并探究沉积物中不同形态磷,包括交换态磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、原生碎屑磷(De-P)、钙结合磷(Ca-P)和有机磷(Or-P)的分布变化特征。试验发现,该养殖场水源水TP(0.17±0.06)mg·L-1及PO4-P(0.11±0.06)mg·L-1含量一直维持在稳定的较低水平,养殖生产导致池塘A、B、C水中TP大大增加,已超过地表水Ⅲ类标准和淡水养殖池塘排放标准(Ⅱ类)。养殖池塘及水源沉积物中TP浓度分别是(0.69±0.04)、(0.70±0.07)、(0.68±0.09)、(0.79±0.13)mg·g-1,池塘表层沉积物中TP含量变化不大,而水源沉积物TP变化波动性明显。池塘表层沉积物中磷主要由Fe-P(18.03±6.01)%、Oc-P(22.82±5.34)%、Ca-P(27.48±8.15)%和Or-P(20.29±6.60)%组成,Ex-P(3.07±1.06)%、Al-P(7.62±3.11)%,尤其是De-P(0.69±0.35)%仅占很少部分。研究结果提示养殖塘内源污染相对较轻,人为投饵施肥等磷输入行为对沉积物中各形态磷的含量影响较大。研究结果有利于阐明养殖系统中磷的变动规律,从而指导养殖池塘环境调控并促进养殖技术更新。