三峡水库蓄水初期水生态环境特征分析

以2003年10月和2004年4月的两次现场调查数据为基础,分析三峡水库蓄水初期的水生态环境特征。结果表明,蓄水初期水库水体交换能力减弱,水库有机污染甚微,但水体TN、TP浓度偏高,水库整体处于中营养状态;根据水生态环境特征的差异性,水库水域可划分为3种类型区,即坝前水域、库区干流水域以及库区支流洄水河段。对主要影响因素进行分析,发现流速、营养盐含量及水温是影响水生态环境特征的主要因素,而由于各类型区的TP、TN等营养盐含量均较高,水温及流速已成为三峡水库水生态环境特征的控制性因子。探讨3类不同水域的富营养化敏感性,表明坝前水域及库区支流洄水河段是库区未来富营养化的敏感水域。

三峡水库支流回水河段氮磷负荷与干流的逆向影响

通过分析三峡库区大宁河回水河段氮磷的来源、数量及时空特征,研究三峡水库成库初期和稳定运行期,次级支流回水段受干流的逆向影响.结果表明,成库初期,支流回水段的氮磷分配特征初步呈现干流逆向影响效应,分别有19.05%TN、28.93%TP源于干流倒灌输入;由于干流顶托作用,氮磷呈现具峰值的空间分布特征.在稳定运行期,支流回水段的氮磷来源及数量将明显受干流逆向影响,在其中的藻类适宜生长期,大宁河回水段干流倒灌输入的TN、TP分别高出上游径流输入近3倍、10倍,明显高于成库初期.当运行水位从145m升至175m时,支流回水段纳受干流倒灌输入的TN、TP可分别达15484.99、1185.75t.研究表明,干流逆向影响可能加剧三峡水库水体的富营养化.

紫色土丘陵区农村集镇降雨径流污染特征

以2006年6月至2007年4月野外观测的8场降雨径流事件中TN、TP、COD与SS含量和流量数据为基础,分析了紫色土丘陵区农村集镇的降雨径流污染物来源、形态与输出负荷及初期冲刷效应,研究了农村集镇降雨径流污染特征.结果表明,农村集镇降雨径流中TN、TP、COD与SS的事件平均浓度（EMC）均值分别为25.52、3.63、714、2396mg·L^-1,年污染负荷分别为39.21、5.57、993、3335kg·hm^-2.农村集镇降雨径流污染物浓度峰值出现在流量峰值之前,两者间隔时间为3-45min.近40%的TN、TP、COD与SS污染负荷由占总径流量30%的初期径流所运移,降雨径流污染物具有中等的初期冲刷效应.可溶性氮、颗粒态磷分别是农村集镇降雨径流污染中氮、磷素输出的主要形态.可溶性氮输出量受最大雨强影响较大（r=-0.825,p〈0.05）,而颗粒态磷输出量较为稳定,受降雨特征影响较小.不透水地面源污染与沟道累积污染是农村集镇降雨径流的主要污染源,透水地（林地、旱坡地）的水土流失则加剧其污染.

川中丘陵区村镇降雨特征与径流污染物的相关关系

以野外观测的12场降雨径流污染数据为基础,分析川中丘陵区村镇的降雨径流污染物之间及与降雨特征的相关关系.结果表明,村镇降雨径流中TN、TP、COD、SS的EMCs(事件平均浓度)分别为21.31,3.00,526,1941 mg/L.TN和TP的EMCs与降雨特征(最大雨强、降雨量、径流量、径流时间、降雨时间)存在负相关关系,氮和磷污染物因初期径流冲刷而具有较高的浓度,但随着雨量、径流量的增大而发生稀释或污染源耗竭效应;TN和TP二者的EMCs存在显著的正相关关系,说明氮和磷的主要污染源相同.COD和SS的EMCs与降雨特征无显著相关关系,且COD和SS的EMCs存在显著的正相关关系,说明COD和SS的污染源较均匀分布于集水区,来源充足,控制颗粒物污染,可以较好地控制村镇COD输出.TN、TP、COD、SS的EMCs和FF30(由占总径流量30%的初期径流所运移的负荷)之间存在显著的负相关关系,表明初期径流运移的负荷较大,有将近40%的污染负荷为占总径流量30%的初期径流所运移.村镇降雨径流污染普遍存在中等初期冲刷效应.

紫色土坡地泥沙养分与泥沙流失的耦合特征

通过人工降雨模拟试验,研究紫色土坡地泥沙全氮、全磷与泥沙三者流失的耦合特征及其受降雨和地形的影响。结果表明,泥沙全氮流失量随坡度及雨强的增加而减小,而全磷的流失量受雨强及坡度的影响均较小;相关性分析表明泥沙流失量愈大,全氮流失量愈小,而全磷愈大。全氮与泥沙流失随降雨时间而呈峰值特征,而全磷随时间变化较小。泥沙养分流失量的累积过程与泥沙累积过程一致,随泥沙累积量的增加而增加,且全氮流失累积量明显低于全磷流失累积量;坡地泥沙流失养分的富集比具差异性,即泥沙流失量愈大,氮富集比越低,磷富集比越高。分析坡地泥沙流失养分的富集比,可知全磷与泥沙的耦合稳定性较全氮高,更易呈现影响下游水质的滞后效应。

淡水水体溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性

溶解有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)是多数天然水体中溶解氮的主要组成部分。天然水体DON是许多微生命体包括有毒藻种的氮营养源,在供水安全以及水体富营养化等方面的生态环境效应不容忽视。文章系统地介绍了淡水水体DON含量与来源、生物有效性与估算方法,以及对有毒藻种生长的影响。DON的来源是影响水体中DON含量动态特征的关键因素。DON来源包括陆地径流,植物碎屑,土壤淋溶液,沉积物释放,大气沉降,藻类、大型植物、细菌与细胞死亡或自我分解,微型及大型浮游动物捕食和排泄、分泌物释放等。研究表明约有12%～72%的DON可迅速被生物所利用,具显著差异,究其原因可能是其来源组成、化学本质(分子质量与极性)、测试生物组成、是否有细菌作用等因素造成的。不同藻种具有不同氮源利用能力,DON对藻类生长具有直接或间接的作用,并可能影响藻类群落结构(有毒藻类成为优势种)。考虑到水环境保护与饮用水安全供水的重要性,未来研究应重视淡水水体DON生物有效性与其化学本质的揭示,尤其是对有毒藻种。

紫色土坡耕地水量季节变异特征与平衡初步研究

通过具有壤中流测定功能的紫色土坡地径流小区的定位观测,结合物质平衡方法研究紫色土坡耕地水量的季节变异特征与平衡问题。结果发现,坡耕地玉米生长期水量的主要支出项为农田蒸散量、壤中流,分别为278.07,187.32 mm,农田蒸散率与壤中流径流系数分别为50.51%,34.03%,而地表径流系数、农田蓄水率模拟值分别为7.59%,7.94%;坡耕地生长期支出总量为229.08 mm,总径流系数为41.61%;坡耕地生长期径流支出具有季节变异特征,地表径流是玉米播种-拔节初期径流的唯一支出方式,其径流系数为9.32%,而壤中流则是拔节初期-收割近100天径流的主要支出方式,尤以灌浆成熟-收割前的近两月为甚;期间,壤中流径流系数最低为10.82%,最高至65.61%。

九龙江口湿地表层沉积物微观形貌特征与成因分析

基于沉积物N2吸附脱附曲线,通过不同植被沉积物采样、扰动模拟和化学清洗实验,分析河口滨海湿地表层沉积物的微观形貌特征与形成原因.研究表明,光滩(A)的沉积物比表面积最低(17.07m2/g),表面分形维数也是最低(2.5177);互花米草(E)沉积物的比表面积和表面分形维数次之,分别为20.82m2/g、2.5354;而湿地中间的红树(D)、互花米草(B)及其二者混交(C)的3种沉积物的比表面积和表面分形维数较高.其原因可能是光滩(A)和互花米草(E)由于靠近河边,受到河流与潮水影响较大,较其他长有植被且离河流较远的沉积物,更易受到扰动与污染,空间填充能力弱化所致.相关关系分析表明,沉积物比表面积与表面分形分数同沉积物无机氮磷形态显著正相关,这表明沉积物比表面积和表面分形维数较低的沉积物,其表面吸附能力和空间填充能力较弱,而使得吸附的无机氮磷形态污染物减少.另外,受扰动的沉积物具有较低的比表面积和表面分形维数,污染程度较轻的沉积物具有较高的比表面积和表面分形维数.可见,受潮汐、河流扰动和污染程度的不同是九龙江口湿地表层沉积物微观形貌差异形成的主要原因.

三峡水库蓄水后氮、磷营养盐的特征分析

根据2004年4月调查结果,对三峡库区二期蓄水后的氮、磷营养盐浓度及分布进行研究.结果表明,二期蓄水后水体总磷、总氮的质量浓度平均为0.083 mg/L、1.56mg/L,其中总溶解性磷比例介于32%～82%,总溶解性氮为72%～95%.总磷浓度受蓄水的影响较大,坝前区总磷浓度在蓄水后显著降低,ρ(N)/ρ(P)值提高.由于氮、磷营养盐浓度偏高,库区水体在二期蓄水后呈现富营养化趋势.营养盐浓度对不同类型水体富营养化的影响程度存在差异,蓄水后长江干流为贫营养和中营养状态,而部分支流回水段已达到了富营养化程度,存在潜在的水华爆发现象.

紫色丘陵区典型小流域暴雨径流氮磷迁移过程与通量

对紫色丘陵区盐亭截流小流域2007年3次暴雨径流的全过程进行了连续监测,测定了径流量及降雨—径流过程中氮、磷的形态、浓度与通量变化。结果表明,N、P各形态浓度变化曲线与流量曲线趋势大致相同,总氮(TN)浓度迅速达到峰值后缓慢下降,而后期又略呈上升趋势,硝态氮(NN)浓度变化总体呈上升趋势,颗粒态氮(PN)与颗粒态磷(PP)浓度在径流过程中迅速达到峰值后陡然下降,氨态氮(AN)及磷酸盐(PO43--P)含量较低且波动较小。暴雨径流前期氮素迁移以PN为主,主要来源于地表径流,受降雨强度控制。后期以NN为主,来源于土壤硝酸盐随壤中流淋失。磷素主要以地表径流迁移的PP为主。暴雨径流导致的N、P流失负荷巨大,说明初期冲刷效应明显。

厦门湾海域表层沉积物重金属和多环芳烃污染特征及生态风险评价

研究了厦门湾海域表层沉积物中Cu,Pb,Zn,Cr,Cd,Hg和As和16种多环芳烃的分布、来源及潜在的生态风险.结果表明:(1)Cu,Pb和As平均含量均介于效应浓度区间低值(ERL)和效应浓度区间中值(ERM)之间,而大多数站位Zn,Cr,Cd和Hg平均含量则低于ERL值;(2)沉积物多环芳烃(PAHs)以石油或油料燃烧来源为主,PAHs的总量远低于ERL值(4000μg.kg-1);(3)重金属与低环PAHs相关性显著,易发生交互作用;(4)利用沉积物平均效应区间中值商法(mERM-Q)进行沉积物生态风险评价发现,筼筜湖表层沉积物对海洋底栖生物可能存在较强的生物毒性风险.

紫色丘陵区典型小流域氮素迁移及其环境效应

选择四川盆地中部紫色土丘陵区典型小流域,通过2002～2004年3 a对主要土地利用地类氮素流失、小流域地表水和井水氮素迁移形态、途径与通量的连续观测,研究非点源氮素的来源、去向、迁移特征及其环境效应。结果表明,紫色土坡地氮素主要通过径流与泥沙迁移,坡耕地、居民点氮素流失是小流域非点源氮的主要贡献者,其氮素流失负荷分别为150．4kg、73．84 kg,占小流域氮素迁移总负荷的52．4％、25．7％；紫色丘陵区小流域地表水已呈现明显氮索富营养化特征,地下水硝酸盐污染较为严重,应重视该地区非点源污染控制；小流域氮素迁移的尺度差异明显,坡地以颗粒态氮为主,小流域以硝酸盐为主,氮素迁移的尺度效应可能导致非点源氮污染的异地效应,从而加剧长江三峡水体富营养化压力。

紫色丘陵区小流域典型降雨径流氮磷流失特征

对2007年盐亭小流域两场典型降雨(施肥后首场大雨和大暴雨)的径流过程进行了连续监测,同步测定了径流量、氮磷浓度,旨在阐明农业小流域典型降雨氮磷流失随降雨径流的变异规律。结果表明,流量曲线与浓度过程线变化趋势一致。整个径流过程中的氨态氮(AN)与磷酸盐(PO34--P)浓度较低且波动较小。初期径流颗粒态氮(PN)、颗粒态磷(PP)与总磷(TP)的浓度高于后期径流,初期冲刷效应明显。颗粒态氮(PN)是氮素在径流初期迁移的主要形态,而后期以硝态氮(NN)为主;但PP是整个径流过程中的主要迁移形态。初期径流中AN、PN、TP、PP及泥沙(SS)负荷分布较大,而硝态氮(NN)、总氮(TN)和PO34--P则主要分布在径流后期。污染物初期冲刷和NN后期淋溶是暴雨径流氮素流失的主要原因,而施肥后首场降雨氮素流失的主要原因是NN淋溶。暴雨径流产生氮磷负荷巨大,TN与TP分别为167.04kg和20.75kg;而施肥后首场大雨径流氮磷流失负荷较小,分别为12.07kg(TN)、1.04kg(TP),其中60%的TN以NN流失。

施肥对紫色土坡耕地氮素淋失的影响

通过径流小区试验,研究了4种施肥条件下紫色土坡耕地氮素淋失特征。结果表明,单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施等施肥处理渗漏液中硝态氮含量在10.17～21.88mg·L-1之间,渗漏液硝态氮占总氮含量的比例在85.5%～90.8%之间。各施肥处理渗漏液硝态氮含量呈前期较低,迅速上升,而后逐渐降低的季节变化趋势。玉米生长季各处理硝态氮淋失总量顺序为:单施氮肥>氮磷配施>氮磷钾配施>无肥处理,单施氮肥处理硝态氮淋失总量最高(44.31kg·hm-2),氮磷配施和氮磷钾配施处理硝态氮淋失量分别较单施氮肥降低47.6%和54.2%。氮磷钾合理配施方式有助于显著减少紫色土坡耕地硝态氮淋失。

紫色土坡耕地硝酸盐流失过程与特征研究

通过对紫色土坡耕地地表径流、壤中流径流过程及其硝酸盐含量的长期监测,研究紫色土坡耕地硝酸盐流失特征。结果表明,径流过程对紫色土坡耕地硝酸盐流失过程影响明显。地表径流过程中硝酸盐含量随降雨历时表现为先升后降的趋势,而壤中流过程则表现为不断上升、趋于稳定的趋势。紫色土坡耕地硝酸盐流失潜在的环境风险极大,历次降雨产流事件中地表径流和壤中流NO3--N平均含量分别为0.73±0.17 mg L-1、21.72±2.05 mg L-1,其中,75%的地表径流NO3--N含量超过0.5 mg L-1,85%的壤中流NO3--N含量超过10 mg L-1。紫色土坡耕地地表径流NO3--N年流失负荷为0.93±0.05 kg hm-2,壤中流NO3--N年流失负荷为33.51±2.73 kg hm-2,分别占当季施肥量的0.62%、22.34%,随壤中流淋失是紫色土坡耕地硝酸盐流失的主要途径。紫色土坡耕地硝酸盐流失不仅可能造成当地地表水富营养化,而且可能造成当地浅层地下水硝酸盐污染,将加剧长江上游水环境压力。

九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征

利用连续提取法对九龙江口湿地表层沉积物中不同形态氮含量进行了测定,探究了滨海湿地表层沉积物中氮形态及其与沉积物理化性质的相关关系.结果表明:九龙江口滨海湿地沉积物中w(TN)达到12.67 mg/g,可转化态氮(EFN)质量分数〔w(EFN)〕占w(TN)的18.78%.有机硫化物结合态氮(OSFN)和碳酸盐结合态氮(CFN)是九龙江口滨海湿地沉积物EFN的主要形态,w(OSFN)和w(CFN)分别占w(EFN)的37.82%和36.97%.不同潮水位和植被类型沉积物中的w(TN)和w(EFN)呈现差异性,表现为高潮位>中潮位>低潮位,红树林>其他植被类型(北部互花米草、红树与互花米草混交和南部互花米草)>光滩.w(CFN),w(OSFN),w(EFN)和w(TN)存在显著相关关系,表明w(TN)和w(EFN)的增加主要来源于OSFN和CFN.w(OSFN),w(EFN)和w(TN)与w(OM)存在显著相关关系,表明河口滨海湿地有机质的累积、矿化,可增加沉积物中的w(OSFN),w(EFN)和w(TN),从而对滨海湿地氮生物地球化学过程产生重要影响.

采煤塌陷塘浮游生物对矿区生态变化的响应

通过分析淮南矿区生态环境对塌陷塘水体的影响及不同时序采煤塌陷塘浮游生物的种类变化,探讨了塌陷塘水域浮游生物对矿区生态变化的响应;从中发现塌陷初期硅藻-裸藻占优势,到中期随着营养水平的增加,绿藻-蓝藻成为水体主要藻类,经过很长时间的高营养化水平后,塌陷塘周边环境逐渐稳定,影响因素也趋于单一化,硅藻-裸藻再次成为水体的优势藻类.浮游动物种类则呈现明显下降趋势,且优势种也发生变化.这说明塌陷塘的浮游生物演替不同于一般的水库和湖泊.

紫色土丘陵区典型坡地产流及产沙模拟试验研究

应用人工模拟降雨实验,对紫色土丘陵区坡地产流及产沙特征进行了研究。(1)地表径流初始产流时间随着雨强和坡度的增加而加快,在0.7～9.5min之间变化;壤中流初始产流时间变化复杂,在2.6～46.4min之间变化,雨强是影响低坡度壤中流初始产流时间的主要因子;(2)地表径流累积量与雨强、坡度均成正比关系,壤中流累积量随着坡度和雨强的增大呈现出减小趋势;(3)地表径流雨后消退迅速,退水常数k(Barnes法)值为0.41～0.66,壤中流消退缓慢,退水常数为0.91～0.99;(4)同一降雨历时下,相对坡度而言,雨强是决定产沙量的主要因子,产沙量在23.4～972.3g/(m2.h)之间变化;在同一雨强下,产沙量随着坡度的增大而增加。就紫色土坡地而言,改良耕作制度和耕作措施,实施因地制宜的水保措施,提高坡地土壤入渗率和持水量,使降雨径流以壤中流形式产生,能更有效地防治水土流失。

紫色土坡耕地径流特征试验研究

通过具有壤中流观测功能的径流小区的定位观测,结合人工降雨模拟试验,对常规施肥条件下紫色土坡耕地径流特征、过程及影响因素进行长期监测。结果表明:(1)紫色土坡耕地地表径流过程呈多峰特征,受瞬时雨强的影响明显;而壤中流过程则表现出明显的单峰、产流时间滞后、持续时间长等特点;(2)玉米灌浆成熟-收割期径流量明显高于其它生育期,地表径流、壤中流径流量分别为(65.06±5.94)mm,(86.36±3.27)mm,分别占3年地表径流、壤中流年均径流量的67.92%,79.82%;(3)坡耕地地表径流和壤中流径流量与降雨量的相关性显著,但与降雨强度的相关性不显著。坡耕地地表径流系数随坡度的增加而增加,而壤中流径流系数随坡度的增加而明显降低。(4)坡耕地径流分配特征明显。3年地表径流年平均径流量为95.78 mm,壤中流平均流量为108.19mm,分别占总径流量的46.96%,53.05%。

天然水体溶解性有机物(DOM)分级组分对典型城市源污染的荧光响应

运用化学(树脂)分级方法和三维荧光光谱技术,从总体溶解性有机物(DOM)到DOM各分级组分,逐步深入考察其总体分级特征及各组分三维荧光特征对典型城市生活源污染的响应特征和机理.总体DOM分级特征对污染的产生和变化响应较弱,而DOM的分级组分对生活源污染具有较好的响应特性.DOM的总体分级特征表明,无污染的源头水DOM中以憎水酸(HoA)为主(相对含量最高),其次为亲水性物质(HiM),而受污染水体DOM中的憎水性碱和中性物质(HoBN)及弱憎水酸(WHoA)的绝对含量和相对含量均明显增高,表明用HoBN和WHoA组分相对含量的增加指示污染的增加具有一定的可行性.研究各分级组分的三维荧光光谱结构特征表明,HoA,HoBN及HiM均对城市源污染具有良好的响应特性,受污染水体的HoA和HoBN组分荧光特征信息更为突出和丰富,且主要为具有紫外吸收的生物代谢类蛋白物质;最为特异的是WHoA组分,其在源头水中主要为含共轭结构的富里酸类物质,而在受污染水体中该类物质几乎消失且荧光响应也急剧降低.分析式分级法获得的水体DOM主要分级组分对城市源污染具有较好的响应特性.