2013—2022年白洋淀水体富营养化时空变化特征研究

作为华北平原最大的淡水湖泊,白洋淀水质安全与区域生态环境健康息息相关。基于2013—2022年逐月监测数据(总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素a(Chl-a)、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_(5))、氨氮和高锰酸盐指数),采用综合营养状态指数(TLI(Σ))揭示了白洋淀水体营养状态分布特征,以期为未来白洋淀水质提升工作提供科学依据。结果显示,2022年白洋淀水体处于中营养状态,TLI(Σ)较2013年下降6%。白洋淀水体营养程度呈现西高东低特征。2022年南刘庄在春季和夏季处于轻度富营养状态,春季属于磷限制,夏季属于氮+磷双限制,春、夏季应严格管控入淀水中氮、磷的浓度;采蒲台在夏季处于轻度富营养状态,属于磷限制,应通过控制底泥释放、加强水草收割管理等措施控制其夏季水体中磷的含量。

渤海氮磷营养盐和叶绿素浓度时空分布数值模拟与富营养化评估

当前渤海富营养化风险仍居高不下,严重制约了环渤海社会经济可持续发展。开展近海富营养化评估与趋势分析是国家生态安全保障的需求,其难点在于富营养化评价要素长期演变进程高质量数据的获取。基于HAMSOM海洋生态模型,通过修正溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)的难/易降解组分降解动力学形式,构建了适用于富营养化评估与趋势分析的渤海三维水动力/生物地球化学耦合模型。利用2019年渤海春、夏、秋、冬四个季节DON、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、溶解无机磷(dissolved inorganicphosphorus,DIP)和叶绿素a(chlorophyll a,chl a)调查结果,对模型进行了校正,并利用1980年至2020年的长期调查结果进行了验证,模拟结果与调查结果相比较,在数值大小和变化趋势上均吻合较好,相对标准偏差、相似性系数和Kappa系数分别为24%、0.77和0.60。利用模型模拟计算的DIN、DIP、DON和chl a长期演变进程数据,计算了营养状态质量指数(nutritional quality index,NQI)。结果表明,当前渤海富营养化状态整体上处于贫营养状态,但在渤海湾、辽东湾和莱州湾湾底近岸海域处于富营养状态,季节上5~10月份处于中等富营养化状态,从长期变化趋势看,渤海整体上富营养化状态趋于改善。与复合富营养化指数(compound eutrophication index,CEI)对比表明,渤海富营养化评估按NQI计算结果与按CEI计算结果相当吻合,相似性系数为0.83。文章建立的渤海富营养化评估方法具有较高可靠性,可用于渤海富营养化评估。

城郊结合带流域水体富营养化特征及来源分析

选取南昌市前湖水系为研究对象,运用对数型幂函数普遍适用的指数公式,对其进行富营养化程度评估。同时,进行相关性分析探究水质环境因素与水体富养化水平之间的相互关系。研究结果显示:前湖水系中高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、五日生化需氧量5种污染物含量呈现显著的空间分布特征;前湖水系水体富营养化指数(V E)介于51.34~70.52,均呈现水体富营养化,TN、TP与富营养化的相关性分别为0.917和0.912,表明氮磷是导致水体富营养化的主因;氮磷比平均值为19.57,污水处理厂排污、城区及周边的污染汇入等是南昌市前湖水系水体污染物的主要来源。对前湖水系进行研究,旨在提高对城郊结合部水环境的关注度。

芡实对沿淮富营养化水体的净化效果研究

为了解乡土水生植物芡实对沿淮农村富营养化河流净化效果,在模拟沿淮农村地区富营养化河流的水池中种植芡实,定期监测水体中的总氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、酸碱度(pH)、可溶性盐含量(EC)、溶解氧(DO)的数值变化,综合分析芡实对富营养化河流的净化效果。结果表明,芡实作为沿淮地区乡土水生植物,对富营养化的河流有着净化作用。芡实在生长过程中能吸收水体95.53%~98.45%的NH_(4)^(+)-N和99.50%~99.65%的TP,净化效果好。芡实对富营养河流中TN和COD_(Cr)的净化效果不明显,而且水体中的pH上升11.05%~11.61%,EC值增加21.12%~22%,DO增加3.82~21.77倍。芡实作为一种乡土水生植物,对沿淮地区富营养化河流具有显著的净化潜力。

靖海湾富营养化海域浮游动物群落变化及其影响因素

沿海生态系统对生物多样性过程至关重要,因为陆地和海洋环境之间存在着强烈的相互作用。浮游动物是海洋生态系统中重要的次生生产者和生物泵的主要驱动因素,其群落变化可能会对沿海生态系统产生影响。因此,综合评价各种环境因素对沿海生态系统中浮游动物群落变化的影响具有重要意义。为研究靖海湾海域浮游动物群落与环境因子的关系,分别于2021年至2022年5月(春季)和8月(夏季)对该海域进行4个航次的环境因子和浮游动物调查,并应用冗余分析(RDA)和Pearson相关性分析探究了环境因子对浮游动物优势种和群落的影响。结果显示,2021-2022年靖海湾海域富营养化程度有显著增加,尤其是在2022年夏季,靖海湾海域受到严重的富营养化污染。2021年浮游动物平均丰度高于2022年,在富营养化最严重的2022年夏季,浮游动物的平均丰度降至54.07个/m^(3)。此外,主坐标分析(PCoA)也显示,2022年夏季浮游动物群落与前3个航次有显著的区别。4个航次共鉴定出浮游动物10类47种,其中,桡足类是春季最优势的种群,浮游幼虫是夏季最优势的种群。太平洋纺锤水蚤(Acartiapacifica)和短尾类溞状幼体[Zoealarva(Brachyura)]在4个航次中均为优势种,但在2022年夏季优势度和丰度均出现下降。通过结合RDA和Pearson相关性分析发现,影响靖海湾海域浮游动物群落结构和丰度变化的主要环境因素为富营养化,而盐度影响了浮游动物的季节变化。此外,通过PCoA分析以及对比2021年和2022年的数据发现,台风这类偶发性事件可能也是影响浮游动物群落变化的重要原因之一。研究结果将有利于后续研究靖海湾生态系统以及了解近海海湾浮游动物群落动态的控制因素,有助于科学管理靖海湾生态环境和深入了解海湾浮游动物群落变化的机制。

三峡库区汉丰湖水华期水体富营养化研究

汉丰湖是三峡库区的“库中库”,同时也是我国西部地区最大的城市人工湖,近年来时有水华暴发。通过在汉丰湖流域蓝藻水华暴发期选择10个采样点进行水环境质量监测,结合对该地区的实地调研情况,分析了该区域水污染的主要成因。结果表明,研究区的总磷、氨氮、总氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数等各污染物指标均较高,且时空分布差异较大,南河汇入区水质明显劣于其他区域。根据富营养化评价结果,研究区的富营养化指数自西向东逐渐下降,氮、磷是导致水体出现富营养化的重要因素。

水体富营养化及物种入侵对星云湖食物网的影响

以云南浅水富营养化湖泊星云湖为研究区域,于2019~2020年对星云湖水质样品、初级生产者浮游植物(浮游碳源)、沉水植物(底栖碳源)、流域有机质(陆源)以及消费者浮游动物、底栖动物、鱼类等生物样品进行系统采集,甄别了星云湖初级生产者和消费者的碳、氮稳定同位素组成特征,并使用MixSIAR模型对消费者食物来源进行量化,对比分析以初级生产者(模式A)、以碳源贡献权重(模式B)和以初级消费者(模式C)3种不同氮稳定同位素基准计算的消费者营养级结果,进而构建适用于浅水富营养化湖泊的食物网结构,探讨富营养化以及外来入侵物种可能对星云湖食物网产生的影响.结果表明,MixSIAR模型结果显示浮游碳源、底栖碳源、陆源对消费者的贡献分别为77.3%、12.2%、10.5%,且沿岸带、敞水区不同生境鱼类的碳同位素信号不存在显著性差异,与浮游碳源的相近,指示浮游碳源是富营养湖泊消费者最主要的食物来源,其能量传输以浮游路径为主.对于不同食性的鱼类,杂食性鱼类的基础食物源(CR)跨度大,而肉食性鱼类营养长度(NR)更高,两者的核心生态位分离,且杂食性鱼类的核心生态位面积(3.79)高于肉食性鱼类(2.46),表明杂食性鱼类具有更高的适应性.模式B计算的营养级结果与消费者的食性较一致,可应用于星云湖消费者营养级计算.模式B结果显示,星云湖食物链长度为3.73,顶级掠食者为抚仙鲇,入侵物种太湖新银鱼营养级(3.37)次之,且与星云白鱼(3.01)在食物和生存空间上存在竞争.研究认为,富营养化导致的物源和能流的改变以及外来物种的入侵是造成星云湖土著鱼类资源衰退、食物网结构中生物多样性减少及生态系统功能弱化的主要原因.

富营养化对靖海湾浮游植物群落的影响

海洋浮游植物在维持海洋生物泵的运转中起着至关重要的作用,对全球生物地球化学循环产生巨大影响.海湾和河口区域因受到人类活动的影响较大且与外界水交换的局限,容易出现富营养化等威胁生态系统稳定性的问题,因此研究沿海生态系统中富营养化与浮游植物群落之间的关系有助于维持生态系统的健康和可持续性发展.本研究于2021年和2022年的5月和8月对靖海湾进行了4个航次的调查,研究了春夏两季浮游植物群落和环境因素之间的关系.结果表明,2021年和2022年春夏两季在靖海湾共观察到150个浮游植物物种,浮游植物群落主要由硅藻和甲藻组成,且在2022年夏季出现了蓝藻的大量增长;两年的生物多样性均为春季高于夏季,富营养化指数(E_(i))出现了明显的上升,由2021年的中度富营养化变为2022年的重度富营养化.通过冗余分析和Pearson相关性分析发现,富营养化可能是影响靖海湾浮游植物群落的关键因素.本研究的结果有助于后续为改善靖海湾沿海生态系统的稳定性、健康性和可持续性提供理论支持.

许昌市湖泊水体富营养化现状调查及生态净化方法研究

选取西湖、东湖和鹿鸣湖等城市景观湖泊为研究对象,对叶绿素a(Chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)及高锰酸盐指数(COD_(Mn))5项水质指标进行检测。结果表明:鹿鸣湖和东湖TN含量未超出地表水Ⅴ类标准(TN≤2 mg/L);鹿鸣湖和西湖TP含量未超出地表水Ⅳ类标准(TP≤0.1 mg/L);3个湖泊COD_(Mn)含量均未超过地表水Ⅱ类标准(COD_(Mn)≤4 mg/L);3个湖Chla含量比较为:西湖>东湖>鹿鸣湖,且西湖有3个采样点超过10 mg/m^(3);SD均值比较为:鹿鸣湖(2.15 m)>西湖(1.09 m)>东湖(0.73 m)。在此基础上,采用黄昌蒲和鸢尾开展富营养化水体净化研究,发现2种水生植物均能有效降低水体营养成分,净化后水体中的TN、TP含量均显著低于空白对照,其中黄昌蒲对TN的去除率可达95.50%。鸾尾净化效果低于黄菖蒲,但与对照相比,对TN、TP的去除效果依然明显,因此认为鸢尾有潜在的污水净化能力。

城市公园水体富营养化的水生植物修复效果研究

该研究针对城市公园水体富营养化问题,选取挺水植物再力花、浮水植物睡莲、沉水植物苦草等常见水生植被,对比分析其不同组合方式以及不同生长期对轻度、中度、重度富营养化水体营养盐的去除效果。研究结果显示,3种水生植物的7种组合配置在不同生长期对水体营养盐均有去除效果,其中以再力花+睡莲+苦草组合方式效果最佳。尤其对于中度富营养化水体,该组合方式对总氮、总磷、氨氮、化学需氧量的去除率分别为97.0%、89.2%、75.5%、58.2%。综合比较植被对总氮、总磷、氨氮、化学需氧量的去除效果,发现对总氮的去除效果最好,为68.0%~97.0%,其次是总磷,为72.2%~97.2%。此外,随着底物浓度的降低,去除率随植被的生长周期基本呈现下降的趋势。研究成果可为城市公园水体的生态修复提供理论依据。

海蓬子(Salicornia europaea)生态浮床对富营养化海水的净化效果研究

因陆源污染输入和沿岸养殖业发展,我国近岸和入海口海域富营养化严重。该研究利用海蓬子(Salicornia europaea)高耐盐碱性、潮汐带生长的特点,通过浮床栽培探究了其对富营养海水的净化效果。实验构建褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)养殖池和浮床净化池的循环水净化系统,模拟持续污染的富营养化海水环境。通过在浮床上移植海蓬子幼苗,测定不同水体中氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)和磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)浓度4种营养盐指标的变化情况及植物存活、生长状况,研究海蓬子的净化效果。实验结果表明,海蓬子对NH_(4)^(+)-N吸收效果显著(P<0.05),在12 h的水力停留时间下最高去除率为32.97%;对NO_(2)^(-)-N的净化效果显著(P<0.05),最高去除率为35.66%;对PO_(4)^(3-)-P和NO_(3)^(-)-N有去除效果,但不显著;浮床上的海蓬子存活率达93%以上,植株有明显生长,25 d总体长度增长12%,鲜重增加102%,干重增加83%。研究结果说明海蓬子可以作为生态浮床的工具植物,对近岸和入海口富营养化海水进行净化,为海洋生态环境保护提供技术支撑。

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。

富营养化城市内湖沉积物营养盐组成特征及污染风险分析

富营养化已成为城市内湖面临的重要环境问题,内源污染是导致城市内湖富营养化的主要原因之一。以九江市某典型城市内湖为研究对象,揭示了沉积物营养盐的空间分布特征,评价了藻类暴发前和藻类暴发期表层沉积物的污染风险,并探讨了不同沉积深度营养盐的来源特征。结果表明:1)沉积物总氮(TN)、总磷(TP)、总有机质(TOM)含量具有较强的空间一致性。垂向上,表层沉积物TN、TP、TOM含量最高,随着深度的增加总体表现为降低趋势;平面上,中部湖区表层沉积物TP和TN含量较高。2)藻类暴发前,表层沉积物总体处于中度污染状态;藻类暴发期,表层沉积物总体处于重度污染状态,氮、磷污染风险显著上升。3)根据沉积物总有机碳(TOC)/TN、TOC/TP表征结果,近年来受富营养化及藻类暴发影响,湖泊沉积物来源组成由浮游动植物残体逐渐向微生物过渡。

汉阳地区3个小型富营养化湖泊鱼类群落结构与多样性

为探讨富营养化背景下城市湖泊鱼类群落结构与多样性特征,于2021-2022年对汉阳地区三角湖、南太子湖和墨水湖等3个小型湖泊的鱼类进行了季节性调查,分析了鱼类种类组成、优势种、生态类群、多样性及其受干扰情况。在3个湖泊共采集鱼类24种,隶属于5目6科20属,其中鲤科鱼类最多,占总种数的75.0%。非度量多维尺度排序分析表明,三角湖与南太子湖鱼类群落结构较为相似,与墨水湖差异较大,3个湖泊鱼类群落结构具有明显的季节变化。似鱎(Toxabramis swinhonis)为3个湖泊的第一优势种。各湖泊之间物种多样性指数差异不显著,Shannon-Wiener多样性指数(H)、Margalef丰富度指数(D)和Pielou均匀度指数(E)变化范围分别为1.3~1.4、1.6~1.9和0.5~0.6,夏季或秋季物种多样性指数相对较高。各湖泊以中上层、浮游生物食性、产沉粘性卵鱼类为主。丰度/生物量比较曲线显示,三角湖和南太子湖的鱼类群落受干扰较大,墨水湖的受干扰程度相对较轻。从湖泊水质保护的角度,建议对鱼类群落结构进行调控,提高湖中滤食性及肉食性鱼类的数量,增强对藻类的下行控制作用。

水源地水库富营养化演变及防治对策——以浙江老虎潭水库为例

基于长期监测数据分析水库富营养化演变规律和影响因子,为制定防治对策提供依据。以浙江湖州老虎潭水库为例,收集2009-2021年历史数据,并于2022年3月-2023年2月开展为期1年的监测,分析水库及入库支流水质时空变化特征。结果表明,2009-2022年,老虎潭总体呈中营养状态,总氮长期处于Ⅳ~劣Ⅴ类水平,总磷多为Ⅲ类,氨氮呈显著下降趋势(P<0.01),库区不同临测点水质和营养状态差异较小。入库支流水质明显劣于库区,是库区氮、磷等营养盐的主要来源;支流总氮、总磷分别以劣Ⅴ类和Ⅳ类为主,2014-2022年仅硝酸盐氮浓度显著下降,2022年以来支流总磷浓度有所升高。氮主要来自农业面源污染,磷的来源较为复杂,包括农业、生活污水等多种途径。总氮、总磷、氨氮三者显著正相关,且与叶绿素a密切相关,反映出氮、磷输入促进了藻类的生长。老虎潭水库目前尚未见大面积藻华,但极端天气或全球变暖可能加剧其富营养化风险。建议采取流域面源污染控制、河口湿地修复、水库生态调控等措施加以防控。

富营养化湖泊水环境监测模拟平台研发与应用

湖泊富营养化导致的蓝藻水华频繁暴发已成为制约区域社会经济可持续发展的重要问题。及时、全面掌握富营养化湖泊水质水华信息,对于蓝藻水华科学防控具有重要意义。针对传统湖泊水质水华监测方法存在的时效性弱、空间覆盖度低和数据再分析手段单一等问题,本文利用卫星遥感、空间数据库和WebGIS等技术,研发了富营养化湖泊水质水华自动监测和模拟分析平台。平台集成了卫星遥感全自动监测、动态虚拟浮标、目标水域水环境动态时空分析等核心技术,实现了湖泊高时空分辨率的动态水质水华监测,提供了湖泊水质水华多尺度精细化表达与再分析功能。平台在太湖、巢湖和滇池实现了示范应用,在湖泊水质水华监测预警和管理支撑方面发挥了重要作用。

汉阳地区不同富营养化湖泊大型底栖动物群落结构及影响因子

为了解不同富营养化湖泊底栖动物群落结构和多样性,探讨湖泊底栖动物对富营养化的响应,于2021年6、9、12月和2022年3月对汉阳地区不同富营养化状态湖泊的大型底栖动物群落和环境因子进行了季节性调查和分析。结果显示,后官湖为轻度富营养化、三角湖和南太子湖为中度富营养化、墨水湖和龙阳湖为重度富营养化。在5个湖泊共采集底栖动物20种,隶属于3门5纲7目10科18属,皆属于长江中下游湖泊常见物种,其中后官湖有18种,三角湖有13种,南太子湖有13种,墨水湖有7种,龙阳湖有7种。5个湖泊共有优势种为中国长足摇蚊(Tanypus chinensis),后官湖独有优势种为前突摇蚊(Procladius sp.)。非度量多维标度排序(NMDS)分析表明,3月和6月各湖泊间底栖动物群落结构差异较大,9月和12月差异较小。5个湖泊底栖动物平均密度范围为594~1041 ind./m^(2),湖泊间差异不显著,平均生物量为1.8~298.9 g/m^(2),后官湖平均生物量显著大于其他4个湖泊。5个湖泊底栖动物Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数变化范围分别为0.44~0.98、0.45~1.03、0.36~0.66。Pearson相关性分析表明底栖动物物种数、Shannon-Wiener指数和Margalef指数与湖泊综合营养状态指数(TLI C)显著负相关。典范对应分析(CCA)表明,透明度(SD)、沉积物全磷(TP-S)是影响汉阳地区5个湖泊底栖动物群落结构的关键因子。

新兴的生态危机——“空气富营养化”

存在于水生态系统和陆地生态系统中的藻类可以通过各种自然和人为的过程溢出到大气中,形成空气中的藻类。随着水体和陆地富营养化、空气污染、气候变暖和人造夜间灯光等各种因素的加剧,各因素之间交互作用将可能进一步刺激空气中藻类及其毒素的繁殖和扩散,最终形成“空气富营养化”级联效应.并且这一新兴级联效应将可能会对人类健康和生态系统构成严重威胁.

西南地区城市景观水体富营养化特征及环境因子分析

为了解西南地区城市景观水体富营养特征及关键环境因子,选取重庆(8个山城深水型封闭/半封闭水体)和成都(10个平原浅水型水体)共18个景观水体作为研究对象,在藻类易发季节对其进行水质监测。结果表明,西南地区城市景观水TLI(Σ)处于48.09~70.72之间,整体上呈现轻度和中度富营养化,分别占67%和22%。经分析发现,重庆山城深水型封闭/半封闭景观水体及成都平原浅水型景观水体富营养化主要影响因子为TN,Chl-a,SD,DO,色度、水温和电导率。

贵州省黔东南州城市湖库型饮用水源氮磷污染特征及富营养化风险评价

选取贵州省黔东南州18个城市湖库型饮用水源为研究对象,通过枯、丰、平水期的水质开展监测,阐述了黔东南州城市湖库型饮用水源氮、磷的污染特征,并利用综合营养状态指数法对其水体营养化风险进行评价。结果表明,黔东南州城市湖库型饮用水源水体总氮平均浓度为0.76 mg/L,其中硝酸盐占70.0%;总磷平均浓度为未检出,其中可溶性磷酸盐占80.5%。黔东南州城市湖库型饮用水源中氮磷时空分布特征明显,总氮和硝酸盐浓度随水期的变化基本一致,氨氮总体变化不大;总磷和可溶性磷酸盐浓度随水期变化基本一致。利用SPSS Statistics 19.0中的Pearson双侧检验法检验污染因子之间的相关性,枯、丰、平水期仅有COD_(Mn)与Chl-a均呈显著正相关性。利用综合营养状态指数法对黔东南州城市湖库型饮用水源进行评价,枯水期贫营养占66.7%、中营养占33.3%;丰水期贫营养占50.0%、中营养占50.0%;平水期贫营养占38.9%、中营养占61.1%,富营养化风险程度从大到小依次为平水期、丰水期、枯水期,并采用氮磷浓度比(TN/TP)深入分析,得出水源营养盐限制因子主要为磷限制状态,控制磷污染是预防黔东南州湖库水源水体富营养化有效途径。