新疆干旱区柴窝堡湖沉积记录的150年来气候环境特征

通过乌鲁木齐附近柴窝堡湖钻孔岩芯的粒度、有机质含量、化学元素以及同位素等多项分析,开展了研究区近150年来的气候环境演化研究。通过沉积记录与器测气象资料比较,认为沉积物的有机质含量反映了流域降水的变化,而有机质碳同位素的变化则与温度相关。在运用有序样品最优聚类分析对沉积物地球化学元素序列进行阶段划分的基础上,综合粒度、有机质含量以及同位素等多环境代用指标的分析,恢复了不同阶段的气候环境信息。结果表明,1860～1910A.D.,各环境指标显示当时湖泊水位较高,湖水较深,显示偏冷、偏湿的气候环境特征。1910～1950A.D.,粒度、地球化学元素、有机质、磁化率等指标波动明显,虽然有机碳同位素值有所升高,但仍然总体偏负,显示该阶段湖泊环境总体上波动强烈,气候不稳定。其中约1920A.D.左右,粒度显示突然变化,有机碳同位素、烧失量、元素含量等也均发生了显著的波动,指示明显气候环境事件的存在。1950A.D.以来,钻孔岩芯的磁化率升高,重金属元素含量以及总磷含量呈现明显富集,而有机质及其碳同位素变化却与器测温度和降水变化一致,指示了近期气候和人类活动对湖泊环境的影响。

新疆柴窝堡湖沉积物中环境敏感粒度组分揭示的环境信息

通过对柴窝堡湖沉积物剖面和流域表层沉积物进行粒度分析,结合沉积剖面年代序列,研究了柴窝堡地区的环境演变与沙尘暴事件。首先通过主成分因子分析,对柴窝堡湖沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,探讨了湖泊沉积物的物质来源,获得了两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近97.7%的粒度变化特征。研究表明,F2代表了以57μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙侵蚀;而F1为以7μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制。进而通过粒径—标准偏差法,提取了湖泊沉积物中环境敏感粒度组分,风成组分C2(20～209μm)反映了区域风沙活动的历史,并揭示了1910—1930年和1980—2000年为百年来的两个沙尘暴相对活动强烈的时期。沉积物中记录的1980年和2000年左右的沙尘事件与器测记录及历史文献记载具有很好的一致性。最后利用均值突变诊断分析,发现柴窝堡湖地区1910年前后存在近百年来最强的沙尘事件,揭示了近百年来该地区一次最强的环境突变事件。

30多年来柴窝堡湖演化特征及其环境效应

在对柴窝堡地区多期陆地资源卫星、中巴资源卫星以及Modis遥感影像解译基础上,结合器测气象资料、地下水以及湖泊水深等数据,对柴窝堡湖面积变化及其环境效应进行了研究。结果表明:20世纪70年代以来湖泊总体呈下降趋势,但到20世纪末至21世纪初期受流域降水增加影响,湖泊面积出现一定程度的扩展,面积最高达到约29.5 km2(2002年)。近几年,由于流域降水减少,人为提取地下水量增加,湖泊水位出现快速下降。2008年湖泊水位比1971年下降了约2.2 m,湖泊面积缩小到约27 km2。由于柴窝堡湖为陡岸平底型湖泊,湖泊水位下降初期引起的面积萎缩并不明显,但当前湖泊处于面积快速萎缩转折的水位。随着湖泊水位的进一步下降,将会引起面积的快速收缩,以至干涸,从而加剧湖泊周边地区土壤碱化、沙化、植被退化等生态环境问题,对区域社会经济发展产生重要的影响。

西北干旱区柴窝堡湖干涸湖底粉尘潜在扩散特征

运用HYSPLIT模型,结合美国环境预报中心（NCEP）和大气研究中心（NCAR）2000～2013年的再分析气象资料,对柴窝堡盆地粉尘潜在扩散的时间和空间特征进行了研究.结果表明：柴窝堡湖干涸湖底粉尘潜在扩散范围具有明显的季节分异.春季粉尘潜在扩散范围和密度最大,覆盖我国大部分地区,最远可达朝鲜半岛部分地区,其次是秋季,夏季粉尘潜在扩散以1000m为界表明出明显的高度差异,冬季粉尘潜在扩散范围和密度均是最小的.随高度增加,不同季节气流可能携带粉尘密度均呈降低趋势.受地形影响,粉尘潜在扩散有两个主要通道,100m以下主要向西南方向扩散,而100m以上主要向东南方向扩散.柴窝堡盆地干涸湖底大量的粉尘在气流携带下可以长时间远距离输送,在近源区沉降,严重影响乌鲁木齐及其周边地区,并可能加速天山山区的雪冰消融.

新疆柴窝堡湖湿地的植物群落组成及其类型

柴窝堡湖湿地是乌鲁木齐的重要水源地和生态屏障。本研究通过野外实地调查方法分析了柴窝堡湖湿地的植物群落组成、区系及其类型。结果表明,柴窝堡湖湿地共有维管束植物30科84属122种,其中,蕨类植物1科1属1种,双子叶植物23科62属90种,单子叶植物6科21属31种;种子植物区系成分较为简单,具有典型温带属性。生活型以草本植物为主,占总种数的94.2%;水分生态型中,中生植物种类最多,共42种,占总种数的34.4%;柴窝堡湖湿地共有20个植物群系,北岸主要为布顿大麦群系(Form.Hordeum bogdanii)、细叶沼柳群系(Form.Salix rosmarinifolia)、芦苇群系(Form.Phragmites australis)等,西岸主要为盐穗木群系(Form.Halostachys caspica)、盘花乳菀群系(Form.Galatella biflora)、盐角草群系(Form.Salicornia europaea)等,东岸和南岸只有多枝柽柳群系(Form.Tamarix ramosissima)。本研究结果不仅可以为柴窝堡湖湿地植被稳定性维持和生物多样性保护提供本底数据,而且可以为水源地生态保护提供基础资料。

柴窝堡湖流域土地利用变化分析

利用Landsat卫星遥感影像技术,提取了近30年柴窝堡湖流域的土地利用数据集,运用监督分类和人为目视解译的方法,重点分析了七个典型时期土地利用变化的数据。通过数据处理和分析,分析引起柴窝堡湖流域土地利用变化的自然因素和人为因素。结果表明:(1)1990-2018年,柴窝堡湖流域土地利用变化的整体趋势为:水域面积总体呈波动性下降趋势,1990-2000年呈缓慢减少趋势,但在2015年前后出现拐点,自2010-2015年水域面积明显减少,2015年后呈现增长趋势;草地自2010年起逐年增加;耕地及林地在2000-2015年呈现逐年增加趋势;建设用地及未利用土地面积基本保持稳定;(2)土地利用转移矩阵分析的结果为:2005年后水域和未利用土地部分转化为耕地及林地;2015前大面积水域转化为未利用土地;2015年后未利用地、耕地和林地大量转化为草地;(3)柴窝堡湖流域土地利用变化的驱动因素是:2015年前后人工对地下水的过度开采,导致柴窝堡湖流域的水系补给方式由地下水改为地表水,2015年蓄水量达到历史最低。2014-2016年国家"压粮保水"对水资源的利用政策调控后,柴窝堡湖流域的水域面积缩小得到了有效控制并缓慢增加,生态环境明显改善。

柴窝堡湖表层底泥重金属污染评价

研究了乌鲁木齐市柴窝堡湖表层底泥的重金属含量,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对底泥中的重金属潜在生态风险进行评价。结果表明:底泥中Cu、Zn、Pb、Cd含量均超出乌鲁木齐市土壤背景值。除湖心区外,Cd在5个监测区域中的潜在生态危害均为中等;其它重金属在5个采样点的潜在生态危害均为轻微。各重金属间的相关性分析表明,Zn与Cu,Pb与Cd、Cu呈显著正相关,说明这4种元素污染源可能相同。柴窝堡湖表层底泥受到Cu、Zn、Pb、Cd污染,需采取相应措施防止重金属由底泥进入水相。

近3年乌鲁木齐主要湖泊水库环境质量状况分析及保护对策研究

根据乌鲁木齐市环境监测中心站2011年-2013年常规监测数据,运用单因子指数法、综合污染指数法和综合营养状态指数法分析了乌拉泊水库和柴窝堡湖的水质状况和污染因素,并提出了加强封闭式管理、规范标志建设、取缔周边违法建设项目、加强生态保护和修复,以及减轻有机污染、严控地下水超采和调整用水结构等保护和改善湖库水质的对策建议,为区域水体环境保护和水体污染防治提供科学依据。

乌鲁木齐柴窝堡湖水生态环境问题与管控对策

该文利用乌鲁木齐柴窝堡湖2019年水质监测数据和近年来水资源数据,采用地表水环境质量评价办法,系统分析了柴窝堡湖水资源、水环境和水生态状况和存在问题。结果表明:城市生活和农业生产用水增加造成柴窝堡湖面积萎缩、水位下降和水资源减少;2019年柴窝堡湖水质为重度污染,湖泊营养状态属于轻度富营养级;柴窝堡湖水生生态结构脆弱,生态服务功能差。基于此,该文解决水生态环境问题提出了建议和对策。

柴窝堡湖的生态功能价值及其保护

柴窝堡湖湿地是乌鲁木齐市的门户,南郊的最佳水上旅游景点和渔业基地,是候鸟迁飞的重要歇息地,是乌鲁木齐地区古人类文明的发源地和生存的摇篮,还是我国批准的第100个湿地公园。但是,作为乌鲁木齐市第二水源地过度抽水,使生态环境急剧恶化,面临干涸。保护柴窝堡湖生态环境,特别是保持适当的水面积,势在必行!

2005年-2009年新疆柴窝堡湖水环境质量状况和变化趋势

目的:1)掌握柴窝堡湖近几年工业、民用、农业等污染源的分布和污染物排放情况。2)针对重要污染物为柴窝堡湖污染治理和环境综合整治提供对策建议。方法:通过收集整理2005-2009年柴窝堡湖水质监测数据,根据《地表水环境质量标准》,采用单因子指数评价法、综合污染指数评价方法、综合营养状态指数法、趋势分析法对柴窝堡湖水质进行了评价和分析。结果:1)根据单因子指数评价法,2005年至2009年柴窝堡湖均为劣五类水质。2)柴窝堡湖五年间的主要污染物有:化学需氧量、硫化物、氯化物、总磷。化学需氧量的秩相关系数为0.9,表明该污染物浓度变化趋势有显著意义,变化显著上升。硫化物的秩相关系数为0.9,表明该污染物浓度变化趋势有显著意义,变化显著上升。氯化物的秩相关系数为0.7,表明该污染物浓度无显著变化趋势。总磷秩相关系数为0.9,表明该污染物浓度变化趋势有显著意义,变化显著上升。3)五年间柴窝堡湖的污染综合指数在1.66-2.07间,柴窝堡湖水环境质量为五级重度污染水质。4)通过综合营养状态指数法和分级原则,柴窝堡湖为中度富营养化湖泊。5)从平水期、丰水期比较柴窝堡湖水质,丰水期水质好于平水期水质。结论:1)2005年至2009年柴窝堡湖首要污染物为化学需氧量、硫酸盐、氯化物、总磷。2)柴窝堡湖富营氧化水平2005年至2009年呈逐年上升的趋势,不能满足渔业养殖水域功能区的水质要求。3)柴窝堡湖主要污染物浓度值丰水期低于平水期。4)加强对柴窝堡湖周边污染企业排污的监管力度;加强水资源宏观调控,补给柴窝堡湖,通过调整用水结构提高水资源利用的效率和效益。

乌鲁木齐市柴窝堡湖水质变化趋势与原因分析

通过对乌鲁木齐市柴窝堡湖水质现状及11年水质变化趋势的分析,预测了柴窝堡湖"十二五"水质变化情况。通过综合分析,找出污染成因,并提出对策建议,为区域水环境保护和水体污染防治提供科学依据。

2005年～2009年新疆柴窝堡湖水环境质量状况和变化趋势

通过收集整理2005～2009年柴窝堡湖水质监测数据,采用单因子指数评价法、综合污染指数评价方法、综合营养状态指数法、趋势分析法对柴窝堡湖水质进行了评价和分析。

2003—2022年柴窝堡湖水环境质量特征分析

探究柴窝堡湖水环境质量时空不连续数据历史变化情况可为后续水环境治理提供依据.基于柴窝堡湖2003—2022年水质、面积、矿化度等数据,采用单因子水质标识指数、综合水质标识指数、Spearman相关系数和Mann-Kenndall检验等方法,分析讨论了柴窝堡湖水环境因子的变化特征.结果表明:2003—2022年柴窝堡湖的综合水质标识指数随时间呈先上升后下降的趋势,2022年较2013年最大值下降了50.68%.22项指标中超标因子的数量呈先上升后下降再上升后保持平稳的趋势.至2022年,DO、砷和氨氮已达到III类水目标,其他指标均呈下降趋势,但单因子水质标识指数仍是劣V类或V类.超标因子高锰酸盐指数、COD和BOD5彼此之间都与矿化度呈显著相关且相关系数较高,这一关联在污染严重的进水区和岸边区尤为明显.综合来看,柴窝堡湖水环境经过治理在逐渐变好,但水环境质量仍存在较大挑战.

新疆柴窝堡地区沉积物元素地球化学特征及其环境意义

通过对新疆柴窝堡地区湖泊沉积物和流域表层沉积物中元素含量的分析,研究了柴窝堡湖沉积物中元素的地球化学特征及其环境意义,并利用重金属潜在生态危害指数法对沉积物重金属的生态效应进行了简要评价。相关分析及主成分分析表明,柴窝堡流域Al、K、Na、Be、Ba、Ti、Ca、Mg、Sr等元素含量的变化主要受流域化学风化作用强度的影响,而Fe、Mn、Zn、Cu、Cr、Ni、Pb、Co等重金属元素与黏土含量之间相关性显著,反映了自然与人类活动的影响过程。1950年前,人类活动影响弱,湖泊沉积物重金属元素主要受控于流域水动力条件;1950年后,流域人类活动的加强使得湖泊沉积物中重金属含量显著增加。利用聚类方法进行了湖泊沉积物与流域表层沉积物元素组成的比较分析,结果显示不同湖泊沉积物元素的组合特征反映了流域人类活动和自然作用的影响。最后,通过重金属潜在生态危害指数法对柴窝堡湖泊沉积物中Cu、Cr、Zn、Pb等4种重金属的潜在危害程度进行初步评价,其中以沉积物中Pb和Cu危害程度较高,但潜在生态危害程度尚属轻微。

新疆柴窝堡湖浮游植物群落结构及其多样性

于2007年3月至2007年10月,对新疆柴窝堡湖的浮游植物进行实地考察,以定性、定量的分析方法,对4个采样点100个样品中的浮游植物分析、鉴定,并对不同采样点的浮游植物种类组成、数量进行比较,综合运用多样性指数(Margalef多样性指数,Shannon-Weaver多样性指数,Pielou均匀度指数)分析了该水域浮游植物群落特征。结果表明:柴窝堡湖具有藻类植物92种,隶属8门31科60属,其中硅藻(Bacillariophy-ta)的种类最多,绿藻(Chlorophyta)在数量上占明显优势,蓝藻(Cyanophyta)次之;具有5个优势种,即肘状针杆藻(Synedra ulnaEhr.)、近缘针杆藻(Synedra affinisEhr.)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricaudaBreb.)、粗刺藻(Acanthosphaera zachariasiLemm.)、水绵(SpirogyraLink.),群落结构属于硅藻-绿藻-蓝藻型,夏秋季节进水区和岸边区浮游植物生长优势较为明显;结合多样性指数进行评价,该水域水质趋于富营养化水平。