东苕溪鱼类生物完整性评价河流健康体系的构建与应用

以东苕溪流域为研究区域,建立基于鱼类生物完整性指数(IBI)的河流健康评价指标体系.采样点来自2个不同的生态区,共建立了2套不同的IBI评价指标体系和标准.上游支流样点均来自浙闽山地常绿阔叶林生态区,从而建立了东苕溪上游支流的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、平鳍鳅科鱼类物种数百分比(M5)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、无脊椎动物食性鱼类个体百分比(M13)、植食性鱼类个体百分比(M14)、敏感性鱼类个体百分比(M1)7个参数指标.中下游样点均来自长江三角洲城镇及城郊农业生态区,建立了东苕溪中下游区域的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、虾虎鱼科鱼类物种数百分比(M4)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、上层鱼类物种数百分比(M8)、中上层鱼类物种数百分比(M9)、植食性鱼类个体百分比(M14)、借助贝类产卵鱼类物种数百分比(M21)、鱼类总个体数(M22)、畸形、患病鱼类个体数百分比(M23)等10个参数指标.河流健康状态划分为5个健康等级:即"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼".应用IBI指标体系评价东苕溪流域的45个观测点的河流健康状况,结果显示东苕溪流域绝大多数河段的健康状况处于"一般"和"较差"水平.2011年,东苕溪中下游河段的健康状态较2010年有所改善,然而上游支流的健康状态较2010年有所下降.

东苕溪水体氮、磷形态分析及其空间差异性

于2009~2011年在东苕溪开展了4次全流域野外调研,系统分析了东苕溪水体氮、磷形态特征及其空间差异性.东苕溪可分为上游、中-上游、中-下游3个河段,分别具有山溪性河流、城镇影响河流、平原型河道特征.结果表明,水体中氮以溶解态为主,硝态氮(NO_3^--N)是溶解态总氮(DTN)的主要形态;颗粒态磷比例略高,溶解态总磷(DTP)的相对贡献沿程降低.溶解态有机氮(DON)、磷(DOP)分别占DTN和DTP比例的22%、42%,且TN与DON、TP与DOP之间显著正相关.中-上游河段的氨氮(NH_4^+-N),DOP和溶解性正磷酸盐(PO_4^(3-)-P)含量最高且电导率与NH_4^+-N、DOP之间存在显著正相关,表明城镇污、废水排放影响水体氮、磷含量及形态特征;浊度与各形态磷之间均存在极显著正相关,河段下游开矿、行船及挖沙引起的矿质颗粒输入或沉积物再悬浮是磷素的重要来源,但水体中部分溶解态磷吸附在矿质颗粒表面形成胶体物质,导致中-下游河段DTP略有降低.

东苕溪下游鲫鱼不同组织重金属含量分析及食用安全性评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与DMA-80自动测汞仪分别对东苕溪下游鲫鱼肌肉、性腺和鳃组织中重金属As、Cd、Cr、Cu、Mn、Zn与Hg的含量进行测定,并对其污染状况和食用安全性进行评价。结果表明:东苕溪下游鲫体中As、Cd含量超标,整鲫重金属综合污染指数为1.2,污染程度严重。As、Cr与Hg所占暂定每周可耐受摄入量(PTWI)比例超过10%,认定食用该地区鲫鱼对人体健康存在潜在风险。在肌肉、性腺和鳃组织中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn的含量具有显著性差别(P<0.05);不同组织污染程度为性腺>鳃>肌肉。

太湖流域上游东苕溪干流沉积物和悬浮物的氮形态分布及影响因素

氮是影响和控制水体富营养化的重要因素,不同形态的氮对水体富营养化贡献不同.使用连续提取法对东苕溪干流悬浮物、表层沉积物样品中各形态氮含量进行测定,探讨各形态氮的分布特征及其影响因素.结果表明,东苕溪水体氮污染严重,总氮浓度均值为4.48 mg/L.悬浮物中各形态氮含量均高于沉积物,其中悬浮物中铁锰氧化态氮(IMOF-N)含量所占比例最大,均值为1506.94 mg/kg;沉积物中有机硫化物结合态氮(OSF-N)含量最高,均值为625.31 mg/kg.IMOFN、OSF-N含量受阳离子交换量、粒径影响显著,均与总氮浓度显著相关.相关性分析表明水体的性质对IMOF-N及OSF-N含量影响较显著,并且总体上对悬浮物的影响强于沉积物.另外,悬浮物有助于水体中的氮发生硝化反应向硝态氮转化,沉积物则有助于水体的氮发生还原作用向氨氮转化.在一定程度上,水体中的悬浮物对藻类具有抑制作用.

东苕溪夏季浮游动物群落结构及水环境的初步研究

2013年7月对东苕溪（太湖主要入湖河流）的浮游动物群落结构及相关环境因子进行了水生态调查.结果表明,共采集浮游动物41种,其中轮虫23种,桡足类11种,枝角类7种.卜氏晶囊轮虫（Asplanchn.brightwelli）、长三肢轮虫（Filinia.longiseta）、针簇多肢轮虫（Polyarthra.trigla）为优势种.浮游动物的丰度以轮虫占优势,浮游动物的生物量以枝角类和桡足类占优势,东苕溪水系浮游动物的丰度和生物量范围分别为1.99~1964.42ind/L和0.05~8.15mg/L.Shannon-wiener多样性指数（H）为0.10~3.35;Pielou均匀度指数（J）为0.06~0.86,根据浮游生物物种多样性指数评价表明,东苕溪水系处于轻度污染、β-中度污染水平.相关性分析表明,夏季浮游动物群落结构与水体中的总氮、总磷和叶绿素有显著的影响.浮游动物种类数与叶绿素a含量有显著的正相关,浮游动物生物量与总氮、总磷含量有显著正相关.

东苕溪中下游内河航运对鱼类群落的影响

通过野外现场调查,研究东苕溪中下游内河航运对鱼类多样性的影响。逐步回归分析结果显示,水体的浊度与船舶航运频率呈显著正相关;浊度与8种小型鱼类-彩鱊(Acheilognathus imberbis)、越南鱊(Acheilognathus tonkinensis)、方氏鳑鲏(Rhodeus fangi)、中华鳑鲏(Rhodeus sinensis)、高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)、歺又鱼(Hemiculter leucisculus)、食蚊鱼(Gambusia affinis)、子陵吻虾虎鱼(Rhinogobius giurinus)个体数呈显著负相关性(P<0.05);浊度与6种个体略大的鱼类-翘嘴鲌(Culter alburnus)、红鳍鲌(Chanodichthys erythropterus)、油歺又鱼(Hemiculter lucidus)、鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)和间下鱵(Hyporhamphus intermedius)个体数负相关,但无显著性差异(P>0.05)。广义线性模型显示,物种丰度和Shannon-Wiener多样性指数与水体浊度及人工护岸呈显著负相关;物种个体数与水体浊度、人工护岸结构及水深呈显著负相关(P<0.05)。浊度与鱼类体重关系的回归模型显示,浊度与平均体重和最小体重呈显著正相关(P<0.05),而浊度与最大体重无显著相关性(P>0.05)。研究表明,东苕溪中下游的内河航运可导致水体浊度增大,进而危害鱼类,其中对小型鱼类或幼鱼的危害更大。

东苕溪中下游沉积物重金属污染特征与评价

于2009年10月和2010年5月在东苕溪中下游河段采集沉积物样品34个,测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,并用地积累指数法对沉积物中重金属污染进行评价分析。结果表明,Hg和Ni含量属于国家一级土壤标准;Cr、Cu、Pb、Zn含量基本属于国家一级至二级土壤标准;2009年As含量属于国家一级至二级土壤标准,2010年As含量属于国家二级至三级土壤标准;Cd污染最严重,属于国家三级土壤标准。采用地积累指数法对东苕溪中下游沉积物中重金属的污染状况进行评价,结果显示,Cd污染最严重,As次之,Cr污染最轻;东苕溪中下游河段76.5%的样品重金属浓度具有增大的趋势。

东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响

河流修复工程被美国《科学》杂志列入2000年最具发展潜力的六大领域之一,河流修复工程对水生生态系统的影响也成为各国科学家的研究热点。以东苕溪中下游河段为对象,研究4种不同河岸类型(自然河岸+水生植物(A)、自然河岸+无水生植物(B)、人工河岸+水生植物(C)、人工河岸+无水生植物(D))对鱼类生物多样性的影响。调查共采集鱼类标本499尾,经鉴定为32种,隶属于7目10科24属。鱼类生物多样性结果显示A、B的物种丰度和Shannon-W iener指数与D存在显著差异(P<0.05);A的优势度指数与D存在显著性差异(P<0.05);A、C的均匀度与D存在显著性差异。鱼类群落NMDS排序与相似性分析(ANOSIM)显示D与A、B、C能完全分开,且D与A、C存在显著性差异(P<0.05),其中A与C存在显著性差异。因此,河流修复工程中水生植被的恢复对于水生生物多样性的维持至关重要,且恢复水生植被的河流修复工程会减少该工程对鱼类群落结构和生物多样的负面影响。

基于意愿调查评估法的东苕溪水质改善的社会效益评估

以流经浙江北部的重要河流东苕溪流域为研究区域,从社会效益的视角,遵循意愿调查评估法的思想和技术,估算东苕溪流域居民对水质改善的支付意愿金额,分析影响支付意愿的主要因素。结果发现：357份有支付意愿,占问卷的65.9%,支付意愿范围为104.01~128.54元,中位数的支付意愿为115.63元/（a·户）;185份零支付愿意,占问卷的34.1%。其中影响流域居民支付意愿度的主要因素为：水质改善应为政府或企业的责任,流域居民不应是水质改善的承担者。同时,家庭人口数、文化程度、是否知道其饮用水源来自东苕溪与支付愿意度成正相关,对自家自来水状况的评价与支付意愿成负相关。基于此,研究提出适当增加水费用于水质改善;建立水环境信息制度,引导广大居民参与决策;严格执行环保标准,减少企业污染物排放等建议。

东苕溪江流域喜旱莲子草分布特征及其与水质的相关性研究

利用样方法对东苕溪江流域喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落分布特征进行调查的同时在调查点周围监测水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、pH等参数,探讨喜旱莲子草的分布特征及其与水质的相关性。结果表明:喜旱莲子草的重要值和盖度的变化与TN和COD的变化存在显著正相关性,而水体的TP含量对喜旱莲子草的分布无显著影响。同时,当地人的干扰几乎无科学防治措施,加剧了其分布扩散。

东苕溪沉积物重金属生态风险评价和源解析

由于重金属毒性大,且易在食物链中富集,沉积物中的重金属会对水体生态环境造成严重污染,因此对东苕溪23个采样点表层沉积物中主要的重金属As、Cd、Co、Cr、Cu、Pb、Zn、Mn和Ni含量及分布特征进行研究,分析各种重金属来源,并对重金属污染状况进行生态风险评价。结果表明:东苕溪沉积物重金属平均浓度Mn>Pb>Zn>Cr>As>Cu>Ni>Co>Cd,As、Cd、Co、Cu、Pb、Zn和Mn的平均浓度均高于它们的环境背景值。多元统计分析结果表明沉积物中Cd、Co、Cr、Mn和Ni可能来源于自然环境,Cu、Pb和Zn可能来源于生活污水和工业废水的排放,Pb还源于交通工具尾气和柴油机械排放的废弃物,As主要来源于农业活动,例如化肥和农药的使用。地积累指数法和潜在生态危害评价法的结果表明,东苕溪沉积物中的重金属整体上呈现中等的潜在生态危害,东苕溪沉积物中的主要污染物为As和Cd,由于东苕溪流域散布着大量的农田和一些工业园区,农田中使用的肥料农药和工业活动中排放的废弃物是造成As和Cd含量高的原因。

对东苕溪“6·19”洪水防御案例的思考

基于余杭区东苕溪2011年成功防御"6.19"洪水实例,从洪水防御部署、科学调度、基层防汛体系等方面介绍防洪调度情况,并通过对洪水成因分析和洪水过程分析,总结洪水预报、洪水调度、水利工程和基层防汛队伍在防洪中起到的作用,提出进一步巩固东苕溪洪水防御工作和进一步,提高东苕溪流域防洪防台抗旱能力的思路.

东苕溪洪水新出路初步研究

分析东苕溪防洪的突出矛盾和应该关注的焦点。按照“逐级分洪、以隧代河,上下协同、综合治理,整体谋划、兼顾各方”的思路,从资源要素、工程效益、实施可行性等方面初步分析青山水库向富春江分洪、南湖向平原区分洪、北湖向钱塘江分洪、瓶窑下游干流洪水新出路的方案,可显著改善区域防洪形势,大量释放非常滞洪区的国土空间资源。

荧光溶解性有机质EEMs的新旧自组织映射图解析方法比较研究

目前,对地表水体荧光溶解性有机质(Fluorescent Dissolved Organic Matter,FDOM)三维激发发射矩阵(Excitation-Emission Matrices,EEMs)数据的解析仍旧存在挑战.本文结合原始EEMs和从中分离的荧光平行因子分析(Parallel Factor Analysis,PARAFAC)组分,利用自组织映射图(Self-Organizing Maps,SOM),开展了基于传统EEMs-SOM和新型PARAFAC-SOM神经网络模型的复杂荧光数据解析能力对比研究,以此探索和改进EEMs多元解析方法技术体系.模型以已发表论文原始数据为基础构建,研究对象为南太湖重要入湖河流东苕溪水系.结果显示:EEMsSOM模型需依赖常规"摘峰法"对各荧光峰做出主观判断,不能有效识别重叠荧光峰,且人为割裂多激发共发射荧光物质峰之间的联系,从而弱化分析结果的实际环境意义,但神经元的模式荧光光谱可视化效果较佳,且操作简便,耗时较少;PARAFAC-SOM模型克服了上述缺陷,可清除EEMs中的噪声或无用信息,大幅降低输入变量数(从1742个降至4个),缩减运算时间,较大地改善了输出结果的准确性,获得无损可靠且实际环境意义较强的结果,但该法的PARAFAC预处理要求较高,工作量较大;两类模型解析结论大体一致,对前期研究进行了全新的阐述和补充,且生动揭示了FDOM在多级河流水体中的空间赋存变化规律及河流的动态污染过程.综上,推荐在今后研究中综合使用两类优势互补的模型以实现对EEMs的深度解析.

清民国时期东苕溪下游的桑基鱼塘与水土环境

清民国时期东苕溪下游湖州平原地区的农业经营主要是以桑基鱼塘的生态农业模式进行。东苕溪下游桑基鱼塘循环经济依托于当地优良的水环境,清民国时期当地居民广泛利用多样的水生植物以养鱼和做绿肥,农家对于桑基鱼塘有着精心的设计,桑地被筑成阶梯状,在每一级上培育不同树型的桑树,以充分利用旱地空间,湖羊是桑基鱼塘农业生态系统的重要畜种,湖羊的饲养的数量与饲养周期与农家的饲料投入及一年中的积肥周期相协调。

东苕溪蓝藻时空分布及其与环境因子关系研究

研究了东苕溪(太湖主要入湖河流)秋季和春季浮游植物的空间分布格局,监测了东苕溪18个采样点的浮游植物叶绿素a含量、细胞密度及种类组成等指标,分析了影响蓝藻时空分布差异的环境因子.结果表明:调查期间,共观察到浮游植物8门60属132种,其中,蓝藻门9属14种,蓝藻细胞密度占浮游植物细胞密度的平均比例为60.3%,蓝藻细胞密度自东苕溪下游至上游呈减小趋势,最高值出现在东苕溪下游距南太湖湖口3km以内.在秋季,东苕溪下游以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为优势种,春季为水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae);丝状蓝藻(小席藻)是上游的优势代表种.东苕溪下游蓝藻的绝对优势与特殊的水动力条件、高浓度的营养盐有关.相关性分析表明,蓝藻细胞密度与水深(p<0.01)、总氮(p<0.01)和溶解性总碳(p<0.05)呈显著正相关.