辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析

为量化陆源氮磷污染对辽东湾北部海洋环境的影响,以辽东湾北部的浑河和太子河流域(浑太流域)为研究对象,通过构建SWAT模型,对2015—2018年陆源氮磷污染负荷的产生量以及入海通量进行模拟,分析其年际和年内变化特征,并探究氮磷污染的来源、贡献率及驱动因素。结果表明:陆源氮磷污染产生量及入海通量整体呈减少趋势(2016年除外),太子河氮磷通量约为浑河的2.4倍;受降水驱动影响,丰水期总磷及氨氮的入海通量占比均超过55%。总磷及氨氮在入海污染中贡献率较高,其入海通量与污染物浓度的相关性远低于入海流量。因此,从源头上加强浑太流域污染治理,减少氮磷的汇入,是解决辽东湾北部海洋污染问题的关键。

基于鱼类生物完整性指数的浑河流域水生态健康评价

基于2010年5—6月浑河流域62个采样点的鱼类调查数据,应用F-IBI(鱼类生物完整性指数)体系评价浑河河流的生态健康状况.从23个候选指标中筛选出适用于构建浑河流域F-IBI体系的6个指标,分别为总渔获量、雅罗鱼亚科种类所占比例、鳅科鱼类所占比例、经济鱼类所占比例、耐污物种所占比例和广布种所占比例.采用比值法计算各指标的F-IBI值,根据所有采样点F-IBI值的75%分位数确定健康标准,对于小于所有采样点F-IBI值75%分位数的数据进行四等分,以确定浑河流域F-IBI体系的评价标准,依次分为健康、亚健康、一般、差和极差5个等级.结果表明,处于健康、亚健康、一般、差、极差状态的采样点分别占采样点总数的22.58%、27.42%、24.19%、14.52%、11.59%,其中前三者所占比例为74.19%,健康状况为差和极差的采样点主要分布在以沈阳市区为分界的浑河流域下游.Pearson相关分析可知,F-IBI值与电导率呈负相关,而与栖息地质量指数呈正相关.研究显示,浑河中上游河段的健康状况基本处于健康、亚健康和一般状态,而浑河下游的健康状况令人担忧,处于差和极差状态.浑河下游恶劣的水生态状况主要是受到沈阳工业区的影响.

基于生态管理的流域水环境功能区划——以浑河流域为例

从环境战略管理的高度,提出了一种基于生态管理的流域水环境功能区划分方法.在现行水环境功能区划的基础上,结合生态管理理念及相关理论,并充分考虑我国水环境管理能力及发展趋势,进行流域水环境功能区划分.流域水环境功能区划以流域水生态分区为基础,根据参考条件评估水体的生态状况,考虑水体生态保护功能和最小生态需水量,提出新的流域水环境功能区划的理论基础和技术方法体系.首次将水生态分区、水生态保护目标和生态需水量引入水环境功能区划之中,对原水环境功能区划的内涵进行了拓展.该方法以浑河流域为案例做了实证研究.

浑太河流域鱼类生物完整性指数构建与应用

为了解决在不同区域和不同河流类型间等大尺度范围内F-IBI(鱼类生物完整性指数)评价方法体系的建立问题,以浑河-太子河(下称浑太河)流域为研究区域,构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究.于2014年5月对浑太河流域32个采样点的鱼类进行采样调查,根据鱼类群落特征的空间差异和浑太河流域水生态分区,将采样点分为中上游和下游区域两种类型.通过综合栖息地和水质的标准化方法确定参照点和受损点,依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出浑太河流域中上游F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤形目鱼类物种数百分比、雅罗鱼亚科个体数百分比、鳅科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、杂食性鱼类物种数百分比、肉食性鱼类物种数百分比、敏感性鱼类个体数百分比等9个指标;下游筛选出F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鮈亚科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、虾虎鱼科鱼类物种数百分比、中上层鱼类物种数百分比、东北特有鱼类物种数百分比、无脊椎动物食性鱼类物种数百分比、耐受性鱼类个体数百分比等9个指标.分别提出了浑太河流域中上游和下游的参数标准化公式和健康评价标准,依此将浑太河流域健康状态划分为极好、好、一般、差和极差5个健康等级.评价结果表明,浑太河流域健康状况整体偏差,在32个采样点中,健康状况处于差和极差的采样点占采样点总数的37.5%,一般的采样点占21.88%,仅有6.25%的采样点处于极好状态.Pearson相关性分析结果显示,F-IBI分值与电导率、ρ(BOD_5)、ρ(COD_(Cr))、ρ(NH_3-N)和ρ(TN)均呈显著负相关,而与栖息地综合指数呈显著正相关,表明F-IBI可有效评估浑太河流域的健康状况.

辽河流域浑河、太子河生态需水量研究

针对浑河和太子河的鱼类栖息地环境需求,构建了由流速、水深、水面宽率、湿周率和过水面积率5个河道参数组成的栖息地适宜性指标体系.分别选择浑河的沈阳、邢家窝棚和太子河的辽阳、本溪和唐马寨5个河段,通过分析河道形态特征以及水位与流量的相关关系,建立了河道流量与每个栖息地指标间的经验关系公式,并确定指示鱼类在不同生活期的最小栖息地适宜标准,计算出为满足不同栖息地标准所需要维持的河道最小生态需水量,并采用最大值原则确定出各河段为满足鱼类生存的河道最小生态需水量.结果表明,浑河的最小生态流量4月～11月介于9.59～12.78m3·s-1,分别占年平均天然径流量的17.13%～23.72%,12月～3月为5.70m·3s-1,占天然径流量的10.59%;太子河的4月～11月介于9.83～19.83m·3s-1,占天然径流量的23.33%～37.01%,12～3月为3.84～6.47m·3s-1,占天然径流量的8.83%～9.82%.

浑河流域2010—2014年的鱼类群落和水生态健康变化分析

为了解浑河流域鱼类群落结构的变化趋势和水生态健康变化,分别于2010年和2014年对浑河流域46个采样点进行了鱼类和环境因子调查。其中2010年采集到鱼类15039尾,隶属于6目9科32种;2014年采集到鱼类10483尾,隶属于6目10科41种。Mann-Whitney U检验表明从2010年到2014年鱼类总物种数、香农多样性指数、底层物种数百分比、植食性和肉食性个体数百分比等鱼类特征参数显著上升。典型对应分析(CCA)结果表明,2010年显著影响鱼类群落结构的环境因子为流速、电导率、河流等级和钙离子浓度;而2014年显著影响鱼类群落结构的环境因子则为电导率、河流等级和氨氮浓度。2010年和2014年的鱼类完整性指数(FIBI)评分分别为48.76±24.82和50.41±17.35,与2010年的评价结果相比,2014年F-IBI结果稍有改善,其中极好和好的点位数分别少3个和1个,一般的点位数多9个,而极差和差的点位分别少4个和1个。

浑河流域鱼类群落特征及其与环境因子的关系

流域水生态调查是对受损的流域水生态系统进行恢复的基础。以浑河流域为例,对全流域62个采样点的鱼类群落进行调查。共采集并鉴定出鱼类34种,隶属于7目10科29属。其中,鲤科鱼类个体数占比最高(88.5%),鳅科次之(6.7%)。依据鱼类群落组成的相似性,利用聚类分析将62个采样点分为3组:组Ⅰ主要分布于浑河上游;组Ⅱ主要分布于浑河中游的各支流;组Ⅲ主要分布于浑河中下游的干流及各支流。指示物种分析结果显示:组Ⅰ指示物种为洛氏鱥、北方条鳅、北方花鳅和中华多刺鱼;组Ⅱ指示物种主要为鲫、麦穗鱼、宽鳍鱲等中度耐污种;组Ⅲ指示物种为餐条。典型对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)结果表明:影响浑河流域鱼类群落结构的主要环境因子为海拔、河流等级、悬浮物固体(SS)浓度、森林用地比例、农业用地比例和总溶解性固体(TDS)浓度。

浑河流域东部白松不同种源SRAP指纹构建

浑河流域东部白松(Pinus strobus)不同种源SRAP遗传多样性分析及指纹构建旨在为浑河流域生态林建设中优良种源选择和研究提供理论根据。采用SRAP方法进行研究表明:利用28对SRAP引物共扩增出314个多态性条带,平均每个引物扩增出11.21条带,多态性比率为61.15%。通过UPGMA聚类分析软件将15个种源的东部白松分为4个集群,相似系数在0.5570～0.7718之间,平均遗传距离为0.5751,研究结果表现出不同种源的加拿大东部白松较为显著的遗传分化多样性。试验结果表明:引物ME6/EM1可以将15个种源区分开,并用3对引物扩增出9条多态性条带,用于种源的SRAP标记,为浑河流域生态林建设引入优良东部白松种源奠定基础。

浑太河流域水质达标控制方法研究

结合浑太河流域水资源网络节点图,根据污染物来源、种类及其产生机理,针对计算单元水资源供需平衡预测数据、降雨径流值,分点源、非点源进行规划水平年污染物入河量的预测。根据浑太河流域地形特征、入河污染物降解特性,以水功能区水体纳污能力为计算单元污染物排放总量控制条件,给出基于规划水平年入河污染物变动特性的水质达标控制方法。运用该方法进行浑太河流域水质达标控制:2030年,流域总需水7.4亿立方米,缺水深度在1%以下,COD、NH3-N、TP、TN的入河量分别为28.5×104、2.8×104、3.1×104、4.6×104t,对应的入河控制量分别为9.3×104、0.6×104、0.8×104、0.9×104t,经控制后水功能区目标水质达标率100%。证实了该水质达标控制方法有效、可行。

浑河流域水土保持减水减沙效益分析

通过对浑河流域降雨、产流、产沙特性分析和降雨、径流、输沙资料统计,采用成因分析法建立了适合该流域的降雨——径流和降雨——产流经验关系。用水文法和水保法对流域80年代减水、减沙量计算的结果表明,所减水量中,降雨和流域治理的作用分别占41.5％和58.5％;所减沙量中,降雨和流域治理的作用分别占21.1％和78。9％。

近52年大伙房水库流域径流系数变化趋势和特征

基于1961—2012年降水量和径流量数据,分析了大伙房水库流域近52a径流系数的年代际、年际以及季节变化趋势和特征。结果表明:(1)径流系数的年代际变化趋势平缓;(2)月平均径流系数在年内呈波动变化,每年6—7月偏低,12月—次年1月,3—4月,8月偏高;(3)年径流系数呈不明显的增高趋势,最小值出现在1988—1992年,最大值出现在2008—2012年。1980年以前,径流系数呈现下降趋势,1980—2000年径流系数呈现周期波动变化,2000年以后径流系数呈现上升趋势,1965年、1968年、1971年、2010年和2011年年径流系数均发生了突变。

“七介山”地望辨——拓跋史札记之二

《中国历史地图集》第四册中的北魏"并、肆、恒、朔等州"分幅图中的"七介山"注记位置,值得商榷,《读史方舆纪要》研判的"七介山"方位也有疏漏。根据对拓跋珪幼时避难南奔、托庇于独孤部时的驻地及柔然侵逼平城路线的具体分析,《魏书》中的"七介山"应为今岱海盆地西南蛮汗山至马头山之间的山体。

浑河沈抚段多环芳烃的污染特征及风险评价

为了研究沈抚新城城镇化建设进程中,浑河流域沈抚段河水和沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染变化规律,于2015～2017年对17个点位进行样品采集,对16种USEPA优先控制PAHs进行分析,并对其污染特征、来源及风险进行调查和评估.结果表明,河水和沉积物中∑_(16)PAHs含量范围分别为15.64～2100.58ng/L,95.19～8444.21ng/g,均值分别呈现平水期>枯水期>丰水期、平水期≈丰水期>枯水期的季节特点.利用同分异构体比值法和主成分分析法对PAHs的污染来源进行解析,得出河水和沉积物中PAHs的主要来源都是燃烧源和交通源,但河水中PAHs的来源较沉积物中更为复杂,增加了石油源的输入和大气沉降的影响.风险熵值法和终生癌症风险增量模型表明河水和沉积物均存在中高等生态风险,河水整体处于较低的癌症风险水平.

基于小波分析的浑河流域径流量周期分析

利用浑河流域北口前、抚顺、邢家窝棚三个水文站1954―2011年径流量资料,采用Morlet小波分析法对径流序列进行周期分析。结果表明:流域径流演变过程存在明显的多时间尺度特征,存在5―10年、15―20年、35―40年时间尺度的周期变化,且16年尺度的周期变化最明显。

复杂河流系统水污染的计算机图形模拟

讨论在河流系统水污染规划中应用交互式计算机图形技术。通过对复杂河流系统水污染的图形模拟，提出建立图模型的一般理论和方法，并就浑太流域河流水污染案例给出实际模拟结果。

浑河流域近20年土地利用与生态系统服务价值变化研究

生态系统服务价值变化研究是生态系统可持续性研究的热点和前沿。以浑河流域为研究对象,基于1995~2015年5期土地利用数据,采用生态系统服务价值当量因子方法,估算了不同土地利用变化对浑河流域生态系统服务价值的影响。结果表明:研究时段内浑河流域土地利用变化最大的是建设用地面积,生态系统服务价值贡献最大的是林地和草地,说明草地和林地是主要的贡献因子和敏感因子。本研究对全面了解浑河流域生态系统服务价值变化原因和生态文明可持续发展具有重要指导意义。

浑河流域底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

应用大型底栖动物生物完整性指数(Benthic Index of Biological Integrity,B-IBI)评价河流健康已成为河流生态系统管理的重要方法。根据2010年5月对浑河流域62个采样点的底栖动物调查数据,基于采样点的水质等级、栖息地质量综合评估指数、人类干扰强度和河岸土地利用评估等标准,选择同属于辽河水系的太子河流域的8个采样点作为参照点,构建浑河流域B-IBI生物完整性指数。通过对34个生物参数的分布范围检验、判别能力分析以及相关性检验,最终确定浑河流域B-IBI生物完整性指数由总分类单元数、EPT(蜉蝣目Ephemeroptera、襀翅目Plecoptera、毛翅目Trichoptera)相对丰度、耐污类群相对丰度、最优势类群分类单元数、直接收集者相对丰度以及香农威纳多样性指数6个参数构成。根据各参数值随干扰增强的变化趋势,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。结果表明:浑河流域B-IBI平均得分为2.56,河流健康状态处于一般状态;62个采样点中,9个处于健康状态,13个处于亚健康状态、22个处于一般状态、10个处于差状态,8个处于极差状态;从流域空间尺度上来看,河流健康状态从上游区到下游区逐渐变差。相关性分析表明,B-IBI与水温、电导、溶解性固体总量、硝酸盐、总氮、五日生化需氧量等水环境指标呈现显著负相关,表明B-IBI指数对于水质污染具有较好的指示性作用。综上所述,浑河流域由于受城市工业区的分布影响,大型底栖动物生物完整性呈现出明显的空间分布差异,上游区河流生物完整性较好、中下游底栖动物群落呈现出明显的退化趋势。