北京市温榆河-北运河水系水质空间分布特征研究

采用水体三维荧光光谱(3D-EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,研究了温榆河-北运河水系溶解性有机物(DOM)的荧光组分及其空间分布特征,并对沿岸污水处理厂、支流、干流的水质参数及其DOM组分之间的相互作用进行了分析。结果表明:温榆河-北运河水系干流溶解性有机碳(DOC)浓度与各支流接近,总磷浓度从上游到下游逐渐降低,氨氮和总磷污染严重。水体DOM共存在2类(4种)荧光组分,包括类腐殖质组分(类腐殖酸,C1;类富里酸,C2)和类蛋白组分(类色氨酸,C3;微生物代谢产物,C4)。污水处理厂出水汇入各支流后,水体DOM中的类腐殖质组分的比例上升。荧光比例显示,各河流DOM以C3组分为主,占比为24.76%~40.27%。水体荧光指数(1.58~1.72)、自生源指数(0.96~1.17)及腐殖化指数(0.74~0.81)计算结果指明,该水体的DOM组成具有内源和外源的双重特性,整体腐殖化程度低且自生源特性强。DOC与C1、C2和C4组分呈现极显著正相关,表明荧光组分可用于动态跟踪河流有机物;总氮与C1、C2组分呈极显著正相关,说明类腐殖质组分会对氮污染物浓度产生重要影响;总磷与自生源指数呈显著负相关(P<0.05),表现为DOM腐殖化程度越高,总磷浓度越低。

山西文峪河国家级湿地公园的生态保护现状及发展对策

本案以山西文峪河国家级湿地公园为研究样本,通过分析研究对象历史沿革及生态保护现状,来探索出一个科学、高效、生态的国家湿地公园发展模式。拟以山西文峪河国家级湿地公园为研究样本,以点代面,总结经验,解决人地矛盾,实现山、林、水、田、人和谐共生的湿地生态愿景。

基于大型底栖动物的温榆河公园水生态状况分析

为系统评价温榆河公园流域水生态状况,2021年对温榆河公园大型底栖动物进行了调查,分析了大型底栖动物的群落特征及时空分布,利用生物指数(BI)、生物多样性指数和大型底栖动物完整性指数(B-IBI)3种方法分别评价了温榆河公园水生态状况。结果显示,温榆河公园共采集到大型底栖动物56属种,隶属5类,不同物种大型底栖动物的密度与物种数在时空分布上存在差异,水生昆虫类具有显著优势,在多数点位占比超过50%;研究区域的多样性指数评价显示温榆河公园的物种组成相对比较丰富,而且已经有多个点位出现了指示清洁的优势种,说明温榆河公园的水生态状况在逐渐变好。通过对比与相关性分析,总结出适合评价温榆河公园的水生态状况的方法为多样性指数评价法。

引温济潮受水区地下水水文地球化学特征及水质变化趋势

为探讨河道生态补水对受水区地下水水质的影响,收集引温济潮受水区2007年、2013年和2018年不同含水层的地下水水质数据,采用描述性统计分析水质参数的变化特征,利用Piper三线图分析生态补水后受水区不同含水层地下水水化学相,同时利用吉布斯(Gibbs)图与离子比值图分析地下水水化学特征的控制因素,并通过改进的综合水质指数法(MIWQI)对受水区进行水质评价。结果表明:不同含水层中阴阳离子分别以HCO_(3)^(−)和Ca^(2+)为主导;水岩相互作用和人类活动是地下水中离子变化的主要驱动因素;引温济潮生态补水后受水区地下水水质有所改善。其中:2007年较差水质点位占4.4%,2013年河道生态补水5年后,没有较差水质点位;对评价方法所选水质指标进行敏感性分析,其敏感性指标较小,未超过2.0%,表明所选指标能较好表征水质评价结果。

宋庄蓄滞洪区二期工程蓄水试验

为检验宋庄蓄滞洪区二期工程闸门运行工况、蓄滞洪区二期工程槽蓄能力以及不同水位线对上游温榆河河道设施的影响,通过拦蓄壅高温榆河干流河道水位,模拟温榆河发生10年一遇洪水时启用宋庄蓄滞洪区二期工程的情景开展蓄水试验,记录不同水位淹没影响,检验理论水位-库容关系。结果表明,宋庄蓄滞洪区二期工程能够有效发挥蓄滞洪水的作用,试验记录的相关数据可为工程后期实际运行提供参考依据。

北京市温榆河沉积物的重金属污染风险评价

河流沉积物是水环境的基本组成部分，其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一．本研究探讨了北京市温榆河流域沉积物中重金属的累积特征，并采用沉积物富集系数、Hgkanson潜在生态风险指数等方法评估了几种重金属的环境风险，简要分析了其主要来源．研究结果表明，温榆河流域沉积物中Ni和Cd的含量分别为19．9-41．4mg·kg^-1和1．19-1．67mg·kg^-1，其值介于LE-L值（最低效应水平）与SE-L值（严重效应水平）之间．根据SQC标准，温榆河表层沉积物中的重金属含量处于中度污染水平，可能会对水域生物产生一定的负面影响；而高毒元素As的含量已非常接近LE-L值。应成为下一步重点防控的对象．采用沉积物富集系数法分析，发现80％以上的样点出现了重金属的富集，且毒性强的重金属As、Cd的富集累积较为严重，根据Fe与重金属含量间的相关性，可知沉积物中Zn、Cu、Cr主要为天然地球化学来源，而Cd、As、Ni则主要来源于人为污染．以北京市土壤背景值作为参比进行分析。发现各取样点的表层沉积物均呈现出强至极强的生态风险，参与评价的5种重金属生态风险由强到弱的顺序依次为Cd、As、Cu、Cr、Zn．

主要污染物水质标识指数法在河流水质评价的应用

河流水质综合评价是水环境治理的重要基础工作,只有通过对水质监测数据的合理评价,才能制定科学的整治规划,采取有效的治理措施。对于整体水质恶化严重的河流,现有河流水质综合评价方法的评价结果存在无法显示河流水质空间差异性的缺陷,对水环境管理布局无指导作用。因此,论文提出了一种河流水质综合评价法——主要污染物水质标识指数法(Primary Pollutant-Water Quality Identity,PP-WQI),并基于2010年春、夏、秋、冬4季的水质实地采样数据,对北京市温榆河进行了水质综合评价。研究结果表明:(1)相较于单因子评价法、内梅罗指数法、水质标识指数法,主要污染物水质标识指数法更适合水质较差的河流水质综合评价,能够定量体现河流水质差异性;(2)温榆河综合水质空间异质性规律为上游最好(年均PP-WQI=6.70(TN))、下游次之(年均PP-WQI=10.16(TN))、中游最差(年均PP-WQI=9.85(TN));(3)温榆河水质年均水质处于劣Ⅴ类(年均PP-WQI=8.31(TN)),其水体主要污染物为TN,有机污染突出,57.89%的河段水质超标且黑臭;(4)季节变化特征表现为春、冬2季河流水质较差,夏、秋2季水质相对较好。论文研究结果实现了水质恶化严重河流水质的定量评价,能够为流域水环境研究、管理措施的科学制定提供基础与科学依据。

北京温榆河流域耐药大肠杆菌的调查研究

采用滤膜法结合大肠杆菌显色培养基，调查了北京地区温榆河流域氨苄青霉素、四环素、磺胺（磺胺甲厄唑-甲氧苄啶联用）和左旋氧氟沙星4类抗生素耐药大肠杆菌的发生情况，结果表明，温榆河流域总大肠杆菌数为10^3—10^7个／L，耐药大肠杆菌数为0-10^6个，L；大肠杆菌对氨苄青霉素、四环素和磺胺耐药率分别为10％～35％、5％～25％、10％～35％，而使用时间最短的左氧氟沙星耐药率则低于15％；受渔场排放影响的采样点，四环素耐药大肠杆菌数量显著高于该点其他抗生素耐药大肠杆菌数量，而左氧氟沙星耐药大肠杆菌数量百分比相对较高的采样点推测可能源于人类排放．

基于大型浮游动物多样性与水质参数相关性分析的温榆河水质评价

根据大型浮游动物多样性指数(H')、水体理化参数(Pb/n)及相关性分析,评价2010年5-12月罗马东湖水质改善示范工程运行后温榆河水质变化。工程上游各位点为严重污染,并且水质变化不大。示范工程区域大型浮游动物种类增加,敏感种数量上升,H'由0.6501升至2.1342,Pb/n显示水质好转,但依然为轻微污染。自组织映射(self-organizing maps,SOM)对H'和水质参数的相关性分析表明,示范工程运行初期的pH(9.5)较其他位点(7.5左右)大幅升高可能是影响生物多样性指数的主要原因之一。综合分析,示范工程对局部水域的水质改善效果明显,但实现河流健康目标,必须控制污染源,由点到面,逐步由局部生态修复过渡到流域生态系统的恢复。H'和水质参数的相关性分析可以成为水质评价的有效手段,并能为生态修复有针对性的技术改善提供依据。

夏季温榆河温室气体释放特征与影响因素研究

国内外对水-气界面温室气体释放研究,主要集中在自然河流、湖泊、人工水库、沼泽、水稻田等方面,对于城市河流温室气体的研究报道相对较少。文章以北京市温榆河为研究对象,采用在线-静态通量箱法,对城市河流夏季水-气界面CO_2和CH_4释放通量进行了原位监测。研究结果表明:温榆河夏季水-气界面CO_2和CH_4平均释放通量分别为342.78和17.09 mg/(m^2·h),暴雨后分别为566.46和3.89 mg/(m^2·h)。由此计算暴雨前后所产生的总增温效应CO_2当量通量分别为932.84和698.72 mg/(m^2·h),暴雨前CH_4所产生的增温效应贡献率大于CO_2,暴雨后反之。在夏季城市河流温榆河水-气界面CO_2和CH_4通量受到pH值、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、总氮(TN)等因素影响,总体上温榆河夏季水-气界面表现为温室气体的释放源。研究结果在城市河流温室气体排放方面具有一定的代表性,并为估算城市河流水体对大气温室效应的影响提供依据。

温榆河夏季浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

随着温榆河龙道河段生态修复工程的运行,水质发生变化,浮游植物群落结构也随之改变。于2011年7月中旬夏季浮游植物水华发生期对温榆河水质和浮游植物进行同步监测,4个河段共计布设17个采样点,温榆河上段、龙道河、清河段各4个采样点,温榆河下段选取5个采样点,调查各河段浮游植物种类,分析其群落组成与多样性,评价生态修复工程效果;同时运用冗余分析(RDA)研究流域浮游植物与环境因子的关系。结果表明,夏季温榆河流域浮游植物共检出8门、55属、99种,优势种共15种,以微囊藻和颤藻为主,其中温榆河上段和龙道河优势种类最多,均为9种;流域浮游植物平均密度为237.99×106个/L;其中,清河段平均密度最大,为430.05×106个/L,温榆河上段浮游植物密度最低,为85.18×106个/L;清河段蓝藻门占浮游植物群落的93.84%,而龙道河段蓝藻门比例为66.57%;4个河段的Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数大小依次是龙道河>温榆河上段>温榆河下段>清河段。浮游植物密度与水体环境因子的RDA分析表明,DO和pH是影响浮游植物分布的显著性因子;裸藻门、黄藻门和甲藻门的密度与DO和pH呈显著正相关,微囊藻密度与DO和pH呈显著负相关。比较4个河段的微囊藻频度、密度、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数得出,龙道河段的生态修复工程措施能有效降低微囊藻水华的爆发,减少浮游植物密度,增加浮游植物生物多样性,但水质仍属于中污染状态。

曲线数值法(SCS模型)在北京温榆河流域降雨-径流关系中的应用研究

为研究北京城市化进程中降雨-径流关系变化,在温榆河流域应用SCS模型,对该流域部分实测次降雨-径流过程及不同频率年降雨-径流进行模拟,得出SCS模型在温榆河流域预测径流是可行的,无论哪种前期土壤湿润条件,不同频率降雨的年径流量随着时间的推移有增大的趋势,相同前期土壤湿润情况下年径流量绝对增量顺序为,丰水年>平水年>枯水年,而相对增量是枯水年>平水年>丰水年。相同前期土壤湿润程度及相同频率降雨条件下,城市化水平越高,径流量越大。

城郊流域河岸带土壤与河流沉积物的重金属污染及分布特征——以温榆河昌平段为例

位于京郊的温榆河流域河岸带及河流受周边人类活动影响污染严重,为了解该流域的重金属污染和分布特征,采集了温榆河昌平段河流岸边溪水中表层沉积物及河岸带不同土壤层样品,测定了样品中Cu、Zn、Pb、Cr4种重金属的含量,并利用相关性分析及回归分析,分析不同深度河岸带土壤与沉积物中重金属的相互关系。结果表明,沉积物中Zn、Pb含量显著高于河岸带土壤中的含量,而Cu含量显著低于河岸带土壤中的含量;与北京市土壤重金属背景值相比,河岸带土壤与河流沉积物中4种重金属均存在一定程度的累积,其中以Cr元素累积指数和超过背景值的样本概率最高。河岸带表层土壤(0～20cm)与河流沉积物重金属空间分布具有显著的规律性,在工厂废水、生活污水排污口及人类活动干扰频繁的取样点污染严重。河岸带土壤中Cu与Zn、Cr含量、沉积物中Zn与Cu、Pb含量以及河岸带土壤中Pb、Cr与沉积物中对应元素存在显著正相关(P<0.01)关系,同时河岸带土壤中Pb、Cr含量分别与其在沉积物中含量存在显著的回归关系。研究结果表明河流岸边带土壤与河流沉积物的重金属污染存在着依存关系,加强岸边带的土壤污染治理将一定程度缓解河流水环境的重金属污染。

温榆河昌平段沉积物重金属影响因素分析及污染评价

温榆河是北京市重要的防洪排涝、拦污河道,每年接纳大量污水,面临严重的水环境问题.为了解温榆河昌平段表层沉积物重金属含量、影响因素及污染状况,在温榆河昌平段采集沉积物样品28个,测定pH、w(OM)(OM有机质)、w(TN)、w(TP)、w(TK)等沉积物理化性状及w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr).通过相关性分析和因子分析,研究沉积物中pH、w(OM)、w(TN)、w(TP)、w(TK)与4种重金属质量分数的相关关系,并运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染状况进行评价.结果表明:沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr)平均值分别为19.35、89.90、25.80、53.74 mgkg,变异系数分别为29.76%、43.39%、37.54%、20.90%,其中w(Zn)的空间变异程度最大.沉积物中w(OM)与w(Cu)和w(Zn)的R(相关系数)分别为0.515(P<0.01)、0.599(P<0.01),w(TN)与w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)的R分别为0.463(P<0.05)、0.713(P<0.01)和0.654(P<0.01).因子分析也显示,w(OM)、w(TN)、w(Cu)、w(Zn)和w(Pb)在第1因子上具有较高的载荷系数.地累积指数评价结果表明,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cr>Zn>Pb>Cu,Cr为轻度污染,Zn、Pb、Cu未达到污染.潜在生态风险程度分析表明,各重金属潜在生态风险程度及综合生态风险程度均为轻微.

1998—2017年温榆河流域水质变化特征

分析1998-2017年间水质手工监测结果可知,温榆河水质变化大致分为4个阶段:水质恶化-水质改善-水质稳定-水质进一步改善,最后一个阶段,污染凸显以氨氮为主。通过空间分析,温榆河上段化学需氧量主要受南沙河影响,氨氮受北沙河及南沙河影响均较大;下段氨氮主要受清河下段及坝河下段影响,而化学需氧量则受温榆河上段、清河下段、坝河下段3条河段影响。污水处理厂的建成运行、污水处理率的提高,使温榆河整体水质第一次改善,部分直排污水及污水处理厂排水标准宽松,阻碍水质进一步改善。河道清淤,加强污水收集及管网建设,以及污水处理厂提高出水标准后,温榆河水质出现第二次改善,但仍然为劣Ⅴ类。自动站雨季监测发现,非点源污染的影响不可忽略。

基于改进TOPSIS方法的温榆河水环境质量综合评价研究

区域水环境质量综合评价已成为水资源保护的一项重要基础性工作,简要介绍TOPSIS方法的原理及其应用范围,针对传统TOPSIS法由主观判断确定指标权重方法的不确定性及应用相对接近度计算方法不能完全反映出各方案的优劣性的问题,提出了熵权法和改进的相对接近度算法,使TOPSIS法用于环境质量综合评价以及多目标决策分析更趋完善,评价结果更合理客观。并用基于改进的TOPSIS法对温榆河流域水环境质量进行了综合评价。

山西文峪河上中游森林群落多样性

基于山西文峪河上中游森林群落的野外调查数据,选取植物生活型、生活史、固氮类型、传粉途径、种子传播途径等14个植物功能性状,计算丰富度指数(R)、多样性指数(H')、均匀度指数(E)等物种多样性指数和功能丰富度指数(FRic)、功能均匀度指数(FEve)、功能分歧度指数(FDiv)等功能多样性指数,并用TWINSPAN对森林群落进行分类,Spearman秩相关分析多样性指数间及其与环境因子间的相关性,对山西文峪河上中游森林群落多样性进行研究。结果表明:青杄林种数最多(R=27),辽东栎油松林和油松林种数最少(R=16);白桦林的H'和E最大,油松林的H'和E最小。山杨白桦林的FRic值最大,白杄林的FRic值最小;青杄林的FEve值最大,山杨白桦林的FEve值最小;山杨林的FDiv值最大,白桦林的FDiv值最小。文峪河上中游森林群落物种多样性指数与功能多样性指数间相关性不显著(P>0.05),仅FDiv与H'呈显著负相关关系(P<0.05);物种多样性指数间呈极显著相关关系(P<0.01),功能多样性指数间相关性不显著(P>0.05),仅FRic与FEve呈显著负相关关系(P<0.05);随着海拔增加,物种多样性指数增加(P<0.05或P<0.01),但功能多样性指数减小(P<0.01或P>0.05)。

流域内城市土地利用扩张多尺度空间分异特征探析--以北京温渝河流域生态廊道规划区为例

以北京东北边缘温榆河沿河道两侧的生态廊道规划区为研究对象,以流域1991年、1996年、2002年三期TM影像、中国资源二号卫星遥感影像等为数据源,分别从区域尺度、土地利用类型尺度及斑块尺度,剖析土地利用变化的多尺度空间分异特征及变化轨迹,结果表明:区域尺度上表现为近期林地面积增加显著,水域面积缩减了近一半;河道附近水域多转为林地,距离远的多转为建设用地;1996年~2002年耕地转为建设用地现象较明显;土地利用格局中经济空间连通度增强;中北部地区土地利用变更现象频繁;各土地利用类型集中度从该类中心到周围300m^400m内迅速减小,但不同土地利用类型集中程度指数下降趋势有各自的距离效应,林地和城市建设用地与其他地类的变化趋势相比有显著差异;各土地利用轨迹在各缓冲带上出现频率的内部差异不大,持续性土地利用轨迹的平均斑块面积沿缓冲带有较明显规律。

温榆河生态河流健康评价研究

针对传统的河道治理工程只侧重功利价值而导致生态环境遭到破坏的问题,以温榆河为例,研究生态河流健康评价指标体系的构建及评价方法。本文在综合国内外河流健康状况的评价方法及各项表征指标的基础上,构建基于多指标综合评价方法的河流健康状况评价的指标体系并确定了评价标准;设计河流健康评价指标重要度比较调查表确定了评价权重;根据隶属度的计算方法,确定定量指标的隶属度;设计定性指标等级评价表,邀请专家根据定性指标评价等级标准,对研究区域河流健康状况进行打分,采用百分制统计法统计专家意见计算定性指标的隶属度矩阵;建立河流健康评价的模糊综合评价模型,对温榆河河流健康状况进行了评价。评价结果,温榆河河流健康状况为亚健康,指出了温榆河生态健康的薄弱环节,有针对性地提出改进措施和建议,促进河流生态系统向良性方向发展。

基于L-THIA模型的温榆河流域非点源污染负荷变化分析

为研究温榆河流域城市化过程中土地利用变化对非点源污染负荷的影响,基于GIS(地理信息系统)和RS(遥感),利用二次开发改进后的长期水文影响评价(L-THIA)模型,采用实地测得的EMC(事件平均浓度)数据,模拟了1992年和2009年非点源污染负荷量。结果表明,1992—2009年的城市化过程中商业用地、交通用地和住宅用地分别增加了13.95%、20.46%和85.76%,农业用地和水域分别减少40.04%和9.64%,导致非点源污染负荷量(总磷除外)明显增加。其中,总氮增加了3.31%,氨氮增加了12.20%,BOD5(5日生化需氧量)增加了11.87%,CODMn(化学需氧量)增加了7.62%,TOC(总有机碳)增加了15.46%,总磷下降了12.84%。交通用地、商业用地的非点源污染产出能力最强,应该成为非点源污染的重点控制区域。