杭州湾溶解性无机氮、活性磷酸盐营养物基准研究

制定氮磷营养物基准是预防和控制水体富营养化的重要手段。本研究梳理了2010-2022年杭州湾历史监测数据,通过主成分分析、相关性分析等方法筛选了杭州湾营养物基准关键指标,并综合运用频数分布法、压力-响应模型等方法对指标进行统计分析,推导营养物基准值。结果表明:①溶解性无机氮(DIN)和活性磷酸盐(SPR)是制定杭州湾营养物基准的关键营养物指标,其浓度变化直接影响水体的富营养化程度和生态系统的稳定性;Chla和DO则是关键生物学指标,可用于评价水体健康程度。②由于频数分布法和压力-响应模型法的适用性不同,两种方法推导出的杭州湾营养物基准值存在较大差异,由压力响应模型法得出的营养物基准值比频数分布法高。③根据杭州湾目前的水质状况和富营养化水平,本研究提出杭州湾DIN、SPR的基准值分别为0.732和0.033 mg/L。研究显示,采用多种方法联合推导出的营养物基准值更符合水生态保护的实际需求,本研究结果可为杭州湾水体富营养化控制及营养物标准修订提供科学支撑。

胶州湾水体氮磷营养物基准研究

海湾营养物基准是指对海湾地区没有不利或有害影响的环境营养物参数的最大剂量或浓度,能够为富营养化风险评估和水质目标管理提供参照条件。本研究根据2014—2017年的胶州湾现场监测数据,采用频数分布法、分类回归树模型以及非参数拐点分析等统计分析法,推导营养物基准候选值,并基于赤潮敏感藻生态响应,通过室内多藻种实验开展营养物基准校验。结果表明:不同方法得到的营养物基准值存在一定差异,多藻种实验得到的生态响应值普遍高于统计分析法得到的基准候选值。综合考虑胶州湾目前的水质状况及富营养化水平,胶州湾水体溶解无机氮、总氮、活性磷酸盐和总磷的营养物基准推荐值分别为0.152、0.394、0.0032和0.0089 mg/L。研究结果有望为青岛胶州湾水体富营养化控制和营养物标准制定提供科学支撑。

我国湖泊营养物基准的制定方法研究

湖泊富营养化的程度日益严重,已经对人类的生产生活、水生动植物的生存造成了危害。西方一些发达国家尤其是美国已经制定了水体水质基准,形成了一系列的基准制定的方法体系,建立了水质的管理体制。文章描述了我国的湖泊富营养化的现状、美国营养物基准的研究进展;列举了几个能够辅助基准制定的数学模型,探讨了我国的湖泊富营养化基准的制定方法步骤;通过几种模型的比较,并结合我国各方面的特点,确定我国基准制定中参照状态向基准的转化方法以及基准模型的应用和成果。

水体营养物及其响应指标基准制定过程中建立参照状态的方法--以典型浅水湖泊太湖为例

建立参照状态是水体营养物及其响应指标基准制订的关键性工作,建立参照状态的方法主要有时间参考状态法、空间参考状态法、频率法、沉积物历史反演法和预测或外推模型法等.以我国东部湖区典型水体太湖为例,主要应用频率分析法建立了太湖营养物总氮、总磷及响应指标叶绿素a、塞氏深度基准的参照状态,并用时间参考状态法和沉积物历史反演法进行了总氮和总磷参照状态值的验证.综合研究分析显示太湖营养物总磷、总氮的参照状态值应为0.03mg/L、0.6mg/L;响应指标叶绿素a、塞氏深度的参照状态值应为0.004mg/L、0.70m.研究结果旨在为我周水体营养物及其响应指标基准、标准的研究与制订以及我国水体富营养化的控制提供理论和方法借鉴.

湖泊营养物基准的制定方法研究进展

系统论述了国外湖泊营养物基准制定程序和技术方法,重点分析了国外营养物基准指标的选取和确定湖泊营养参照状态的方法,并分析了其适用性和可行性。湖泊营养物基准指标的选取要综合考虑富营养化控制关键因子和不同分区湖泊区域差异性,所选指标要具有相对稳定、因地制宜、早期预警等特点。湖泊参照状态的确定主要包括调查数据和历史数据的统计分析、模型预测和推断、古湖沼学重建等方法。统计学方法充分利用历史及现状的实测水质和生物数据,保证制定的基准适用于大多数湖泊,对于历史监测资料缺乏或污染严重的湖泊,该方法确定参照状态较困难;模型预测和推断方法用于受人类影响较严重的湖泊参照状态确定,但也需要大量数据进行校准和验证;古湖沼学重建法利用湖泊沉积重建湖泊自然营养本底和定量恢复历史时期湖泊营养状态演化序列,进而推导湖泊参照状态,需要复杂的数据分析和专家判断,同时也难以适用于沉积物受扰动较大的浅水湖泊。我国的大部分湖泊普遍受人类影响较大,历史数据稀缺,不同分区湖泊的差异性显著,针对国外营养物基准制定方法优缺点,需要加以优化改进,建立我国完善的湖泊营养物基准制定方法体系,指导我国湖泊营养物基准的制定。

湖泊营养物基准的候选变量和指标

湖泊营养物基准指标变量是可用于衡量水质、评价或预测水体的营养状态或富营养化程度的变量,是构成建立区域和湖泊营养物基准的基础。详细介绍和分析了氮、磷两个营养物变量和有机碳、叶绿素、透明度、溶解氧、大型植物、生物群落结构等生物学指标,以及营养状态指标、自养指数、温度、pH值、电导率以及土地利用等一系列相关变量(度量或指标),并总结了当前美国各州在湖泊营养物基准指标选取方面的基本情况。归纳出选择营养物基准指标时应遵循的若干原则,即综合考虑富营养化控制关键因子和区域差异性,所选指标应具有相对稳定、早期预警和易于监测等特点。最后针对我国湖泊营养物基准指标的选取提出了几点建议。

辽河口近岸海域水体营养物推荐基准值的制定方法

确定水质参照状态是近岸海域营养物及其响应指标基准制定的关键,基于现场观测数据分析确定参照状态并提出推荐基准值是一种重要的方法.以辽河口近岸海域为例,根据1995年～1999年和2003年～2009年的数据分析,主要应用频数分析法确定了参照状态,并结合1976年的数据分析,提出了该海域营养物(溶解无机氮、总氮、活性磷酸盐、总磷)及响应指标(叶绿素、溶解氧)的推荐基准值.分析显示,辽河口近岸海域营养物溶解无机氮、总氮、活性磷酸盐和总磷的推荐基准值分别为0.11,0.19,0.006,0.032mg/L;响应指标叶绿素、溶解氧的推荐基准值分别为0.0009,6.14mg/L.

湖泊营养物基准研究进展

湖泊营养物基准是进行湖泊富营养化综合评估、预防、控制和管理的科学基础和重要手段。系统论述了国内外湖泊营养物基准的最新研究进展,重点分析了统计分析法、压力-响应模型法、模型推断法和古湖沼学法等的优缺点及适用性,提出了我国湖泊营养物基准研究的发展趋势和面临的挑战。参照湖泊最能真实反映湖区的原始状态,但参照点不易获得;模型推断法需要大量的数据资料来构建表征水体特征的函数模型,其复杂性使该方法对营养物基准的制订存在较大难度。压力-响应模型法将成为湖泊营养物基准制订的发展方向,深入开展压力-响应模型机理研究,在水生态基准与富营养化之间关系、营养物基准与浮游生物之间响应关系及营养物基准对特殊敏感种群关系研究的基础上,加强营养物基准的制订与湖泊管理需求的紧密结合。

国外湖泊营养物基准向标准转化方法对我国的启示

由于我国现行水质标准中营养物标准的制定缺乏基于营养物基准的研究,急需通过借鉴国外经验,建立适宜我国社会经济现状的营养物标准体系。介绍了美国和其他发达国家的营养物标准体系,回顾了美国国家环境保护局(USEPA)及各州采用的不同营养物标准的制定程序和技术方法,重点分析国外营养物标准指标的选取和确定标准值的方法。从湖泊营养物基准入手,探讨制定我国湖泊营养物标准的方法及技术。

湿地营养物基准制定方法研究

湿地是自然界最具生物多样性和较高生产力的生态系统,对维持地球生态系统健康和调节气候、保持生物多样性等具有重要作用。然而由于受到不合理开发和人类活动的影响,湿地及其周边氮磷营养盐过量富集,导致湿地物种组成退化、生物多样性降低、湿地萎缩、湿地结构和功能受损等问题。目前,世界各国都高度重视湿地的生态保育和建设项目控制,由于我国在该领域起步相对较晚,生态保育和调控的理论及技术手段急需提升。湿地营养物基准是营养物在湿地中产生的生态效应不危及湿地水生态系统或下游水体功能和用途的最大可接受浓度或限值,基准指标包括原因变量(水体和沉积物中的氮磷浓度)、生物反应变量(生物量)和支持变量(水文、传导率和粒度等)。湿地营养物基准是湿地富营养化识别、评价、管理以及湿地生态系统恢复的重要依据,也是控制下游水体营养物负荷,保护下游水体的重要支撑。

辽河口营养物基准值的制定方法

河口营养盐基准制定过程中,基准值的确定以参照状态为基础。在选择参考点时,可以采用两种途径:一是历史数据分析,二是实际调查数据分析。本文以辽河口为例,主要应用频数统计分析法建立了辽河口营养物总磷(TP)、总氮(TN)、活性磷酸盐(PO^(3-)_4)、溶解无机氮(DIN)及响应指标叶绿素a(Chl-a)、溶解氧(DO)的参照状态。辽河口营养物总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐的推荐基准值为1.11、0.037、0.77和0.004 7mg/L;响应指标叶绿素a、溶解氧的推荐基准值为0.011、5.73mg/L。研究结果旨在为中国开展系统的水质基准、标准的研究提供理论和方法借鉴。

制定湖泊营养物基准的技术方法研究进展

湖泊营养物基准是指用可信的科学数据表示水中营养物的允许浓度和生态指标的阈值,是制定富营养化标准、评价湖泊状态依据。文章分析了国外制定湖泊营养物基准的方法:参照状态法、输入-响应模型法和机理推断法,并概述了目前湖泊富营养化预测模型。通过分析对比,提出了适合我国湖泊营养物基准制定的技术方法及思路。

湖南省大通湖百余年环境演化历史及营养物基准的建立

科学有效地治理退化湖泊需要知晓湖泊的演化历史,并设立合理的参照目标(即环境基准)来及时评判治理效果。湖南省大通湖位于经济发达的长江中下游地区,发挥着重要的湖泊水生态系统服务功能。在强烈的人类活动干扰下,该湖近年来生态系统退化严重,但其水环境演变的历史缺少详细的记录。研究对大通湖沉积钻孔的年代、烧失量、化学元素、沉积物总磷(TP)和沉积硅藻等沉积指标进行了分析,重建了大通湖百余年来的环境变化历史。结果表明:在人类干扰加强和气候变化的共同作用下,大通湖生态系统及环境发生了显著的变化,硅藻群落由中营养属种Aulacoseira granulata占优过渡到以富营养浮游类型Stephanodiscus hantzschii、S.minutulus占优的过程,揭示了该湖自1980s以来显著的富营养化过程;对应的,其他沉积指标亦发生了显著的变化。冗余分析揭示出沉积物总磷(TP)和铅(Pb)含量是影响湖泊环境演化的2个显著变量,这表明工农业发展带来的营养和重金属输入对大通湖环境演化影响巨大。利用区域-总磷转换函数重建了大通湖过去百余年湖水总磷变化历史,选择1850s人类活动相对较弱时期的湖水总磷(50—60μg/L)及沉积物磷的浓度(600 mg/kg)值作为该湖的基准环境,为湖泊的富营养化治理提供修复目标。

兴凯湖百余年营养演化历史及营养物基准

兴凯湖是东北亚地区典型湖泊。20世纪末以来人类活动持续增强,该湖营养快速富集,水体生态状况发生转变,但其环境演化历史及营养本底等信息尚知之甚少。本研究基于对该湖多根沉积钻孔年代、元素及沉积硅藻等多指标的分析,重建了兴凯湖百余年来的环境变化历史。结果表明:兴凯湖历史上保持着良好的环境生态条件,21世纪第一个十年以前水体环境变化较小(硅藻种群弦距<0.0005),近20 a来,兴凯湖生态环境逐渐退化,硅藻从以低—中营养Aulacoseira granulata的优势组合逐渐转变为以Cyclostephanos dubius为代表的富营养组合,污染元素(Pb、Zn等)含量及沉积速率快速升高。基于种群相似性的对比发现2000 a前的硅藻种群变化较小,故采用1994—1998年的水体监测均值作为兴凯湖的营养基准,即水体总磷(TP)、总氮(TN)基准分别为35μg·L^(-1)及970μg·L^(-1);结合参比元素回归分析得到的大、小兴凯湖沉积物TP基准分别为360 mg·kg^(-1)、500 mg·kg^(-1),可作为该湖的沉积物TP浓度的治理基准。上述系列水土营养基准可为兴凯湖日益严重的湖泊富营养化治理提供重要的参考目标。

河流营养物基准制定方法研究进展

河流营养物基准是进行河流营养状态综合评估、地表水标准修订的重要依据。系统论述了国内外河流营养物基准制定方法的最新研究进展,提出了河流营养物基准制定的程序及候选指标等,着重阐述了河流营养物基准制定的统计分析法、模型推断法和压力—响应模型法,并对河流营养物基准制定方法的发展趋势进行了展望。通过梳理和比较提出:河流营养物基准制定方法中,统计分析法中的参照河段法最能反映河流的自然状态,但使用历史河流数据和受人类干扰较小的河流数据都会造成河流的过保护,忽略气候变化等自然因素的影响会导致河流的欠保护;模型推断法需要大量数据资料构建表征水体特征的函数模型,其复杂性使该方法的应用存在较大难度;压力—响应模型是目前国内外学者研究的热点,但仍需深入探究在人类活动和气候变化影响下河流中营养物浓度与着生生物、特殊敏感种群之间的响应机制,加强营养物基准制定和河流管理需求的紧密结合。

辽东湾营养盐基准值的研究与确定

辽东湾作为我国重要沿海经济区,多年来承载着沿海地区排放的大量营养物质,近岸海域富营养化严重。依据2014—2017年辽东湾海水环境质量监测数据,采用频数分析法推导出辽东湾近岸海域营养盐溶解无机氮、活性磷酸盐及其响应指标溶解氧(DO)的基准值,并应用1974年辽东湾尚未被污染时,国家海洋局渤海专项调查数据绘制频数分布曲线,以中值作为参照状态进行校验,对比2种方法的结果,综合分析推导出溶解无机氮、活性磷酸盐及DO的推荐基准值。结果表明,应用频数分析法得到辽东湾溶解无机氮、活性磷酸盐和DO的基准值分别为0.050、0.002和9.61 mg/L,应用参照状态法得到溶解无机氮、DO浓度分别为0.053、6.29 mg/L。对比频数分析法和参照状态法的结果可知,2种方法得到的溶解无机氮基准值基本一致,但DO基准值相差比较大。考虑GB 3097—1997《海水水质标准》中DO浓度的第一类水质标准限值(6.0 mg/L),最终确定辽东湾溶解无机氮、活性磷酸盐和DO的推荐基准值分别为0.05、0.002和6.29 mg/L。

中东部湖区营养物基准推荐值的生态毒理学评价

为得到中东部湖区合理的营养物基准值,以结构方程模型(SEM)推测出的营养物基准候选值及文献确定的参照状态值为基础,确定中东部湖区三个营养物基准推荐值范围,并以大型溞(Daphnia magna)为目标对象进行中东部湖区营养物基准推荐值的生态毒理学评价,同时考察了总磷(TP)浓度、总氮(TN)浓度、叶绿素a(Chl-a)浓度和pH等指标对大型溞生长和繁殖状况的影响。通过观察比较大型溞的生长繁殖状况,初步确定中东部湖区的营养物基准值:TP浓度为0.036mg/L;TN浓度为0.72mg/L;Chl-a浓度为3.6mg/m3。

大辽河口营养物基准推导方法

河口富营养化与流域氮、磷营养物的输入直接相关,制定河口营养物基准,可用于控制河口及其近岸海域富营养化,为环境管理的科学决策提供依据。大辽河是渤海最大的入海河流之一,河口污染较为严重;本文采用频数分布法、非参数分析法和实验室模拟压力响应关系法探讨大辽河口及近岸海域营养物基准的推导,最终得到大辽河口总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素a(Chl-a)推荐基准值分别为1.008 mg/L,0.067 mg/L和1.175 mg/m^3,以期为大辽河口及其近岸海域富营养化评估和营养物标准制定提供科学依据。

小清河口氮磷营养物基准制定

本文采用频数分布法和压力-响应模型法分别推导小清河口营养物基准,其中频数分布法根据河口所有监测站位营养物浓度的下第5个百分点作为基准值;压力-响应模型法选取小清河口三种常见赤潮藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)和微型原甲藻(Prorocentrum minimum)为实验对象,建立河口营养物水平与浮游藻生长之间的压力响应关系模型并推导生态基准值。频数分布法得出的小清河口总氮(TN)、总磷(TP)、溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(SRP)基准值分别为5.18、0.14、3.33和0.015 mg/L。由于小清河口氮污染严重,现场调查得到的TN和DIN均值均远超我国地表水环境质量标准IV类值(1.5 mg/L)和海水水质标准IV类值(0.5 mg/L),因此频数分布法推导的TN和DIN基准值不推荐为小清河口营养物基准值。压力-响应模型法推导的四种营养物基准值分别为0.23、0.059、0.17和0.020 mg/L,该值可作为小清河口营养物基准推荐值,以期为小清河口营养物标准制定和生态风险评估提供科学依据。

云南九大高原湖泊营养物基准研究重点

随着社会经济不断发展,湖泊水生态环境富营养化成为我国湖泊生态环境保护面临的最突出的问题之一。各地水体富营养状态不仅取决于水体中氮、磷等营养物浓度,还受到其他因素的影响。文章通过总结现有研究成果,提出影响水体富营养状态的自然因素和人为因素,并结合云南特殊的自然地理、气候水文、社会经济发展水平、湖泊水质和入湖污染现状,提出建立云南九大高原湖泊营养物基准研究的关键问题和方向,为云南九大高原湖泊营养物基准研究提供理论参考。