流域-河口-近海系统氮、磷营养盐输移研究综述

综述了流域-河口-近海系统氮、磷营养盐的主要来源、营养盐输移的影响因素等方面的研究,介绍了当前营养盐输移研究的主要方法,并概括了氮、磷营养盐在流域-河口-近海系统的整体性研究。在此基础上,提出了该领域研究存在的主要问题及未来展望,强调了将流域、河口与近海系统作为一个整体,并充分发挥分布式模型的优势开展营养盐输移研究的重要性。

流域-河口-近海系统氮、磷营养盐输移研究概述

随着社会经济的快速发展,在能源与资源方面也出现了很大的消耗,使得人们越来越重视生态环境。在生态环境中,水体环境是一种较为重要组成部分,受到了人们的广泛关注。水体是一种动态的资源,其中蕴含的一些营养盐也会随之输移。本文主要对流域-河口-近海系统中影响氮、磷营养盐输移的因素进行分析,阐述研究氮、磷营养盐输移的方式,对流域-河口-近海系统整体性进行研究。

九龙江西溪流域沉积物磷的形态与时空分布特征

沉积物磷的内源释放是导致水体富营养化和水华爆发的重要原因。本研究通过现场监测、GIS技术、模型模拟、数理统计等方法,在人类扰动剧烈的九龙江西溪流域开展河流沉积物磷的赋存形态及分布特征研究。研究结果表明,西溪表层水磷浓度和沉积物TP含量在空间上都呈下游较高、上游较低的分布形态;此类TP含量处于143至1516 mg·kg^(-1)的范围内,均值是691 mg·kg^(-1),常见赋存形态是IP,但IP内主要的还是Fe/Al-P,多种形态磷的具体含量变化几乎都满足下列关系式:Ca-P<OP<Fe/Al-P;10月份沉积物TP含量最低,3月份含量最高,和水体内SRP浓度具有相同的变化规律。Fe/Al-P是西溪表面沉积物内TP含量提升的首要原因,OP次之。除此之外,IP与Ca-P对水体内磷含量产生了巨大影响,而氯离子与叶绿素a同样会对水体中磷的浓度产生显著影响,这两个值升高的时候,SRP、TDP与TP均会随之增多,同时温度升高也会增大水体的SRP与TDP浓度。研究结果对人类扰动剧烈的近海流域富营养化防治与水环境保护具有参考价值。

中国主要入海河流河口集水区划分与分类

采用GIS技术开展中国主要入海河流的流域边界及其汇水单元、河口集水区的划分及其分类。基于ArcGIS水文分析模块划分出15条入海河流的汇水单元,并通过5种不同汇水单元面积等级的划分来表达各入海河流汇水单元的详细程度;划分的流域面积与相关文献资料对比偏差在10%以内;在流域与汇水单元划分的基础上,基于感潮河段的数据收集,确定出88个中国主要入海河流的河口集水区。通过建立分类指标体系,采用聚类分析方法,划分出5类河口:第一类EDA主要分布在环渤海地区、山东半岛和广东沿海;第二类EDA主要分布在长江口和杭州湾周围;第三类EDA主要分布在江苏北部沿海和辽东半岛;第四类包括山东江苏交界处沿海、江苏南部沿海;第五类主要分布在福建浙江沿海、珠江口、长江口、海河口附近、辽河河口附近,并利用快速生物评价法验证河口分类的合理性。研究成果可为进一步开展我国近海河口和海域营养盐基准制订与生态分区提供基础空间数据与方法借鉴。

九龙江流域河流氮输出对土地利用模式和水文状况的响应

流域土地利用模式与水文状况影响河流氮的来源、迁移转化和输出,关乎流域健康与淡水生态系统服务的供给.本研究基于2010~2017年观测数据,采用流域模型、地理信息技术和数理统计等方法从多时空尺度探究亚热带中尺度近海流域——九龙江流域河流氮输出对流域土地利用模式和水文状况的响应机制.结果表明,NO^(-)_(3)-N是九龙江流域河流水体主要的无机氮形态;农业和城市流域河流水体的氮浓度、输出负荷及其年际与季节变异性高于自然流域;丰水年各类流域河流水体的氮浓度和输出负荷差异总体上高于枯水年;相比水文状况,土地利用与氮年均浓度和输出负荷的正相关性更显著.总体而言,河流氮输出时空变化特征受流域土地利用模式和水文状况的共同作用.

九龙江流域河流磷输出对土地利用模式及水文状况的响应

本研究应用现场监测、地理信息技术(GIS)、模型模拟和数理统计等方法,基于2015年3月至2017年2月九龙江流域不同主导土地利用类型源头小流域和两条干流河流表层水总磷(TP)、总溶解态磷(TDP)和颗粒态磷(PP)的浓度监测,探究河流磷浓度与输出负荷的时空变化特征,揭示九龙江流域磷输出对土地利用模式及水文状况的响应.结果发现,九龙江流域河流磷浓度和磷输出负荷具有明显的时空变异性.在空间上,农业流域>城市流域>自然流域,西溪>北溪.在季节上,不同类型流域不同形态磷浓度总体表现为春、冬季节较高,而夏、秋季节较低. TP、TDP、和PP输出负荷春、夏季高于秋、冬季,与径流深度的变化趋势基本一致.磷浓度、输出负荷与林地和裸地面积百分比呈负相关关系,与耕地、果园面积百分比呈正相关关系.但不同季节,磷浓度和输出负荷对土地利用和水文状况的响应存在差异,在夏季的相关性最强.结果表明农业非点源污染是九龙江流域河流磷的关键源,提升林地比例有助于保持水土,改善河流水质,尤其在雨季.