长江干流沿江地区土壤重金属的分布、来源及潜在生态风险

为掌握长江干流沿江地区土壤重金属状况,开展土壤表层样品采集和重金属空间分布研究,使用PMF(positive matrix factorization)模型解析土壤重金属来源,并选取地累积和潜在生态风险等方法,评估重金属的污染状况和生态风险。结果表明:1)土壤重金属的积累程度不同,As、Cd和Cu的超标率高,污染明显。Cd和Cu的变异系数高于1.0,分布不匀,受某些污染源的影响显著。2)各重金属含量呈现条带状的空间格局,在多个地区出现高值,土壤环境质量受到人类活动的负面影响。3)土壤重金属积累主要来源于自然、工业排放、交通运输和农业生产,贡献率分别为36.65%、28.48%、20.07%和14.80%。其中Cd与工业活动有关,Pb和Zn来自交通排放,Cr和Ni与自然源密切相关,As和Cu来源于农业生产。4)Cd的污染程度最高,81.88%的点位达到轻度污染。40%以上的点位受到As、Cu、Ni和Pb污染。75%以上点位的Cr和Zn含量较低,污染程度不高。单项生态风险指数的均值从大到小依次为:Cd、As、Ni、Cu、Pb、Zn、Cr。综合生态风险指数均值为63.17,处于轻微风险水平。该研究作为土壤生态调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。

长江干线港口岸线资源利用效率研究

长江干线港口岸线利用效率作为重要的岸线资源规划和利用管理指标,目前缺少明确科学的统一定义。结合长江干线分区段航道特点以及大量现状码头设计和实际生产运营数据调查,对码头设计通过能力规范公式参数取值进行合理修正,测算提出长江干线分区域、分货类、分吨级码头泊位核算通过能力,提出单位岸线核算通过能力这一概念作为单位岸线利用效率量化标准。研究结论可为长江干线港口规划、岸线管理和码头设计工作提供重要技术指标参考。

基于自然要素的大尺度河流水环境承载力评价与预测

水环境承载力是保护水环境的重要指标,用于水资源的合理规划与管理,确保水环境的可持续利用。为探讨适用于大型河流的更为系统全面的水环境承载力评价指标体系,在现有水环境承载力研究的基础上,选取长江干流为研究对象,以“自然要素、水资源、生态环境、社会经济”4个方面作为指标层,共选取25个具体指标,运用改良的主成分分析法对长江干流水环境承载力的时空尺度变化趋势进行了评价,通过ARIMA模型预测了长江干流未来3年水环境承载力的发展情况。结果表明,综合指标分值在时间尺度上的变化整体呈上升趋势,综合得分由-1.66逐渐上升为1.26,从Ⅳ级(差)上升为Ⅰ级(优),未来3年将继续保持小幅度上升趋势。

渭河干流甘肃段河岸线空间变化数据集(2008、2015、2022年)

渭河作为黄河的最大支流,流量和含沙量对黄河均具有重要影响。开展河岸线时空演变监测是掌握流域内河道水文变化的重要基础。本研究以渭河干流甘肃段2008年、2015年和2022年三期的高分和资源卫星影像数据为底图,通过影像正射校正、配准、融合、镶嵌和裁剪等处理,结合影像的图像特征,采用交互解译的方法提取渭河甘肃段河岸线边界,主要包括渭河管理范围线、渭河临水边界线、渭河外缘边界线。同时利用高精度无人机航测影像数据与影像底图数据上典型区域和重要标志物相结合,以保证河岸线提取的可靠性。本数据集可为渭河干流水文动态监测和驱动机制研究提供数据支撑,并为后续河湖岸线保护和河道生态治理提供科学决策依据。

长江干流浮游动物群落结构及时空分布格局

浮游动物是河流食物网的重要组成部分,在河流生态系统的能量流动和物质循环中具有重要作用,然而截至目前,尚缺乏对长江干流宏观尺度浮游动物的全面调查。本研究于2018—2019年,在长江干流约5000 km江段设置51个调查站位,并于每年鱼类繁殖期(3—6月)、育肥期(8—10月)和越冬期(11—1月)各开展1次调查,系统调查分析了长江干流浮游动物群落结构特征及时空分布格局。结果显示,(1)种类:长江干流浮游动物共187种,其中原生动物56种、轮虫59种、枝角类34种、桡足类38种;三峡库区是浮游动物种类数最丰富的水域(87种),其余分别为金沙江(59种)、长江上游(68种)、长江中游(54种)、长江下游(56种)。鱼类繁殖期是浮游动物种类最丰富的季节,分别为金沙江(45种)、长江上游(56种)、三峡库区(47种)、长江中游(41种)、长江下游(32种)。(2)密度:长江干流浮游动物密度范围为1.12~644.40个/L,中游、下游密度显著高于上游;密度高值一般出现在繁殖期,低值一般出现在鱼类育肥期。(3)生物量:长江干流浮游动物生物量范围为231.78×10^(-5)~45638.57×10^(-5)mg/L,中游、下游和金沙江明显高于长江上游和三峡库区。(4)优势种:主要包括原生动物恩茨筒壳虫、淡水麻铃虫、普通表壳虫,轮虫类萼花臂尾轮虫、针簇多肢轮虫,桡足类广布中剑水蚤、特异荡镖水蚤,无节幼体等。研究表明,长江干流浮游动物群落结构和时空分布呈现典型河流特征,种类和数量较贫乏,群落以轮虫和原生动物等小型个体为主,河流中、下游丰度高于上游,呈现明显的季节动态规律。研究成果可为长江水生态管理提供重要基础数据。

长江干流武汉段土地利用格局分析

根据全国第三次国土调查成果分析了长江干流武汉段土地资源现状,结合全国第二次土地调查数据,对区域内十年间土地利用情况和限制性开发地类的分布及变化进行分析,为长江干流区域内自然资源开发利用和保护工作提供数据基础。

基于走航巡测模式的长江重庆-武汉段水质调查与分析

采用走航巡测模式对2020年长江重庆—武汉段水质状况开展调查分析,并对192个巡测点位38项自动监测参数进行统计、评价、分析。结果表明:长江重庆—武汉段水质良好,全部达到或优于Ⅲ类水标准,各参数测定值水平整体不高;部分点位水质参数存在明显测定峰值,在一定程度上反映周边水域受到潜在污染影响;城市江段、产业园区、港口码头、航运频繁水域污染物测定值相对增高,仍须将聚集性区域作为污染防控重点,加大减排力度,降低长江水污染潜在风险。

长江干流南京段石化厂下游水质评价与变化趋势分析

为了了解长江干流南京段石化厂下游水质变化情况,更好地保护和利用水资源,通过对2010—2020年间长江干流南京段石化厂下游水质进行分析评价,发现石化厂下游监测点在2019年以后基本稳定达到Ⅱ类水标准,总磷和氨氮是影响水质的主要因素。在此评价结果的基础上,采用Mann-Kendall趋势检验法对变化趋势进行分析,发现长江干流南京段石化厂下游监测点氨氮浓度有显著下降的趋势。对水质变化原因进行简要分析发现,为改善水环境所实施的一系列工程措施包括排水管网改造、污水排口封堵、农田地表径流控制等,使得长江水质进一步提升。

长江江苏段近年水质状况分析

通过收集2018~2022年的水质数据,研究了长江江苏段干流和支流的水质状况。结果显示:近几年,长江江苏段干流和支流的水质状况呈现出良好的趋势,水质优良的断面比例逐渐增加,而劣质水断面比例则逐渐下降。2018~2022年,长江干流江苏段的水质整体达标率为98.39%,2019~2022年,达标率更是达到了100%。长江江苏段支流的水质状况也呈现出改善的趋势,Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面的比例不断下降,截至2022年底,Ⅴ类、劣Ⅴ类水质断面仅占2.94%。以期为长江江苏段的水质管理和保护提供参考。

三峡水库长江干流及其支流枯水期浮游植物多样性与水质

2010年4月对长江干流和26条支流未淹没区与回水区的浮游植物进行调查.结果表明,硅藻、绿藻和蓝藻共占浮游植物种类的93.33%～93.88%.干流优势种类有1门1种、未淹没区有3门6种、回水区有5门6种,出现率分别为15.38%、9.23%和25.00%.回水区现存量平均值最高、未淹没区其次、干流最低.现存量组成在干流、未淹没区和回水区之间有差异,绿藻所占比例干流最高,硅藻所占比例未淹没区最高,隐藻、蓝藻和甲藻所占比例均在回水区最高.Shannon-Wiener多样性指数(H')和Pielou均匀性指数(J),未淹没区最高、干流次之、回水区最低.17条支流回水区H'和8条支流回水区J均低于未淹没区.水质评价显示,轻或无污染断面(采样点)的比例,干流为76.92%,未淹没区为84.62%,回水区为47.06%.19条(73.08%)支流回水区出现中污染或重污染,7条(26.92%)支流未淹没区出现中污染或重污染.三峡工程蓄水对回水区浮游植物与水质影响比长江干流更大.

长江中游底泥质量现状调查研究

为研究长江中游底泥的质量现状,选取干流和湖泊点采集底泥样品,对主要指标(重金属、总P、总N及有机质)进行测试分析,采用NOAA泥沙质量标准和背景值质量标准对底泥质量进行模糊综合评价。从总体上看,中游干流底泥质量较好,而湖泊点底泥质量不容乐观。中游干流八处采样点中七处底泥质量良好,城陵矶莲花塘底泥质量最差,对水体环境存在一定有害风险;中游五处湖泊采样点中监利天鹅洲白暨豚保护区和洪湖深水区两处底泥质量良好,洞庭湖和武汉东湖质量一般,而梁子湖底泥质量较差。为维护长江的水生生态环境,应有效控制进入长江(尤其是邻近湖泊)的点源及面源污染。

长江干流饮用水水源环境风险评价与管理初探

为了控制长江干流饮用水水源地环境风险并探索水源地安全管理办法,针对长江干流涵盖31城市、146个地表水水源地以及247家化工企业的实际情况,采用层次分析法和矩阵法,建立饮用水水源环境风险评价指标体系,分析评价了长江干流各饮用水水源地潜在环境风险等级。分析结果表明,长江干流饮用水水源环境风险等级为很高、高、中、低、较低的水源地分别占总数的2.7%,3.4%,21.2%,15.8%和56.7%,环境风险很高的城市为苏州市,其次为荆州、无锡、武汉、南通等市,风险很低的城市为池州市及重庆辖属的区县。针对风险评价结果,提出风险分级管控、提高风险抵御能力、降低风险源危害程度,建立区域联防机制以及加强生态修复与水土保持、加强沿江码头及危险品运输监管等对策建议。

长江重庆段干流与主要支流鱼类分布的比较分析

对长江重庆段干流与8条主要支流的鱼类组成及主要生境进行了调查,并做了对比分析。结果显示:嘉陵江、乌江、綦河、小江、大宁河与长江干流的类似性系数(AFR值)大于80%,为共同区系关系,其中嘉陵江与干流的类似性系数最高。各支流与干流鱼类组成(包括鱼类种类总数、长江上游特有、珍稀、濒危鱼类数)的共有比例各有差异,其中嘉陵江最高,五布河最低。各支流的产卵场数较干流少,但都是以粘性卵产卵场为主,漂流性卵产卵场比例很低。其中,梅溪河没有发现漂流性卵产场,而五布河内漂流性卵产场和粘性卵产场均没有发现。各主要支流洄游通道最长的是小江,为146.5 km,最短的是五布河,仅19 km。河口流量最大的是嘉陵江,为2 100 m^3/s,最小的是五布河,为7.74 m^3/s。综合比较8条支流的鱼类分布情况,嘉陵江是最适宜作为长江重庆段干流替代生境的支流。

长江上游干流近期水沙变化规律分析

通过对长江上游干流几个主要控制水文站点近50多年水文资料的搜集、整理,分析了长江上游水沙变化的过程、变化特点和变化趋势。分析表明,近50多年来长江上游干流河道来水量没有明显的趋势性变化,而输沙量有减少的趋势;受三峡水库蓄水拦沙和库区上游来沙减少两个主要因素的影响,2003年以来长江中下游来沙量明显减少。长江上游水沙年内分配的特点是年内径流量和输沙量均集中于汛期5~10月,且输沙量更为集中;多年来上述年内分配规律并未发生大的变化。近50多年,长江上游干流河段年径流量时间序列以12 a为主周期发生丰、枯变化;长江上游来水来沙总体呈正相关性。趋势分析表明,目前,长江上游来水相对偏枯,之后几年又将进入一个丰水期;随着长江上游水土保持＂长治＂工程的逐步建设和多座水库蓄水拦沙作用的显现,长江上游总来沙量在水库平衡期内仍将处于一个较低的水平。

基于多尺度熵理论的葛洲坝水库对长江干流径流影响研究

为研究葛洲坝水库对长江水文系统复杂性的影响,采用多尺度熵理论对长江干流宜昌、汉口、大通3个主要控制水文站的径流量序列进行分析。结果表明:长江干流径流序列复杂度从上游到下游表现为逐渐增加趋势;葛洲坝水库蓄水对长江干流径流序列结构复杂性产生了一定的影响,改变了天然条件下的系统复杂度,改变程度随距离的增大而减弱。

长江干流主要城市江段微量有机物污染分析

微量有机物对地面水体产生的污染已较普遍 ,为了解其在长江干流水体中的污染状况与特征 ,对长江干流主要城市江段水、底质和鱼体中的微量有机污染物进行了检测 ,根据检测结果 ,分析和阐述了其微量有机污染物的种类、含量水平及分布特征 ,并引用美国“多介质环境目标值”评价方法进行了综合评价。结果表明 :长江干流主要城市江段水体已普遍受到微量有机物污染 ,共鉴定出有机物 12类 30 8种 ,主要污染物种为烷烃类、多环芳烃类和脂类 ;鱼体中微量有机污染物含量普遍高于底质中 ,而底质中又高于水中 ;大中型综合工业城市江段污染较为严重 ,对健康和生态的总环境影响度较大 。

长江中下游干流水功能区评价指标构成及内涵

目前我国水功能区达标评价指标主要是COD、氨氮双指标,双指标难以客观评价水功能区水环境质量是否满足设定的水体用途以及水功能区管理需求。在系统分析水功能评价指标体系的基础上,结合长江中下游干流水环境特点以及不同水功能区用途,从水量、水质、水生态3个方面,针对性地提出了不同水功能区的评价指标,为开展水功能区达标评价与考核提供技术支撑。

长江干流水功能区水质评价与纳污限排分析

基于2016年长江干流水功能区水质监测数据、主要污染物入河量调查估算和相关规划成果,从水资源分区、水功能区类型角度,系统分析了长江干流水功能区水质类别、达标情况与超标特征、沿程水质变化,以及主要污染物COD、氨氮入河量与纳污限排的分布特点,据此探讨了影响长江干流水功能区水质的主要因素。结果表明:2016年长江干流水功能区双指标达标率接近95%,而全指标达标率不足65%,超标水功能区主要分布于重庆、湖北、江苏和上海段,以保护区、保留区和饮用、工业用水区数量较多。长江干流以工业用水区、排污控制区单位长度污染物入河量最大、污染程度最高,纳污限排需综合考虑水体自然环境容量与社会经济发展需求进行控制。目前,COD、氨氮已不是影响长江干流水功能区水质的关键因子,取而代之的是总磷,分析表明总磷沿江呈逐渐升高趋势。分步推进长江干流水功能区总磷评估考核工作,倒逼总磷污染物减排已刻不容缓。

长江航道主缓流判别算法研究

船舶航行时充分地利用主缓流航道可以节约能源。为了更加准确地划分长江航道的主缓流航道,提出了利用k-近邻算法和P分位数法的划分方法。改进后的P分位数法采用动态选择P值的方法避免了主流区域可能过小的问题,k-近邻算法利用了测点的水深、流速等多种航道水文信息来划分主缓流。利用长江航道金口处和岳阳处的11个截面的实测数据对k-近邻算法和P分位数法进行了对比分析,其中有10个截面的主缓流区域相近。进一步对比长江航道中典型的龙口水道和杨林岩水道,发现根据算法得出的主流区宽度和实际的相比,误差在12%以内,可以满足船舶航行的需要。

“十三五”期间长江干流沿程水质变化规律

为掌握“十三五”期间长江水质的总体情况和变化趋势,开展了2016—2020年长江干流水质变化特征研究,总结了5年间长江干流地表水水质变化情况,以高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_(3)-N)和总磷(TP)为研究因子,掌握长江水质现状及污染物浓度随季度变化的特征;同时,采用局部加权回归散点平滑(Locally weighted scatterplot smoothing,Loess)等方法研究了5年间长江干流沿程水环境质量变化规律。结果表明:(1)“十三五”期间长江水质逐年变好,到2020年干流所有断面均满足Ⅱ类水质;(2)ρ(COD_(Mn))、ρ(NH_(3)-N)和ρ(TP)各季度表现为沿程上升趋势,其中第三季度的ρ(COD_(Mn))最大,ρ(NH_(3)-N)最大值在第一季度;(3)长江干流上游水质明显好于中下游水质,ρ(COD_(Mn))和ρ(TP)在岷江出口(挂弓山断面)开始明显增高,在三峡库区内保持平稳,出三峡库区后云池(白洋)断面显著上升。