河流氮、磷滞留研究方法综述

为了研究河流输送过程中氮、磷的主要滞留途径及滞留效率,笔者综述了国内外近些年关于河流氮、磷滞留的研究方法。结果表明:目前常用的研究方法主要有物质平衡法、经验模型法和同位素示踪法。虽然,这些方法均得到了广泛使用,但仍存在模型参数不具普遍适用性以及估算误差较大、多同位素示踪技术研究缺乏等方面的不足。因此,综合考虑多种影响因素,建立具有普遍适用价值的估算模型,以及如何减少同位素示踪研究中生物地球化学过程对同位素δ值的改造,应成为今后的重点研究领域。

沙颖河丰水期CH_4排放特征及其影响因子研究

为研究沙颍河表层水体CH_4溶存浓度、饱和度、释放特征,该研究于7-9月利用顶空模型法对沙颍河主要站点进行观测分析,并探讨了环境因子对水体CH_4的影响。结果表明:丰水期沙颍河各个采样点CH_4浓度在0.001 2~3.120 4μmol/L之间,与世界河流相比处于较高的浓度水平。贾鲁河上游水体CH_4浓度最高,沙河-颍河交汇处浓度最低。水气界面CH_4的释放强度为(2.295 4±2.073 9)μmol/(m^2·h)。昼夜分析显示,沙颍河丰水期CH_4昼夜均处于过饱和状态,是大气的源。贾鲁河上游CH_4昼间释放量占总排放量的一半,沙颍河干流昼间排放量占61.06%,显著大于夜间排放量。丰水期水温偏高、DO偏低以及高浓度的NH_3-N是造成沙颍河CH_4浓度偏高的主要原因。

北京市清河水体非点源污染特征

为揭示城市水体非点源污染特征,以北京市清河流域为研究对象,于2013年8月—2014年12月对流域不同河段河水、雨水、降雨前后河水、降雨径流以及不同下垫面(居民区、商业区、绿地、街道、农田)的土壤或降尘中主要污染物进行了采样分析.结果表明:清河水体污染严重,大部分污染物浓度均超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的V类标准,营养盐浓度甚至超过GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.河水主要污染物浓度远高于雨水污染物浓度,长期来看,受雨水影响较小.丰水期河水ρ(TDP)(TDP为溶解性总磷)显著高于枯水期和平水期,而丰水期ρ(TDN)(TDN为溶解性总氮)却低于枯水期和平水期(P<0.05),ρ(COD_(Mn))和ρ(NH_4^+-N)在3个水期没有显著差异.与降雨前相比,降雨后河水ρ(TDN)显著降低,ρ(TDP)却显著升高(P<0.05),ρ(COD_(Mn))、ρ(NH_4^+-N)在降雨前后没有显著差异.研究显示,清河流域的降雨径流增加了河水外源磷输入,磷的初期冲刷效应最为显著,且水体磷的非点源特征明显,而氮主要来源于生活污水排放,受非点源影响较小,清河水体COD_(Mn)、NH_4^+-N则同时受点源和非点源的影响.

夏季大辽河河口区水体反硝化及其影响因素

于2013年夏季对大辽河及其河口区水体反硝化过程的环境效应,包括反硝化氮损失比例、N2O产生比例等进行了研究讨论.结果表明,夏季大辽河干流及其河口区氮、磷的主要赋存形态为溶解态.干流营养盐浓度显著高于河口区(P<0.05).河口区营养盐浓度降低受海水稀释和其它生物地球化学过程的共同影响.整体上研究区域内水体溶存N2净增量(ΔN2)介于-11.01~71.37μmol·L-1,且负值主要出现在大辽河干流水体;表明干流水体N2的消耗量高于反硝化作用的产生量.河口区N2O占反硝化总产物(N2O+N2)的比例为0.007%,而N2O释放通量占总通量(N2O+N2)的比例为0.04%.本研究ΔN2与DO不相关,而与水温和盐度显著正相关,与NO-3显著负相关;表明反硝化过程不完全受控于DO水平,且硝化-反硝化耦合作用为河口区的主要反硝化机制.基于河口区N2净增量与水体氮浓度比例估算得到,大辽河河口区约26%的TN、37%的DIN、43%的NO-3可通过反硝化过程得以去除.

不同来水条件下弯道摆动的三维数值模拟

基于非正交网格,采用局部网格可动技术来处理由非黏性土河岸崩塌所引起的弯道摆动过程。在曲线坐标同位网格下,采用不平衡输沙方程及非黏性土崩岸模块构建了弯道横向摆动三维数值模型。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。模拟分析了不同来水条件下边岸可冲时弯道的摆动过程,结果表明:模型能够有效地模拟出大、小流量下弯道演变过程中"大水趋直、小水坐弯"等复杂响应过程,实测结果与计算结果吻合较好。

上覆水中碳氮浓度对黄河沉积物反硝化速率的影响

通过室内培养测定泥水界面N2通量,研究了黄河沉积物的反硝化速率,分析了沉积物反硝化速率与上覆水碳、氮浓度和耗氧速率的响应关系。结果表明,对照处理(CK)平均反硝化速率为14.81±9.43μg N/m2/h。碳、氮添加处理中,N1(4.5 mg N/L)和C1(2.4 mg C/L)沉积物反硝化速率最高,均值分别为21.99±12.45和24.33±14.38μg N/m2/h。理论上,NO3-N和溶解性有机碳添加浓度分别为9.8和4.0mg/L时沉积物反硝化作用最大,且反硝化作用的最佳碳氮比为2.3。不同碳、氮水平上沉积物反硝化速率与耗氧速率的响应关系并不一致。低碳氮水平下反硝化速率与耗氧速率显著正相关;低碳、高氮水平下反硝化速率与耗氧速率不相关;而高碳、低氮水平下反硝化速率则与耗氧速率显著负相关。

长江口及毗邻海域大型底栖动物的次级生产力(英文)

根据2005年与2006年在长江口及其毗邻海域,采用改进型0.1m2的Gray-O’Hara箱式采泥器,对85个站位进行的大型底栖动物定量调查资料,利用Brey’s(1990)的经验公式对底栖生物的次级生产力、P/B值及其空间分布状况进行统计和分析.结果表明,该海域共发现大型底栖动物330种,平均栖息密度为(146.4±22.3)indm-2,平均生物量以无灰干重计,为(2.31±0.41)g(ash-free dryweight,AFDW)gm-2.调查海域大型底栖动物的平均次级生产力以无灰干重计,为(2.48±0.38)g(AFDW)m-2a-1.在空间分布上,底栖生物的次级生产力自西向东,或自近岸向外海逐渐升高,并在调查区中部形成垂直于河口并与海岸大致平行且呈带状分布的高生产力中心,之后,次级生产力随水深增加呈现下降趋势.根据地理位置差异,整个研究区域被分为5个亚区,次级生产力在各亚区之间呈现显著差异.其中位于最西侧的河口亚区(HK)与杭州湾亚区(HW),由于受到强大的淡水注入以及污水排放影响,成为整个研究区的低生产力中心.通过与其它研究相比较可以得出,对于理化条件复杂多变的河口区,大型底栖动物通常具有较低的次级生产力.此外,研究区大型底栖动物的平均P/B比为(1.48±0.06)a-1,显示该区域大多数物种通常个体较小且更新率较高.

基于河道平面变形数值模拟的等效造槽流量计算方法

针对河岸崩塌剧烈、河道平面变形特征显著的冲积河流,从河岸变形角度提出等效造槽流量(造床流量)的计算方法。以等效造槽流量作为计算条件,成功应用于下荆江石首河段平面变形的三维水沙数值模拟中,结果表明:采用等效造槽流量近似天然水沙过程,能较好地模拟出时段内河道的显著平面变形特征,与天然来水来沙过程模拟结果较接近;采用等效造槽流量作为计算条件时,其最大优势在于节省计算用时,提高计算效率,为长河段、长历时的河势模拟研究提供了一有效途径。