基于水质管理目标的博斯腾湖生态水位研究

人类开发活动导致湖泊生态功能严重退化,研究湖泊生态水位对于维持湖泊生态系统健康意义重大。针对博斯腾湖化学需氧量(COD)浓度较高的水环境现状,分析博斯腾湖水位和COD浓度关系,研究提出基于水质管理目标的生态水位,以期为博斯腾湖水资源、水环境管理提供参考。结果表明,博斯腾湖水位与水体COD浓度显著负相关,但由于COD浓度空间差异较大以及影响因素不唯一,水位与COD浓度两者之间曲线估计结果不理想。为实现博斯腾湖COD浓度小于20 mg/L的水质管理目标,引入累计水位概念进行统计分析得到两个特征水位:所有COD浓度大于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.02 m,该水位在历史丰水期水位的频率为60.83%,可作为最小生态水位;所有COD`浓度小于等于20 mg/L的数据对应水位的平均值为1046.4 m,该水位在历史丰水期水位的频率为44.70%,可作为适宜生态水位。适宜生态水位1046.4 m与已有研究成果基本相符,博斯腾湖在1046.4 m时既有利于水质管理,也可保障湖泊整体生态系统健康。

博斯腾湖浮游植物季节变化的研究

针对博斯腾湖近几年面临着污染加剧、水体富营养化、渔业捕捞盲目等关键问题,采用《内陆水域渔业自然资源调查手册》有关方法,2004年通过6次有代表性采样,对博斯腾湖浮游植物数量、生物量进行了全面的分析研究。结果显示,博斯腾湖浮游植物数量最低的是4月,最高的是8月;6次采样数量为3.0×104～1423.2×104个/L,平均为393.7×104个/L;生物量为0.064～8.256mg/L,平均为2.969mg/L。全年以飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)为主要的优势种类;微囊藻(Microcystis)是全湖次优势藻,不仅在夏季出现率高,而且在寒冷且水温低的11月也多有出现;钟罩藻(Dinobryon)是喜水温较低的种类,该种类在4月为多个站的绝对优势种。

博斯腾湖细菌丰度时空分布及其与环境因子的关系

于2010年6月—2011年6月在新疆博斯腾湖共进行了9次采样,获得了140份样品,采用表面荧光显微镜直接计数法及广义可加模型(Generalized Additive Models,GAM)研究了表层水体中细菌丰度的时空分布规律及其与环境因子的关系。结果表明博斯腾湖细菌丰度平均值为(1.48±0.95)×106个/mL;细菌丰度季节差异显著,夏季最高(2.05×106个/mL),冬季最低(3.81×105个/mL)。在大湖区,春季和冬季细菌丰度最大值均位于湖区中部,冬季细菌丰度由湖区中部向东南、西南逐渐减少。夏季和秋季细菌丰度分布与春季大致相反,湖区中部较低,西北部较高。GAM分析结果表明,温度、溶解性有机碳(DOC)、叶绿素a、电导率、浊度等5个环境因子对细菌丰度总偏差解释率为81.2%,其中温度贡献最大,贡献率为63.3%,DOC、叶绿素a和电导率,贡献率分别为12.5%、2.7%和1.7%;浊度对偏差的解释率仅为1.0%。在温度超过22℃时,影响博斯腾湖细菌丰度空间分布的主要因子是DOC。

南疆最大城市2018―2022年环境空气质量变化特征分析

基于2018—2022年南疆最大城市(库尔勒市)六项大气污染物监测数据(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO和O_(3)),分析了库尔勒市近五年环境空气质量变化特征及其污染物浓度水平.结果表明:2018―2022年库尔勒市空气质量总体逐年向好,空气质量优良天数由2018年的223 d增长到2022年的250 d,增加了27 d;达标率由2018年的62.5%增长到2022年的68.5%,增长了6.0%,重度及以上污染天数降低了23.3%.环境空气质量指数(Air Quality Index,AQI)降低了5.4%,五年的AQI值均高于100,空气质量处于轻度污染水平.常规六项污染物中SO_(2)和CO的浓度呈逐年下降趋势,NO_(2)浓度年际变化不明显,但SO_(2)、NO_(2)、CO的年均值和季节均值均优于国家环境空气污染物浓度限值一级标准.O_(3)的年均值优于国家环境空气污染物浓度限值一级标准,但O_(3)四季的浓度年际变化均呈上升趋势,且2021年和2022年夏季和秋季浓度值均高于100μg·m_(-3).2018—2022年库尔勒市PM_(2.5)呈下降趋势,但PM10变化不明显,PM_(10)各年浓度值均大于国家环境空气污染物浓度限值二级标准(70μg·m^(-3))2倍以上,说明库尔勒市近几年PM_(10)污染非常严重.此外,每年1月PM_(2.5)/PM_(10)最高、3月PM_(2.5)/PM_(10)最低,说明1月至3月粒径大于2.5μm的颗粒物浓度逐渐增加,这主要是因为库尔勒市每年春季受沙尘天气的影响.

黄水沟调水工程对博斯腾湖矿化度影响分析

黄水沟调水工程改变博斯腾湖水动力条件,引起湖区及下游水体矿化度改变。为探讨工程影响极其适宜的运行方式,采用MIKE21软件构建水动力水质二维数值模型并设计不同情景方案。模拟结果显示:工程运行可降低全湖矿化度并改善矿化度空间分布不均,当调水量为3亿m~3/a时效果最优,全湖年均矿化度可降低86 mg/L,缓解博斯腾湖咸化风险。工程运行导致矿化度从博斯腾湖转移至下游孔雀河,出水矿化度由912 mg/L增至940 mg/L,浓度变化对下游灌区作物影响有限。

2014—2022年新疆库尔勒市空气质量特征及沙尘天气影响分析

基于2014—2022年库尔勒市空气质量监测数据,分析库尔勒市空气质量水平和污染特征及沙尘天气对空气质量的影响。结果表明:2014—2022年库尔勒市空气质量年均优良率为65.3%,春季空气污染最严重,夏季空气质量最好;大气污染主要是颗粒物超标,PM_(10)年均浓度值超过二级标准限值127%,PM_(2.5)超31%,SO2、NO2、CO、O3均达标;首要污染物为PM_(10),占总超标天数的92.2%,PM_(2.5)为首要污染物占比8.0%;受沙尘影响天气年平均100.4 d,污染日79.7%受沙尘影响;按环境监测要求剔除沙尘天气,PM_(10)和PM_(2.5)平均浓度分别减少18.6%和13.0%;沙尘天气对空气质量指数平均贡献率为31.8%,对PM_(10)贡献率为41.9%,对PM_(2.5)贡献率为23.3%。沙尘天气对库尔勒空气质量影响明显,大气污染防治根本是沙尘天气综合治理。

新疆博斯腾湖浮游细菌丰度对富营养化及咸化的响应

本文以地处干旱地区我国最大的内陆淡水湖——博斯腾湖为研究对象,于2010年6月,在博斯腾湖大小湖区共选取23个采样点,采用表面荧光显微镜直接计数法(FDC)研究了水体中浮游细菌丰度的空间分布规律及其与环境因子的关系.结果表明:博斯腾湖水体中总氮(TN)浓度在0.26-1.45 mg/L之间变动(均值0.91 mg/L),已达到中营养和富营养水平.水体的矿化度(TDS)在219-1696 mg/L之间变动(均值1125mg/L),已达到微咸水湖的标准.水体中浮游细菌的丰度变动在1.41×106-4.57×106 cells/ml之间(均值2.89×106 cells/ml),其峰值出现在人为活动强烈的金沙滩(5#点)与污染较重的西北部湖区,最低值出现在盐度最低、污染最轻的河口区(14#点).聚类分析结果显示,博斯腾湖的23个采样点可以分为淡水区(FR)和微咸水区(BLR)两个类群.微咸水区的TDS、电导率、盐度、TN、高锰酸盐指数、氯化物、硫酸盐的含量及浮游细菌的丰度均显著高于淡水区,浮游细菌的丰度与CODMn及Cl-呈显著正相关.浮游细菌的空间分布差异是其作为一个敏感指标对水体富营养化及咸化加剧的响应.

博斯腾湖流域农业面源污染现状分析

基于2007年博斯腾湖北4县农业面源污染实测资料及博斯腾湖水质历史资料,计算了农田排渠污染物入博斯腾湖总量,并分析了博斯腾湖流域农业面源污染的来源、季节变化特点及其影响因素。结果表明,博斯腾湖流域农业面源污染产生的TN、TP和COD的总量分别为5.86万t、1.55万t、10.06万t,其中95%以上的污染物来自畜禽养殖活动和化肥的施用;流域内产生的各种污染物主要通过33条排渠进入博斯腾湖,TN、TP、COD和盐量分别占入湖总负荷量的21%、21%、24%和48%,且排放时间主要集中每年4—9月;农业面源污染加重了博斯腾湖的咸化与富营养化趋势。根据博斯腾湖流域农业面源污染的特点,提出了推广节水灌溉、适度开发焉耆盆地地下水资源、推广平衡施肥技术等对策和建议。

博斯腾湖哲水蚤种群消失与池沼公鱼的关系

哲水蚤目（Calanoida）是水体中的浮游生物主要种类组成之一，也是各种幼鱼和食浮游生物鱼类良好的天然饵料，其种类组成及数量变动往往直接制约经济鱼类的丰度。哲水蚤摄食浮游藻类、细菌及腐屑，对藻类的生长、防治水体富营养化和水体自净起到重要作用，在生态系统物质循环和能量流动中起着至关重要的作用。采用《内陆水域渔业自然资源调查手册》有关方法，1984～2006年，以新疆博斯腾湖哲水蚤和池沼公鱼（Hypomesus olidus）为研究对象，通过对哲水蚤种类、数量和生物量的变化及对池沼公鱼生物学食性、种群数量进行长期观察，结果表明，在各种食物都比较丰盛时，公鱼摄食哲水蚤的出现率最高（41．6％），池沼公鱼种群数量的大量增加导致了哲水蚤逐渐减少乃至消失。

博斯腾湖矿化度现状分析

博斯腾湖是目前我国最大的内陆淡水湖,近40多年来,博斯腾湖矿化度年际变化经历了好→中→差→中的过程。本文在对博斯腾湖矿化度历史变化和博斯腾湖各区域矿化度分布调查分析的基础上,全面客观的分析了博斯腾湖矿化度的成因。通过对多年数据的分析,建立了矿化度与水位的定量关系模型,并就如何控制博斯腾湖矿化度提出了可行的对策。

表面活性剂对土壤中镉的吸附解析的研究

试验结果表明阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠、阳离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠,在同样条件下,在处理土壤中的重金属镉达到最理想的去除效果时所需的浓度不同。相比之下阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠的质量浓度要求较高一些为35￣45mg·L-1;阳离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠的要求质量浓度较低一些为16mg·L-1。pH值对表面活性剂和土壤中的重金属镉去除也有影响,当pH值为3时,司班(山犁糖醇酐单月桂酸)对土壤中的重金属镉的去除效率还不明显,而当pH值为4时,司班对土壤中的重金属镉的去除有较好的效果。这说明pH值对表面活性剂和土壤中的重金属镉去除的影响非常敏感而且相当重要。

博斯腾湖有机物污染改善方案研究

博斯腾湖径流入湖、出湖口过近的水文现状对有机物浓度及其空间分布形成制约。采用MIKE21软件构建水动力水质二维数值模型,分析工程方案对博斯腾湖有机物污染的改善效果。根据模拟结果以及配对样本T检验分析:在现状基础上实施扬水站东移或引开都河水3×10^8m^3·a^-1进入黄水沟,均可显著改善博斯腾湖有机物污染,年均化学需氧量(COD)浓度分别降低13.4%和8.91%;两方案同时实施效果更为显著,年均COD浓度降低20.2%;通过工程实施改善博斯腾湖有机物污染切实可行。但在流域尺度上,工程方案仅改变了有机物平衡而未改变总量,博斯腾湖有机物污染改善源于污染物转移至下游孔雀河。

新疆巴音布鲁克草原不同退化程度对土壤特性影响

以高寒草原巴音布鲁克草原为研究对象,通过对不同类型草场的草地利用方式、土壤退化程度和植被类型差异的调查,分析不同类型草场退化程度对土壤理化特性的影响,揭示植被和地表特征及草地利用方式对土壤肥力的影响。结果表明:高寒沼泽草场、高寒草原草场的草地利用方式合理,草地未退化,土壤养分含量高,植被状态良好,高寒草甸草场随放牧压力增大,生境退化程度加重,土壤退化程度加大,表现为土壤容重增大,含水率减少,土壤全磷和有机质浓度减少,植被盖度降低;不同类型草场退化程度与土壤容重、pH和水溶性盐浓度呈显著正相关,与含水率、全磷浓度、有机质浓度和植被盖度呈极显著负相关,与植被盖度相关系数高达-0.907,草场退化过程中土壤肥力因子与植被状态呈极显著正相关。

矿化度对淡水浮游植物生长及群落结构的影响

以博斯腾湖原水为培养液,通过添加SO42-和Cl-调节培养液的矿化度分别为0.5、1.5、3.5、10.0gL,考察不同矿化度对浮游植物生长及群落结构的影响. 结果表明：在对数生长期内,浮游植物生物量、比增长率及ρ（Chla）均随矿化度的增加而升高；生长后期高矿化度（10.0gL）对浮游植物有抑制作用. 在各矿化度下的浮游植物优势门类均为硅藻门,其生物量占藻类总生物量的95%以上. 随着矿化度升高,蓝藻门有较好的适应性,能够生长,但绿藻门受到明显抑制. 试验显示,优势属为脆杆藻（Fragilaria）、针杆藻（Synedra）、舟形藻（Navicula）和羽纹藻（Pinnularia）. 矿化度为0.5gL时很少出现舟形藻,但随着矿化度的升高,舟形藻逐渐成为优势种,其生物量占18.51%-26.18%；羽纹藻生物量在矿化度为0.5和1.5gL时所占比例分别达3.40%和4.94%,在高矿化度（3.5-10.0gL）下则极少出现,不再具有优势. 研究表明,舟形藻和羽纹藻可作为博斯腾湖咸化过程的参考藻种.

干旱地区芦苇湿地对氮、磷营养盐的去除效果及机制

新疆博斯腾湖芦苇湿地常年有农业污水注入,本底氮(N)、磷(P)及盐分含量较高,为了探究其在该背景下对水体氮、磷的去除率及机制,设计并开展了野外表流湿地去污实验。结果表明:芦苇湿地对咸化水体中的氮、磷去除率依然很高,对TP去除率为68%,TN去除率为33%,但对盐分无明显去除效果。在高矿化度(TDS)和低溶解氧(DO)胁迫下,博湖芦苇湿地去除水体氮、磷的途径主要有微生物反硝化作用、根际土壤吸附作用及芦苇吸收转化。