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景观湖泊第三级富营养化模型研究

景观湖泊第三级富营养化模型研究

作者：李逢超天津理工大学

学位级别：硕士

近年来,作为人类休闲、娱乐的重要环境地之一—景观湖泊,其水体的富营养化趋势日益明显,如何高效地控制和缓解富营养化成为人们亟待研究与解决的热点之一。富营养化模型基于水体富营养化机理,构建关于水生生态系统中生物及水质环境之间... 详细信息

近年来,作为人类休闲、娱乐的重要环境地之一—景观湖泊,其水体的富营养化趋势日益明显,如何高效地控制和缓解富营养化成为人们亟待研究与解决的热点之一。富营养化模型基于水体富营养化机理,构建关于水生生态系统中生物及水质环境之间的物理、化学及生物过程的数学表达式,分析水体中不同变量的变化发展状况,可作为湖泊富营养化预防、管理的重要工具。本文以富营养化模型为研究主题,探究景观湖泊中第三级营养级—鱼类子模型的构建、对水体富营养化的影响,并给出鱼类控制富营养化的建议。首先,借鉴相关鱼类子模型的构建方法,构建鱼类在合成代谢与分解代谢综合作用下的生物量变化质量守恒方程。合成代谢来源于鱼类摄食的食物的同化作用,鱼类分解代谢包括:鱼类自身的基础代谢作用、鱼类通过摄食作用导致的食物代谢分解以及鱼类的死亡三个部分。其次,基于文献查阅和实验研究,确定出模型中所需的常数值及参数先验信息,应用贝叶斯理论中MCMC算法求解参数的后验分布。本文为提高MCMC算法的效率,采用多链并行化运算的自适应Metropolis算法,并联合遗传算法,基于MATLAB软件平台得到参数的后验分布采样。再次,在前述第三级(鱼类)富营养化模型建立的基础上,耦合两级富营养级(浮游植物-浮游动物)富营养化模型,构建三级(浮游植物-浮游动物-鱼类)模型。并以校园明理湖作为研究对象,调研其优势鱼种及鱼种的主体年龄分布,选择鲫鱼及麦穗鱼两个优势鱼种作为模型研究的代表性鱼类,进行模型模拟与分析,验证模型的有效性及评价算法的性能。最后,简要阐述鱼类对湖泊富营养化的影响及产生原因,并给出鱼类控制富营养化的建议性措施,为湖泊富营养化的修复及渔业管理提供理论指导。

关键词：景观湖泊富营养化模型第三级营养级 MCMC算法杂食性鱼类

基于Ecopath模型的景观湖泊生态重建成效评价

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环境工程技术学报 2024年第6期14卷 1777-1787页

作者：陈泓位付国楷石小凤陈少炜刘武平曾中平重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室林同棪国际工程咨询(中国)有限公司中国市政工程西南设计研究总院有限公司

为评估西南地区某景观湖泊运用清水型生态系统方式构建的水体修复工程的成效,依据恢复3年后湖泊生态环境调查数据,构建了景观湖泊的Ecopath模型,分析了修复后湖泊的水质变化、新形成的食物网结构、营养级间的能量流动以及生态系统的成... 详细信息

为评估西南地区某景观湖泊运用清水型生态系统方式构建的水体修复工程的成效,依据恢复3年后湖泊生态环境调查数据,构建了景观湖泊的Ecopath模型,分析了修复后湖泊的水质变化、新形成的食物网结构、营养级间的能量流动以及生态系统的成熟稳定度,并探究提升修复效果所能采取的人工干预措施。模型共包括肉食性鱼类、鲤、鲫、鲢、鳙、草食性鱼类、浮游动物、浮游植物、沉水植物等16个功能组,基本包括了此生态系统能量流的全过程。结果显示,景观湖泊Ecopath模型Pedigree指标值为0.546,可信度较高。景观湖泊生态系统的营养级为1~3.092,总能量转换效率为1.648%,较为低下。净初级生产量与总呼吸量的比值(TPP/TR)为1.946,连接指数(CI)为0.280,系统杂食指数(SOI)为0.052,Finn's循环指数(FCI)和Finn's平均能流路径长度(FML)分别为5.079%和2.383,与修复前相比,景观湖泊的食物链初步恢复。结合生态通道模型综合分析发现,此景观湖泊修复后仍是一个稳定性较低、食物网联结程度简单、抗外界干扰能力弱且处于发育早期的不成熟生态系统。清水型生态系统构建模式仍需要后期人为干预和调控。

关键词：景观湖泊食物网模型功能组 Ecopath模型生态修复

植物对再生水回用于景观湖泊的水质调控能力研究

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北京师范大学学报（自然科学版） 2009年第5期45卷 520-523页

作者：彭剑峰宋永会郭义川郑丙辉中国环境科学研究院城市水环境研究室北京100012 北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室北京100875

基于水生植物具有减缓和抑制水体富营养化、净化水质的作用,通过调控水生植物生物量,研究再生水回用于景观湖泊中水质恶化风险控制方法.结果表明,在直接回用再生水的景观湖泊中,随植物覆盖率由0增长到80%,水生植物能够降低94%的水体感... 详细信息

基于水生植物具有减缓和抑制水体富营养化、净化水质的作用,通过调控水生植物生物量,研究再生水回用于景观湖泊中水质恶化风险控制方法.结果表明,在直接回用再生水的景观湖泊中,随植物覆盖率由0增长到80%,水生植物能够降低94%的水体感官性污染,抑制92%的藻类滋生,实现92%NH3-N和近70%TP的有效去除,延长2倍水体水质稳定时间.此外,综合比较景观湖泊经济及景观价值,55%植物覆盖率能有效降低水体富营养化风险,是一种再生水回用于景观湖泊植物调控水质的有效布设方式.

关键词：再生水回用景观湖泊水质调控水浮莲

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北京市五景观湖泊浮游藻类评价及聚类分析

水土保持研究 2009年第2期16卷 212-215页

作者：卫新锋赵彦伟彭可扬王喆任硕仪北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875 北京市三帆中学北京100088

基于北京什刹海、昆明湖、奥运湖、朝阳公园湖、玉渊潭5个景观湖泊浮游藻类调查,对比分析了其数量、种属组成及Margalef种类丰富度指数、Shanon-wiever多样性指数、Pielou均匀度指数,结果表明:除奥运湖外,其余四湖均为富营养水体,昆明... 详细信息

基于北京什刹海、昆明湖、奥运湖、朝阳公园湖、玉渊潭5个景观湖泊浮游藻类调查,对比分析了其数量、种属组成及Margalef种类丰富度指数、Shanon-wiever多样性指数、Pielou均匀度指数,结果表明:除奥运湖外,其余四湖均为富营养水体,昆明湖、奥运湖、什刹海水质要好于其它两个;对5个湖泊浮游藻类种属结构与生物指数进行聚类,种属结构聚类结果是朝阳公园、玉渊潭和奥运湖为一类,生物指数聚类结果是玉渊潭与朝阳公园湖为一类,表明再生水对浮游藻类种属结构影响较大,水质跟生物指数具有一致性。

关键词：景观湖泊浮游藻类生物指数系统聚类再生水

西安市典型景观湖泊中抗生素分布特征及其生态风险评价

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西安市典型景观湖泊中抗生素分布特征及其生态风险评价

作者：黄晨西安理工大学

学位级别：硕士

抗生素作为一种新型污染物,已在我国很多河流、湖泊甚至饮用水中被检出,虽然检出浓度很低,但其可对生物体产生不可逆的毒害作用,并可通过食物链增加潜在风险。西安地处关中平原中部,自古有“八水绕长安”的美称,但随着城市化进程的不断... 详细信息

抗生素作为一种新型污染物,已在我国很多河流、湖泊甚至饮用水中被检出,虽然检出浓度很低,但其可对生物体产生不可逆的毒害作用,并可通过食物链增加潜在风险。西安地处关中平原中部,自古有“八水绕长安”的美称,但随着城市化进程的不断发展,西安市湖泊水环境污染也日益严重。本文针对西安市典型景观湖泊水体中抗生素进行系统研究,分析湖泊水体中抗生素的污染分布特征,并采用抗生素对藻类的胁迫实验和风险熵值法确定抗生素的毒性大小。主要研究结果包括:(1)研究的四个湖泊中抗生素检出浓度均在ng/L级别;从检出率和检出浓度看,磺胺甲噁唑(SMX)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、氧氟沙星(OFX)、脱水红霉素(ETM)、罗红霉素(RTM)和氧四环素(OTC)是西安市湖泊的主要抗生素类型;抗生素季节差异明显,夏季以磺胺类(SMX)、氟喹诺酮类(OFX)、四环素类(OTC)抗生素为主,冬季以大环内酯类(ETM、RTM)抗生素为主;与国内湖泊相比,西安市典型湖泊的抗生素浓度处于中等偏下水平;且湖泊中pH、COD、DO和NH3-N与抗生素之间具有相关性,pH的影响最大。(2)西安市典型湖泊水体中微生物群落结构存在明显季节与空间差异,冬季微生物的相对丰度和多样性高于夏季,进水口丰富度高于湖中心;变形菌门(Proteobacteria)、放线细菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和蓝藻门(Cyanobacteria)为优势菌门;西安市典型湖泊水体中TN、TP、NH3-N、COD与蓝藻门、放线细菌门和拟杆菌门呈相关关系,DO与酸杆菌门(Acidobacteria)、单胞菌门(Gemmatimonadetes)、Parcubacteria菌门、疣微菌门(Verrucomicrobia)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)呈相关关系;不同抗生素对湖泊中微生物群落的影响也不同,其中四环素类、大环内酯类和氟喹诺酮类抗生素对微生物的影响较大,磺胺类的影响较小。(3)铜绿微囊藻和小球藻经过三种不同抗生素胁迫后,细胞浓度均呈现低浓度增长高浓度抑制的趋势,三种抗生素对铜绿微囊藻和小球藻的毒性大小为氧氟沙星>脱水红霉素>磺胺甲噁唑;采用风险熵值法对西安市典型湖泊水体进行生态风险评价,除桃花潭采样>磺胺甲噁唑;采用风险熵值法对西安市典型湖泊水体进行生态风险评价,除桃花潭采样点磺胺甲噁唑(SMX)对溞类的风险熵值在0.1

关键词：景观湖泊抗生素微生物群落风险评价

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罗非鱼对景观湖泊水质影响的微宇宙实验研究

罗非鱼对景观湖泊水质影响的微宇宙实验研究

作者：南瑞琦天津理工大学

学位级别：硕士

景观湖泊是城市建设的重要组成元素,其水体富营养化问题日趋严重。近年来,在富营养化水体修复的各种手段中,生物操纵受到国内外学术界的高度重视。本文运用水族箱微宇宙系统来模拟天然环境中景观湖泊水体富营养化的过程,研究了放养不同... 详细信息

景观湖泊是城市建设的重要组成元素,其水体富营养化问题日趋严重。近年来,在富营养化水体修复的各种手段中,生物操纵受到国内外学术界的高度重视。本文运用水族箱微宇宙系统来模拟天然环境中景观湖泊水体富营养化的过程,研究了放养不同密度罗非鱼对景观湖泊水质营养盐和浮游植物生物量的影响。另外,还对罗非鱼排泄物进行收集与测定,分析了排泄物营养组成以及排泄物对景观湖泊水质营养盐和浮游植物生物量的影响。从而为杂食性鱼类生物操纵的机理探讨与可行性分析提供参考依据以及为富营养化模型的建立及完善提供一定的数据支持。通过对实验结果的分析,得出以下结论:在放养罗非鱼的微宇宙系统中,水体的pH增加,且投放密度越高,水体pH值越高。与对照组相比,放鱼系统中的水体浊度呈现先下降后上升的趋势,高密度组的浊度增加迅速,其值远高于低密度组。总氮和总磷营养水平均呈不同程度的下降趋势,而且,其它营养盐如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及磷酸盐也都有所下降。无论是低密度组还是高密度组,总氮主要是以有机氮为主要存在形式,而无机氮中又以氨氮为主,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量较少。经相关性分析,总氮与氨氮均呈强正相关。罗非鱼排泄的营养盐主要是氮营养盐,其中有机氮是主要存在形态,而无机氮中氨氮含量最高。罗非鱼排泄的磷营养盐含量较低,绝大部分是以磷酸盐的形式呈现,占总磷的85.14%。在含罗非鱼排泄物的微宇宙系统中,浊度与叶绿素a变化趋势一致,与对照组相比,均有所增加。水体pH波动范围为7.29-8.01,均在藻类生长的最适pH范围之内。溶解氧初始浓度在9.22±0.007 mg/L左右,呈下降趋势,大多数情况下,实验组溶解氧浓度低于对照组。营养盐变化幅度较小,其中氮营养盐含量有所上升,而磷营养盐变化相反有所降低。综上所述,罗非鱼的摄食作用可降低水中浮游植物生物量,但是长期高密度地放养罗非鱼,因排泄作用使水中藻类大量繁殖,加速水体富营养化,显然下行作用更强。但是由于实验规模及数据量的局限,利用罗非鱼来控制水华的措施还有待商榷。

关键词：景观湖泊富营养化罗非鱼排泄物

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基于三级营养级的景观湖泊富营养化实验研究

基于三级营养级的景观湖泊富营养化实验研究

作者：石宇亭天津理工大学

学位级别：硕士

景观湖泊具有景观与生态的双重功能,对于改善城市生态环境与提高居民的生活质量和幸福指数有着重要的意义。然而,景观湖泊富营养化破坏了生态环境,给人们带来视觉上的污染,还加剧水资源短缺的矛盾,限制了区域的发展。本文以湖泊富营养... 详细信息

景观湖泊具有景观与生态的双重功能,对于改善城市生态环境与提高居民的生活质量和幸福指数有着重要的意义。然而,景观湖泊富营养化破坏了生态环境,给人们带来视觉上的污染,还加剧水资源短缺的矛盾,限制了区域的发展。本文以湖泊富营养化理论为基础,水族箱微宇宙模拟为技术手段,以天津理工大学明理湖为研究对象,研究景观湖泊不同营养级组成系统对水体富营养化的作用机理与作用效果。论文基于对研究区域的实地测量与调研并查阅大量相关文献资料,设计微宇宙系统并制定实验方案。微宇宙系统设计包括水族箱尺寸、系统规模以及光照、循环充氧、温控等系统的设计;实验方案的设计包括原水实验和配水实验两部分,分别设计其微宇宙营养级配置、实验周期以及主要测定项目:原水实验分为两期,第一期为一级营养级与两级营养级,第二期为一级营养级与三级营养级,配水实验中为一级、两级、三级同时进行;原水实验共进行35天,配水实验共进行28天;主要测定项目包括总氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷、磷酸盐、叶绿素a、温度、pH、溶解氧和浊度。通过进行实验及对其结果的分析,可以得出以下结论:一级营养级系统与两级营养级系统的叶绿素a和营养盐的变化趋势总体相近,差异显著性不明显。一级营养级与三级营养级微宇宙系统中营养盐和叶绿素a的差异性显著,表明三级营养级中鲫鱼对水体浮游植物生物量与营养盐浓度有较为明显的影响,其中以氨氮、硝酸盐氮、磷酸盐的影响效果最为显著。一级营养级系统显示出对营养盐较好的削减效果;两级营养级微宇宙系统对叶绿素a、浊度的控制效果较好;三级营养级系统对营养盐的控制性及水体指标的稳定性较好。通过SPSS相关性分析找出对于不同营养级组成系统的限制性因子。在实验结果分析的基础上,为控制富营养化提出措施与建议。通过投加鲫鱼、鲢鱼、鳙鱼等植物食性的鱼类,增加水体中浮游动物生物量,注重管理一级营养级和两级营养级为主的景观湖泊中亚硝酸盐氮等氮元素,三级营养级为主的景观湖泊中氨氮及磷元素的浓度,减轻或控制湖泊富营养化危害;通过监测水体中pH的变化情况,提早发现湖泊富营养化发展趋势并采取相应措施抑制其发生。

关键词：景观湖泊富营养化三级营养级微宇宙机理研究

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景观湖泊富营养化治理及案例分析研究

环境科学与管理 2014年第7期39卷 80-83页

作者：陈秋燕佛山科学技术学院环境工程系广东佛山528000

景观湖泊的富营养化问题日益严重,其控制和治理,与天然湖泊及传统的污水处理有一定的共性而又存在明显的区别。在分析景观湖泊特点的基础上,综合介绍了湖泊富营养化的主要控制措施。并以4个不同的景观湖泊治理工程为案例,列举采取的措... 详细信息

景观湖泊的富营养化问题日益严重,其控制和治理,与天然湖泊及传统的污水处理有一定的共性而又存在明显的区别。在分析景观湖泊特点的基础上,综合介绍了湖泊富营养化的主要控制措施。并以4个不同的景观湖泊治理工程为案例,列举采取的措施及取得的效果,进一步探讨景观湖泊治理的要点、存在问题及研究发展方向,为景观湖泊的综合治理提供借鉴。

关键词：景观湖泊富营养化治理工程

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景观湖泊生态修复治理技术的研究

低碳世界 2021年第7期11卷 7-8页

作者：周炜华广东省建科建筑设计院有限公司广东广州510000

为解决因城市发展、人口增加而产生的水污染问题,许多地方投入了大量人力物力却没有取得良好的效果。本文以景观湖泊的生态修复治理的核心,介绍了几个国内外景观湖泊生态修复的案例研究,以及一些关于生态修复方面的技术改进措施,希望能... 详细信息

为解决因城市发展、人口增加而产生的水污染问题,许多地方投入了大量人力物力却没有取得良好的效果。本文以景观湖泊的生态修复治理的核心,介绍了几个国内外景观湖泊生态修复的案例研究,以及一些关于生态修复方面的技术改进措施,希望能为相关工作人员提供参考。

关键词：景观湖泊生态修复水污染治理技术研究