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水位调度运行对河道型水库水生态环境的影响——以沙河水库为例

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环境科学学报 2022年第3期42卷 84-93页

作者：魏源送朱利英黄炳彬曲丹郁达伟张俊亚郑祥李俊刘吉宝陈惠鑫杨颖中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院北京100083 北京市水科学技术研究院北京100048 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国人民大学环境学院北京100872 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司北京100084

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明... 详细信息

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明显改善,沙河闸出库断面NH_(4)^(+)-N、TN和TP平均浓度由(2.53±0.89)、(14.18±5.06)、(0.50±0.02)mg·L^(-1)降低到(1.12±0.11)、(5.61±1.45)、(0.19±0.01)mg·L^(-1),其中NH_(4)^(+)-N和TP稳定达到了地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的IV类水要求(1.5 mg·L^(-1)和0.3 mg·L^(-1)).低水位运行期间,沙河水库库心区沉积柱(0~30 cm)和表层沉积物(0~4 cm)中TN、TP平均含量总体呈稳定下降趋势,降幅分别为57.62%、45.28%和64.16%、48.00%;沙河水库共记录水鸟70种,占北京所有已记录鸟类的15.35%,以雀形目(Passeriformes)和雁形目(Anseriformes)鸟类为主,两者物种数约占总物种数的50%;水鸟总数量和Shannon-Wiener多样性增加.

关键词：水位调度沙河水库水质沉积物水生态

长江流域典型城市河段黑臭水体生态整治案例分析

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环境工程技术学报 2022年第2期12卷 546-552页

作者：韩璐李庆龙曾萍陈思琪中国环境科学研究院水生态环境研究所环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院扬州经济技术开发区管委会建设局

童套河、西沙河是长江流域有代表性的河网型河道水体,也是扬州市中心城区典型的黑臭水体。分析并阐述了童套河、西沙河主要水环境问题、治理措施、典型治理技术以及治理成效。治理前河道水体存在两岸污水收集能力不足、生活垃圾任意堆放... 详细信息

童套河、西沙河是长江流域有代表性的河网型河道水体,也是扬州市中心城区典型的黑臭水体。分析并阐述了童套河、西沙河主要水环境问题、治理措施、典型治理技术以及治理成效。治理前河道水体存在两岸污水收集能力不足、生活垃圾任意堆放,河道内水体流动性差、底泥淤积严重、水生态系统退化等问题,水质表现为黑臭,扬州市采取了控源截污、内源清理,水动力复氧、生态修复、活水换水、长效管理的治理思路,主要实施包括管网雨污分流改造,河道清淤疏浚,增设水循环造流增氧设备,构建生态河床、生态岸坡,活水换水等技术措施,取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。

关键词：长江流域黑臭水体水生态修复

再生水厂退水对受纳水体水质和水生态的影响—以清河为例

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环境科学学报 2023年第5期43卷 89-99页

作者：朱利英刘静辛苑于雯超郁达伟王亚炜徐宇峰魏源送中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室桂林541004 中国科学院大学北京100049

为明确再生水水厂退水对水体水质和水生态的影响,本研究分别于2010年和2020年对清河再生水厂退水口及其上下游开展了水质和水生态调查.实地调查结果表明,与2010年相比,2020年清河再生水厂退水口河段平均pH由6.44上升为8.38,整体呈弱碱性... 详细信息

为明确再生水水厂退水对水体水质和水生态的影响,本研究分别于2010年和2020年对清河再生水厂退水口及其上下游开展了水质和水生态调查.实地调查结果表明,与2010年相比,2020年清河再生水厂退水口河段平均pH由6.44上升为8.38,整体呈弱碱性;水质类别从劣V3类提升至地表水IV类,水环境质量明显改善;主要阳离子由Na+为主转向以Ca^(2+)为主,阴离子Cl-、SO42-等浓度降幅分别为88.85%和93.75%;2020年该河段水化学类型为Ca-HCO_(3)型,盐渍化趋势明显.水生态状况转变与水质转变趋势一致,主要浮游植物种类由蓝藻门(Cyanophyta)向硅藻门(Bacillariophyta)转变,浮游动物以原生动物、轮虫和枝角类为主,再生水厂下游浮游生物群落多样性指数H’升高,浮游生物群落结构更为复杂.统计分析结果表明,COD、NO_(3)^(-)-N等含氮营养物和Ca^(2+)、HCO_(3)^(-)、Cl-等阴阳离子是影响清河再生水厂退水口河段浮游生物主要类群密度和群落多样性的主要因素.

关键词：再生水厂清河水质水生态

天目湖沙河水库水生态安全状况长期变化及影响因素

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环境科学 2021年第10期42卷 4739-4752页

作者：杨文斌段文秀崔扬朱广伟吴天浩许海朱梦圆安徽师范大学生态与环境学院芜湖241002 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司长春130021

为构建更为合理的个性化水库水生态安全评价指标体系,以我国东南低山丘陵地区水源地型水库天目湖沙河水库为例,基于2010~2020年逐月水生态监测数据,分析了水库水生态安全状况长期变化特征及影响因素,提出了以满足沙河水库水生态服务功... 详细信息

为构建更为合理的个性化水库水生态安全评价指标体系,以我国东南低山丘陵地区水源地型水库天目湖沙河水库为例,基于2010~2020年逐月水生态监测数据,分析了水库水生态安全状况长期变化特征及影响因素,提出了以满足沙河水库水生态服务功能为目标的生态安全评价方法.结果表明,季节上,夏秋季SD相对较低,而总磷(TP)、浮游植物叶绿素a(Chla)、高锰酸盐指数和蓝藻生物量(BMc)相对较高;空间上,不同区域的水体透明度(SD)存在显著差异(P水生态指标的变化特征认识,应充分考虑水库水生态安全的时空差异性,将水生态安全风险较高的春夏季作为评价期,以Chl-a为核心指标,结合SD和MIB等指标,通过建立关键指标与其他指标的相关关系,构建了沙河水库水生态安全评价体系;评价结果表明,沙河水库10年来水生态安全状况整体优良,但年际波动较大,不同区域的得分差异大,对于存在热分层的区域应采取季节性分3层采样调查数据进行评估.本研究表明在湖库水生态安全管理中选取个性化方案监测评估的必要性;总磷偏高和藻类疯长引发的水体透明度下降和异味物质含量升高是影响亚热带地区水库生态服务功能的主要因素,年际间较大尺度的水文气象条件变化给水库水生态安全带来较大不确定性.

关键词：水库水源地水生态安全评价指标体系叶绿素a(Chl-a)

我国西南地区城市水环境综合整治对策与路线图

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环境工程技术学报 2022年第2期12卷 500-512页

作者：曹甜甜朱洪涛王振北孙德智北京林业大学水体污染源控制技术北京市重点实验室北京林业大学污染水体源控与生态修复技术北京高校工程研究中心

为提升我国西南地区城市水生态环境质量,以该地区47个城市(州)为研究对象,总结了城市水生态环境特征,解析了其存在的水生态环境问题。结果表明,该地区城市生活污水排放量大,10个城市生活污水排放负荷占比超过90%,近60%的城市排水基础设... 详细信息

为提升我国西南地区城市水生态环境质量,以该地区47个城市(州)为研究对象,总结了城市水生态环境特征,解析了其存在的水生态环境问题。结果表明,该地区城市生活污水排放量大,10个城市生活污水排放负荷占比超过90%,近60%的城市排水基础设施落后于全国平均水平,工业源排放多集中在食品和化工行业,4—5月降雨径流污染较重;1/3的城市再生水利用率较低、工业耗水量大;受城市化进程的影响,地区城市水体富营养化问题突出,河湖水生生物多样性下降。基于上述问题,结合地区城市相关发展规划,提出了该地区城市近期(2021—2025年)、中期(2026—2030年)和远期(2031—2035年)3个阶段水生态环境质量提升目标,并给出城市水生态环境综合整治对策和路线图,即近期阶段以控源减排为主,中期阶段完成节水型城市的构建,远期阶段全面恢复城市水生态系统的结构和功能。

关键词：西南地区城市水环境水资源水生态综合整治对策

乌梁素海浮游植物群落特征及湖区富营养状态研究

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水文 2024年

作者：王贞珍刘敏黄河水利委员会宁蒙水文水资源局黄河水利委员会水文局

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地，是重要的天然水生态屏障。为摸清乌梁素海浮游植物群落结构、水体富营养状态及环境因子的影响，于2022年7月和9月在乌梁素海湖区设置3个采样点，对浮游植物和水环境指标进行调查监测，并对湖区营养... 详细信息

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地，是重要的天然水生态屏障。为摸清乌梁素海浮游植物群落结构、水体富营养状态及环境因子的影响，于2022年7月和9月在乌梁素海湖区设置3个采样点，对浮游植物和水环境指标进行调查监测，并对湖区营养状态和影响浮游植物的环境因子进行分析研究。结果显示：（1）两次调查共鉴定浮游藻类8门108种（属），绿藻和硅藻在种类上占主要优势。共筛选优势种7种，丰度的主要贡献物种为蓝藻门，其中伪鱼腥藻和环离鞘丝藻是绝对优势种。（2）Shannon-Wiener多样性指数均值为2.15，湖心水体污染程度高于湖区的南部和北部。（3）营养状态为轻度富营养～中度富营养。（4）浮游植物丰度受电导率、总磷和溶解氧影响，建议重点对总磷加强监测，并采取有针对性的措施进一步改善乌梁素海生态状况。研究成果可为乌梁素海水生态保护治理提供参考。

关键词：乌梁素海浮游植物湖区富营养状态相关性分析水生态水环境

1980年以来太湖总磷变化特征及其驱动因子分析

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湖泊科学 2021年第4期33卷 974-991页

作者：吴浩云贾更华徐彬邵嫣婷赵晓晴水利部太湖流域管理局上海200434 太湖流域水环境监测中心无锡214131

磷是湖泊生态系统物质和能量循环的重要组成部分,是湖泊富营养化防治的重要控制性指标.为分析太湖富营养化与人类活动的关系,掌握总磷(TP)的时空变化规律及驱动因子,本文收集整理了19802020年太湖TP浓度数据并分析了TP的时序、时空和年... 详细信息

磷是湖泊生态系统物质和能量循环的重要组成部分,是湖泊富营养化防治的重要控制性指标.为分析太湖富营养化与人类活动的关系,掌握总磷(TP)的时空变化规律及驱动因子,本文收集整理了19802020年太湖TP浓度数据并分析了TP的时序、时空和年内变化特征.结果表明,1980s经济社会快速发展之初,伴随着工业和三产用水量激增,废污水排放量和入湖负荷大增,19851995年太湖TP浓度急剧升高.随着治理与保护措施的实施,到1995年达到峰值后逐步走低,2009年后进入了窄幅波动期.从空间上看,不同时段TP浓度分布格局较好地反映了入湖污染物的输入分布.通过分时段对比分析可能影响太湖TP浓度变化的驱动因子,分别讨论了经济社会发展、用水量、废污水排放量,入湖水量、入湖河流TP浓度、入湖TP负荷,蓝藻水华、水温,高等水生植物,底泥释放,太湖换水周期变化等.结果表明,近10年来入湖TP负荷增加,蓝藻水华强度加大,水温升高,高等水生植物面积减少,这些因素会导致太湖TP浓度上升.20082019年净入湖TP负荷比19982007年增加了33.9%,而近10年太湖换水周期缩短了17.7%,在一定程度上抵消了影响太湖TP浓度升高的驱动因子的不利影响,太湖TP浓度不升反降.为此建议在新一轮太湖治理中积极开展控源截污、节水减排、水资源调控、高等水生植被恢复、重点污染湖区清淤疏浚等针对性措施以期获得更好的太湖TP浓度控制效果.

关键词：太湖富营养化总磷蓝藻水生态

厦门市近岸海域水环境抗生素抗性基因污染分布特征

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环境科学 2023年

作者：许文锋刘丽华黄福义贺琦张娴福建省厦门环境监测中心站中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建省流域生态重点实验室

海岸带及毗连海岛是人类经济社会发展的热点区域，城市化、工业化和农业活动等人类活动对近岸海域水环境生态环境产生了深刻的影响。抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物，是当前水生态安全研究和公共关注的热点，但是近岸海域水环境A... 详细信息

海岸带及毗连海岛是人类经济社会发展的热点区域，城市化、工业化和农业活动等人类活动对近岸海域水环境生态环境产生了深刻的影响。抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物，是当前水生态安全研究和公共关注的热点，但是近岸海域水环境ARGs污染研究比较匮乏。基于厦门市近岸海域地理环境特征，采用高通量定量PCR技术，深入研究了近岸海域水环境中抗生素抗性基因的种类丰度水平和分布格局。并结合16S rDNA基因扩增子测序方法，探究了水体环境微生物群落结构与组成，深入阐释了近岸海域抗生素抗性基因的影响因素和赋存变化机制。结果表明，近岸海域水体环境总共检测出187种抗生素抗性基因，丰度水平高达1.29×1010copies·L–1，多重耐药类、氨基糖苷类和β内酰胺类是厦门市近岸海域水体环境最主要的3大类抗生素抗性基因，整体上呈现出丰度较高、种类多样以及普遍共存的特点，近岸海域水环境是抗生素抗性基因分布的重要热区和储存库；Nautella、Candidatus、Tenacibaculum、Rubripirellula和Woeseia等22种微生物是相应16种抗生素抗性基因的潜在携带者，可移动遗传元件(MGEs)和微生物群落结构对近岸海域水体环境抗性基因变化的综合解释量达到了93.9%，说明微生物群落及其可移动遗传元件是近岸海域水体抗生素抗性基因赋存和演化最重要的驱动力。以上研究结果，暗示着厦门市近岸海域水体环境抗生素抗性基因具有潜在的水生态安全及人类健康风险，能够为近岸海域水体环境微生物及ARGs污染控制提供科学支撑。

关键词：抗生素抗性基因(ARGs) 近岸海域水生态微生物海水

水生态与水环境的交互作用与机理分析——以傀儡湖沉水植物生态修复为例

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水生态与水环境的交互作用与机理分析——以傀儡湖沉水植物生态修...

作者：赵宇巍苏州科技大学

学位级别：硕士

近年来,我国一部分浅水湖泊仍因迅速发展的社会经济以及人为扰动而产生富营养化现象。湖泊的富营养化将导致大量的浮游植物增殖,使之沉水植物退化,由“草型”转化为“藻型”湖泊。沉水植物群落恢复技术是湖泊生态修复技术的核心,恢复湖... 详细信息

近年来,我国一部分浅水湖泊仍因迅速发展的社会经济以及人为扰动而产生富营养化现象。湖泊的富营养化将导致大量的浮游植物增殖,使之沉水植物退化,由“草型”转化为“藻型”湖泊。沉水植物群落恢复技术是湖泊生态修复技术的核心,恢复湖泊生态系统同样面临诸多困难与挑战,目前国内外针对湖泊生态修复成功案例还为数不多,亟需开展此类的研究工作。因此,针对浅水湖泊的水生态与水环境的交互作用,从以下三部分展开相关研究:第一部分为沉水植物种子萌发条件试验研究。通过试验研究种子萌发对不同水环境下的响应,以此确定适合几种沉水植物种子萌发的最佳水环境条件。第二部分为水环境仿真数值模拟。掌握分析傀儡湖近几年的水力与水质特征,通过构建傀儡湖二维水动力与水质模型,精确模拟傀儡湖的流场及污染物的转输和衰减情况,掌握湖泊实际的流场、污染物浓度场至关重要,所以对其一年内不同月份进行对比分析,找出影响湖泊水质的关键环境因子,确定沉水植物生态修复的最佳时机。第三部分为沉水植物水下光场探究及沉水植物生态修复区域划分建议。确定几种沉水植物的光饱和点及傀儡湖光衰减系数,收集整理太阳辐射数据,通过计算得到不同月份傀儡湖水面一天的水表面平均PAR强度,对不同月份不同种沉水植物进行光补偿深度反演,得到空间分布图。建立沉水植物光补偿深度与与透明度的关系模型,基于以上研究成果对傀儡湖沉水植物修复区域进行划分,并提出沉水植物配置及区域分布方案,为傀儡湖水源地科学安全的提高水质提供依据。本研究以浅水湖泊水环境与水生态的交互作用为切入点,采用试验与数值模拟相结合的研究方法,研究几种沉水植物种子萌发的最佳水环境条件、沉水植物生态修复的最佳时机以及最佳修复区域、修复方案。研究主要结论如下:(1)水环境主要通过诸如水深、流速、基底、水质等对水生态产生影响,不同的沉水植物种子对于不同水环境条件产生差异性响应,三种种子中苦草种子各试验条件下比另外2种种子有较高的最终萌发率、较快的萌发速率和较短的萌发时间。湖水加湖泥为最佳萌发介质,3种沉水植物种子的最终萌发率在53.8%～67.5%之间。故在进行傀儡湖生态修复时,在不破坏原有生态系统的同时,用含藻湖水加疏松湖泥作为苦草、狐尾藻、金鱼藻萌发条件可获得沉水植物幼苗种源,或可利用种子抛洒的方式于近岸和浅水湖泥疏松处实施原位种群重建。(2)风生流是傀儡湖水体流动中起主导因素,不同月份因风场差异导致湖区环流大小位置不同,由于受附近岛屿的阻滞,西南部易形成小范围环流,4～6月大部分流速在2.0～2.5cm/s之间,在进行生态修复初步过程中可利用环流区域,进行水质提升、提高水体透明度;不同月份傀儡湖污染物浓度空间分布呈现明显差异性。各污染物浓度场在一年中7～9月最高且呈现西高东低的现象,4～6月从入湖口到出湖口污染物(TP、NH-N、COD)衰减幅度分别为:64.7%、41.9%、60.7%;7～9月,各污染物浓度均高于其他月份,TP、NH-N、COD最大值为0.075mg/L、0.248mg/L、4.784mg/L。TP为主要污染因子且污染分担率超50%;结合傀儡湖水动力、水质及其他影响因素综合考虑,确定沉水植物生态修复的最佳时机为4～6月。(3)傀儡湖苦草、金鱼藻、狐尾藻的光补偿深度空间分布呈现东北高、湖心低的特点;其在不同季节也存在差异,光补偿深度4～6月及7～9月普遍高于1～3月和10～12月;苦草、金鱼藻、狐尾藻的光补偿深度与傀儡湖透明度的回归方程均呈明显正相关关系。(4)划分傀儡湖生态修复区域(适宜区、过渡区、不适宜区),提出沉水植物生态修复方案。过渡区在修复实施完成后,可转化为适宜区。傀儡湖目前的适宜区为湖心区。在湖流流速很小的区域,水体透明度高,极有利于沉水植物的生长,同时沉水植物的生长反过来又进一步提高水体透明度,改善水质,即体现了水生态与水环境的交互作用。

关键词：水生态水环境沉水植物水环境模拟水下光场