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长江朱沱断面磷浓度与通量变化及来源解析

环境科学 2024年第1期45卷 159-172页

作者：娄保锋谢卫民黄波刘旻璇生态环境部长江流域生态环境监督管理局监测与科研中心武汉430010

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江... 详细信息

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江津段代表断面,既可以反映金沙江梯级水库及岷沱江水环境变化等所产生的综合效应,又是三峡水库的入库断面.研究了2002~2019年长江朱沱断面径流量、悬浮泥沙(SS)浓度与输沙量、磷浓度与通量[分总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)]年际变化及水期特征,基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析.结果表明,18年来朱沱TP和PP浓度与通量丰水期高于平、枯水期;PP与SS正相关性的规律未变.从2002~2019年,TP、PP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降趋势,且向家坝水库运行是SS、输沙量和TP、PP浓度与通量下降的重要时间节点.相对于2002~2012年,2014~2019年SS与输沙量分别下降了94%和77%,TP与PP浓度分别下降了46%和70%,TP与PP通量分别下降了58%和74%,下降主要发生于丰水期,其次是平水期.两座水库形成后,水沙关系和磷赋存形态都发生了巨大变化,DP占比显著升高,PP占比显著下降,枯水期和平水期的磷已由颗粒态为主转变为以溶解态为主.水沙条件改变是磷浓度、通量及形态发生显著变化的主要驱动力.向家坝水库运行前,汇水次级流域中,金沙江对朱沱TP总负荷和面源负荷的贡献率最大,运行后变为岷江贡献率最大.2017~2019朱沱断面总磷负荷平均为3.575万t·a^(-1)(扣除天然背景值后),其中面源和点源贡献率分别为68%和32%;朱沱TP总负荷中岷江贡献率占49%,面源负荷中岷江贡献率占43%,点源负荷中岷江贡献率占62%.长江三峡水库上游磷污染治理的重点区域是岷沱江流域.

关键词：长江梯级水库磷通量形态源解析

1998—2019年三峡水库总磷浓度与形态变化及通量汇算

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 548-562页

作者：娄保锋余明星黄波杨妍林晶晶生态环境部长江流域生态环境监督管理局监测与科研中心武汉430010

研究1998—2019年三峡水库磷浓度及形态变化,并进行通量汇算。研究时段分为3个阶段:1998—2002年(阶段Ⅰ,三峡水库运行之前)、2003—2012年(阶段Ⅱ,过渡时期)和2013—2019年(阶段Ⅲ,三峡水库实现175m正常蓄水位,且金沙江下游段向家坝水... 详细信息

研究1998—2019年三峡水库磷浓度及形态变化,并进行通量汇算。研究时段分为3个阶段:1998—2002年(阶段Ⅰ,三峡水库运行之前)、2003—2012年(阶段Ⅱ,过渡时期)和2013—2019年(阶段Ⅲ,三峡水库实现175m正常蓄水位,且金沙江下游段向家坝水库运行后),以阶段Ⅰ和Ⅲ为重点时段进行对比分析。结果表明,随着三峡成库、水位抬高及金沙江向家坝水库和溪洛渡水库的运行,三峡水库悬浮泥沙浓度值已降至很低(常年回水区2013—2019年均值为42mg/L,丰水期均值为96mg/L)。22年间,泥沙入库量和出库量皆呈下降趋势。三峡成库后的2003—2012年,泥沙淤积量巨大(平均1.546亿t/a);向家坝成库后的2013—2019年,泥沙淤积大为减少,淤积量仅为2003—2012年的37%。2013年是三峡库区磷污染程度由加重趋势至减轻趋势的拐点,之后三峡水库总磷和溶解态磷浓度皆呈显著下降趋势。三峡水库磷的主导形态由颗粒态变为溶解态,溶解态磷占比由成库前的39%上升为2017—2019年的69%。2004—2012年是总磷滞留的高峰期,期间总磷入库量大且年际波动大,约60%的磷随泥沙发生沉降,年均滞留量为8.222万t/a;2013—2019年,总磷入库量大幅度减小且年际波动变小,入库和出库磷通量趋于平衡。总磷、溶解态磷和颗粒态磷通量均表现为丰水期>平水期>枯水期。河流泥沙总磷浓度与泥沙含量正相关的实质是颗粒态磷浓度与泥沙含量的正相关。总磷浓度、通量和形态发生变化的主要驱动力是泥沙含量下降和磷污染控制。

关键词：长江三峡水库磷通量形态

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乌江磷浓度与通量变化及来源解析

湖泊科学 2024年第1期36卷 64-76页

作者：娄保锋黄波黄小龙邓世江卓海华生态环境部长江流域生态环境监督管理局监测与科研中心武汉430010 四川省广元生态环境监测中心站广元628000

磷(P)是长江流域备受关注的污染物。乌江是长江八大支流之一,位于三峡水库近库尾江段。武隆断面是乌江入长江控制断面。对1998-2019时期武隆断面径流量、悬浮泥沙浓度(SS)与输沙量、磷浓度与通量(包括总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(... 详细信息

磷(P)是长江流域备受关注的污染物。乌江是长江八大支流之一,位于三峡水库近库尾江段。武隆断面是乌江入长江控制断面。对1998-2019时期武隆断面径流量、悬浮泥沙浓度(SS)与输沙量、磷浓度与通量(包括总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(PP))年际变化及季节特征进行研究,并基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析。结果表明,(1)1998-2019年,乌江武隆断面径流量在一定幅度内上下波动,而悬浮泥沙浓度和输沙量下降剧烈。(2)22年来,乌江TP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降的趋势,2009-2013年为磷污染峰值期,TP和DP浓度与通量远高于其它时期。(3)2007年是一个重要的时间节点,该节点前,TP的赋存形态以颗粒态为主,颗粒态磷在总磷中的占比均值为65%;该节点后,TP的赋存形态转变为以溶解态为主,颗粒态磷占比均值下降为16%,相应地,溶解态磷占比由35%上升为84%。水沙条件改变是磷形态发生显著变化的主要驱动力,磷污染程度亦是磷形态变化的重要影响因素。(4)磷通量在年内的季节分布发生了显著变化,丰水期磷通量减少,枯水期磷通量增加。(5)1998-2012、2009-2013和2014-2019年3个时期点源负荷占比分别为23.5%、36.8%和62.1%,呈增加趋势。(6)建议制定适宜的总磷控制目标,结合目前所存在的磷污染风险点,进一步强化监管,侧重源头治理。

关键词：乌江磷通量形态来源解析

贵州草海浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

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生态毒理学报 2024年第3期19卷 306-318页

作者：郭艳敏许元钊李瑞雯周超群杜明普刘坤云生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心武汉430010 武汉市生态环境科技中心武汉430010 贵州省生态环境监测中心贵阳550081

近年来贵州草海生态系统发生明显变化,水体水质和生态系统功能呈现降低趋势。浮游植物对生态环境变化具有重要指示作用,探究草海浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,对掌握草海生态状况及制定生态恢复策略具有重要意义。本研究于... 详细信息

近年来贵州草海生态系统发生明显变化,水体水质和生态系统功能呈现降低趋势。浮游植物对生态环境变化具有重要指示作用,探究草海浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,对掌握草海生态状况及制定生态恢复策略具有重要意义。本研究于2021年不同季节对贵州草海浮游植物的种类、细胞密度和生物量及水质状况进行采样调查。结果显示,共鉴定出浮游植物7门78种,浮游植物丰度为(3.89±2.08)×10^(7)~(2.38±8.01)×10^(8)cells·L^(-1),浮游植物生物量为(12.46±5.49)~(29.78±8.00)mg·L^(-1),均呈现夏季>秋季>春季>冬季的变化特征。不同季节浮游植物优势种组成不同,微囊藻(Microcystis sp.)、伪鱼腥藻(Pseudoanabaena sp.)、栅藻(Scenedesmus Meyen sp.)及小环藻(Cyclotella sp.)为全年优势种。浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H')全域均值为1.71~2.63,全年均值为2.20;Pielou均匀度指数(J)全域均值为0.52~0.78,全年均值为0.67;Margalef物种丰富度指数(D_(m))全域均值为1.30~1.62,全年均值为1.46;综合评价表明草海水体处于富营养化状态。运用Pearson相关性分析法筛选主要环境因子为溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)和总磷(TP)。主要环境因子与浮游植物密度的冗余分析(RDA)及与浮游植物多样性指数的Pearson分析结果表明,TP和DO影响草海浮游植物群落结构的关键因素。与2004年以来的草海生态调查结果相比,2021年草海浮游植物群落结构发生了显著变化且丰度明显上升,处于“草型-藻型”转换的关键时期,须及时采取措施促进沉水植物恢复及防止水华发生。

关键词：草海浮游植物群落结构季节性变化环境因子

菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

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湖泊科学 2024年第2期36卷 389-402页

作者：李昂松武闯朱琳徐丽桦张劲李兆华蔡伟冯学高湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北大学生态文明建设研究院武汉430062 武汉市生态环境安全中心武汉430062 荆门市生态环境局沙洋县分局荆门448299

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,... 详细信息

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。

关键词：菹草腐解上覆水氮素浮游细菌典范对应分析网络分析

基于减污降碳和水质目标约束下的黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值研究

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环境科学研究 2024年第1期37卷 202-211页

作者：彭定华张辉马雪菲黄河生态环境部黄河流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心河南郑州450004

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理... 详细信息

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理厂主要污染物排放浓度、中水回用率、主要污染物去除率及减排效果,分析四座污水处理厂入河排污对黄河干流兰州段水质的影响,梳理污水处理厂运行阶段的碳排放情况.结果表明:(1)兰州市城区四座污水处理厂中水回用率低,介于0.86%~4.66%之间.(2)四座污水处理厂主要污染物的去除率高于国内污水处理厂主要污染物去除率的平均水平,COD、NH_(3)-N年均减排量分别为114584.1、8234.6 t,减排效果明显.(3)在黄河枯水期上游来水水量小、水质接近或超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质目标限值的条件下,叠加区间其他入河排污口的影响,兰州市城区四座污水处理厂均按照设计规模及设计出水水质排污会对下游河段水质造成影响.因此,不能一味地追求出水水质,盲目提标改造,要综合考虑污水处理厂运行过程中的碳排放,在满足受纳水体水质目标前提下,统筹考虑减污降碳.

关键词：污水处理厂排放限值减污降碳水质目标

潮-径相互作用下甬江总氮污染的降解、扩散及分布模拟

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中国环境科学 2024年第1期44卷 344-351页

作者：陈勤思胡松王晓华刘鹏霞刘星高照诠生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心上海200125 上海海洋大学海洋生态系统与环境实验室上海201306 浙江省海洋生态环境监测中心浙江舟山316021

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬... 详细信息

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬江入海总氮污染物在2021年丰水期条件下的降解、扩散及分布进行了模拟分析.模拟结果表明,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物是造成2021年夏季宁波市镇海区、北仑区近岸海域海水总氮浓度出现高值的重要因素.在潮汐和甬江径流的共同作用下,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物将在短期内显著影响到宁波市镇海区东部和北部海域海水质量.以2021年夏季为例,考虑降解过程后,模拟结果显示甬江输入的总氮污染物在90d内使宁波市近岸站位海水总氮浓度增加约0.7mg/L.

关键词：非结构有限体积法海洋模式(FVCOM) 示踪物(DYE) 甬江总氮表观降解系数数值模拟

基于Monte-Carlo模拟的湖南省典型工厂周边农田土壤重金属区域潜在生态风险特征及来源解析

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环境科学 2024年第2期45卷 1038-1048页

作者：罗豪杰潘俊陈小霞张敏沈良辰李歆丁平蔡丹蔡立梅胡国成长江大学资源与环境学院武汉430100 生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护环境污染健康风险评价重点实验室广州510535 生态环境部珠江流域南海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心广州510610

为探究湖南省典型工厂周边农田土壤重金属的污染特征、生态风险和来源,以氟化工厂、皮革工厂和电镀工厂为研究对象,分析其周边农田土壤中8种重金属的污染特征,利用地累积指数和潜在生态风险指数对重金属污染进行评估和风险评价,利用相... 详细信息

为探究湖南省典型工厂周边农田土壤重金属的污染特征、生态风险和来源,以氟化工厂、皮革工厂和电镀工厂为研究对象,分析其周边农田土壤中8种重金属的污染特征,利用地累积指数和潜在生态风险指数对重金属污染进行评估和风险评价,利用相关性分析、聚类分析和主成分分析对重金属污染来源进行解析,利用Monte-Carlo模型对于区域生态风险进行概率风险评估.结果表明,土壤中主要污染元素为Cd和Zn,其均值为背景值的4.46和2.73倍;3个典型工厂周边土壤中Zn处于轻度污染水平,氟化厂周边土壤中Cd处于偏中度污染水平;典型工厂周边土壤中重金属主要来自自然源、工业活动源(“三废”排放、矿产挖掘、金属冶炼等活动)和交通源.潜在生态风险评价结果表明,氟化厂周边土壤中重金属污染的生态风险处于高风险等级,皮革厂和电镀厂生态风险处于较高风险等级,Cd是主要贡献元素.Monte-Carlo概率生态风险评价结果降低了确定性评价的不确定性,可为区域实现精准风险管控提供科学依据.

关键词：农田土壤重金属来源解析生态风险评价 Monte-Carlo模拟

江西省浅水湖泊大型底栖无脊椎动物多样性特征和影响因素

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湖泊科学 2024年第3期36卷 858-869页

作者：池仕运邓燕青胡菊香刘恋王瑞陈斯芝闵翔胡愈炘陈佳林水利部中国科学研究院水工程生态研究所武汉430079 水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 湖北省水生态保护与修复工程技术研究中心武汉430079 江西省水文监测中心南昌330002 鄱阳湖水文生态监测研究重点实验室南昌330002 生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心武汉430011 生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与研究中心天津300061

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术... 详细信息

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术支持。两次调查共检出140个分类单元,以水生昆虫和软体动物为主,摇蚊类物种数占水生昆虫物种数的53.62%。富营养指示种(长足摇蚊属一种和摇蚊属一种)为春、秋两季的优势分类单元,湖沼典型种(长足摇蚊属一种、摇蚊属一种、石田螺属一种、苏氏尾鳃蚓和霍甫水丝蚓)的丰度变化导致了群落结构的季节变化。大型底栖无脊椎动物α多样性水平较低,基于PLSR和PLS-SEM的分析结果表明,影响大型底栖无脊椎动物多样性指标的环境因子既与藻类种群动态密切相关,也与水质状态有关。大型底栖无脊椎动物多样性与藻类种群状态存在稳定的联系,不受季节因素的影响,过高的藻类丰度不利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高,而较好的水质状况有利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高。为保护江西省湖泊大型底栖无脊椎动物资源,应在具有渔业养殖功能的湖泊和城镇湖泊中进行水生植物的修复工作,使藻型湖泊向草型湖泊方向演化;对一些富营养化程度较高的水体进行系统治理,控制面源污染,促进传统渔业养殖模型向生态渔业模式转换,并有针对性地开展一些生态修复措施;应在控制藻类和改善水质的基础上,增强湖泊的连通性和水体交换能力,充分发挥自然修复功效。

关键词：藻类种群动态 α多样性富营养化 PLSR分析 PLS-SEM分析