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2025年 第43卷 第2期
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2025, 43(2): 1-10.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502001
摘要:
目前,小微湿地对城乡水体污染物的去除效率和影响因素仍不清楚。研究以重庆梁平小微湿地网络为研究对象,探讨小微湿地对城乡水体总氮(TN)和总磷(TP)的去除率,并探究了地形和水文对去除率的影响。结果显示:小微湿地对TN和TP的平均去除率分别为46.86%和85.93%。农村地区小微湿地的TN去除率显著高于城市地区(56.95% vs. 45.19%;P<0.05),而农村地区小微湿地的TP去除率低于城市地区(68.04% vs. 92.94%;P<0.05)。小微湿地的营养物去除率与地表高程之间存在明显的驼峰关系。并且,水流速率和地形高程的交互作用对小微湿地的营养物去除存在显著正效应,比单一因素效应更为显著。小型湿地能应对营养径流,提供生态利益,增强生态弹性,并为资源有限区域提供可扩展经济方案,尤其在人口或农业密集区更显重要,因此对小型湿地的研究具有关键意义。该研究强调了在城乡地区管理非点源污染时,保护和恢复小型下水道、小型观赏池塘、小型混合渠道(河流和下水道)、小型农田(水稻和旱地土壤)和小型湖泊等小微湿地的重要性。
目前,小微湿地对城乡水体污染物的去除效率和影响因素仍不清楚。研究以重庆梁平小微湿地网络为研究对象,探讨小微湿地对城乡水体总氮(TN)和总磷(TP)的去除率,并探究了地形和水文对去除率的影响。结果显示:小微湿地对TN和TP的平均去除率分别为46.86%和85.93%。农村地区小微湿地的TN去除率显著高于城市地区(56.95% vs. 45.19%;P<0.05),而农村地区小微湿地的TP去除率低于城市地区(68.04% vs. 92.94%;P<0.05)。小微湿地的营养物去除率与地表高程之间存在明显的驼峰关系。并且,水流速率和地形高程的交互作用对小微湿地的营养物去除存在显著正效应,比单一因素效应更为显著。小型湿地能应对营养径流,提供生态利益,增强生态弹性,并为资源有限区域提供可扩展经济方案,尤其在人口或农业密集区更显重要,因此对小型湿地的研究具有关键意义。该研究强调了在城乡地区管理非点源污染时,保护和恢复小型下水道、小型观赏池塘、小型混合渠道(河流和下水道)、小型农田(水稻和旱地土壤)和小型湖泊等小微湿地的重要性。
2025, 43(2): 11-20.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502002
摘要:
研究小水体无机氮(DIN)含量的空间变化规律及其驱动因素,有助于科学制定城市小水体污染防控方案。以长沙市为研究区,随机取样监测68个小水体中DIN含量,按其距市中心距离划分为＜ 5 km、5~10 km、＞10 km 3个圈层,探讨小水体中氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和DIN含量的空间分异及其影响因素。结果表明:研究区小水体DIN含量总体具有较大的变异性(CV达178.42%),其中,7.35%的小水体处于NH4+-N污染状态。>10 km圈层内小水体NH4+-N、NO3--N和DIN含量均值高于<5 km和5~10 km圈层水体,表明城市小水体NH4+-N、NO3--N和DIN含量随离城市中心距离呈增加趋势。城郊地带的养殖小水体NH4+-N和DIN含量均值高于位于城中心的长期生态受保护、生态恢复和生态退化3种小水体。同时,层次方差分解分析结果表明,城市圈层和水体管理模式对NH4+-N、NO3--N和DIN方差变异的总贡献分别为59.5%、49.2%和68.5%,进一步证实离城市中心距离和水体管理模式是影响小水体DIN组份含量变异的主要因素,且两者发展实施不协调。小水体污染面临着从城区向城郊转移的风险,需要进一步加强全局协调和统筹规划防控治理。
研究小水体无机氮(DIN)含量的空间变化规律及其驱动因素,有助于科学制定城市小水体污染防控方案。以长沙市为研究区,随机取样监测68个小水体中DIN含量,按其距市中心距离划分为＜ 5 km、5~10 km、＞10 km 3个圈层,探讨小水体中氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和DIN含量的空间分异及其影响因素。结果表明:研究区小水体DIN含量总体具有较大的变异性(CV达178.42%),其中,7.35%的小水体处于NH4+-N污染状态。>10 km圈层内小水体NH4+-N、NO3--N和DIN含量均值高于<5 km和5~10 km圈层水体,表明城市小水体NH4+-N、NO3--N和DIN含量随离城市中心距离呈增加趋势。城郊地带的养殖小水体NH4+-N和DIN含量均值高于位于城中心的长期生态受保护、生态恢复和生态退化3种小水体。同时,层次方差分解分析结果表明,城市圈层和水体管理模式对NH4+-N、NO3--N和DIN方差变异的总贡献分别为59.5%、49.2%和68.5%,进一步证实离城市中心距离和水体管理模式是影响小水体DIN组份含量变异的主要因素,且两者发展实施不协调。小水体污染面临着从城区向城郊转移的风险,需要进一步加强全局协调和统筹规划防控治理。
2025, 43(2): 21-30.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502003
摘要:
城市河道水质提升面临水体流动性差、污染源影响复杂等系列问题,是现阶段水环境提升工作中的难点之一。为了实现对城市河道污染成因的精细解析,保障治理策略的精准可靠,以宁波市典型城市河道为例,运用三维荧光-平行因子技术(EEM-PARAFAC)分析水体溶解性有机质(DOM)组成特征,探讨城市河道水体污染的季节性差异,及在复杂污染条件下的快速溯源机制。结果表明:该河道表现为高营养盐污染特征,氨氮、总氮和总磷的平均浓度分别为(2.53±1.16),(6.17±1.57),(0.40±0.15) mg/L,而少雨季节水体中营养盐的平均浓度是多雨季节的1.44~1.72倍。表征DOM腐殖化程度的HIX和SUVA254指示少雨季节水体中自生源污染物累积明显,而营养盐浓度与类蛋白质荧光组分(r=0.07, P>0.05)的相关性远低于类腐殖质荧光组分(r=0.58, P<0.001),表明农业面源等污染的程度显著高于生活污水的影响,这与近年来该市持续的截污纳管措施密切相关。进一步地,通过比对主要污染物与EEM-PARAFAC荧光组分的时空分布差异,确认了上游河段氮、磷浓度异常升高与农田尾水排放的直接关联,排除了下游居民区河段污染物升高的生活污水影响可能,体现出DOM光谱数据作为辅助污染成因判定的重要意义。鉴于DOM光谱数据所含有的丰富污染源信息和其简便的测试过程,该研究可对我国城市河道水质改善提供切实可靠支撑。
城市河道水质提升面临水体流动性差、污染源影响复杂等系列问题,是现阶段水环境提升工作中的难点之一。为了实现对城市河道污染成因的精细解析,保障治理策略的精准可靠,以宁波市典型城市河道为例,运用三维荧光-平行因子技术(EEM-PARAFAC)分析水体溶解性有机质(DOM)组成特征,探讨城市河道水体污染的季节性差异,及在复杂污染条件下的快速溯源机制。结果表明:该河道表现为高营养盐污染特征,氨氮、总氮和总磷的平均浓度分别为(2.53±1.16),(6.17±1.57),(0.40±0.15) mg/L,而少雨季节水体中营养盐的平均浓度是多雨季节的1.44~1.72倍。表征DOM腐殖化程度的HIX和SUVA254指示少雨季节水体中自生源污染物累积明显,而营养盐浓度与类蛋白质荧光组分(r=0.07, P>0.05)的相关性远低于类腐殖质荧光组分(r=0.58, P<0.001),表明农业面源等污染的程度显著高于生活污水的影响,这与近年来该市持续的截污纳管措施密切相关。进一步地,通过比对主要污染物与EEM-PARAFAC荧光组分的时空分布差异,确认了上游河段氮、磷浓度异常升高与农田尾水排放的直接关联,排除了下游居民区河段污染物升高的生活污水影响可能,体现出DOM光谱数据作为辅助污染成因判定的重要意义。鉴于DOM光谱数据所含有的丰富污染源信息和其简便的测试过程,该研究可对我国城市河道水质改善提供切实可靠支撑。
2025, 43(2): 31-38.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502004
摘要:
温度示踪法是一种基于热运移扩散方程,通过反演确定沉积物孔隙水流速的常用方法。但实际应用中通常忽略自由对流及其效应,并且相关研究也没有探讨过这种忽略处理的合理性。设计了砂箱装置模拟沉积物-上覆水系统的自由对流现象,通过R语言程序建立一维热传输模型,探讨温度示踪法应用中考虑自由对流效应的必要性;研究中以额外的热扩散系数表达自由对流效应,并主要通过参数敏感性分析评估忽略自由对流对反演结果(流速)的影响程度。结果表明,额外热扩散系数可以达到饱和水填充物固有热扩散系数的1~6倍;参数的敏感性分析表明,55%的热扩散系数偏差可以导致约13%流速估值误差;实验条件下忽略自由对流会引起反演流速结果出现最大0.012 cm/min的偏差,这种程度的偏差将严重影响沉积物-上覆水之间热量与污染物交换通量的计算。在应用温度示踪法时宜先评估自由对流对反演结果的影响程度,并据此决定是否将其效应考虑在热传输机制内。
温度示踪法是一种基于热运移扩散方程,通过反演确定沉积物孔隙水流速的常用方法。但实际应用中通常忽略自由对流及其效应,并且相关研究也没有探讨过这种忽略处理的合理性。设计了砂箱装置模拟沉积物-上覆水系统的自由对流现象,通过R语言程序建立一维热传输模型,探讨温度示踪法应用中考虑自由对流效应的必要性;研究中以额外的热扩散系数表达自由对流效应,并主要通过参数敏感性分析评估忽略自由对流对反演结果(流速)的影响程度。结果表明,额外热扩散系数可以达到饱和水填充物固有热扩散系数的1~6倍;参数的敏感性分析表明,55%的热扩散系数偏差可以导致约13%流速估值误差;实验条件下忽略自由对流会引起反演流速结果出现最大0.012 cm/min的偏差,这种程度的偏差将严重影响沉积物-上覆水之间热量与污染物交换通量的计算。在应用温度示踪法时宜先评估自由对流对反演结果的影响程度,并据此决定是否将其效应考虑在热传输机制内。
2025, 43(2): 39-46.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502005
摘要:
微生物在人工湿地水质净化过程中起重要作用,表面流人工湿地的挺水植物茎上附着大量微生物,与湿地污水处理性能密切相关,但是目前针对植物茎上微生物的研究较少。搭建了由不同植物混合组成的表面流人工湿地系统(黄菖蒲+美人蕉、菖蒲+旱伞草),单个植物组成的1个表面流人工湿地(香蒲)研究其对污水中氮的净化效果,通过检测香蒲、菖蒲、美人蕉、旱伞草4种常见人工湿地植物茎上微生物多样性和群落结构,分析不同湿地植物茎上微生物群落的特异性,结合植物茎部异位性能测试,明晰茎上脱氮的微生物机制。结果表明:茎部微生物对硝态氮的去除贡献为0.25~0.6 mg/g鲜重,香蒲对于氨氮和硝态氮的去除效果最好,其茎部微生物在氮去除过程中的作用较大,贡献值达到0.58 mg/g鲜重,且其微生物群落的多样性和数量均高于其他植物。从污染物整体去除效果来看,选用黄菖蒲和美人蕉组合湿地为最佳处理组合,该湿地组合对氨氮去除率为83.8%,对总氮去除率为51.9%。湿地系统中存在的主要微生物群落组成相似,为Pseudomonas(假单胞菌属)、Chryseobacterium(金黄杆菌属)、Comamonas(丛毛单胞菌属)、Glutamicibacter(短杆菌属)、Aeromonas(气单胞菌属)等,系统中微生物通过协同作用,共同促进了人工湿地系统的水质净化功能。茎部微生物参与表面流人工湿地的净水过程对硝态氮去除的贡献值为0.2~1.0 mg/g鲜重,停留时间为70 h时,该贡献值达到最大。
微生物在人工湿地水质净化过程中起重要作用,表面流人工湿地的挺水植物茎上附着大量微生物,与湿地污水处理性能密切相关,但是目前针对植物茎上微生物的研究较少。搭建了由不同植物混合组成的表面流人工湿地系统(黄菖蒲+美人蕉、菖蒲+旱伞草),单个植物组成的1个表面流人工湿地(香蒲)研究其对污水中氮的净化效果,通过检测香蒲、菖蒲、美人蕉、旱伞草4种常见人工湿地植物茎上微生物多样性和群落结构,分析不同湿地植物茎上微生物群落的特异性,结合植物茎部异位性能测试,明晰茎上脱氮的微生物机制。结果表明:茎部微生物对硝态氮的去除贡献为0.25~0.6 mg/g鲜重,香蒲对于氨氮和硝态氮的去除效果最好,其茎部微生物在氮去除过程中的作用较大,贡献值达到0.58 mg/g鲜重,且其微生物群落的多样性和数量均高于其他植物。从污染物整体去除效果来看,选用黄菖蒲和美人蕉组合湿地为最佳处理组合,该湿地组合对氨氮去除率为83.8%,对总氮去除率为51.9%。湿地系统中存在的主要微生物群落组成相似,为Pseudomonas(假单胞菌属)、Chryseobacterium(金黄杆菌属)、Comamonas(丛毛单胞菌属)、Glutamicibacter(短杆菌属)、Aeromonas(气单胞菌属)等,系统中微生物通过协同作用,共同促进了人工湿地系统的水质净化功能。茎部微生物参与表面流人工湿地的净水过程对硝态氮去除的贡献值为0.2~1.0 mg/g鲜重,停留时间为70 h时,该贡献值达到最大。
2025, 43(2): 47-61.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502006
摘要:
研究对长江上游9个省份、自治区、直辖市及51个主要城市进行了系统分析,探讨了污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。并以四川省和泸州市为例,对长江上游的再生水利用政策、规划和提升方案进行研究。2021年,长江上游51个主要城市再生水利用总量为10.1亿m3,预计未来年利用量仍有6.7亿~13.4亿m3的增长空间。长江上游不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。上游28个城市的再生水利用率在25%以下,仍有较大提升空间。通过对泸州市再生水定价策略分析、污水处理与再生利用运营模式探讨及相关政策制定分析,提出了基于目标分析和流程规划的再生水利用政策制定思路,旨在进一步规范和提升泸州市及长江上游主要城市再生水利用率和利用效益。
研究对长江上游9个省份、自治区、直辖市及51个主要城市进行了系统分析,探讨了污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。并以四川省和泸州市为例,对长江上游的再生水利用政策、规划和提升方案进行研究。2021年,长江上游51个主要城市再生水利用总量为10.1亿m3,预计未来年利用量仍有6.7亿~13.4亿m3的增长空间。长江上游不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。上游28个城市的再生水利用率在25%以下,仍有较大提升空间。通过对泸州市再生水定价策略分析、污水处理与再生利用运营模式探讨及相关政策制定分析,提出了基于目标分析和流程规划的再生水利用政策制定思路,旨在进一步规范和提升泸州市及长江上游主要城市再生水利用率和利用效益。
2025, 43(2): 62-73.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502007
摘要:
根据地域特征与降水特征预测初期雨水径流污染对海绵城市建设具有一定意义。收集了长时间、大尺度的城市特征、降水特征、下垫面性质与初期雨水水质数据,将13个长江流域典型城市按相似与相异度聚类,并采用主坐标分析验证了结果的合理性;探究了不同类型城市初期雨水径流污染的统计学特征,并解析了驱动因子;最终建立了初期雨水径流污染预测的随机森林回归模型,并采用南京市实测数据进行验证。结果表明:长江流域城市根据地形、气候、经济和初雨污染等特征可分为3种类型;年降水量、单次降水量、平均雨强、雨前干期和下垫面不透水性是影响初期雨水径流污染物浓度的主要因素;随机森林回归模型的拟合R2>0.68,且南京市实测值与随机森林预测结果的误差均不超过15%,说明预测结果较为准确,可用于长江流域不同类型城市的初期雨水地表径流污染预测。
根据地域特征与降水特征预测初期雨水径流污染对海绵城市建设具有一定意义。收集了长时间、大尺度的城市特征、降水特征、下垫面性质与初期雨水水质数据,将13个长江流域典型城市按相似与相异度聚类,并采用主坐标分析验证了结果的合理性;探究了不同类型城市初期雨水径流污染的统计学特征,并解析了驱动因子;最终建立了初期雨水径流污染预测的随机森林回归模型,并采用南京市实测数据进行验证。结果表明:长江流域城市根据地形、气候、经济和初雨污染等特征可分为3种类型;年降水量、单次降水量、平均雨强、雨前干期和下垫面不透水性是影响初期雨水径流污染物浓度的主要因素;随机森林回归模型的拟合R2>0.68,且南京市实测值与随机森林预测结果的误差均不超过15%,说明预测结果较为准确,可用于长江流域不同类型城市的初期雨水地表径流污染预测。
2025, 43(2): 74-86.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502008
摘要:
为揭示牛栏江(昆明段)流域地表水质的时空演变特征和影响因素,采用单因子评价法对研究区内15个监测断面的雨、旱季水质进行评价,利用最优参数地理探测器分析自然与人类活动因子在子流域和河岸带尺度上对研究区内水质的影响。研究表明,流域水质呈现时空分异性,主要污染指标为总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)。旱季COD、NH3-N、TP浓度分别有13%、20%、53%的采样点超过GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》Ⅲ 水质标准,雨季超标率则显著上升至53%、40%和67%。水质时空差异表现为雨季整体劣于旱季,超GB 3838—2002 Ⅲ类水质断面主要分布在河流上游和支流区域,其中TP污染尤为突出。地理探测器分析发现,水质变化受自然与人类活动因子多尺度交互影响。人类活动因子在子流域尺度主导作用明显,道路密度和人口密度为最主要驱动因素;自然因子在河岸带尺度影响增强,植被覆盖类型与地形特征对污染物截留作用显著。因子交互作用普遍呈现双因子增强效应。部分影响因子对水质具有显著性差异影响,以总磷为例,其超Ⅲ类标准时,对应不同的范围或类型的影响因子。建议结合牛栏江流域实际情况,综合评价不同尺度下各因子水质承载范围,开展不同时空尺度上的水污染防治管理。
为揭示牛栏江(昆明段)流域地表水质的时空演变特征和影响因素,采用单因子评价法对研究区内15个监测断面的雨、旱季水质进行评价,利用最优参数地理探测器分析自然与人类活动因子在子流域和河岸带尺度上对研究区内水质的影响。研究表明,流域水质呈现时空分异性,主要污染指标为总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)。旱季COD、NH3-N、TP浓度分别有13%、20%、53%的采样点超过GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》Ⅲ 水质标准,雨季超标率则显著上升至53%、40%和67%。水质时空差异表现为雨季整体劣于旱季,超GB 3838—2002 Ⅲ类水质断面主要分布在河流上游和支流区域,其中TP污染尤为突出。地理探测器分析发现,水质变化受自然与人类活动因子多尺度交互影响。人类活动因子在子流域尺度主导作用明显,道路密度和人口密度为最主要驱动因素;自然因子在河岸带尺度影响增强,植被覆盖类型与地形特征对污染物截留作用显著。因子交互作用普遍呈现双因子增强效应。部分影响因子对水质具有显著性差异影响,以总磷为例,其超Ⅲ类标准时,对应不同的范围或类型的影响因子。建议结合牛栏江流域实际情况,综合评价不同尺度下各因子水质承载范围,开展不同时空尺度上的水污染防治管理。
2025, 43(2): 87-95.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502009
摘要:
永定河是京津冀地区的主要水源之一,厘清永定河流域水化学特征和离子来源对京津冀地区的水资源管理和社会发展具有重要意义。综合利用质量平衡法和离子比值法分析了永定河官厅水库至入海处干流和支流的水化学特征及主要离子来源。结果表明:永定河春季主要的水化学类型是SO4·Cl-Na和HCO3-Ca;河水呈微碱性,EC和TDS浓度较高,且支流平均值高于干流。干流Na+、K+、Cl-、NO3-的浓度从上游到下游呈上升趋势,均值在入海段最高。各样点河流离子来源主要由大气降水(2.19%~11.38%)、人类活动(0.06%~50.69%)、蒸发岩溶解(6.47%~52.13%)、硅酸岩石风化(5.74%~71.23%)和碳酸岩风化(0.24%~60.06%)输入控制,山峡段和平原段的岩石风化贡献率(85%)显著高于中下游地区(71.5%)。
永定河是京津冀地区的主要水源之一,厘清永定河流域水化学特征和离子来源对京津冀地区的水资源管理和社会发展具有重要意义。综合利用质量平衡法和离子比值法分析了永定河官厅水库至入海处干流和支流的水化学特征及主要离子来源。结果表明:永定河春季主要的水化学类型是SO4·Cl-Na和HCO3-Ca;河水呈微碱性,EC和TDS浓度较高,且支流平均值高于干流。干流Na+、K+、Cl-、NO3-的浓度从上游到下游呈上升趋势,均值在入海段最高。各样点河流离子来源主要由大气降水(2.19%~11.38%)、人类活动(0.06%~50.69%)、蒸发岩溶解(6.47%~52.13%)、硅酸岩石风化(5.74%~71.23%)和碳酸岩风化(0.24%~60.06%)输入控制,山峡段和平原段的岩石风化贡献率(85%)显著高于中下游地区(71.5%)。
2025, 43(2): 96-104.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502010
摘要:
为了解重庆市云阳县彭溪河流域浮游动物群落结构及其与水体盐碱度的关系,于2023年6月开展了云阳县彭溪河浮游动物生物多样性研究,共鉴定出浮游动物4纲5类31种,包括22种枝角类、4种轮虫类、3种桡足类、1种昆虫类和1种寡毛类,总密度70.8~270 ind./L,总生物量1.13~4.02 mg/L,其中枝角类的物种数量最多,密度最大,物种多样性水平明显高于其他物种。各样点浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0.919~2.335和0.300~0.780,干流与支流河口位置对2类指数的影响较大。浮游动物优势种有7种,其中剑水蚤、猛水蚤与泥溞在生境选择上较为相似,生态位重叠度较高。整体而言,全盐量、总碱度和总磷是影响云阳澎溪河浮游动物群落结构变化的主要环境因子。水体营养盐在一定程度上减缓了盐碱度对浮游动物生长的限制。因此控制流域内盐类污染物的输入,对该流域浮游动物群落结构的稳定性至关重要。
为了解重庆市云阳县彭溪河流域浮游动物群落结构及其与水体盐碱度的关系,于2023年6月开展了云阳县彭溪河浮游动物生物多样性研究,共鉴定出浮游动物4纲5类31种,包括22种枝角类、4种轮虫类、3种桡足类、1种昆虫类和1种寡毛类,总密度70.8~270 ind./L,总生物量1.13~4.02 mg/L,其中枝角类的物种数量最多,密度最大,物种多样性水平明显高于其他物种。各样点浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0.919~2.335和0.300~0.780,干流与支流河口位置对2类指数的影响较大。浮游动物优势种有7种,其中剑水蚤、猛水蚤与泥溞在生境选择上较为相似,生态位重叠度较高。整体而言,全盐量、总碱度和总磷是影响云阳澎溪河浮游动物群落结构变化的主要环境因子。水体营养盐在一定程度上减缓了盐碱度对浮游动物生长的限制。因此控制流域内盐类污染物的输入,对该流域浮游动物群落结构的稳定性至关重要。
2025, 43(2): 105-113.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502011
摘要:
以昆明市境内长江上游一级支流普渡河(滇池口-海口段)为例,调查沿岸已有可用于突发水污染事件的应急空间与设施,分析其使用方法,根据风险源特点设置事件情形,建立河道污染物扩散输移数学模型,确定流域突发水污染事件最优应急响应方案。根据事故状态下污染物的量、该河流的水文特点,在确保下游保护目标水质达标的前提下,利用水质模型进行逆向推算,以确定所需启用的应急空间与设施的数量、启动顺序,以及临时应急设施所需的空间容积和位置。结果显示:设定模式下,需要启用河流沿岸海口桥梁Q1、闸坝Z1与坑塘T1联合、引水式电站Y、江心洲J组成应急空间,削减污染物。启用的应急空间可为应急响应留出24 min缓冲时间,污染团得到控制,不会造成西山区与安宁市交界处断面(泄漏点下游9500 m处)超标。该研究可为以普渡河为代表的高山河流突发水污染事件的应急方案制定提供科学参考。
以昆明市境内长江上游一级支流普渡河(滇池口-海口段)为例,调查沿岸已有可用于突发水污染事件的应急空间与设施,分析其使用方法,根据风险源特点设置事件情形,建立河道污染物扩散输移数学模型,确定流域突发水污染事件最优应急响应方案。根据事故状态下污染物的量、该河流的水文特点,在确保下游保护目标水质达标的前提下,利用水质模型进行逆向推算,以确定所需启用的应急空间与设施的数量、启动顺序,以及临时应急设施所需的空间容积和位置。结果显示:设定模式下,需要启用河流沿岸海口桥梁Q1、闸坝Z1与坑塘T1联合、引水式电站Y、江心洲J组成应急空间,削减污染物。启用的应急空间可为应急响应留出24 min缓冲时间,污染团得到控制,不会造成西山区与安宁市交界处断面(泄漏点下游9500 m处)超标。该研究可为以普渡河为代表的高山河流突发水污染事件的应急方案制定提供科学参考。
2025, 43(2): 114-125.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502012
摘要:
太湖作为重要的水源地,其蓝藻水华问题多年来一直备受关注,蓝藻代谢所产生的嗅味物质也越来越受到重视。为探究太湖水体中的藻类变化以及藻生嗅味物质情况,本研究选取贡湖湾为研究区域,评估其2023年夏季水质指数(WQI)和水质综合营养状态指数(TLI),监测藻类密度和群落组成,以及水体中二甲基三硫(DMTS)、2-甲基异莰醇(2-MIB)、柠檬醛(CIT)、2,4,6-三氯苯甲醚(TCA)、土臭素(GSM)、以及β-紫罗兰酮(BI)6种嗅味物质浓度。研究结果表明, 2023年夏季,贡湖湾的水质在6月和7月较好,8月总氮与氨氮浓度相对较高,8月WQI和TLI分别为70.1±5.0和58.1±4.1;贡湖湾水体中藻类的平均密度(1.27×107个/L)相较于往年大幅下降,蓝藻门依旧占据主导地位,其中丝状蓝藻的占比明显升高,假鱼腥藻属成为优势藻属;本研究在贡湖湾水体中共监测到2-MIB、CIT、TCA和BI四种嗅味物质,这些嗅味物质在 6月和7月的浓度较低,但在8月的总浓度达到(556.3±64.6) ng/L,嗅味问题依然需要引起重视;基于相关性分析发现假鱼腥藻属和隐球藻属是产生TCA的潜在来源,其中隐球藻属可能也是产生BI的来源之一,这些产嗅藻属与水体中的总氮显著正相关;嗅味物质在6月和7月的风险熵值(RQ)皆低于0.1,为低生态风险,但在8月由于TCA的浓度较高导致呈现中等生态风险(RQ=0.86),建议对水体中的TCA及其相关藻类采取有效的监测和防治措施。
太湖作为重要的水源地,其蓝藻水华问题多年来一直备受关注,蓝藻代谢所产生的嗅味物质也越来越受到重视。为探究太湖水体中的藻类变化以及藻生嗅味物质情况,本研究选取贡湖湾为研究区域,评估其2023年夏季水质指数(WQI)和水质综合营养状态指数(TLI),监测藻类密度和群落组成,以及水体中二甲基三硫(DMTS)、2-甲基异莰醇(2-MIB)、柠檬醛(CIT)、2,4,6-三氯苯甲醚(TCA)、土臭素(GSM)、以及β-紫罗兰酮(BI)6种嗅味物质浓度。研究结果表明, 2023年夏季,贡湖湾的水质在6月和7月较好,8月总氮与氨氮浓度相对较高,8月WQI和TLI分别为70.1±5.0和58.1±4.1;贡湖湾水体中藻类的平均密度(1.27×107个/L)相较于往年大幅下降,蓝藻门依旧占据主导地位,其中丝状蓝藻的占比明显升高,假鱼腥藻属成为优势藻属;本研究在贡湖湾水体中共监测到2-MIB、CIT、TCA和BI四种嗅味物质,这些嗅味物质在 6月和7月的浓度较低,但在8月的总浓度达到(556.3±64.6) ng/L,嗅味问题依然需要引起重视;基于相关性分析发现假鱼腥藻属和隐球藻属是产生TCA的潜在来源,其中隐球藻属可能也是产生BI的来源之一,这些产嗅藻属与水体中的总氮显著正相关;嗅味物质在6月和7月的风险熵值(RQ)皆低于0.1,为低生态风险,但在8月由于TCA的浓度较高导致呈现中等生态风险(RQ=0.86),建议对水体中的TCA及其相关藻类采取有效的监测和防治措施。
2025, 43(2): 126-137.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502013
摘要:
镧改性膨润土(LMB)因其对磷酸根有强亲和力,可控制湖泊内源磷释放,广泛应用于全球众多水体中。从LMB控制内源磷机理出发,研究了其在多个自然水体应用后的镧La和P在水体和沉积物中浓度、分布变化,及其水生态影响。分析表明,pH值、碱度、硬度、竞争性阴离子浓度和DOC浓度等理化性质共同决定着LMB钝化效果,风力及底栖生物扰动、湖泊形态、修复剂应用剂量以及水文气候等其他因素也会影响LMB修复的长期性。其次,LMB在低碱度、低硬度等水体可能存在La渗出风险,La是否会在食物链上生物富集仍需要更长时间的监测分析。综上,LMB在应用于自然水体前需全面了解目标水体水文地理环境、水体理化性质等,并在进行大量实验后预估其可能产生的风险。
镧改性膨润土(LMB)因其对磷酸根有强亲和力,可控制湖泊内源磷释放,广泛应用于全球众多水体中。从LMB控制内源磷机理出发,研究了其在多个自然水体应用后的镧La和P在水体和沉积物中浓度、分布变化,及其水生态影响。分析表明,pH值、碱度、硬度、竞争性阴离子浓度和DOC浓度等理化性质共同决定着LMB钝化效果,风力及底栖生物扰动、湖泊形态、修复剂应用剂量以及水文气候等其他因素也会影响LMB修复的长期性。其次,LMB在低碱度、低硬度等水体可能存在La渗出风险,La是否会在食物链上生物富集仍需要更长时间的监测分析。综上,LMB在应用于自然水体前需全面了解目标水体水文地理环境、水体理化性质等,并在进行大量实验后预估其可能产生的风险。
2025, 43(2): 138-147.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502014
摘要:
以三峡库区支流香溪河为研究对象,在香溪河库湾布设5个样点,采集不同时期香溪河沉积物样品,分析沉积物中磷形态,并结合沉积物理化因子和微生物群落结构,探究沉积物微生物群落结构的变化与磷赋存形态的关系。结果表明:香溪河沉积物总磷含量为324.21~1385.05 mg/kg,平均值为869.56 mg/kg,其中HCI-P是沉积物中主要磷形态;沉积物中主要优势菌群为Proteobacteria、Cyanobacteria和Bacteroidota;Proteobacteria相对丰度与OP和HCI-P呈显著负相关,Proteobacteria中优势解磷菌属可促进HCI-P和OP的溶解释放;Cyanobacteria相对丰度与OP和NaOH-P呈显著负相关,Cyanobacteria通过正反馈作用促进沉积物中OP以及NaOH-P的释放;Desulfobacterota相对丰度与NaOH-P呈显著负相关,Desulfobacterota中的Geothermobacter可通过Fe还原促使NaOH-P的释放。
以三峡库区支流香溪河为研究对象,在香溪河库湾布设5个样点,采集不同时期香溪河沉积物样品,分析沉积物中磷形态,并结合沉积物理化因子和微生物群落结构,探究沉积物微生物群落结构的变化与磷赋存形态的关系。结果表明:香溪河沉积物总磷含量为324.21~1385.05 mg/kg,平均值为869.56 mg/kg,其中HCI-P是沉积物中主要磷形态;沉积物中主要优势菌群为Proteobacteria、Cyanobacteria和Bacteroidota;Proteobacteria相对丰度与OP和HCI-P呈显著负相关,Proteobacteria中优势解磷菌属可促进HCI-P和OP的溶解释放;Cyanobacteria相对丰度与OP和NaOH-P呈显著负相关,Cyanobacteria通过正反馈作用促进沉积物中OP以及NaOH-P的释放;Desulfobacterota相对丰度与NaOH-P呈显著负相关,Desulfobacterota中的Geothermobacter可通过Fe还原促使NaOH-P的释放。
2025, 43(2): 148-156.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502015
摘要:
我国北方大部分水库存在氟化物含量超标的问题,严重影响区域生态环境和人体健康。依托官厅水库恢复水源地的迫切需求,结合库区氟化物浓度超标的现状,综合采用水盐平衡分析、相关分析以及情景分析等方法,从氟化物视角探索官厅水库恢复水源地的途径和措施。结果表明,官厅水库库区氟化物浓度多年均值为1.23 mg/L,稍高于入库河流八号桥和东大桥的氟化物浓度。八号桥和东大桥汇入是库区主要的水量和氟化物贡献源,分别占总入库量的66.69%和52.31%;此外,库区底泥氟化物释放约占总汇入量的27.54%,成为仅次于八号桥的第2大污染源。通过将八号桥来水的氟化物浓度降低到0.63 mg/L,或对库区75.42%的面积开展清淤的单项措施,以及分别将补水量提升50%、补水氟化物浓度降低50%、库区50%的面积开展清淤等措施进行组合的综合措施,均能够保障库区氟化物维持在GB 3838—2022《地表水环境质量标准》中Ⅱ类水质。具体工程实践中,需在考虑经济性的基础上,综合采用补水、改善水质以及生态清淤的方式,保障库区稳定达到水源地的要求。
我国北方大部分水库存在氟化物含量超标的问题,严重影响区域生态环境和人体健康。依托官厅水库恢复水源地的迫切需求,结合库区氟化物浓度超标的现状,综合采用水盐平衡分析、相关分析以及情景分析等方法,从氟化物视角探索官厅水库恢复水源地的途径和措施。结果表明,官厅水库库区氟化物浓度多年均值为1.23 mg/L,稍高于入库河流八号桥和东大桥的氟化物浓度。八号桥和东大桥汇入是库区主要的水量和氟化物贡献源,分别占总入库量的66.69%和52.31%;此外,库区底泥氟化物释放约占总汇入量的27.54%,成为仅次于八号桥的第2大污染源。通过将八号桥来水的氟化物浓度降低到0.63 mg/L,或对库区75.42%的面积开展清淤的单项措施,以及分别将补水量提升50%、补水氟化物浓度降低50%、库区50%的面积开展清淤等措施进行组合的综合措施,均能够保障库区氟化物维持在GB 3838—2022《地表水环境质量标准》中Ⅱ类水质。具体工程实践中,需在考虑经济性的基础上,综合采用补水、改善水质以及生态清淤的方式,保障库区稳定达到水源地的要求。
2025, 43(2): 157-166.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502016
摘要:
研究太湖不同湖区底泥污染评价与氮磷释放风险,以评估太湖沉积物氮磷营养盐交换通量对上覆水水质产生的重要影响。结果显示:太湖底泥中ρ(TN)在1.85~3.57 g/kg,污染综合指数评价处于重度污染水平;ρ(TP)介于0.15~1.40 g/kg,通过污染综合指数评价,各湖区沉积物中草型湖区(东太湖、南太湖)处于清洁水平。不同湖区表层沉积物孔隙水中NH4+-N、溶解态磷(TDP)浓度远高于上覆水。藻型湖区梅梁湾NH4+-N释放速率为125.86 mg/(m2·d),TDP释放速率为4.88 mg/(m2·d);草型湖区东太湖NH4+-N释放速率为42.46 mg/(m2·d),TDP释放速率为3.93 mg/(m2·d)。藻型湖区沉积物TN、TP污染高于草型湖区,藻型湖区表层沉积物-水界面NH4+-N、TDP释放速率高于草型湖区,氮磷内源释放风险较大,是湖泊富营养化主要原因。可通过外源污染控制结合原位覆盖技术、生态系统修复、曝气复氧、底泥环保疏浚以及底泥钝化等内源治理多种方式,降低湖内营养负荷,提升太湖对水体污染物的净化作用。
研究太湖不同湖区底泥污染评价与氮磷释放风险,以评估太湖沉积物氮磷营养盐交换通量对上覆水水质产生的重要影响。结果显示:太湖底泥中ρ(TN)在1.85~3.57 g/kg,污染综合指数评价处于重度污染水平;ρ(TP)介于0.15~1.40 g/kg,通过污染综合指数评价,各湖区沉积物中草型湖区(东太湖、南太湖)处于清洁水平。不同湖区表层沉积物孔隙水中NH4+-N、溶解态磷(TDP)浓度远高于上覆水。藻型湖区梅梁湾NH4+-N释放速率为125.86 mg/(m2·d),TDP释放速率为4.88 mg/(m2·d);草型湖区东太湖NH4+-N释放速率为42.46 mg/(m2·d),TDP释放速率为3.93 mg/(m2·d)。藻型湖区沉积物TN、TP污染高于草型湖区,藻型湖区表层沉积物-水界面NH4+-N、TDP释放速率高于草型湖区,氮磷内源释放风险较大,是湖泊富营养化主要原因。可通过外源污染控制结合原位覆盖技术、生态系统修复、曝气复氧、底泥环保疏浚以及底泥钝化等内源治理多种方式,降低湖内营养负荷,提升太湖对水体污染物的净化作用。
2025, 43(2): 167-176.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502017
摘要:
随着全球滨海湿地面积的损失和生态系统功能的持续退化,利用水文连通修复来提升与改善滨海湿地生态系统功能已成为全球的重要策略。通过梳理Web of Science数据库中1950—2024年的7225篇文献,揭示了全球滨海湿地水文连通修复的时空分布特征,归纳了陆向水文连通修复和海向水文连通修复的主要方法,以及滨海湿地水文连通修复对初级生产力、海岸防护、碳储存和生物多样性保护等关键生态系统功能的影响机理和研究进展;从影响因素众多、恢复周期漫长、响应过程多变和功能权衡复杂等视角总结了当前利用滨海湿地水文连通提升生态系统功能的挑战。针对当前的研究进展和存在的问题,展望了未来的研究趋势,可为解决滨海湿地生态系统功能提升面临的基础科学问题提供支持。
随着全球滨海湿地面积的损失和生态系统功能的持续退化,利用水文连通修复来提升与改善滨海湿地生态系统功能已成为全球的重要策略。通过梳理Web of Science数据库中1950—2024年的7225篇文献,揭示了全球滨海湿地水文连通修复的时空分布特征,归纳了陆向水文连通修复和海向水文连通修复的主要方法,以及滨海湿地水文连通修复对初级生产力、海岸防护、碳储存和生物多样性保护等关键生态系统功能的影响机理和研究进展;从影响因素众多、恢复周期漫长、响应过程多变和功能权衡复杂等视角总结了当前利用滨海湿地水文连通提升生态系统功能的挑战。针对当前的研究进展和存在的问题,展望了未来的研究趋势,可为解决滨海湿地生态系统功能提升面临的基础科学问题提供支持。
2025, 43(2): 177-185.
doi: 10.13205/j.hjgc.202502018
摘要:
红树林生态系统位于陆海生态廊道的关键节点,对于维系海洋水文-生物连通具有重要作用。受数据可利用性与观测手段限制,台风过程中红树林调节水动力、实现海岸防护的能力仍不明确,这制约了海岸防护功能提升的工程实践。以广东阳江海陵岛红树林为例,基于Delft3D FM-Delft3D耦合模型以及现场实测资料,模拟分析了极端条件(2024年超强台风“摩羯”)下,红树林对风暴潮水位和波高的衰减作用。结果表明,利用该模型较好地再现了沿外海-光滩-红树林这一环境梯度的风暴增水和波浪传播过程,红树林的波高衰减率为(0.29~0.64)%/m,水位衰减率为1.46~18.69 cm/km,高于光滩和无植被情景。植被对波高衰减贡献达43%~69%,远高于对水位的衰减贡献(0.2%~32%)。研究揭示了红树林在台风过程中对水位和波高衰减能力的变化特征,为基于自然的海岸防护体系建设提供了参考。
红树林生态系统位于陆海生态廊道的关键节点,对于维系海洋水文-生物连通具有重要作用。受数据可利用性与观测手段限制,台风过程中红树林调节水动力、实现海岸防护的能力仍不明确,这制约了海岸防护功能提升的工程实践。以广东阳江海陵岛红树林为例,基于Delft3D FM-Delft3D耦合模型以及现场实测资料,模拟分析了极端条件(2024年超强台风“摩羯”)下,红树林对风暴潮水位和波高的衰减作用。结果表明,利用该模型较好地再现了沿外海-光滩-红树林这一环境梯度的风暴增水和波浪传播过程,红树林的波高衰减率为(0.29~0.64)%/m,水位衰减率为1.46~18.69 cm/km,高于光滩和无植被情景。植被对波高衰减贡献达43%~69%,远高于对水位的衰减贡献(0.2%~32%)。研究揭示了红树林在台风过程中对水位和波高衰减能力的变化特征,为基于自然的海岸防护体系建设提供了参考。
