北方人为改造河流叶绿素a和环境因子时空分布特征及其相关性分析

以一个典型上游自然河流下游人为改造为城市景观河的水体张家口市清水河为研究对象,2017年3月～12月监测了两个区域8个点位的水质变化情况,总结了叶绿素a(Chl-a)和环境因子的时空分布特征,并分析其相关性。结果表明,水温(WT)、溶解氧(DO)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)和总氮(TN)空间变化较为明显;WT、DO、NH_4~+-N、TN季节变化较为明显,TP季节变化不明显;p H时空变化不显著。源头区域的Chl-a含量较低,市中心坝区Chl-a含量相对上游流域源头区域有很显著的增加;市中心区域Chl-a含量在时间尺度上总体呈现夏季最高、春秋季略低的规律;而源头区域Chl-a含量时间尺度变化特征不明显。源头区域Chl-a含量只与WT呈现极显著正相关关系;市中心坝区与Chl-a含量呈极显著性正相关关系的环境因子为DO、CODcr、TP,呈显著性正相关的为WT、pH,呈极显著性负相关的为TN,而与NH_4~+-N无显著相关。TN/TP的平均值为33.13∶1,而营养盐与Chl-a对数相关性中TN、TN/TP呈极显著负相关,与TP呈极显著正相关。说明源头区域Chl-a含量受水体温度影响较大,但浓度较低变幅不大;市中心坝区Chl-a含量主要限制因子为磷元素且浓度较高变幅较大。     

基于主成分分析的巢湖水质影响因子研究

利用1987～2003年的水质监测资料,运用主成分分析法和Matlab软件,分析了巢湖水质的主要影响因子及其相互关系。相关分析表明,TP与TN、CODCr与TP和TN、浮游植物生物量与Chl-a和TN之间均有较好的正相关,而SD与TP、TN和CODCr之间有较好的负相关。主成分分析表明,TP、TN、CODCr、SD、Chl-a及浮游植物生物量是影响巢湖水质的主要因子,磷是巢湖富营养化的重要影响因子,TP、TN、CODCr及浮游植物生物量共同决定了水质的SD。结果表明,城镇生活污水和农业面源污染输入的氮、磷以及有机物,对巢湖富营养化起着重要的作用。     

王咀湖水质变化特征与富营养化评价

选取进水口、缓流坝、湖心、育苗池和泵站5个监测点,采用单因子指数、内梅罗指数和综合营养状态指数法对王咀湖2016年水质变化特征和富营养化程度进行了分析。结果表明,湖心、育苗池和泵站的COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、叶绿素a基本满足IV类水质标准;进水口、缓流坝和湖心主要污染物为TP,其他监测点主要污染物尚不明确;各监测点内梅罗指数按照水流方向依次减小,由上游到下游污染逐渐减小;除进水口外,其余监测点COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、Chl-a单因子指数和综合富营养化状态指数随季节更替依次减小;王咀湖各监测点富营养化程度由大到小依次为进水口、缓流坝、湖心、育苗池、泵站,说明上游排入的污水对下游各监测点的影响逐渐减小。     

大明湖湖水水华发生条件的模拟实验研究

通过在不同初始总氮浓度、总磷浓度、温度变化以及不同光照强度的组合条件下进行室内及室外培养实验,给出大明湖湖水发生水华的变化规律,结果表明,济南市的长期高温天气、大明湖湖水中氮磷比（TN／TP）及其他们浓度的不定期变化都有可能导致水华的发生。研究结果不仅为确定大明湖湖泊状态、揭示湖泊生态系统结构和功能、预知水华的发生提供理论基础,而且为进行大明湖湖水资源的监测、管理和治理,提高湖水的水质以及改善大明湖的生态环境等提供科学依据。     

KMnO_4改性硅藻土处理微污染景观水的实验研究

将高锰酸钾改性硅藻土用于处理微污染城市景观水,分析了其对CODMn、TN、TP、Chl-a的处理效果,并通过扫描电镜和傅里叶转换红外光谱分析对影响改性和处理效果的原因进行了分析.复合高锰酸钾可显著提高硅藻土的净化能力,以质量分数为0.9%的KMn O4在常态条件下改性后的硅藻土去除污染物效果最佳,对CODMn、TN、TP、Chl-a的去除率分别为38.64%,22.62%,30.4%,60.28%;热活化改性硅藻土的处理效果受活化温度和时间影响较大,在活化温度为400℃、活化时间为2 h时效果最好,对CODMn、TN、TP、Chl-a的去除率分别为35.34%,20.06%,31.87%,54.85%.     

基于数据挖掘的太湖蓝藻生长水环境关键因子研究

为探究太湖水体富营养化演变机理,识别影响太湖富营养化及蓝藻生长的水环境关键因子,对2006—2018年太湖多源监测序列数据开展数据准备和数据清洗,采用K-means均值聚类方法获取离散的布尔型关联规则挖掘候选数据集,构建基于Apriori算法的太湖水环境关键因子关联规则挖掘模型,对影响太湖水体富营养化的水环境关键因子进行识别。结果表明:表征太湖富营养化程度的Chl-a质量浓度与TP质量浓度、NH₃-N质量浓度、pH和COD_Mn质量浓度均呈现不同强度的关联性,其中Chl-a质量浓度在0~18.36 mg/m³区间内与TP质量浓度在0~0.045 mg/L区间内关联性最强;从水环境治理角度看,若将太湖TP质量浓度控制在0.045 mg/L以下,则全湖Chl-a质量浓度小于18.36 mg/m³的概率最大,可以有效控制蓝藻数量总体处于较少状态,避免太湖蓝藻水华大规模暴发。     

蓝藻水华显著影响因子识别模型

根据蓝藻水华反演图判断蓝藻水华发生与否,进而构建了直接以蓝藻水华发生与否的指标为因变量,同时以水质、水文和气象3类共19个指标为自变量的蓝藻水华环境影响因子识别模型(Probit模型),并将该模型应用到太湖.经模型分析,识别出太湖蓝藻水华暴发的显著环境影响因子:气温和硝酸盐浓度与蓝藻水华暴发的概率正相关;风速、湿度和电导率则与水华暴发的概率负相关.将离散因变量模型(二元选择模型)引入蓝藻水华研究领域,对湖泊(水库)蓝藻水华暴发的预测和预防具有参考价值.     

太湖周边农村生活污染调查及入湖系数估算

为解决太湖平原河网地区农村生活污染入湖负荷的估算问题,以苏州市项城区望亭镇为研究区,使用问卷调查与实地观测相结合的方法,调查研究区内13个行政村中的41个自然村的农村生活污染情况,获得污染负荷产生并迁移入湖的相关信息.根据对调查结果的分析,估算研究区内生活污染负荷入湖系数.结果表明,太湖周边地区的农村生活污染入湖负荷主要由厕所排放和生活污水贡献;不同类型的农村生活源的入湖系数并不相同,厕所排污的入湖系数COD为0.3％～1.8％,TN为0.7％～3.0％,TP为0.6％～1.9％;生活污水的入湖系数COD为3.7％～27.5％,TN为8.1％～33.4％,TP为10.1％～31.2％;综合入湖系数COD为0.7％～4.8％,TN为0.9％～4.1％,TP为1.3％～4.0％.     

温度对改良后Atmosphere-Exposed Biofilm系统处理特性的影响

研究利用改良后Atmosphere-exposed Biofilm系统处理了模拟废水,调查分析了温度对改良后系统处理性能的影响。同时,通过菲尔普斯公式探求了改良后系统的温度系数。结果,在10~35℃温度范围内,改良后Atmosphere-exposed Biofilm系统的COD、TN及TP出水浓度呈下降趋势,去除率及去除速率呈上升趋势,与改良前相比系统在低温及高温阶段TN、TP的处理具有一定耐温性。改良后系统的COD、TN及TP温度系数分别为1.007 3、1.029 7及1.030 6,温度对TP的影响最大。     

太湖入湖河流水质指标的年变化规律

对位于太湖西部宜兴市大浦镇的一条入湖河流水质的年变化规律进行了分析.结果表明:(1)河道全年总氮含量监测值均劣于Ⅴ类水指标,其他水质指标相当于Ⅱ～Ⅳ类水水质,水体的富营养化主要体现为总氮含量的超标;(2)除TN、TP,其余水质指标在植物的生长季均劣于非生长季;(3)水体中BOD5、CODMn、Chla含量的变化主要受温度的影响,温度变化是水体有机质含量变化的触发因子;(4)降雨量与水体TP含量呈显著正相关,但对其他水质指标影响较小,说明水体生态过程对TP的影响相对较小,TN等指标更易受水体生态过程的影响.     

基于氮磷比的赤潮灾害危险度评估方法研究

 为了定量表示氮磷比对赤潮灾害危险度的影响,在赤潮藻类最大比生长速率的氮磷比耐受性模型和赤潮暴发基准细胞密度的基础上,建立了氮磷比与赤潮暴发时间的关系模型,并据此划分危险度等级且归一化得到危险度值,并以中肋骨条藻为例进行了应用分析。结果表明基于氮磷比的赤潮暴发时间模型受初始密度、氮磷比的影响,且随初始密度、氮磷比的变化呈倒高斯形态变化。依据赤潮藻类在不同氮磷比下的耐受特性,赤潮灾害危险度可划分为高危险度、中危险度、低危险度三个等级。在高危险度区,最大比生长速率大,赤潮暴发时间最短,赤潮发生的可能性最高;在中危险度区,最大比生长速率小,赤潮暴发时间长,赤潮发生可能性低;在低危险度区,最大比生长速率趋于初始比生长速率,赤潮暴发时间最长,赤潮发生可能性最低。     

富营养化状态下太湖蓝藻水华气象条件影响的评估

根据2005～2017年太湖流域气象观测数据与同步卫星观测数据分析结果,表明：太湖蓝藻水华在日平均气温为0～35℃的区间内都会出现,高发区间为15.0～35℃,大面积蓝藻水华也多集中在20.0～35℃区间内,33℃以上的高温会产生抑制作用;蓝藻水华在卫星过境前6h平均风速为0.5～3.4 m/s区间内集中出现,占94.7%,89%的大面积蓝藻水华出现在0～2.0 m/s,风向主要影响蓝藻水华的移动和空间分布;降水的影响总体上呈负效应,但大面积蓝藻水华在前24小时有降水的情况下,其中小雨量级（＜10mm）的占比达88%,说明降水的适度扰动可能有利于大面积蓝藻水华形成;日照充足可能有利于蓝藻生长,但并非蓝藻水华形成的必要条件。在上述分析基础上,构建了气象评估多元回归模型,实际值和模拟值拟合的相关系数达0.83,通过了0.001显著性检验,可用于蓝藻水华的定量气象评估,从而为政府防控蓝藻水华提供决策依据。     

廉州湾赤潮形成期间pH值和溶解氧的时空分布及其与环境因素的关系

根据1995年3月15日和16日对廉州湾首次发生微囊藻赤潮的同步调查资料,分析廉州湾赤潮形成期间pH值、溶解氧的分布变化及其与环境因子和营养盐之间的关系。结果表明,pH值具有赤潮前明显低于赤潮时的分布特征,溶解氧则与此相反。赤潮前以pH值与氧饱和度(O2％)的正相关较为显著(r=0．863),溶解氧(DO)与化学耗氧量(COD)和叶绿素a(Chl-a)的正相关较为显著(r=0．834,0．830);赤潮时以pH值与盐度(S)和悬浮物(SS)的正相关较为显著(r=0．843,0．803),DO与O2％的正相关较为显著(r=0．995)。赤潮前,pH值与三态无机氮之间均具有明显的负相关趋势,其中以与NH4^ 的相关性较为显著(r=-0．842),DO则具明显的正相关趋势,但相关性均不显著;赤潮时,pH值、DO与氮、磷营养盐之间均具有明显的负相关趋势,pH值与NO3^-和NO3^-的相关性最为显著(r=-0．972,-0．967),D0与PO4^-和NH4^ 的相关性较为显著(r=-0．853,-0．929)。     

广西沿海赤潮多发区高浓度氮磷营养元素来源探讨

【目的】探讨广西沿海赤潮多发区氮磷营养元素的来源,分析广西沿海赤潮发生的影响因素,为预防或减少赤潮灾害发生、保护海洋生态环境提供科学依据。【方法】现场调查以钦州湾海域为研究对象,测定表层海水的溶解态氮(DN)、溶解态磷(DP)含量并分析其分布特征,结合历史资料追溯高浓度DN、DP来源及污染物输运过程。【结果】钦州湾内高浓度DN、DP分布区与入海陆源工业污染排放区不一致,离工业污染区近的地方DN、DP浓度偏低,而离工业污染区远的地方DN、DP浓度反而偏高。【结论】广西主要入海河流各类污染物的增加以及不同的海域通过动力途径输送而来的海水可能是广西沿海赤潮多发区的高浓度氮磷营养元素的主要来源。     

BP神经网络在水华短期预测中的应用

为解决影响因素多、作用关系复杂的水华预测问题,将BP神经网与水体环境因子的高频实测数据相结合,构建了巢湖水华的短期动态预测模型,该模型准确地预测了每次水华发生的时间,预测值与实际观测值相关系数可达0.608 4;在分析BP神经网络自身局限性的基础上,研究了建模过程中输入输出数据预处理、网络结构设计、训练模式选择等问题,给出了水华预测中确定环境因子和建模方案的具体方法.该方法容易移植到其它湖库,提高了模型的实用性和通用性.     

BP神经网络水华预测模型的敏感性分析

敏感性分析能够定量地评价模型输入变量的变化对输出结果产生的影响,是揭示模型蕴含规律的有效途径.本文将敏感分析方法应用于BP神经网络巢湖水华预测模型中,分析结果表明巢湖水华形成受诸多环境因子共同影响,水温、溶解氧、浊度、气温、光照强度等环境因子变化与藻类质量浓度变化相关,其中气温是最大影响因素,相对贡献率达到17.01%;气压的上升则不利用于藻类质量浓度的增加;pH值的上升对藻类质量浓度的影响有正有负.     

变化风场下太湖表层湖流特征及其对蓝藻迁移的影响

为了解太湖表层湖流对变化风场的响应特征,以及风场表层流场对蓝藻迁移的影响,通过GPS粒子示踪器对表层湖流进行观测,结合观测期间风场的变化特征和遥感图像,分析了变化风场条件下太湖的表层湖流特征以及蓝藻水华的迁移聚集过程。结果表明:太湖风场是太湖表层流场的主要驱动力,但受到地形特征、岸线特征等因素的影响,不同水域表层流场对风场的响应并不完全一致;太湖风场影响下太湖表层湖流在空间上的广泛差异性是导致蓝藻迁移过程中在不同区域聚集程度不同的主导因素,也是区域性蓝藻水华暴发的重要原因之一。风场表层流场蓝藻迁移聚集过程是一个依次传导的响应系统,条件适宜风场影响下的流场是触发蓝藻水华短时间、大面积暴发的重要外部因素。     

2-甲基乙酰乙酸乙酯（EMA）抑制藻类生长的研究进展

水体富营养化及其引起的有害藻类水华是重要的环境问题,严重威胁着水体景观、生态功能以及人类健康.如何有效防治水华是目前环境领域的研究热点和前沿.通过植物的化感作用来抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术而备受关注.而从水生植物中提取、分离出的化感物质更是对控制水华爆发具有专一、高效的特点.综述了从自然环境里较易获得的芦苇中得到的化感物质EMA对常见水华和赤潮藻类的影响,对抑藻效果和抑制机理进行了分析阐述,并提出了目前仍存在的问题和该领域内的发展前景.