基于化学条件下静态释放模拟研究太行湖底泥TP分布特征

本文通过分析太行湖底泥中TP的时空分布特征,着重对底泥TP释放进行了室内静态模拟研究,并建立了TP释放速率数学模型,其研究结果可为湖区内源底泥TP污染控制提供参考依据。     

基于入湖TP负荷的杭州西湖引配水过程优化研究

入湖环境通量大小及时程分布特点研究，是诊断湖泊水环境问题并采取针对性治理措施的关键。总磷(Total Phosphorus，以下简称TP)是西湖富营养化的主要控制指标。通过文献调研和相关研究，分析评估入湖TP的大气沉降负荷、流域面源负荷、底泥释放负荷和引水入湖负荷，分别为0.41 t/a,3.84 t/a,2.57 t/a和4.41 t/a，合计总负荷10.96 t/a。基于入湖负荷的年内分配特征，采用零维TP模型，进行西湖外湖配水过程的优化模拟。结果表明：在年配水总量不增加的情况下，增加7—10月配水量至100×10⁴ t/d，减少其余月份配水量至20×10⁴ t/d以下，可以满足西湖外湖全年TP浓度达到Ⅲ类水标准。为持续改善西湖水环境，提出进一步提升流域水文水质监测水平、继续推进流域面源污染控制、提高引水预处理出水标准、探索湖区内源污染负荷控制等治理措施。     

湖北鄂州城市湖泊底泥重金属空间分布特征与污染评价

以湖北省鄂州市某湖泊底泥重金属为研究对象,在调查和分析的基础上,采用地质累积指数和潜在生态危害指数对底泥中的重金属分布以及污染状况进行评价。结果表明:从柱状底泥纵向分布来看,该湖底泥重金属含量整体上呈现从上到下递减的变化趋势,上层底泥重金属含量最高;从空间分布上看,3个湖区重金属污染程度排序是西湖区域＞东湖区域＞中湖区域。地质累积指数评价结果显示该湖底泥重金属主要以无污染—中度污染为主,底泥中重金属污染程度的大小排序为Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr＞Hg＞As;潜在生态危害指数法的评价结果显示底泥中As、Ni、Cu、Pb、Cr和Zn生态风险水平较低,Cd和Hg存在着不同程度的潜在生态风险,Cd的潜在生态风险最高。研究成果为该湖泊的污染调查和评价分析提供参考,并为湖泊后续的保护和水环境系统的可持续发展提供科学依据。     

城市景观湖泊水体交换的数值模拟研究

通过水流数学模型模拟城市湖泊流场分布是评估水体交换能力的重要依据。利用二维水动力数学模型研究了惠州西湖的水动力优化调控方案,探明了惠州西湖各状条件下水动力较差的区域,评估了引水对于惠州西湖湖水动力的改善程度,并对比了不同方案的的引水效果,进而提出了较好的引水方案。其成果可为惠州西湖和其他城市湖泊水质改善工程提供参考和借鉴。     

双龙湖底泥氮释放强度影响因素正交试验研究

双龙湖是浅水型城市湖泊,一度为重富营养化湖泊。经综合治理其外源污染得到有效控制后,内源污染可能成为湖泊营养物的主要负荷。研究双龙湖限制性营养元素——氮在底泥的释放规律,对修复水体、保持水质具有重要意义,为湖泊内源治理、水环境保持提供科学依据。本文试验分析双龙湖环境因子(温度、pH值、溶解氧、水动力)对底泥总氮释放的影响;通过底泥正交模拟试验测定分析认为温度、溶解氧、pH值、水动力均是影响双龙湖底泥氮释放的显著因素,显著性排序依次为温度>溶解氧>pH值>水动力。     

基于神经网络的宽浅型湖泊水质反演研究

城市浅型湖泊治理是城市生态文明建设的重要组成部分。通过对黄石磁湖的IKONOS遥感影像进行预处理,建立了水质参数与卫星波段的多元线性回归模型、BP神经网络模型和RBF神经网络模型。通过比较不同模型的结果,运用可靠模型对整个湖体的COD、NH3-N、TN、TP指标进行反演。结果表明,神经网络模型对于磁湖水质指标的反演结果显著优于多元线性回归模型,其中BP神经网络模型对NH3-N、TP的模拟效果好,RBF神经网络模型对COD、TN的模拟效果较好。     

河流入湖的生化需氧量和溶解氧水质数学模型

本文建立了一个用园柱体极座标系来描述污染河流入湖的生化需氧量(BOD)和溶解氧(DO)的关系,以及考虑底泥释放及耗氧的湖泊水质数学模型。实测资料验证的结果,达到期望的精度。湖泊水质数学模型国内外文献介绍甚多,但用极座标系形式来定量计算入湖污染物的演化特征,在国内尚不多见,因而具有一定的实用价值,可供类似湖泊引用。     

湖泊生态修复方法探索——以珊珀湖水系连通为例

2014年湖南省环保厅批复珊珀湖为饮用水水源地，但珊珀湖目前存在水资源短缺与水资源污染的问题，影响周边居民用水安全与珊珀湖水生态环境。珊珀湖生态修复与治理以提升珊珀湖水质、恢复水生态系统为出发点，结合现有水系格局和水利工程体系，构建河、湖水循环系统，辅以底泥清淤和湿地建设，通过改善湖泊水体流动性，提高湖泊的自我恢复能力，为改善湖泊生态功能提供了条件。     

洋澜湖沉积物中磷的分布及污染评价

我国城市湖泊的生态系统功能下降,城市湖泊富营养化问题也日趋严重。城市湖泊的富营养化通常表现为磷限制,而湖泊沉积物是磷的主要归宿地。研究沉积物中磷的含量及分布特征,对探明其污染状况及湖泊富营养化的控制与治理具有重要的参考意义。洋澜湖作为典型的城市湖泊,近年来存在富营养化问题,以洋澜湖作为研究对象,分析其表层沉积物中的总磷(TP)浓度及空间分布特征,采用单因子指数法对沉积物中磷的污染情况进行评价,并选取3个代表性区域分析沉积物中磷的形态及垂向分布。结果表明,洋澜湖表层沉积物中TP的浓度为528~3 568 mg/kg,平均值1 096 mg/kg,其中西湖湖区的TP浓度最高,平均值1 362 mg/kg;洋澜湖表层沉积物总磷污染评价指数为0.88~5.95,表明整个湖区的沉积物均呈现一定程度的磷污染,其中轻度污染区域所占比例为9.38%,中度污染区域所占比例为32.81%,重度污染区域所占比例为57.81%。通过对沉积物中磷形态进行分析,沉积物中可交换态磷所占比例较小,铁铝结合态磷所占比例最高,是洋澜湖沉积物中磷释放的主要来源。     

抚仙湖水体磷的时空分布特征分析

抚仙湖是中国第二大深水湖，保护好抚仙湖水质对于中国水资源战略安全至关重要。总磷是影响贫营养深水湖泊水质类别的关键因素。通过在抚仙湖湖体均匀布设立体监测点位，开展为期1 a的水质监测分析，探讨不同形态磷的水平和垂向分布及季节变化特征。结果表明：(1)抚仙湖总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)及溶解性磷酸盐(SP)随水深几乎呈线性增加趋势；溶解性有机磷(DOP)除个别点随水深波动外，整体较为稳定；总体上，底层水体磷浓度高于表层水体磷浓度，表层底泥总磷浓度高达1 926 mg/kg,可能对未来湖泊的富营养化构成风险。(2)不同形态磷浓度TP>DTP>SP>DOP,其中DTP占TP的比例为77.78%,为TP的主要贮存方式。(3) TP浓度总体是上半年高于下半年，呈现一定的冬春季表层浓度升高、底层浓度降低的趋势，该趋势与温跃层消退、湖水处于混合状态有关。研究成果可为抚仙湖水质趋势研判和精准治理工作提供支撑。     

滇池沉积物内源磷释放初步研究

沉积物内源磷释放是湖泊富营养化重要的污染来源。本次研究在滇池20个采样点进行了原状柱状沉积物样品的采集。分析测试了分层沉积物样品的总磷、总氮、总有机质含量，揭示了滇池全湖沉积物中营养组分的含量特征和分布规律。为估算沉积物磷释放的通量水平和初步解释滇池磷释放的主要作用机制，现场提取出了沉积物间隙水，并分析了间隙水以及采样点湖水中溶解总磷、溶解磷酸盐和溶解有机磷的含量，根据实测运用费克扩散定律计算了沉积物-水界面之间磷的交换通量。同时对代表性样点进行了原样沉积物柱磷释放的实验室模拟。通量计算和模拟实验的结果表明，滇池沉积物具有较强的向水体的释磷能力，全湖沉积物平均磷释放通量为0．095mg／cm^2／a，沉积物磷释放成为全湖磷负荷的重要部分。实验数据相关性分析表明，滇池表层沉积磷活化释放的主要机制是表层沉积物有机质矿化降解，有机磷分解形成的浓度梯度驱动了溶解磷从沉积物向水体扩散。     

底泥疏浚对湖泊内源磷释放的短期效应研究

对大纵湖底泥疏浚的短期效应进行模拟实验,分析了上覆水体的Eh、pH和磷质量浓度随时间的变化规律,以及沉积物中总磷、无机磷、有机磷、铁/铝磷、钙磷等5种形态磷质量比的垂向变化规律。结果表明:底泥疏浚30 cm对上覆水体Eh、pH以及磷浓度控制效果不显著,且沉积物磷形态不是影响沉积物释磷的主要因素。     

生态清淤对于桥水库水质影响的数值模拟

以天津于桥水库为例,建立了考虑沉积物-水界面物质交换的二维水动力和营养物质输移模型,基于率定的参数模拟了不同水质背景条件下,水库库周清淤和全库清淤两种方案对水库中的氮、磷营养盐时空分布的影响。结果表明:模型能够可靠地模拟水库底泥氮、磷营养盐的动态释放及其与外界污染输入共同作用下水库的氮、磷营养盐的含量;底泥是于桥水库水体营养盐的重要来源,底泥清除后水库氮、磷营养盐含量均有所下降,但是不同方案的清淤效果存在差异。库周清淤对沿岸带的浅水区水体氮、磷有很好的改善作用,但对库区的整体改善效果不佳(<2%);而全库清淤后,整个库区水体的氮、磷含量均大幅下降(26%~48%),治理效果相对明显。     

升钟湖夏季水和沉积物中磷形态分布特征

为探究升钟湖水和沉积物中磷污染情况,于2019年8月(夏季),采集了升钟湖湖区15个样点的水样和沉积物样品,测定了升钟湖表层水、间隙水及沉积物的磷形态,并分析各种形态磷之间的相关性。结果表明:①升钟湖表层水总磷含量介于0.033～0.085 mg/L,各形态的磷含量由高到低依次为DTP(61.93%)、DOP(40.00%)、PP(38.07%)和DIP(21.93%);②间隙水的总磷含量介于3.49～7.57 mg/L,是水体磷的“源”,正磷酸盐仅占总磷的1.9%;③沉积物总磷含量介于299.04～1 138.69 mg/kg,Psenner法连续分级提取出表层沉积物共有5种形态的磷,各形态磷含量由高到低依次为残渣磷(Res-P:44.78%)、金属氧化物结合态磷+有机碎屑腐殖酸磷(NaOH-P:22.92%)、钙结合态磷(HCl-P:14.82%)、可还原态磷(BD-P:13.39%)和弱吸附态磷(NH₄Cl-P:4.09%),各形态磷含量均表现一定的空间分布差异,其中,总磷含量整体为西北部高于东南部;④相关性分析结果显示,沉积物中磷的释放主要通过BD-P、N...     

Impacts of wind waves on sediment transport in a large,shallow lake

Lake Okeechobee is a large, shallow subtropical lake, located in south Florida. Over the last several decades, Lake Okeechobee has experienced accelerated eutrophication due to excessive phosphorus loads from agricultural run‐off. Recycling of phosphorus from bottom sediments through resuspension is critical to addressing eutrophication of the lake and for water quality management. The present study investigates the impacts of wind waves on sediment transport in Lake Okeechobee, using measured data and the Lake Okeechobee Environmental Model (LOEM). The LOEM was fully calibrated and verified with more than 10 years of measured data in previous studies. Analysis of the measured data indicates significant wave height (SWH) and suspended sediment concentration are closely correlated to the wind speed in the lake. The nonlinear interaction of high‐frequency wind waves with relatively low‐frequency currents in the boundary layer plays a key role in sediment deposition/resuspension. Without considering the effects of wind waves, the bottom shear stress can be greatly underestimated. The spatial variations of key variables for sediment modelling, including SWH, water depth, orbital velocity, current velocity, bottom shear stress and sediment concentration, are discussed. In general, the near‐bottom wave velocity (and the associated bottom shear stress) is greater than or the same order of magnitude as the near‐bed current velocity (and the associated bottom shear stress) in this shallow water system. Although the sediment zones of Lake Okeechobee were described in previous studies, few published papers discussed its formation mechanisms. The findings of the present study include that the multiyear averaged bottom shear stress with wind‐wave effect plays a key role in forming the spatial patterns of the sediment zones. The study results are currently being used in lake management and in developing strategies for reducing phosphorus in the lake.     

洱海沉积物磷的化学赋存形态研究

本文对洱海沉积物磷的含量、空间分布以及沉积剖面上沉积磷的化学赋存形态进行了研究。结果发现，洱海表层（5cm）沉积物中总磷的含量范围为736．40～1602．50mg／kg，平均为964．60mg／kg；北部湖区高于南部，弥苴河是湖泊的主要磷来源；洱海沉积物中各形态磷的含量高低顺序为：钙结合态磷，碎屑态磷，有机态磷，铁结合态磷，吸附态磷，磷形态的剖面变化反映了埋藏作用对沉积磷的强烈改造作用。     

Chloride and total phosphorus budgets for Green Bay,Lake Michigan

Green Bay is an elongated freshwater embayment located in northwestern Lake Michigan. Due to its short residence time, the lower bay is heavily influenced by the Fox River's large nutrient load. The inner bay is classified as hypereutrophic and a well-defined trophic gradient is observed moving away from the Fox River towards Lake Michigan, where the bay is nearly oligotrophic. Recent chloride and total phosphorus loading estimates were used to update a chloride and total phosphorus mass-balance model for the bay for 1994–2008. The chloride model provided a means to estimate turbulent eddy diffusion within the bay and exhibited excellent agreement with observed data. The total phosphorus model agreement with observed data was generally good, with the exception of a large deviation in lower Green Bay during 1999–2004. The model was used to estimate the internal loadings necessary to account for the deviation in phosphorus concentrations. The source of the unexpected increase remains unclear, but we speculate significant internal loading due to wind-driven sediment resuspension and hypoxia-induced phosphorus diffusion was significant. These models allow needed reductions to be identified and sourced and also indicate the role internal loading may play in the Green Bay phosphorus budget.     

Sediment phosphorus characteristics in the clearwater state of Lake Mogan, Turkey

This study examined the vertical distributions of total phosphorus (TP) and phosphorus fractions, and the iron and organic matter, in the littoral sediment in a macrophyte‐dominated, clearwater state in Lake Mogan between September 2005 and August 2006. Benthic macroinvertebrates and total bacteria in the sediment also were determined. No clear seasonal or depth‐related (0–20 cm) patterns were found in sediment concentrations for the measured parameters. The phosphorus release was quantitatively very low, and a negative phosphorus release (–0.132 µg m^?2 day^?1) was measured during the summer months. The TP concentrations of the sediment samples ranged between 675.00 and 1463.80 µg g^?1 dry weight (DW), and the trophic level of the lake was eutrophic. On average, inorganic phosphorus fractions comprised the largest fraction (63%), while organic‐bound phosphorus (Org ≈ P) constituted 37% of the TP in Lake Mogan. The most important phosphorus‐immobilizing factors are high iron content (14 200–47 750 µg g^?1 DW), the sediment's clay content (47.80–51.80%), and an abundance of macrophytes at the sampling station. The low abundance of benthic macroinvertebrates (510–850 individuals m^?2), which depend on sediments with high iron and low organic matter (5.42–13.30%), played a role in the sediment phosphorus retention. Although bacterial abundance in the surficial sediment appeared to be positively correlated to temperature, the overlying water did not experience anoxic conditions, supporting a state in which bacteria were able to retain phosphorus in their cell structures. Long‐term changes in the sediments of Lake Mogan must be monitored lake. In order to optimize the management of the lake, and to determine the longevity of a clearwater state following management measures and continued external phosphorus loading, long‐term changes in the sediments of Lake Morgan must be monitored.     

盐龙湖表面流人工湿地底泥氧化层对污染物释放的影响

为了解盐城市盐龙湖表面流人工湿地底泥氧化层理化性质,探讨其对底泥氮、磷及有机物释放过程的影响,在测定底泥理化性质的基础上进行了室内静态柱状试验。结果表明:盐龙湖表面流人工湿地长期运行后在底泥表层形成了厚度为1 cm、呈棕黄色、无明显臭味、含水率低、TP含量高、TOC和TN含量低的氧化层;氧化层对于底泥中污染物的释放特征影响显著(P0.05),对内源污染的控制具有一定的正面作用;无氧化层试验组上覆水中TN、NH_3-N和COD的平均质量浓度分别比有氧化层试验组高9.5%、30.8%和3.5%;在湿地的实际管理中,不宜对湿地进行疏浚,如疏浚则疏浚深度应达到健康层。     

不同芦苇生境下白洋淀底泥磷形态分析研究

该实验采用化学连续提取方法(EDTA方法)分析白洋淀底泥中磷形态，并且该底泥经过芦苇生态滤池的处理。结果表明总磷(TP)浓度高达1597—1860mg／kg，远远超出试验参照的当地土壤中TP的浓度。因此，底泥中的磷很有可能超过水体中的而成为主要的可溶性磷释放源。无机磷在总磷中占到53％—68％，高于有机磷(OP)含量。钙磷(Ca-P)是无机磷的中主要磷形态，占到41％～46％。OP主要以酸可溶性有机磷形态存在，占到总有机磷的65％～95％，酸可溶性有机磷酸盐的释放可能成为导致湖泊富营养化的重要过程。