基于水质荧光指纹法的湖泊污染溯源研究——以太湖流域滆湖为例     

巢波  蔡永久  徐宪根  李明宝  胡国仲 《湖泊科学》2023,35(4):1330-1342

随着社会经济和城市化进程的快速发展,湖泊水环境污染问题日益突出,加剧了湖泊原有功能的退化和丧失,因此污染治理成为了湖泊功能恢复和可持续发挥的必要条件,但如何实现污染精准溯源又是污染治理的重要前提。为此,本文以太湖流域滆湖为例,采用一种新兴技术——水质荧光指纹法开展湖泊污染溯源。于2021年累计采集滆湖周边70个农业、13个生活、3个企业排口的瞬时出水构建污染源荧光指纹库,连续12个月采集滆湖湖体8个样点水样分析水体荧光组分。通过平行因子分析共解析出4种污染源指纹和滆湖5种水体组分,经荧光相似度(塔克同余系数)分析进一步明确滆湖主要受到种植业面源、生活源和工业源的影响。此外,荧光强度与叶绿素a浓度和藻密度的强相关性表明藻类繁殖活动也会影响滆湖。从不同污染源对滆湖的时空影响特征来看,种植业面源主要在春、夏季影响西部、中部水域,生活源主要在夏、冬季影响西部、北部水域,工业源主要在特定月份(3 4月、10 12月)影响西部水域,藻类繁殖活动主要在夏季影响湖体。通过荧光组分与水质参数的时空相关性分析得到农业源和总磷、总氮,生活源和氨氮、有机物参数(BOD₅、COD_...  相似文献   

基于“水文频率-水质”拟合曲线的河流水质变异与等级特征值分析方法     

韩豪杰  严星  赵娣  夏永秋  颜晓元 《湖泊科学》2023,35(3):863-873

时空特征分析对全面掌握水质变异规律具有重要意义,但现有的水质时空特征分析方法仍存在水质变异次序不分、水质变幅极值不清、水质评价特征值不明等不足。为更加清晰地探析水质时空特征信息,以秦淮河为研究对象,参考工程水文学经验频率法,建立“水文频率-水质”拟合曲线用于探索流域内高/低活动区不同时间段和丰/枯水期不同河段水质变异特征,并与传统的箱线图法进行对比。结果表明:与箱线图相比,“水文频率-水质”拟合曲线可量化关键水质评判点与特征值信息,使水质时空变异过程更为清晰。在时间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为线性曲线,水质浓度一般不会发生突变;在空间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为指数曲线,水质浓度有较大可能发生突增。各时间段高活动区氮磷浓度大于低活动区,各水体断面丰水期氮磷浓度低于枯水期。该方法分析过程简单方便,结果直观有序,能将水质信息以统计规律自动反映出来,在水质采样点、采样时间和采样频率典型时可作为优选方法用于河流水质时空特征研究。  相似文献   

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)次生代谢物对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的影响     

方婷轩  马增岭 《湖泊科学》2018,30(3):732-740

浮游植物间的交互化感作用被认为是自然水体中浮游生物群落演替及优势种转换的主要因素之一.铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是富营养化湖泊中的常见蓝藻,其产毒品系相较非产毒品系具有较高的竞争优势,其产生的主要次生代谢产物微囊藻毒素-LR(MC-LR)通常被认为是重要的化感物质.但是到目前为止其在水生生态系中的生物学功能尚不明确.为探究并区分MC-LR及其他次生代谢产物对浮游植物的化感效应,本文研究了MC-LR与高浓度普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的剂量—效应关系;比较了能够产生显著抑制效应的MC-LR、能够产生同等浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻滤液以及细胞粗提液对小球藻生长及有效量子产率的抑制效应.结果显示,MC-LR能够对小球藻生长及有效量子产率产生抑制作用,并且抑制率随着MC-LR浓度的增加而增大.在用200μg/L及以上浓度的MC-LR感染24 h后,叶绿素a浓度为1500μg/L的小球藻的生长与有效量子产率均比对照组显著降低.能够产生相同浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻细胞滤液对其没有产生显著影响,而其细胞粗提液却能够产生更强的抑制效应.与MCLR处理组相比,粗提液处理组小球藻的生长及有效量子产率分别降低了14%和3%.以上结果表明,MC-LR对普通小球藻的化感作用具有剂量依赖性;MC-LR之外的其他次生代谢物也能够产生抑制效应.  相似文献   

贵州草海湿地不同生境周丛生物碳、氮、磷生态化学计量学     

王天佑  夏品华  林陶  杜欣 《湖泊科学》2021,33(3):774-784

为深入了解湿地周丛生物碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变化规律及其影响因素,对贵州草海湿地4种不同生境(湖滨带、人工湿地、农田沟渠、污水处理厂)中周丛生物两个生长阶段(生长期和衰老期)的C、N、P生态化学计量学进行了研究.结果表明:水体营养指数依次为污水处理厂(51.55±4.50)>农田沟渠(50.41±4.50)>人工湿地(47.20±6.72)>湖滨带(41.86±6.91),湿地下游水域水质较上游明显改善.总体来看,在不同生境间,周丛生物C、N、P含量随着水体营养浓度的升高而增加,但周丛生物化学计量比呈下降的趋势.同一生境中,生长期周丛生物的C、N、P含量和C∶N都小于衰老期周丛生物,N∶P和C∶P则相反.周丛生物生长期N、P元素为弱稳态型(H_N=2.358,H_P=2.576),衰老期为稳态型(H_N=10.99,H_P=5.78),整体来看两个生长阶段周丛生物的N∶P呈稳态型(H_N∶P=4.504).根据周丛生物最佳生长速率计量比得出湖滨带处于P限制状态,而人工湿地、污水处理厂和农田沟渠则不受养分限制.相关性分析表明水体营养水平显著影响周丛生物的N、P元素含量及化学计量比,尤其是水体TP和TN浓度.非线性曲面拟合分析表明,周丛生物N∶P和C∶N分别受水体TP和TN浓度的主要影响,而水体TN和TP浓度对周丛生物C∶P的影响同等重要.该研究表明,基于水体TP、TN浓度和周丛生物化学计量比的三维模型可用来评估水体营养水平和周丛生物化学计量之间的关系.  相似文献   

禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及影响因子     

孟子豪  杨德国  胡飞飞  陈康  刘璐  向邈  李学梅 《湖泊科学》2023,35(6):2071-2081

为了解长江十年禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及其影响因子,于2020年9月(秋季)、12月(冬季)和2021年4月(春季)、7月(夏季),采用渔获物抽样和水声学探测相结合的方法对柘林水库鱼类群落和资源密度的时空动态进行调查,并利用广义可加模型(generalized additive model, GAM)识别了影响鱼类资源变化的关键因子。调查期间共采集鱼类5目12科36属54种,鲤形目鱼类占比最高为70.38%,鳙(Hypophthalmichthys nobilis)、(Hemiculter leucisculus)和黄尾鲴(Xenocypris davidi)为优势种。水声学探测结果表明,鱼类密度(ind./1000 m³)具有明显的时空异质性,春、夏季(10.42±17.57和16.34±11.89)显著高于秋、冬季(2.74±3.33和2.02±5.07),中游(3.18±4.76)则显著低于上、下游(11.20±15.66和5.37±9.33)。GAM模型对鱼类密度的总偏差解释率为84.6%,其中经纬度、季节、叶绿素a浓度和溶解氧对鱼类密度的影响效应显著,水深和总氮的影响不显著。鱼类主要分布在29.12°~29.30°N,115.05°~115.15°E区域,显著影响鱼类分布的溶解氧和叶绿素a浓度范围分别为9~12 mg/L和5~15 μg/L。柘林水库鱼类呈现小型化趋势,为维护生态系统稳定性和鱼类多样性,后续需加强对鱼类群落结构和时空分布格局影响的机制方面的相关研究。  相似文献   

外源氮磷负荷比增加对刺苦草（Vallisneria spinulosa）生长的影响     

张雪  郑建伟  周茂飞  殷春雨  关保华 《湖泊科学》2017,29(4):880-886

磷(P)是水生态系统生产力的限制因子,因此,在水体富营养化治理的过程中,许多地方采取了有效的措施控制流域P的排放;但氮(N)来源复杂,难以有效控制,导致湖泊外源的N∶P负荷比日益扩大.植物的生长需要合适的N∶P比,因此,外源N∶P负荷比的增加可能会对沉水植物的生长产生影响.采取控制实验,将刺苦草(Vallisneria spinulosa)栽种于塑料桶中,每隔3 d添加1次N、P营养盐,实验设置5个处理,P外源性负荷量固定为4 mg/(m~2·d),N外源性负荷量分别为0、40、80、120、160 mg/(m~2·d).实验周期为80 d.结果显示:随着N∶P负荷比的增加,刺苦草的叶干重、植株总干重、根干重、叶N及总N含量、叶片数、叶P及总P含量等指标基本保持不变或略有增加,单株总根长、根茎长度、块茎干重和无性系小株数目则呈现下降趋势.结果表明:随外源N∶P负荷比的增加,刺苦草个体生长指标总体呈现不变的趋势,但与种群扩张潜力相关的指标如根茎长度、块茎干重和无性系小株数目等则呈现下降趋势;刺苦草体内累积的N随外源N∶P负荷比的增加而增加,但P的累积保持不变.说明N∶P负荷比的增加对刺苦草个体生长影响不大,但对种群扩张不利;刺苦草对P的吸收也并不随N∶P比的增加而改变.  相似文献   

Impact of three-dimensional attitude variations of an unmanned aerial vehicle magnetometry system on magnetic data quality     

Callum A. Walter  A. Braun  G. Fotopoulos 《Geophysical Prospecting》2019,67(2):465-479

Optically pumped vapour magnetometers have an orientation dependency in measuring the scalar component of the ambient magnetic field which leads to challenges for integration with mobile platforms. Quantifying the three-dimensional attitude variations (yaw, pitch and roll) of an optically pumped vapour magnetometer, while in-flight and suspended underneath a rotary unmanned aerial vehicle, aids in the successful development of reliable, high-resolution unmanned aerial vehicle magnetometry surveys. This study investigates the in-flight three-dimensional attitude characteristics of a GEM Systems Inc. GSMP-35U potassium vapour magnetometer suspended 3 m underneath a Dà-Jiāng Innovations S900 multi-rotor unmanned aerial vehicle. A series of unmanned aerial vehicle-borne attitude surveys quantified the three-dimensional attitude variations that a simulated magnetometer payload experienced while freely (or semi-rigidly) suspended underneath the unmanned aerial vehicle in fair weather. Analysis of the compiled yaw, pitch and roll data resulted in the design of a specialized semi-rigid magnetometer mount, implemented to limit magnetometer rotation about the yaw axis. A subsequent unmanned aerial vehicle-borne magnetic survey applying this specialized mount resulted in more than 99% of gathered GSMP-35U magnetic data being within industry standards. Overall, this study validates that maintaining magnetometer attitude variations within quantified limits (±5° yaw, ±10° pitch and roll) during flight can yield reliable, continuous and high-resolution unmanned aerial vehicle-borne magnetic measurements.  相似文献   

基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法研究     

李科峰 《华南地震》2019,39(3):83-88

大多数地震破裂面源检测方法都是通过简化地震震源,将地震震源表示成线源或者点源,无法有效描述地震带地震破裂面源产状和大小,不适用地震震级较大的情况下地震危险性检测。因此提出基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法,在地震震级较大时仍能检测出地震危险性概率。选取适宜的地震基岩水平峰值加速度衰减关系,分析地震震级、破裂长度、破裂宽度相互关系,确定地震引起的潜在地震破裂面源大小,计算给定地震动小于在场点处产生地震动的概率,将该概率同地震动加速度衰减关系结合,得到地震动年超越概率,分析地震危险性。经过实验检测发现,所提方法检测出的年超越概率与峰值加速度、最大震级有关,该概率能精准表示地震带地震破裂面源产状和大小,说明该方法检测地震危险性是合理的。  相似文献   

Non-normality increases variance of gravity waves trapped in a tilted box     

U. Harlander  I. D. Borcia  A. Krebs 《地球物理与天体物理流体动力学》2019,113(5-6):602-622

  相似文献   

长春南湖芦苇(Phragmites australis)茎、叶植硅体随生长期和生境的变化特征     

高桂在  介冬梅  刘利丹  刘洪妍  高卓  李德晖  李楠楠 《湖泊科学》2017,29(1):224-233

对于不同生长期、不同湿度条件下芦苇(Phragmites australis)茎、叶中多种类型植硅体含量变化的探讨,能够为植硅体形成机理研究和探讨植硅体对气候变化的响应提供理论依据.选取长春市南湖为实验样点,于5—10月在3种不同生境(旱生、季节性水生和水生生境)采集芦苇样品,并分别统计芦苇茎、叶植硅体形态和数量.实验结果显示:首先,茎、叶植硅体组合特征存在明显差异,茎中帽型及个体较大的尖型等植硅体多于叶中,而叶中硅化气孔含量明显高于茎中.其次,随着植株的生长,芦苇茎中硅化气孔含量先增加后减少,鞍型植硅体含量变化较小而帽型植硅体含量先减少后增加,棒型植硅体含量逐渐增加、尖型植硅体含量先增加后减少;芦苇叶中硅化气孔含量持续增加,鞍型、帽型等短细胞植硅体含量下降,尖型、扇型等个体较大的植硅体含量逐渐增加.最后,不同植硅体类型的含量在3种生境中的变化情况较为复杂,茎中植硅体的数量变化没有明显规律,而芦苇叶中硅化气孔含量由旱生生境向水生生境逐渐增加,可见叶中硅化气孔含量的增加可以指示相对湿润的生境条件.总之,芦苇茎、叶内不同类型植硅体的数量对植株生长及不同湿度环境有不同程度的响应,对芦苇植硅体的研究也有助于理解湿生植物植硅体与环境因子的关系,进而为探讨植硅体对古环境、古气候的响应提供理论基础.  相似文献