某人工湖成库初期水环境特征研究
人造湖与天然湖间的水环境差异
人造湖与天然湖间的水环境差异人造湖和天然湖是两种不同的水环境。
人造湖是指经人工修建或改造而成的湖泊,通常是通过堤坝截流河水或蓄水资源而形成的。
而天然湖则是由自然地理、气候和地质条件所形成的自然湖泊。
由于它们的起源不同,人造湖和天然湖的水环境差异也是不可忽视的。
首先,人造湖的水环境通常比天然湖受到更多的人为干扰和污染。
由于人为因素的干扰,人造湖的水体容易受到化学物质和有机污染物的污染。
这是因为人造湖常常是用于农业灌溉、城市供水和工业用水等用途,周围环境中的化肥、农药和工业废水等的排放会直接进入人造湖的水域中,从而导致水质的恶化。
此外,由于人工堤坝的建设,水流受到限制,湖水的水质容易受到淤泥的积累和浊度的增加。
与此相比,天然湖的水环境相对来说更为纯净和稳定。
由于天然湖的水源主要是来自于地下和大地水系,经过自然过滤和净化,水质相对较好。
同时,由于天然湖通常位于较为偏远和人迹罕至的地区,因此受到的人为污染较少。
天然湖的水体在水文上较为稳定,其水流量、水温和水质状况变化较小。
其次,人造湖和天然湖在生态系统的维持和生物多样性方面也存在差异。
人造湖的出水口和进水口通常是人为控制的,由于水流的限制和堤坝的存在,人造湖的水体循环和自然更新缓慢。
这对于湖中的生态系统运行和生物多样性的维持都会产生一定程度的影响。
相比之下,天然湖由于地理和气候条件的影响,水的流动性较强,水体的循环和更新也较为频繁。
这有利于湖中生物种群的繁衍和生态系统的健康维持。
此外,人造湖和天然湖还存在着景观和环境效应上的差异。
人造湖通常是为了满足人类的需求而建设的,因此在设计和建设过程中注重景观的美化和环境的改善。
人造湖周围常常有休闲娱乐设施和公园等用于人们休闲和娱乐的场所。
而天然湖的景观则是自然形成的,它们往往保持着原始的自然风貌,周围的生态环境也更为原始和保护。
综上所述,人造湖和天然湖之间存在着水环境差异。
人造湖受到更多的人为干扰和污染,水体质量较差;而天然湖相对较为纯净和稳定。
人工湖环境保护技术与维护措施分析
人工湖环境保护技术与维护措施分析人工湖是人们用人工手段建造的湖泊,通常用于城市景观建设、水资源的调节和保护等目的。
然而,随着城市化进程的加速,人工湖的环境保护和维护问题也越来越受到关注。
本文将从环境保护技术和维护措施两个方面进行分析。
一、环境保护技术1.水质监测和调控:人工湖的水质是其环境保护的关键。
可以采用常规监测手段,如采样分析和水质检测设备,及时掌握水质状况。
对于水质问题,可以采取相应的调控措施,如增加水流量、提高水质净化设施的处理效率等。
2.植物修复和绿化:在人工湖的周围植被带和湖底可以种植水生植物,如芦苇、菖蒲等,利用它们的吸附作用和光合作用净化水质。
此外,还可以通过陆地绿化增加湖泊周围的植被覆盖率,防止水土流失和增加生物多样性。
3.生态补给和生物控制:人工湖中可以引入一些合适的水生生物,如鱼类和藻类,来调节水质和生物群落结构。
鱼类可以食用底泥中的有机物,缓解水体富营养化问题;而藻类则可以吸收水中的氮磷等营养物质,避免富营养化。
此外,通过引入一些天敌物种,可以控制人工湖中的害虫数量,维持生态平衡。
4.隔离和减少污染源:人工湖周围环境的污染源可能对湖水质量产生直接影响。
在人工湖周围设置隔离带或安装屏障,可以有效阻止污染源的直接进入湖水。
同时,还需要加强对周边活动的监管和管理,减少人为因素对湖泊环境的影响。
二、维护措施1.定期巡查和清理:定期巡查人工湖的水质、植被和设施等,及时发现并处理问题。
对于水体中的漂浮物、底泥和浮游植物等,应定期清理和清除,保持湖水的清洁。
2.设施维护和更新:人工湖的设施如泵站、过滤设备和增氧装置等需要定期维护和检修,确保其正常运行。
如果设施过时或破损,应及时更新和修复,以提高运行效率。
3.环境教育和意识提升:加强对周边居民和游客的环境教育,提高环保意识和保护湖泊的责任感。
可以组织开展环境宣传活动、举办环保讲座等,让更多的人了解人工湖的重要性以及保护方法。
4.建立完善的管理机制:人工湖的环境保护需要有专门的管理机构进行统一管理和调度。
基于水质污染风险识别的人工湖需水研究
工湖 需 水 量 为 2 0万 ta 当生 活 污 水 截 污 率 为 9 时 , 供 水 TP . 5mg L, 考 虑 生 态 措 施 作 用 , 人 工湖 需 水 量 为 160万 4 /; 5 若 =0 0 / 不 则 0
Ke wo d : ma - d a e c lg c lwa e e u r m e t n io me t l t r r q ie n ;TP ma s b ln e y r s n ma e lk ;e o o ia t r r q ie n ;e vr n n a wa e e ur me t s aa c
有效 手 段 , 国 内外 有 较 多 成 功 的 实 例 [ ] 在 1 。在 已
( P限值 为 0 1 / ) 由于 周 边河 网水质 为 V T . 0 mg L 。 类 或劣 V类 , 因此 , 人工 湖水 质保 障 系统设 计 中主要
包 括 3部分 :1 采 用 闸 、 等工程 措 施 , () 堰 实现 湖 区与 周 边河 网 的控制性 连 接 , 即湖 区水 可 以进 入 河 网 , 河 网的劣 质水 不 能进 入 湖 区 ;2 采 用 物 理 措 施 , 河 () 取
应 水质 要求 , 为人 工湖设 计提 供参 考 。
1 人 工 湖 需 水 内 涵 及 影 响 因 子
表 1 不 同 截 污 率 下 生活 污 水 的入 湖 T P负 荷
Ta l 1 TP p l to o d o o s i s wa e u d r be o l i n la fd me t e g n e u c d fe e ti t r e t n r t i r n n e c p i a e f o
人工湖水体环境保护
人工湖水体环境保护人工湖是指由人为修建的湖泊,在现代城市建设中越来越常见。
人工湖作为城市绿化和水资源利用的重要手段,不仅美化了城市环境,还提供了休闲娱乐和水资源供应的功能。
然而,随着城市的快速发展,人工湖水体环境面临诸多挑战和威胁。
本文将从源头控制污染、湖泊生态修复和科学管理等方面,探讨人工湖水体环境保护的策略和措施。
一、源头控制污染为了保护人工湖水体环境,首先应该从源头控制污染物的排放。
工业废水、农业农药和生活污水等都是主要的污染源。
政府应加强对工业和农业生产过程中废水排放的监管,确保排放达标。
同时,加强城市污水处理设施的建设与运维,提高处理效率,减少对湖泊水体的污染。
此外,加强对农业农药的合理使用和管理,减少化学物质对湖泊水质的影响。
二、湖泊生态修复人工湖水体环境保护的核心是湖泊生态的修复和保护。
采取生态修复措施可以恢复湖泊的自净能力,维持湖泊生态的健康发展。
首先,应该加强湖泊周边的生态环境建设,植被覆盖率足够可以减少污染物的输入。
其次,引入适宜的水生植物,如荷花、莲藕等,可以吸收水体中的营养物质,起到净水作用。
此外,注重湖泊鱼类的养殖和管理,鱼类可以帮助清除水体中的底泥和浮游生物,从而提高水质。
三、科学管理科学管理是人工湖水体环境保护的重要环节。
政府和相关管理部门应该制定严格的管理制度和规范,加强监测和评估,确保湖泊水体环境的良好状态。
建立完善的河流治理体系,做好流域综合治理工作,避免外来污染物的输入。
此外,加强社区和居民的环境保护宣传和教育,提高公众的环境意识和参与度,形成全社会共同参与保护人工湖水体环境的良好氛围。
结论人工湖水体环境保护是当前城市建设中的重要任务。
通过源头控制污染、湖泊生态修复和科学管理等措施,可以实现人工湖水体环境的可持续发展和保护。
政府、社会和个人都应发挥积极作用,形成合力,共同保护人工湖水体环境,为人们营造一个美丽宜居的城市环境。
人工湖水质检测与改善方案研究
人工湖水质检测与改善方案研究周筝【摘要】人工湖景观水体在城市中出现的越来越普遍,水体质量也越来越受到重视.该文以校园人工湖为研究对象,对人工湖水体进行了水质检测、水量平衡分析和水质改善方案设计,提出采用地下水补水和雨水收集处理回用的补水换水方式处理以雨水污染为主的人工湖水体,并对实施步骤提出了建议.该套方案目前运行良好,对雨水污染为主的人工湖水体有很好的改善作用.%As artificial lakes become more and more common in cities, its water quality also gets much attention. An artificial lake polluted by rainwater is supposed to be the study object in this paper. The water balance analysis and water quality improvement design have been completed. It is proposed to use groundwater and rainwater collected for recycling use to change and supply water. And the author also presented suggestions for implementation steps. This scheme runs well currently, groatly improving the artifical lakes primarily polluted by stormwater.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2012(038)005【总页数】4页(P47-50)【关键词】人工湖;水质检测;水量平衡;雨水污染【作者】周筝【作者单位】成都工业学院,四川成都611730【正文语种】中文【中图分类】X832;R123.1;TM930.12;TV213.30 引言随着人们对生活品质的要求不断提高,亲近自然景观、亲近水景的愿望越来越强烈。
湖泊与水库水质模型课件
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解析解: Vollenweider 模 型 C= ( CpQP+ Wo) / VKh+ ( Ch - ( CpQp+ W0 ) / VKh) exp( - Kht)
Ch — 湖库中污染物的现状浓度。 Kh= ( Qh/ V) + ( K1 / 8 6 4 0 0 )
当湖库出,入流及污染物输入稳定, t → ∞ (平衡)时: C= ( CpQp+W) / V (r+K1 /8 6 4 0 0 )
内滞留时间短,水质问题一般并不严重。。
. 过渡型
6
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• 分层的判 方
法
库
换
法定方
• 由日本学者提出,判别指标为: α=
β=
多年平均入库径流量
判别方法:
总库容
α<10 时分层型 α 10~20 时过渡型
一次洪水总量
α >20 混合型
总库容
对于分层型:
遇β>1 的洪水,成为临时混合型 遇到β<0.5 的洪水对分层影响不大 其他的,介于二者之间。
CH(l)=CPHQPH/VHKhH - [CPHQPH/VH KhHCM(l - 1)]exp( - KhHt)/KhH
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分层箱式模型
• 混合期模型 Ct( l) = ( Ce( l) Ve+ Ch( l) Vh) / ( Ve+ Vh)
非成层期模型
CM( l) = CPQP/ VKh - [ CPQP/ V -
2
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湖库的水温结构特性及其类型
. 异重流现象 . 影响湖库水温的主要因素 . 湖库的温度分层现象 . 湖库主要水温结构类型及判定方法
五章湖库水质模型ppt课件
k 1
C
Ic (1 Rc ) rV
C0
I
c
(1 rV
Rc
)
exp(rt
)
Cp
Ic (1 Rc ) rV
Lc (1 rh
Rc )
3. 湖库富营养化旳鉴别
可接受旳磷负荷:
氮含量:>0.2~0.3mg/l 磷含量:>0.01~0.02mg/l
lg LPA 0.6 lg h 1.4 危险界线磷负荷:
swt sw0
t i 1
(
Rday
Qsurf
Ea
wseep
Qgw )
swt sw0
t i 1
(
Rday
Qsurf
Ea
wseep
Qgw )
式中:
swt (mm)是土壤最终含水量,
sw0 (mm)土壤初始含水量,t为时间(day),
Rday (mm)为第 i 天总降水量, Qsurf (mm)是第 i 天地表径流总量,
QPE -----排入分层湖库上层的废水量, m3 / s ; VE -------分层湖库上层体积, m3 ; CM (l1) -----分层湖库分层前(非分层期)污染物的平均浓度; CH (l) -----分层湖库下层的平均浓度; CPH ------向分层湖库下层排放的污染物浓度; QPH -----排入分层湖库下层的废水量, m3 / s VH -------分层湖库下层体积, m3 ;
m
1.地面径流旳营养负荷
I jl Ai Eij
i 1
2.降水旳营养负荷 I jp C j PAs
3.人为原因旳营养负荷
I sE (1) 生活污水旳营养负荷
js EPs 800 ~ 1800g / 人 年
人工湖调查
学生活动越集中的地方越脏,像食堂旁边和学生上 课必经之地。我们学校的水污染主要来源是生活垃圾及生 活污水的排放,再就是人为活动中任意丢弃的垃圾。首要 任务是调动大家的积极性,只要我们管好自己的双手,做 好自己分内的事情,养成良好的生活习惯,做一个高素质 的大学生,学校水质自然会变得越来越好,还大家一个优 美惬意的大学校园
• 工程实训基地那里污染程度比较严重的 地段,水很浑浊,而且散发这难闻的臭味。 根据我们调查小组的观察,那地段的水资 源处于死寂状态,根本没有流动的机会, 日积月累就变质成今天这模样,针对这种 情况,引入活水源头是关键,正所谓“流水 不腐”。通过在附近挖人工渠道,与周围 的水源连接起来,让它们有互相融合的机 会。
调查感言
记得朱自清先生的《荷塘月色》,再看看我们身边的荷塘,那份 距…学校电子图书馆那里的水质也是不容乐观,可以说是一潭死水,里 面 的植物都销声匿迹。学校广场那里的水相较于 才的三处算是清澈的了,但其也不是真正的纯净。 工程训练基地那里的水吧,水质处于死寂状态是它 恶化的首要原因,曾经读过“问渠那得清如许,为有 源头活水来”,水不能流动,时间一久自然就变质, 还有就是生活垃圾的污染。 电子图书馆旁边的水资源,也因为旁边菜畦的影响变得。再说广 场那边的水吧,也许它关乎到学校大门的形象,目前它的质量勉强过得 去,但对它的保护也不容忽视。 在调查学校的水域过程中,我们才发现原来大家看似微不足道的 生活习惯都可以给我们的生活环境造成严重的污染。为了大家有一个优 美的生活环境也可以说是有一个高质量的大学生活,我们都应该从自己 做起,从点滴做起,把保护水资源当成必修课,那么,还大家一个风景 秀丽湖水清澈的校园不再是空话。
关于校园水污染的问卷调查
1.你觉得安徽工程大学水污染严不严重? A.严重 B.不严重 C.没感觉
湖水分析报告
湖水分析报告1. 引言湖泊是一种重要的水体资源,对于社会经济发展和生态环境具有重要的影响。
湖水分析报告旨在通过对湖泊水质、水量、水生态等方面的研究,深入了解湖泊的状况,为湖泊资源的合理开发利用和保护提供科学依据。
2. 研究区域与方法2.1 研究区域本次湖水分析报告选择了XX湖作为研究区域。
该湖位于XX地区,是一个具有重要经济价值和生态价值的湖泊。
2.2 研究方法本次湖水分析报告采用了多种方法对湖泊进行了综合分析。
具体的研究方法如下:•水质采样分析:在湖泊不同位置采集水样,并进行水质分析,包括pH值、溶解氧、氨氮、总磷、总氮等指标的测定。
•水量测定:通过测量湖泊的水位变化和流入流出水量,计算湖泊的水量。
•水生态调查:对湖泊周边的植被、鱼类、浮游动物等进行调查,了解湖泊的生态状况。
3. 湖泊水质分析3.1 pH值pH值是衡量湖泊酸碱程度的指标之一,也是影响湖泊水生态平衡的关键因素。
经过测试,XX湖的pH值为X.X,处于中性或稍微偏碱的范围,符合正常的湖泊水质。
3.2 溶解氧溶解氧是衡量湖泊水体中氧气含量的重要指标,对于湖泊生态系统的正常运转至关重要。
经过测定,XX湖的溶解氧含量为X.X mg/L,属于优良水质范围。
3.3 氨氮氨氮是衡量湖泊富营养化程度的一项指标,其过高的含量会导致湖泊水体的富营养化,引发水华等问题。
经过测试,XX湖的氨氮含量为X.X mg/L,属于良好的水质范围。
3.4 总磷和总氮总磷和总氮是湖泊富营养化的关键因素。
经过分析,XX湖的总磷含量为X.Xmg/L,总氮含量为X.X mg/L,分别处于良好的水质范围。
4. 湖泊水量分析通过对湖泊水位的监测和对流入流出水量的测定,可以了解湖泊的水量变化情况。
经过分析,XX湖的水量变化较为稳定,不存在明显的水量问题。
5. 湖泊水生态分析湖泊的水生态系统对于湖泊的健康和稳定具有重要的影响。
通过对周边植被、鱼类、浮游动物等的调查,可以了解湖泊的生态状况。
水库建成初期水环境的变化规律
洗出 , 中的含盐 量稍有提高 , 水 此时如果径流受到 调控 , 则盐份 洗入水层的数量较少 , 中盐份含量 水
变化 并不 明 显。
在 年 降水 量 小 于 30nl 的地 区 , 0 al T 由于盐份 从
被淹没 的土壤和底质中洗出以及水库水面蒸发作
用的增强 ,水库建成的最初阶段水中含盐量变化 幅度较大。在干旱 区和半干旱 区, 由于降水量低 , 地 下水的补给作 用对 于水 中含盐 量的影响较大 ,
当地 下 水 矿化 度 大 于 80mgL时 , 种 影 响 尤 为 0 / 这
・
生分层现象 ,这种现象最 明显的负面影响之一 就
是降低 下层低温水体 中的溶氧含量 。在极端情况
下 ,库底部分水体会因溶氧含 量达到或接近零 而
形 成缺 氧 环 境 。如 果 库 区 底部 水 体 长 期 处 于缺 氧
[ 要】 摘 文章针对水库建成初期水环境 的 变化规律进行 了分析 ,对 水库 建成初期 影响水环境
的 各 种 因 素及 其 作 用机 理 进行 了探 讨 。
[ 关键词 ] 水库 ; 建成初期 ; 水环境 ; 变化规律
[ 中图分类号 ] 7 . X1 1 1
[ 文献标识码 ] B
大 坝水 库 形 成后 , 以前流 动 的相 对较 浅 的水 体 逐 步 转 变成 相 对 静 止 的较 深 的水体 ,随 之 而 来 的 水 体 温 度 变 化 是 影 响 和 决 定 库 区水 体 物 理 特 性 , 化 学 特 性和 生物 特 性 的 最 重要 的 因素 。大 坝 水 库
水生 态环 境
[ 文章编号 ]0 2 64 2 1 )0 04 2 10 —0 2 (0 0 1 ~0 6 —0
新建人工深水湖泊沉积物上覆水和孔隙水中溶解性有机质的光谱特征
新建人工深水湖泊沉积物上覆水和孔隙水中溶解性有机质的光谱特征张倩;董靖;吉芳英;牛凤霞;赵艮;沈秋实;何强【摘要】为了揭示湖库内源性污染物的分布、来源、组成及垂向分布特征,以新建人工深水湖泊龙景湖为研究对象,采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,研究了该湖泊以成湖前用途划分的3个特征区域(原河道底部、新淹没区底部和新淹没区边坡)的沉积物上覆水和孔隙水中的溶解性有机质(DOM)的光谱特征.结果表明,孔隙水中的DOM芳香性和腐殖化程度高于上覆水;孔隙水中疏水组分含量大于上覆水,且水体中可能存在内源孔隙水释放的低分子量DOM.龙景湖上覆水和孔隙水中的DOM主要源于水体自身的微生物,自生源特征明显,且可能存在新近释放到水体的有机质.龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中的DOM以类腐殖酸和类蛋白质为主,且随着深度增加,类腐殖酸峰强度增强,与龙景湖的建湖背景有明显联系.%In order to reveal the sources,compositions,distributions and vertical distribution characteristics of endogenous poilutants in lake sediments,the ultraviolet-visible spectroscopy and three-dimensional fluorescence spectrum technology were applied to study the spectral characteristics.Data used in this work including sediment samples collected from the original riverbed,the newly submerged bottom and the newly submerged edge along the lakeside from the newly-built artificial deep-water lake,Lake Longjing.The divisive criterion of sampling sites is the main applications of those lands before impoundment.Results show that the aromaticity and humification of dissolved organic matter (DOM) in pore water is higher than those of overlying water.The proportion of hydrophobic componentsin pore water is greater than that in overlying water,which means there might be internal input of low molecular weight DOM.Data indicates that DOM of each sample mainly come from aquatic microbial activity within the water body and newlyreleased organic matter might exist.DOM of overlying water and pore water in Lake Longjing sediments mainly include humic-like parts and protein-like parts with humic-like peaks detected in the deeper layers,which indicates a significant association with the construction background of Lake Longjing.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2018(030)001【总页数】9页(P112-120)【关键词】人工湖;沉积物;腐殖化;紫外-可见光谱;三维荧光光谱;内源污染;龙景湖【作者】张倩;董靖;吉芳英;牛凤霞;赵艮;沈秋实;何强【作者单位】重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045;重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,低碳绿色建筑国际联合研究中心,重庆400045【正文语种】中文在湖泊生态系统中,溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM) 是由腐殖质(包括腐殖酸、富里酸和腐黑物)、氨基酸、脂类、氨基糖、蛋白质和糖类等复杂有机物组成的不均匀混合物[1],其初始物质主要来自于水体动、植物的分泌物及其残体的微生物降解以及陆源有机物的输入[2-3]. DOM作为一种较为活跃的化学组分,在湖泊生态系统中扮演着重要角色,主要体现在对水体的酸碱性、营养物质有效性、重金属及有机污染物等污染物质的环境行为等的重要影响[4-5]. 湖泊沉积物是大量聚集和释放天然有机物和人为污染物的载体[6],湖泊中的沉积物/水界面是物质迁移转化最为活跃的地方,通过表征湖库典型区域沉积物界面上覆水和孔隙水中的DOM的光谱特征,可以揭示湖库DOM的分布、来源、组成以及源汇特征,对湖库内源性污染以及湖泊富营养化的防控具有积极意义.成湖初期的山地城市景观深水湖泊具有深水位、成湖前土地用途较复杂等特点,成湖导致水动力变化,水深增加,水的流速减缓,湖库多为封闭的静止或缓流水体[6]. 成湖初期,湖库具有较差的水体自净能力和较小的环境容量,加之生态环境的变化导致底泥有机质及营养盐的释放,容易引发湖库的富营养化问题. 目前,国内外关于新建大型水库成湖初期的水质和营养物质迁移转化有一定报道[6-7]. 同时,国内外对于各种水体及其沉积物中DOM的光谱特性有一些报道[8-15],研究对象涉及河流[8-10]、湖泊[11,13]、海洋[14]以及河口[15]等. 王立英等[13]运用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究滇池北部沉积物孔隙水中DOM的含量组成和剖面分布. 傅平青等[1]利用荧光发射光谱和三维荧光光谱研究云贵高原湖泊红枫湖和百花湖中的DOM组成、荧光光谱特性和垂直分布情况. 然而在查阅资料范围内,国内外对于水体中DOM的研究中很少涉及人工深水湖泊成湖初期沉积物上覆水及孔隙水中DOM的光谱特性,也鲜有关于人工湖泊成湖过程中污染物DOM来源的探讨. 本文旨在探究新建人工湖泊沉积物上覆水及孔隙水中DOM的分布、来源、组成及垂向分布特征,进一步分析人工湖泊成湖前底泥特征对其的影响. 本文以2011年建坝蓄水形成的河道型深水湖泊沉积物为研究对象,按照蓄水前土地用途、沉积物形成时间及水深,将湖泊沉积物划分为原河道底部沉积物、新淹没底部沉积物以及新淹没边坡沉积物[16],采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱表征湖泊典型区域沉积物孔隙水和上覆水中溶解性有机质DOM的特征,阐释沉积物/水界面处上覆水与孔隙水中DOM光谱特征的垂向变化,分析其中DOM的分布、来源以及组成特征,借以掌握湖泊水环境现状. 研究成果对湖泊水质保持、污染控制和治理修复等后续工作具有理论指导意义,为进一步揭示人工湖泊成湖过程中DOM的组成、来源及其对湖泊富营养化的影响机制提供科学依据.1 材料与方法1.1 研究区域概况图1 龙景湖采样点分布 Fig.1 Distribution of sampling sites in Lake Longjing 研究区域位于重庆市园博园龙景湖(图1)内. 龙景湖于2011年由大坝拦截蓄水形成,水库水位最高处达20~30 m,是典型的新建河道型深水水库. 龙景湖水面总面积约0.67 km2,大坝上游常水位标高306 m,死水位296 m,总库容663万m3,调节库容425万m3,换水周期约2.5年,水源补给主要是降雨径流. 为研究龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中DOM的来源,分析成湖过程中污染物的来源及变化,根据蓄水前土地用途、沉积物形成时间及水深,将沉积物划分为原河道底部沉积物、新淹没区底部沉积物以及新淹没区边坡沉积物[16]. 原河道底部沉积物是龙景湖蓄水前就存在的河道,龙景湖闸坝拦截蓄水前未进行原河道清淤处理,原本存在一定深度的沉积物. 新淹没区底部沉积物是指蓄水前主要为植被和农地的水位较深的中间沉积物,新淹没区边坡沉积物是指蓄水前为裸露土壤和碎石表层的水位较浅的边缘区域沉积物,建设初期施工拦截蓄水时未进行清库工作,存在有机质的蓄积. 龙景湖建设后基本切断了除面源外的其他外源性污染源.1.2 样品采集与现场测定用沉积物柱状采样器(Corer 60,Uwitec,Austria)分别采集龙景湖新淹没区边坡(1#)、原河道底部(2#)和新淹没区底部(3#)的沉积物样品. 采样点使用全球定位系统(GPS)定位,具体位置如图1和表1所示. 采样时间为2015年9月20日,采样当日湖库及其上游无降雨. 现场用便携式多参数分析仪(HACH,HQ40d,USA)测定沉积物/水界面上方30 cm上覆水中的pH值、溶解氧(DO)、电导率(Eh)、温度(T)等指标(表1). 然后用橡胶塞密封柱样,竖直放置,运回实验室,24 h内完成样品预处理和各项指标的测定.表1 龙景湖各采样点基本水质参数Tab.1 Water quality parameters of each sample site in Lake Longjing采样点经纬度水深/mpHT/℃DO/(mg/L)电导率/(μS/cm)新淹没区边坡29°40′53″N,106°32′54″E10.46.6024.32.71439原河道底部29°41′00″N,106°33′00″E16.17.1521.61.14547新淹没区底部29°41′05″N,106°33′08″E7.08.0224.64.094031.3 样品预处理与测定为研究沉积物/水界面附近溶解性有机质的种类及分布,按照1 cm间隔分取沉积物/水界面上方1~5 cm的上覆水以及界面以下1~10 cm沉积物(由于3#采样点新淹没区底部沉积物较浅,采样分离得1~6 cm沉积物),将沉积物置于冷冻离心机(8000转/min,10 min)中离心,上清液即为沉积物孔隙水. 将上覆水和孔隙水用0.45 μm玻璃纤维滤膜(滤膜预先于马弗炉中450℃灼烧4 h)过滤,过滤水样于4℃暗处保存,用于溶解性有机碳(DOC)的测定和光谱分析. DOC测定采用总有机碳分析仪(Liqui TOCⅡ,Elementar,Germany),实验用水均为Milli-Q超纯水(Millipore,18.2 MΩ/cm).1.4 光谱扫描与数据分析紫外-可见光谱测定采用U-3010型紫外-可见分光光度计(HITACHI,Japan),于室温下采用1 cm石英比色皿,在波长200~700 nm(间隔为1 nm)下扫描.特定波长处的吸收系数aλ根据公式(1)计算:aλ=2.303Aλ/l(1)式中,aλ为波长为λ处的吸收系数(m-1),Aλ为波长为λ处的吸光度,l为光程差(m).三维荧光光谱测定采用F-7000型荧光分光光度计(HITACHI,Japan),使用150 W氙弧灯作激发光源,PMT电压为700 V. 荧光激发-发射光谱矩阵的激发波长(λEx)和发射波长(λEm)范围分别为200~450和250~600 nm. λEx与λEm的带通(Bandpass)分别为5和10 nm,激发和发射的间隔均为5 nm,扫描速度为1200 nm/min. 实验空白采用Milli-Q超纯水. 使用SigmaPlot 13.0软件进行三维荧光光谱图的绘制.2 结果与讨论2.1 DOM的紫外-可见吸收光谱特征通常,吸收光谱中波长大于230 nm的区域为不受无机物(如氯化物或溴化物等)干扰的有机物吸收区域,DOM的吸光度值随波长的增大而呈指数减小[17]. 由于天然水中DOM的发色基团众多,在光谱中难以区分,其紫外-可见光谱表现为谱型较宽、没有特征吸收峰,因此,自然水体的吸光度值仅作为溶解性有机碳(DOC)的半定量指标. 常用E2/E3、SUVA254和a260等一系列光谱特征参数和光谱吸收模型来获取DOM的各项信息[18]. 其中,E2/E3(a250/a365,即水样分别在250和365 nm处的吸收系数之比)反映了DOM的分子量大小、芳香性、腐殖化程度以及碳的来源. E2/E3值越大,表明DOM的分子量、芳香性和腐殖化程度越小. SUVA254(a254/DOC,单位为L/(mg·m)为水样在254 nm处的吸收系数与DOC值之比)亦可以反映DOM的芳香化和腐殖化程度[19],SUVA254值越大,DOM 的芳香化和腐殖化程度越高. a260为波长为260 nm处的吸收系数,可以表征DOM中疏水组分的比例,a260值越大,疏水组分比例越高[20]. 3个采样点沉积物上覆水及孔隙水中DOC及紫外-可见光谱参数(E2/E3、SUVA254和a260)的值如表2所示.表2 龙景湖沉积物上覆水和孔隙水的紫外-可见光谱特征参数Tab.2 UV-vis spectra characteristic parameters of overlying water and pore water from Lake Longjing sediments样品属性DOC/(mg/L)E2/E3SUVA254/(L/(mg·m))a260/m-1范围平均值范围平均值范围平均值范围平均值新淹没区边坡上覆水22.6~25.223.6±1.03.13~6.675.32±1.650.968~2.3701.400±0.65720.7~53.030.8±14.9孔隙水39.0~53.944.7±4.73.00~5.674.46±0.871.360~2.2901.720±0.27057.6~167.0106.0±43.9原河道底部上覆水23.2~24.824.3±0.74.29~5.204.82±0.440.560~1.3001.050±0.28713.4~32.225.5±7.1孔隙水42.3~84.360.3±14.72.56~6.004.05±1.030.683~2.2701.480±0.49597.9~248.0168.0±50.0新淹没区底部上覆水20.7~22.121.6±0.55.75~9.507.45±1.690.892~0.9900.971±0.09118.4~24.220.7±2.3孔隙水30.6~69.546.7±15.84.75~5.505.12±0.271.230~2.2301.740±0.37746.1~115.080.1±27.9从表2可以看出,同一采样点的上覆水E2/E3值均大于孔隙水的E2/E3值,而SUVA254值均小于孔隙水的SUVA254值,说明孔隙水中DOM的芳香性和腐殖化程度较高. 临近沉积物-水界面层次的上覆水的 SUVA254值与表层沉积物的孔隙水接近,说明界面处上覆水的有机质组成受表层沉积物的影响,或为采样及运输时晃动所致. 3个采样点上覆水的a260值显著小于孔隙水的(n=41,P<0. 05),表明孔隙水中疏水组分含量大于上覆水. 由于DOM中的疏水组分包含了几乎所有的芳香基,此结果与E2/E3以及SUVA254的结果一致. 有研究表明[18],富里酸(FA)的E2/E3值在4左右,而胡敏酸(HA)的E2/E3值低于富里酸,本研究可推测新淹没区边坡和原河道底部沉积物中DOM的富里酸/胡敏酸小于新淹没区底部. 腐殖化过程主要由微生物作用,最终将有机质转变为腐殖质,从而储存营养物质和能量. 石陶然等[21]采用平衡渗析法等技术研究了滇池表层沉积物中DOM的分子量分布特征,DOM腐殖化程度和芳香性随着分子量的增加而增大. 本研究发现孔隙水的腐殖化程度和芳香性明显高于上覆水,表明沉积物孔隙水中大分子量的DOM较多,沉积物中微生物对有机质的转化起到了重要作用,而界面上覆水中可能存在内源输入的低分子量DOM.2.2 DOM的荧光光谱特征DOM的来源可以通过两个荧光指数来表征,即荧光指数(FI, f450/f500)和生物源指数(BIX). DOM的FI定义为激发光波长为370 nm时,发射波长为450与500 nm时的光谱强度之比,用于腐殖质(尤其是富里酸)的来源评估[15].Battin[22]和McKnight等[23]利用f450/f500对具有复杂发色基团的DOM中腐殖质进行溯源,陆源DOM和生物来源DOM这两个端源的f450/f500分别为1.4和1.9,且受pH影响不大. FI>1.9时,DOM主要源于水体自身微生物活动,自生源特征明显;FI<1.4时,DOM以外源输入为主[24]. BIX定义为激发波长为310 nm,发射波长在380和430 nm时荧光强度的比值,用于评估样本中微生物来源的DOM的相对贡献率[15]. BIX值的增加伴随着β荧光团含量的增加,而β荧光团与新近产生的有机质有关[25]. BIX<0.6时,表示DOM中含有较少微生物来源的DOM;BIX值的范围为0.6~0.7时,DOM具有较少的自生组分;BIX 值的范围为0.7~0.8时,DOM具有中度新近自生源特征;BIX值在0.8~1.0之间时,DOM具有较强自生源特征;BIX>1.0时,DOM为生物或者细菌活动产生[15].龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中DOM的FI范围为1.84~2.17,平均值为1.98±0.07,除新淹没区底部沉积物界面以上3~5 cm的上覆水中DOM的FI值略小于1.9外,其余水样的FI值均大于1.9(图2),这表明龙景湖上覆水和孔隙水中的DOM主要源于水体自身微生物活动,自生源特征明显. 新淹没区底部(龙景沟)汇水面积较大,汇水区地形呈V型峡谷状,在采样前期降雨中大量营养盐颗粒物和有机碎屑随地表径流经该处的雨、污水管携入[16],导致该区域上覆水的DOM 可能同时来自陆源和生物源,该点的沉积物DOM来源为生物源.图2 龙景湖沉积物上覆水和孔隙水的荧光指数、生物源指数的垂向分布特征Fig.2 Vertical profiles of FI and BIX of overlying water and pore water from Lake Longjing sediments除少数上覆水样点外,龙景湖3个样点上覆水和孔隙水DOM的BIX值大小顺序为原河道底部>新淹没区底部>新淹没区边坡. 上覆水中DOM的BIX值均大于1.对于孔隙水,原河道底部样点DOM的BIX值大于1,新淹没区边坡和新淹没区底部的孔隙水DOM的BIX值范围为0.9~1.0. 龙景湖沉积物-水界面上覆水的BIX值大于1,表明DOM主要由水体内部生物及细菌活动产生,同时可能存在新近释放到水体的有机质,孔隙水DOM的BIX数值也相对较高(均>0.9),对应了显著的自生源特征. 该分析结果与DOM的荧光指数所揭示的自生源特征的结果明显一致. 3个采样点上覆水DOM的BIX均大于孔隙水DOM,而原河道底部孔隙水DOM 的BIX值大于新淹没区边坡和新淹没区底部,表明原河道底部沉积物中的生物或细菌更活跃. 原河道底部沉积物-水界面以下0~3 cm的孔隙水的BIX值与上覆水差异不大,这可能是由于原河道采样点水深较深(达16.1 m),水体底部长期厌氧,沉积物-水界面附近均处于强还原环境,表层沉积物和上覆水体环境差异性较小. 综上所述,FI和BIX这2种荧光指数在龙景湖沉积物孔隙水中DOM的来源上具有良好的指示性,揭示了龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中的DOM主要为生物源,具有较强的自生源特征.表3 龙景湖沉积物上覆水及孔隙水中DOM的主要荧光峰[23]Tab.3 Main fluorescence peaks of DOM in overlying water and pore water from Lake Longjing sediments谱峰名类型λEx(nm)/λEm(nm)C类富里酸荧光峰320~380/420~500A类富里酸荧光峰230~260/400~480TT1类色氨酸荧光峰270~280/334~360T2类色氨酸荧光峰220~235/334~360BB1类酪氨酸荧光峰270~280/304~310B2类酪氨酸荧光峰220~235/304~3102.3 DOM的三维荧光光谱由于荧光光谱性质分析中荧光指数等指标在荧光性质的定量分析上缺乏解析芳香族DOM异质性的能力,因此需要利用荧光激发-发射光谱矩阵来得到更多的荧光光谱信息,以进一步分析龙景湖沉积物上覆水及孔隙水中DOM的组成及来源. 通过荧光激发-发射光谱矩阵绘制的三维荧光光谱图,可以直观地发现不同来源的DOM因其含有不同的荧光基团,在图中显示为不同位置的荧光峰. 根据Chen等[26]的研究结果对三维荧光光谱图进行区域划分,龙景湖沉积物上覆水和孔隙水样共得到6种主要的荧光峰(表3). 荧光峰A、C属于类腐殖酸荧光,代表较难降解的DOM,被认为与腐殖质结构中的羰基和羧基有关,主要来自于陆源输入. 荧光峰C属于类腐殖酸,通常被临近的荧光峰(如T1峰)覆盖一部分,对其荧光中心的研究报道较少. 有研究将C峰归因于类腐殖有机物,由木质素和其他降解的植物的不同分子组成,是市政固体废物中C峰的潜在贡献者. T峰和B峰合称为类蛋白荧光峰,与微生物活动相关,可以通过外源进入湖泊或微生物活动产生[27]. B峰(包括两个不同峰位的B1峰和B2峰)代表的类酪氨酸物质,可以是自由分子或与氨基酸、蛋白质结合,而与T峰(包括两个不同峰位的T1和T2峰)相关的类色氨酸化合物,可以是自由分子或与蛋白质、杀虫剂、腐殖质结构相结合.3个采样点沉积物上覆水及孔隙水中DOM的三维荧光光谱如图3~5所示. 3个采样点所有水样均不同程度地出现A峰、B峰和T峰,且在较深层次孔隙水中不同程度地出现C峰.图3 新淹没区边坡沉积物上覆水及孔隙水中DOM的三维荧光光谱(其中,1-OW1~1-OW5为上覆水,1-PW1~1-PW10为孔隙水)Fig.3 Three-dimensional fluorescence spectra of DOM in overlying water and pore water from newly submerged sediment along the lakeside新淹没区边坡沉积物上覆水中显示4个类蛋白峰(B1、B2、T1和T2)和A峰(图3),其中B1峰和T2峰很明显,B2峰和T1峰向沉积物-水界面方向有增强趋势,上覆水中出现类腐殖酸峰(A峰),说明可能存在陆源有机质输入. 由于龙景湖在建湖时已经切断了除面源外的其他外源性污染源,故认为可能是地表径流、降雨等导致的陆源输入. 孔隙水中4个类蛋白峰、A峰和C峰都存在,表层孔隙水(0~5 cm)的B2峰和T2峰较深层孔隙水和界面上覆水更为明显,仅在深层孔隙水中存在C峰(6~10 cm). 在深层孔隙水中,A峰和C峰随深度的增加而变强,而B峰和T峰逐渐减弱. 根据荧光峰的分布及变化规律可知,新淹没区边坡沉积物上覆水和表层孔隙水中DOM以色氨酸和酪氨酸等芳香族类蛋白物质为主,且表层沉积物孔隙水中的类蛋白物质含量高于上覆水,深层孔隙水中含有大量的类腐殖质. 这是由于表层沉积物中有机质含量较高,微生物通过有氧或厌氧呼吸降解有机物并产生大量的可溶性副产物,成为上覆水DOM的来源之一. 结合成湖背景进行分析,新淹没边坡在成湖前属山林或农田土地,建湖后形成新淹没区,建湖初期并未对湖泊及其周围区域进行清库处理,边坡残留了原始植被和土壤,导致深层沉积物中腐殖质含量较高. 李昆等[28]在研究城市雨水管网沉积物中不同分子量DOM的空间分布时发现,腐殖类物质主要集中在大分子量(大于10 kDa)DOM区域且随分子量增大DOM腐殖化程度升高,小分子量(小于3 kDa)DOM主要是类蛋白物质,此结论与紫外-可见光谱特征指标E2/E3的认定一致. 综上,新淹没区边坡沉积物上覆水和表层孔隙水的DOM以小分子量类蛋白物质为主,深层孔隙水中含有大量的大分子类腐殖质,且随着深度的增加,腐殖化程度升高. 此结果与前文紫外-可见光谱分析结论中E2/E3、SUVA254、a260所揭示的结果一致.图4 原河道底部沉积物上覆水及孔隙水中DOM的三维荧光光谱(其中,2-OW1~2-OW5为上覆水,2-PW1~2-PW10为孔隙水)Fig.4 Three-dimensional fluorescence spectra of DOM in overlying water and pore water from original riverbed sediment如图4所示,和新淹没区边坡相似,原河道底部沉积物上覆水显示4个类蛋白峰和A峰,B1和T2峰较强,B2、T1和A峰较弱. 孔隙水中出现4个类蛋白峰、A 峰和C峰,表层孔隙水(1~5 cm)中荧光峰很集中,B峰和T峰较为突出,这表明类色氨酸和类酪氨酸物质是表层孔隙水DOM中的主要组分. 随着深度的进一步增加,孔隙水中T1峰减弱,A峰增强并在6~10 cm孔隙水中出现C峰,C峰的强度也有增强趋势. 与新淹没边坡相比,原河道深层孔隙水(6~10 cm)中B2和T2峰较强. 这可能是由于龙景湖蓄水前未进行原河道的清淤处理,该区域沉积物较厚且水深较深(16.1 m),深层沉积物的厌氧还原环境和充足的营养供给等条件,促使微生物活性较强,与微生物活性相关的B和T峰较强. 上述荧光光谱BIX指标也表明,原河道沉积物中的生物或细菌较新淹没区边坡和新淹没区底部更活跃. 因此,原河道底部沉积物上覆水和表层孔隙水的DOM以类蛋白物质为主,深层孔隙水中同时含有类蛋白物质和类腐殖质.图5 新淹没区底部沉积物上覆水及孔隙水中DOM的三维荧光光谱(其中,3-OW1~3-OW5为上覆水,3-PW1~3-PW6为孔隙水)Fig.5 Three-dimensional fluorescence spectra of DOM in overlying water and pore water from newly submerged bottom sediment新淹没区底部沉积物上覆水中主要显示B1、T2峰,界面上3~5 cm上覆水中不存在B2峰,B2、T1、T2和A峰向界面方向逐渐增强. 新淹没区底部沉积物孔隙水的三维荧光光谱荧光结构与上述样品的结构稍有不同,在3~4 cm孔隙水中就开始出现C峰,且随着深度的逐渐增强(图5). 这表明相比于新淹没区边坡和原河道底部,新淹没区边坡沉积物的孔隙水中类腐殖质含量最高,与前述紫外-可见光谱特征中各指标平均值表征结果相同. 再者,在沉积物/水界面附近(界面上2 cm上覆水和界面下2 cm孔隙水)B峰和T峰较弱,表明新淹没区底部沉积物-水界面附近微生物活性不强. 这可能是因为蓄水前新淹没底部主要为裸露土壤和碎石表层,加之该点水深相对较浅(7 m),致使表层沉积物微生物活性较弱.3 结论1)龙景湖沉积物孔隙水中DOM的芳香性和腐殖化程度高于上覆水,疏水组分在孔隙水中的相对含量高于上覆水,界面上覆水体中可能存在内源输入的低分子量DOM;新淹没边坡和原河道底部沉积物中富里酸/胡敏酸比值低于新淹没底部.2)龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中的DOM主要源于水体自身生物或者细菌活动,具有较强的自生源特征且沉积物存在向上覆水释放有机质的潜力.3) 龙景湖新淹没区边坡沉积物上覆水和表层孔隙水中的DOM以小分子量类蛋白物质为主,深层孔隙水中含有大量的大分子类腐殖质,且随着深度的增加,腐殖化程度升高. 原河道底部沉积物上覆水和表层孔隙水的DOM以类蛋白物质为主,深层孔隙水中同时含有类蛋白物质和类腐殖质. 新淹没区底部沉积物上覆水DOM主要为类蛋白物质,接近沉积物-水界面的上覆水出现类腐殖质物质且浓度向界面方向逐渐升高,孔隙水DOM中类腐殖质含量较另外两个采样点更高. 以上荧光光谱特征与龙景湖的建湖背景有一定联系,此部分结论与紫外-可见光谱特征结论具有一致性.4 参考文献【相关文献】[1] Fu PQ, Wu FC, Liu CQ et al. Three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy of dissolved organic matter from Chinese highland lakes. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2007, 38(6): 512-520. [傅平青, 吴丰昌, 刘丛强等. 高原湖泊溶解有机质的三维荧光光谱特性初步研究. 海洋与湖沼, 2007, 38(6): 512-520.][2] Birdwell JE, Engel AS. Characterization of dissolved organic matter in cave and spring waters using UV-Vis absorbance and fluorescence spectroscopy. Organic Geochemistry, 2010, 41(3): 270-280.[3] Yao X, Zhang Y, Zhu G et al. Resolving the variability of CDOM fluorescence to differentiate the sources and fate of DOM in Lake Taihu and its tributaries. Chemosphere, 2011, 82(2): 145-155.[4] Wang L, Wu FC, Zhang R et al. Characterization of dissolved organic matter fractions from Lake Hongfeng, Southwestern China Plateau. Journal of Environmental Sciences, 2009, 21(5): 581.[5] Leenheer JA, Nanny MA, Mcintyre C. Terpenoids as major precursors of dissolved organic matter in landfill leachates, surface water, and groundwater. Environmental Science and Technology, 2003, 37(11): 2323-2331.[6] Zhang Z, Yang DX, Wang B et al. Study on water environment characteristics of an incipient artificial lake. Chinese Journal of Environment Engineering, 2010, (6): 1321-1326. [张智, 杨冬雪, 王斌等. 某人工湖成库初期水环境特征研究. 环境工程学报, 2010, (6): 1321-1326.] [7] Ioriya T, Inoue S, Haga M et al. Change of chemical and biological water environment at a newly constructed reservoir. Water Science and Technology, 1998, 37(2): 187-194. [8] Wei H, Jung H, Lee JH et al. Differences in spectroscopic characteristics between dissolved and particulate organic matters in sediments: Insight into distribution behavior of sediment organic matter. Science of the Total Environment, 2016, 547: 1-8.[9] Shank GC, Zepp RG, Whitehead RF et al. Variations in the spectral properties of freshwater and estuarine CDOM caused by partitioning onto river and estuarine sediments. Estuarine Coastal and Shelf Science, 2005, 65(1/2):289-301.。
湖泊调查报告
湖泊调查报告湖泊调查报告湖泊是自然界中一种重要的水体,它们不仅给人们提供了饮用水和灌溉水资源,还是生态系统的重要组成部分。
为了更好地了解湖泊的现状和问题,我们展开了一次湖泊调查。
本报告将详细介绍我们的调查结果,并提出一些建议以改善湖泊环境。
1. 湖泊的地理特征和水质状况我们选择了某地的ABC湖进行调查。
ABC湖位于城市的东部,是一个面积较大的淡水湖。
湖泊周围环境优美,水质清澈,但我们发现湖泊的一些地区存在水质污染问题。
通过对湖泊水样的采集和分析,我们发现湖泊中的溶解氧含量较低,表明湖泊水体存在一定程度的富营养化现象。
此外,湖泊中的氨氮、总磷和总氮含量也超过了国家标准。
这些污染物的存在可能是由于周围农田的农药和化肥流入湖泊,以及城市排污口的存在。
2. 湖泊生态系统的状况湖泊是一个复杂的生态系统,其中包括了多种生物。
我们进行了湖泊生物多样性的调查,并发现湖泊中有大量的浮游植物和浮游动物。
这些浮游生物是湖泊食物链的重要组成部分,它们提供了丰富的食物资源。
然而,由于湖泊的富营养化问题,湖泊中的水生植物过度繁殖,导致湖泊水体的透明度下降,对浮游生物的生存环境造成了一定的影响。
此外,我们还发现湖泊中的底栖生物种类较少,这可能是由于水质污染和栖息地破坏所致。
3. 湖泊管理和保护建议为了改善湖泊的水质和生态系统状况,我们提出了以下几点建议:(1)加强农田管理:农田是湖泊水质污染的重要来源之一,应加强农田管理,减少农药和化肥的使用量。
同时,推广有机农业和生态农业,减少对湖泊的污染。
(2)完善城市排污系统:城市排污口是湖泊水质污染的主要原因之一,应加强城市排污系统的建设和管理,确保污水经过适当的处理后再排放入湖泊。
(3)加强湖泊保护意识:加强公众对湖泊保护的意识,提倡环保行为,减少湖泊的人为破坏。
同时,加强湖泊的监测和管理,及时发现和解决湖泊问题。
(4)恢复湖泊生态系统:采取措施恢复湖泊的生态系统,包括清除水生植物过度繁殖的问题,改善水体透明度,提高湖泊的生物多样性。
人工湖泊水生态评估探讨(2016)
2.1
麓湖基本情况
麓湖位于成都市双流县,为麓湖生
态城的景观湖,是成都最早构建水生 态系统工程的人工湖。 Ø 湖面面积29万m2,平均水深2.4m。 Ø 生态系统:构建沉水植物群落、底 栖生物群落、鱼类群落等生物网体 系。 Ø 沉水植物:马来眼子菜、菹草、狐 尾藻、黑藻、金鱼藻、苦草等,优 势种为苦草。 Ø 进水:东风渠老南干渠。
控制锦城湖总磷在0.034mg/L范围内,有利于控制水华的爆发。
三、人工湖泊水生态评估探讨
3.2
人工湖水生态评估框架的构建
目前城市水生态系统的建设愈发重视,但其评价体系尚未统一, 因此建立统一的评价体系或框架对于人工湖水生态的管理和维护有着 重要意义,本研究拟定的评估框架如表所示。
比例(%) 级别 生态化评语
Preston et al,1980;Takamura,1984;Bostrom,1989);
Ø
奢侈消费机制:可吸收过量营养盐储存体内应对环境变化(Jone D D et
al,1971)。
在环境适宜的环境中,蓝藻的生理生态优势就充分表现出来,大量 生长繁殖形成水华。
蓝藻水华的危害
Ø
破坏水体生态系统平衡:降低水
0~20 Ⅴ 差
20~40 Ⅳ 较差
40~60 Ⅲ 一般
60~80 Ⅱ 较高
80~100 Ⅰ 高
四、人工湖水生态评估的关键问题
4.1
强化人工湖水生态管理要点
加强地方环保部门与湖泊管理部门的统一协调管 理,对湖泊进水严格监测、控制
加强对大气干湿沉降、地表径流、降雨及面源污 染的监测,实时掌握污染源状况
双流麓湖 高新区锦城湖 上海滴水湖
双流南湖
天府新区兴隆湖 成都南湖
人工湖水治理设计方案
人工湖水治理设计方案引言人工湖是由人工手段建造的水体,常用于城市景观和水资源管理。
然而,由于人为干预和自然因素的影响,人工湖水质常常受到污染和富营养化的威胁,对周边生态环境和人类健康造成潜在风险。
因此,制定合理的人工湖水治理设计方案,对于保护和恢复人工湖水质具有重要意义。
本文将介绍一种针对人工湖治理的设计方案,包括水质监测、污染源控制、富营养化治理和生态修复等方面,旨在提供一套全面有效的解决方案来改善和保护人工湖水质。
水质监测水质监测是人工湖水治理的基础和前提,通过监测水体的物理、化学和生物学指标,可以及时发现异常情况并采取相应的措施。
以下是一些常见的水质监测指标:•水温•pH值•溶解氧•叶绿素a含量•氨氮和硝酸盐含量•浊度•类藻毒素含量定期对人工湖水体进行监测,建立水质监测网络,可以及时获取水质数据并进行分析,为后续的治理工作提供支持。
污染源控制污染源控制是人工湖水治理的核心任务之一,通过减少和控制污染源的排放,可以防止水质污染进一步加剧。
以下是一些常见的污染源控制措施:1.工业废水治理:对于工业企业排放的废水,应建立相应的处理设施,通过物理、化学或生物方法进行处理,并确保排放符合相关的环境标准。
2.农业面源污染控制:采取合理的农业耕作措施,如植被覆盖、合理施肥、农药和化肥的正确使用等,减少农业活动对人工湖的污染负荷。
3.城市污水处理:对于城市生活污水,应建立完善的污水处理系统,确保污水经过处理后达到排放标准。
4.固定源污染控制:对于固定源排放的污染物,如化工厂、煤电厂等,应进行巡检和监管,确保其排放符合标准。
通过综合采取以上措施,可以有效地控制和减少人工湖水体的污染负荷。
富营养化治理富营养化是人工湖水质问题的常见类型之一,主要表现为水体中的营养盐(氮、磷等)过高。
这种现象容易导致藻类过度繁殖,形成赤潮等问题,对湖泊生态系统产生巨大影响。
为了治理人工湖的富营养化问题,可以采取以下措施:1.生物修复:引入适当的浮游植物和底栖生物来调节水中的营养盐含量,如利用微生物、浮游植物和鱼类等生物来降低水体中的氮、磷等营养盐。
人工湖水环境监测
采样点布设、采样时间和频率、采样方法:①采样点布设:湖泊的采样点应尽可能覆盖污染物所形成的污染面积,并切实反映水域水质特征;如果校园排水是直接排入城市下水道,可以在校园污水总排放口或污水排放口进行采样布点,以了解其排水水质和处理效果。
②采样时间和采样频率:监测目的和水体不同,采样的频率往往也不相同。
对湖泊的水质调查3~4d,至少应有1d对所有已选定的水质参数采样分析。
一般情况下,每天每个水质参数只采一个水样。
对校园污水总排放口或污水排放口,可每隔2~3h采样一次。
③采样方法:根据监测项目确定是混合(综合)采样还是单独采样。
采样器需事先用洗涤剂、自来水、10%硝酸或盐酸和蒸馏水洗涤干净、沥干,采样前用被采集的水样洗涤2~3次。
采样时应避免激烈搅动水体和漂浮物进入采样桶;采样桶桶口要迎着水流方向浸入水中,水充满后迅速提出水面,需加保存剂时应在现场加入。
为特殊监测项目采样时,要注意特殊要求,如应用碘量法测定水中溶解氧,需防止曝气或残存气泡的干扰等。
采样点、采样时间和频率、水样采集类型列于表3中。
表3采样点、采样时间和频率、水样采集类型5.分析方法、数据处理与结果表示:①分析方法:按国家环保局规定的《水和废水分析方法》进行,可按表4编写。
表4监测项目的分析方法及检出下限②数据处理:监测结果的原始数据要根据有效数字的保留规则正确书写,监测数据的运算要遵循运算规则。
在数据处理中,对出现的可疑数据,首先从技术上查明原因,然后再用统计检验处理,经检验验证后属离群数据应予剔除,以使测定结果更符合实际。
③分析结果的表示:可按表5对水质监测结果进行统计。
表5水质监测结果统计表6.对校园内水及污水水质进行简单评价:校园的水及污水水质与国家相应标准比较,并得出结论;分析校园水及污水水质现状;提出改善校园水及污水水质的建议及措施。
人工湖环境保护技术与维护措施分析
人工湖环境保护技术与维护措施分析随着城市化进程的加速,人工湖成为城市里越来越流行的水景,因其美化城市环境的作用,得到了人们的青睐。
但是随之而来的是环境问题,需要有效的保护和维护措施来确保人工湖环境的健康和安全。
一、水质管理人工湖的水质管理至关重要。
水质管理不仅需要定期检测,而且需要在检测出问题后采取有效的措施。
主要包括以下几个方面:1. 水体颜色水的颜色是判断水质的重要指标之一。
如果水的颜色变浅或发现有色底泥,那么可能是水中含有过量的营养物质或其他污染物质。
这时候需要采取有效的措施来净化水体。
2. 溶解氧水体中溶解氧的含量对生态环境也有重要影响。
低溶解氧的情况可能导致水中生物的死亡,从而影响整个生态系统的平衡。
需要采取加氧、增加水深、增加水体流通等措施来解决。
3. pH值pH值是用来衡量水体是否酸性或碱性的指标。
如果pH值过低或过高,就会对水中的生物产生不良影响,甚至导致死亡。
需要采取调整水质、改变水生物种和增加水草等措施来解决。
二、底泥管理底泥是指水底的泥沙和生物残渣。
底泥的污染会导致水质变差,对水生态系统的平衡产生负面影响。
因此,定期清理底泥是保护人工湖环境的一种重要措施。
底泥清理需要用到专业的设备,例如吸泥船、吸泥器等。
在清理底泥之前,需要进行科学而合理的方案制定。
一般需要考虑底泥深度、泥沙组成、水深厚度等因素,避免对水生态系统造成不良影响。
三、植被管理水生植物对水质管理和底泥管理具有重要作用。
通过增加水生植物来提高水质和控制水质,也可以减少底泥的堆积和减轻水生态系统中富营养化的压力。
植被管理的工作主要包括补植和修剪。
为了保持水域的美观性和生物多样性,补植应该合理安排。
同时,修剪的时候要根据不同植物的生长习惯和分布情况来制定合理的方案,保持植物的生长和防止水质污染。
四、废弃物管理人工湖周围可能会产生很多废物,例如垃圾、污水、养殖废料等。
废物容易成为人工湖环境污染的来源。
因此,采取有效的废物管理措施是十分关键的。
湖泊水环境的特征
湖泊水环境的特征
湖泊是陆地上一种特殊的自然水体,具有以下几个特征:
1. 封闭性。
湖泊的水源一般来自于降水和入湖河流的水,没有出污入海的通道,基本上是一个封闭的系统。
2. 自净作用。
由于湖泊水域相对封闭,自20世纪50年代以来人们逐渐认识到,湖泊水体具有一定的自净作用,可以通过微生物降解、物理沉淀、化学吸附等机制净化水质。
3. 储水作用。
湖泊可以储存雨水和河水,供人们灌溉农田、饮用、工业用水等。
4. 生态环境保护作用。
湖泊是重要的生态系统,拥有大量的自然资源和生态价值,对当地的生态环境保护和自然景观的维护起着重要作用。
5. 稳定性。
湖泊的水位、水质、水温等环境因素的波动比较缓慢,稳定性相对较强。
但同时,湖泊也容易受到人类活动和气候变化等因素的干扰。
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( 1. 重庆大学三峡库区生态环境教 育部重点实验室, 重庆 400045; 2. 重庆桃花溪市政建 设有限公司, 重庆 400050)
摘 要 通过对某新建人 工湖水温、DO、SD、pH、TN、TP、CODM n、Ch la、藻 类和水 动力条件 10项 环境因 素的特 征、趋势 分析, 研究人工湖成库初期水环境特征。实验结果表明, 成库初期, TN、TP 等营养盐处于累积高峰期, 通过计算 N /P比 和相 关性分析, 磷为藻类生长时期的限制性因子; 人工湖基本处于准静止状态 ( 流速小于 011 m / s), 为藻 类生长提 供有利条件; 人工湖藻类种类和密 度随时间而变动, 出现高峰值, 在调查阶 段主要 藻种为 蓝、绿 藻; 叶 绿素 a含 量一直 处于较高 水平, 并 分别与 TP、SD、pH、DO 之间存在显著的相关性。
基金项目: 重庆市科技攻关计划项目 ( CSTC, 2006AB7054) 收稿日期: 2009 - 06- 12; 修订日期: 2009- 08 - 06 作者简介: 张智 ( 1960~ ), 男, 教授, 博士生导 师, 主要从事水资 源保
护、水生态工程技术、水处理技术的研究与教学。 E-m ai:l zhangzh icq@ 126. com
重要的, 因此有必要对其水环境特征进行研究, 尤其 量和叶绿素 a浓度均较高, 第一年出现最大值, 并达 是对于新建人工湖。新建湖库在蓄水之后, 随着生 到富营养化水平 [ 2] 。国内, 飞来峡水库, 在成库后
态环境由陆生变为水生, 植被腐烂降解及土壤中有 的第一年 TN 达到最大值, TP 在枯水期呈现逐年增
关键词 人工湖 成库初期 营养状态 藻类
中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2010) 06-1321-06
Study on water environm ent characteristics of an incipient artificial lake
Zhang Zh i1 Y ang D ongxue1 W ang B in2 F ang X iaox ian2 W ang L ing li2
人工湖位于重庆市, 长江一级支流上。于 2008 体垂直混合更有利于绿藻的生长。 2008年 7~ 9月 年 6月成库, 以蓄洪调节洪峰为主要功能, 满足下游 人工湖藻类第一次爆发。秋季气温开始下降, 水体
都市区防洪要求, 在无雨时以一定流量下泄, 作为景 产生对流, 使得分层逐渐消失, 水温分层不明显。如
2. Taohuaxi M un icipal C ons truction L im ited Company, C hongq ing 400050, Ch in a)
Abstract T he w ater environm ent characterist ics of a new artificia l lake w ere studied, by analyzing the characteristics and tendency of ten environm enta l factors, w h ich w ere w ater tem perature, DO, SD, pH, TN, T P, CODM n, Ch la, algae and hydrodynam ic condition. T he experim en tal results show ed tha,t in the incip ient stage, the accumu lation o f nutrients such as TN, TP w ere in the peak period and phosphorus w as the restrictive factor of algal grow th by calcu lating the nitrogen phosphorus rat io and ana ly zing co rrelat ion. The artificia l lake is basically in a state of quas-i static ( velocity of flow w as sm aller than 011 m / s) , prov id ing advantageous conditions fo r algal grow th. A lgae spec ies and density vary w ith t im e, and appear peak value, the m a in species w ere chlorophyta and cyanophy ta during the investigation stage. Chlorophyl-l a w as alw ays in the high leve,l w hich had a significan t co rre lation w ith TP, SD, pH and DO, respectively.
小, 汇水量小, 交换水量调节能力小; 受污染风险大; 报道, 对成库初期水质进行分析表明, 水库在成库初
生态环境脆弱, 发生富营养化的可能性较大等特点。 期的一段时间内都发生了不同程度的富营养化, 例
作为城市景观的重要组成部分, 其水质保持是非常 如, 日本的 Sapporo湖在建成后的两年中, TN、TP 含
各层水体差异较小, 湖水表层 pH 介于 7148~ 9190 215 总 磷
之间; 2009年 3月份和 4月份, 表层 pH 最大, 与藻
通过监测雨水中总磷 ( TP ) 含量及补水工程出
类大量繁殖有关, 而下层水体则由于死亡藻体的腐 水监测等实验, 推断人工湖水体总磷的主要来源为
化耗氧, pH 则稍有下降。冬季光照减少, 藻类数量 地表径流输入、降雨和补水工程的出水以及成库初
K ey w ord s art ific ia l lake; incipient stage; nutrient state; algae
因人居环境建设的需要, 目前各大城市建设有 间过程, 水动力条件的变动将显著影响浮游植物的 很多人工湖。人工湖 作为小型水库 具有汇水面积 生长 [ 5] 。根据现有资料, 国内外对大型水库有相关
为 10 m。
人工湖属北亚热带湿润季风气候区中的盆地南
部长江河谷区, 流域气候具有四季分明、气候温和、
降水丰沛、空气湿润, 且冬暖春早, 初夏多雨, 盛夏炎
热常伏旱, 秋迟多连绵阴雨, 以及无霜期长、风速小、
湿度大、云雾多、日照少等气象特征。
112 样品采集
于 2008年 7月 ~ 2009年 4月, 每月取样 4次。
212 水体透明度
透明度 ( SD) 的大 小主要与 藻类的生 长有关。
人工湖透明度年平均值在 0190~ 1105 m 之间, 最高 出现在 2008年 12月份 2180 m; 最小出现在 2009年
3月 5点库湾处 0130 m。由图 3可知, 在 2次藻类
爆发期间, 透明度最低。冬季温度下降, 藻类数量减
机质和营养盐的释放, 通常会出现一个 / 营养上升 0
期 [ 1] 。在 / 营养上升 0期, 浮游植物生产率和现存量
均出现高峰期, 蓝绿藻的种类增加明显, 生物量得到 积累, 并且群落也不断发生变化 [ 2~ 4 ] 。另一方面由 于成库初期水动力条件处于变动时期, 水深增加, 水
流速度变缓, 水的理化性质会发生一系列变化, 水体 中的浮游生物对环境化学条件的适应需要一定的时
第 4卷 第 6期 20 1 0年 6月
环境 工 程学 报
Ch inese Journal of Env ironm enta l Eng ineering
V o l. 4, N o. 6 Jun . 2 0 1 0
某人工湖成库初期水环境特征研究
张 智 1 杨冬雪1 王 斌2 方晓先 2 汪玲丽 2
图 3 主要径流区透明度变化
F ig1 3 V ariations o f SD in m ain run-o ff area
图 5 溶解氧变化
加。 t检验结果表明, 表层 pH 总体较其他层高, 与
F ig1 5 V ariations o f disso lved oxyg en
底层均值差异为 0149, 显著性概率为 01004。其他
13 22
环境 工程学报
第 4卷
加的趋势, 第三年仍处于中度富营养化水平 [ 6] 。
光光度法; 水温: 温度计; 透明度: Secch i盘法; 溶解
目前国内对人工湖成库初期水质演变规律和影 氧: 便携式溶氧仪; pH: 便携式 pH 计; 叶绿素 a: 丙
响因素方面的研究鲜有报道。本文以某人工湖为研 酮提取分光光度法; 流速: LS45A 流速仪; CODM n: 酸 究对象, 在成库初期对其水质跟踪监测, 研究水环境 性高锰酸钾法; 优势藻种: 光学显微镜。
状况及变化规律, 掌握人工湖成库初期的富营养状 况, 为采取合理的措施保护新建人工湖水环境提供
2 水质分析
科学依据, 同时也为其他新建人工湖成库初期水环 211 水 温
境特征的研究提供借鉴。
人工湖全年水温变化范围在 8. 10~ 33. 30 e ,
1 材料与方法
111 人工湖概况
最高、最低水温分别出现在 2008年 7月和 2009年 1 月份。水温随季节变化较为明显, 夏季出现热分层 现象, 静止或流动极慢的水体有利于蓝藻爆发, 而水