太湖流域出入湖河流水污染特征研究

【摘要】：治湖先治河。河流是连接湖泊流域陆域与水域最重要的通道。为了把握太湖流域出入湖河流水污染特征,解析环太湖出入湖河流氮、磷元素污染的主要时空分布与污染驱动因子,本研究以53条主要出入湖河流为研究对象,在2008年10月至2010年9月的两年间,逐月进行了河流水文、物理化学以及生态指标的现场调查与监测。在调查与分析基础上,分析了太湖流域污染物的分区特征及主要污染因子,计算了两年间的平均年出入湖水量以及污染物质入湖量,解析了N、P污染的时空分布特征,并对入湖河流采样点周边土地利用方式与水质指标的相关性做出分析。研究结果表明： 1)研究期间出入湖河流水质达标率为36.90%,主要影响指标为氨氮,上游区域的无锡地区以及常州武进地区达标率最低,湖州及下游苏州交界地区达标率相对较好； 2)研究期间出入湖河流水质等级以Ⅲ类(27%)和ⅣV类(31%)为主,出湖河流水质明显好于入湖,河流冬季水质最差,夏季最好。 3)出入湖水量平衡计算表明,研究期间平均年入湖水量94.02亿吨,出湖水量101.60亿吨。主要污染物TN、TP年入湖量分别为5.11万吨、1918吨,出湖量分别为3.60万吨、1103吨。各污染物在湖内滞留率存在差异,不同形态可溶性N、P在湖内的滞留率最高,与湖内生态系统的摄取利用直接相关。TN、TP入出湖通量自2000年来有增加的趋势。引江济太对太湖整体水质改善有积极作用。区域入湖河流水质与同期相应区域太湖湖体水质有较好相关性,表明入湖河流对太湖水质影响较大。 4)以出入湖河流为聚类对象,以出入湖河流水质指标为聚类标准,利用系统聚类法将出入湖河流分为污染程度不同的三类,这三类在地域上分别与本文定义的入湖河流、出湖河流以及往复河流相对应。利用因子分析方法对每一类河流进行分析,分析显示太湖入湖河流水质状态是以氮污染为主导因素,磷污染次之,出湖河流主导因子为CODMn、TP等； 5)主要污染物时空分布特征分析表明,各类形态氮浓度季节变化明显,大多为冬季春季夏季秋季,其空间分布均呈现出西北部高、东南部低的趋势。DTN是TN的主要组成部分,约占77.81%,而DTN的组成中,NH4+-N、NO3--N及溶解性有机氮(S-org-N)分别约占35.37%、41.15%和23.48%。 6)主要污染物时空分布特征分析表明,各类形态磷的季节变化相对较弱,其空间分布特征与氮相似,表现为西北部高、东南部低。溶解性总磷(DTP)约占总磷(TP)的40-50%,且入湖河流DTP占比高于出湖河流。与之相反,不溶性磷(PP)约占总磷(TP)的50-60%,且入湖河流PP占比低于出湖河流。PO43--P为DTP的主要组成部分,约为61.51%。 7)以河流监测点为原点,划分不同半径缓冲区,分析入湖河流采样点周边土地利用方式与监测点水质指标的相关性,结果表明,太湖河流周边土地利用格局较为单一,主要以耕地以及建设用地两种类型为主,林地草地严重不足；缓冲区内土地利用格局与水质关系密切,呈现距离尺度效应,即正负相关性质的转换。缓冲区半径0.3 km范围的土地利用格局对河流水质影响最为显著,表明河流两侧城镇、农村建设用地控制,以0.3 km以上比较适宜。 本研究为太湖流域平原河网地区水质污染防治提供一定的理论基础。 【关键词】：太湖 出入湖河流 水量水质 多元统计分析 氮磷时空分布 土地利用 缓冲区分析
【学位授予单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X522
【目录】：

• 致谢5-8
• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 1 前言12-19
• 1.1 湖泊、河流与流域的关联性12-13
• 1.2 流域环境恶化对水体污染的影响13-14
• 1.3 土地利用与水体污染的关联特征14-15
• 1.4 我国水体富营养化特征及因素15-16
• 1.5 太湖及其出入湖河流污染研究进展16-18
• 1.6 开展太湖流域出入湖河流水污染特征解析的目的与意义18-19
• 2 研究区域与方法19-31
• 2.1 自然环境简介19-25
• 2.2 断面布设25-27
• 2.2.1 采样点选取原则25
• 2.2.2 采样点分布25-27
• 2.3 监测指标以及实验方法27-30
• 2.3.1 采样频次27
• 2.3.2 监测指标27
• 2.3.3 实验方法27-28
• 2.3.4 统计分析方法28-30
• 2.4 技术路线30-31
• 3 出入湖河流水量、污染物质平衡及污染分区研究31-51
• 3.1 环太湖出入湖河流水质评价31-34
• 3.1.1 出入湖河流水质达标率31-32
• 3.1.2 出入湖河流水质等级32-34
• 3.2 出入湖河流水量平衡34-41
• 3.2.1 水量及污染物入湖量计算34
• 3.2.2 出入湖河流水量平衡34-36
• 3.2.3 出入湖河流主要污染物入湖量36-39
• 3.2.4 入湖污染物与湖内污染状况相关性分析39-41
• 3.3 出入湖河流污染特征分区及主要污染因子识别41-49
• 3.3.1 污染物质特征分区41-43
• 3.3.2 聚类分区河流主要污染因子识别43-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 出入湖河流氮、磷污染时空分布特征51-62
• 4.1 不同形态氮的时空分布特征51-57
• 4.1.1 TN的时空分布51-52
• 4.1.2 DTN的时空分布52-53
• 4.1.3 NH_4~+-N、NO_3~--N的时空分布53-55
• 4.1.4 各形态氮含量比较55-57
• 4.2 不同磷形态的时空分布特征57-60
• 4.2.1 TP的空间分布57-59
• 4.2.2 各种形态磷比较59-60
• 4.3 各形态氮磷相关性分析60-61
• 4.4 本章小节61-62
• 5 土地利用结构对入湖河流水质的影响研究62-72
• 5.1 河流缓冲区土地利用结构特征分析63-64
• 5.2 土地利用结构与河流水质的关系64-71
• 5.2.1 pearson相关性分析64-68
• 5.2.2 典型相关分析68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 结论72-75
• 附录:在学期间完成的论文75-76
• 7 参考文献76-78

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