山口湖流域生态安全评估及营养物基准阈值研究

发布时间：2020-11-03 19:43

　　 东北湖区典型湖泊的特征是湖盆沉积物中积蓄的有机质和腐殖质十分丰富,湖水中COD、TN、TP等有机物和营养盐含量普遍较高。近年来,流域内耕地面积的增加以及密集的人类活动都对湖泊水质造成较大影响,大部分湖泊都受到了富营养化的威胁,湖泊生态安全面临巨大挑战。流域土地利用/覆盖改变会对水生态系统产生影响,陆域生态系统结构和功能的变化也对湖泊水质具有重要影响。湖泊流域生态安全综合评估是在流域水环境质量评价和流域生态环境评估的基础上进行的,能够评估现期湖泊生态安全状况,为湖泊生态安全的建设提供理论依据和技术支持。同时,基于流域生态系统健康状态的湖泊营养物基准阈值,能对该地区湖泊富营养化以及生态响应进行科学表征,能有效削减和控制营养物的入湖量,能够为管理者提供法律依据,也是保证湖泊流域生态安全的关键。本文以东北湖区典型湖泊山口湖为例,通过设置水质监测断面,在现场调查的基础上,对山口湖流域水环境质量、生态环境进行评价,并综合评估山口湖流域生态安全状况。采用压力-响应模型(包括线性回归模型、分类回归树模型以及拐点分析模型)、土地利用-营养物回归模型以及陆域生态系统健康状态进行湖泊营养物基准阈值研究,并采用协方差(ANCOVA)和非线性回归模型分析了气候变化指标对湖泊营养物基准阈值的影响,确定了黑龙江省典型湖泊营养物基准阈值。主要得出以下结论:(1)2014年山口湖水质满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准,IN/TN、IP/TP在50%以上,枯水期沉积物TOC含量较低,在36.20~65.07 mg/kg之间,丰水期沉积物TOC含量较高,在39.23~98.00 mg/kg。这说明无论是枯水期还是丰水期,山口湖沉积物氮污染处于Ⅳ级水平,受到一定的有机污染。沉积物中Cd的污染水平相对较高,而基本未受到Cu、Ni、As、Zn污染或污染水平相对较低。枯水期沉积物中重金属具有高的生态风险,丰水期沉积物中重金属具有很高的生态风险。(2)2014年,山口湖流域社会经济活动对湖库生态系统影响较轻,湖库生态结构尚合理、系统结构尚稳定。流域内土地利用类型结构简单,以大面积林地为主,其次为旱地、草地和水域。近年来当地居民沿山口湖上游河道开垦大量农田,使得水域面积大量减少、旱地大量增加。1988~2012年之间,山口湖流域土壤侵蚀状况较好,流域水土保持状况较好。生态服务功能指数为73.1,状态为较好。全湖生态系统健康综合指数在43~67之间,均值为55,说明近期内山口湖水生态健康状况维持在中等水平。1988~2014年山口湖陆域生态系统健康指数均大于80,处于优秀状态,但2008年后该指数受人类活动影响有降低的趋势,主要表现为森林等植被覆盖率下降,农田比例增加。(3)2014年山口湖流域生态安全指数值为72.61,生态安全状况处于较安全状态。评估结果表明,社会经济发展较弱且污染物入湖尚未有效控制、透明度较低、Chl a较高、水产品供给指标功能较差以及污染净化能力较差是影响山口湖生态安全的主要因素。(4)在综合考虑压力-响应模型、土地利用-营养物回归模型和陆域生态系统健康状况的基础上,建立了黑龙江省典型湖泊总氮、总磷和Chl a的基准阈值。结果表明,不同方法得到的营养物基准值无显著差异。线性回归模型分析结果表明:lgChl a与lgTP具有显著正相关关系,与lgTN存在着非线性关系;土地利用-营养物回归模型推导的营养物基准为:Chl a为3.794 ug/l,TN为0.770 mg/l,TP为0.059 mg/l;LOWESS曲线和拐点分析表明,当阈值分别为0.058(0.060)mg TP/L和0.865(0.976)mg TN/L时,Chl a浓度开始下降。采用ANCOVA模型和非线性回归方法分析了气候变化指标对营养盐和Chl a浓度、土地利用和营养物浓度之间关系的影响。研究结果表明,在制定湖泊营养物基准时应考虑气候变化的影响,随着气候变暖的加剧,要使未来水体不受富营养化威胁并达到理想的水质,需要制定比当前气候条件下更严格的营养物基准。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X826
【部分图文】：

技术路线

山口湖流域地理位置图

图 2-2 2014 年山口湖流域水质监测点位. 2-2 Water quality sampling sites in Shankou Lake basin in采样技术指导（HJ494-2009）》进行水质样品的采集，浮分别采集表、中、下 3 层水样的混合水样 1.5L，现场加验室后静置 24h 后浓缩镜检。浮游动物定量样品采用有[131
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本文编号：2869018