星云湖水体环境与氮磷空间分布特征研究

发布时间：2020-11-04 22:59

　　 随着全球变化和地方社会经济的快速发展,云南九大高原湖泊水体污染及富营养化问题日趋严重,而氮、磷是引起湖泊富营养化的关键因子。星云湖作为九大高原湖泊之一,不但是I类水质抚仙湖的上游湖泊,也是玉溪市江川区重要的可调控水资源和生态屏障。开展星云湖水体氮、磷营养盐分布特征及水质状况的研究,有助于深入了解星云湖水体氮、磷营养盐富集情况,为其水环境治理提供科学依据。本研究于2019年4月对星云湖120个样点的表、底层水样进行了采集,研究水体物理因子、叶绿素a(Chl-a)、各种形态氮、磷的空间分布特征,最后,通过星云湖水环境因子的相关性分析,探讨氮、磷与物理环境因子和Chl-a间的关系,并通过聚类分析,将星云湖水体分为两组,分别进行营养状态评价。本研究主要结论如下:(1)通过星云湖水体物理因子的分布特征可知,星云湖水体偏碱性。垂直方向上,受风力扰动的影响,水动力较强,没有出现明显的热分层现象,水温(WT)、浊度(Turb)、pH值及溶解氧(DO)总体上均随着水深的增加呈现下降的趋势,电导率(EC)随水深增加略有升高。由于湖泊形态、地理位置及风浪作用的差异,各参数在水平方向上均存在一定的空间异质性,WT、Turb、EC、pH值和Chl-a的表层空间异质性大于底层;表、底层水体Turb和Chl-a的空间异质性差异显著(P0.05)。(2)对星云湖氮、磷形态组成及空间分布特征的分析表明,水体中氮、磷营养盐浓度较高,总氮(TN)浓度平均值为1.81 mg·L~(-1),总磷(TP)浓度平均值为0.41 mg·L~(-1)。水体中氮营养盐的形态以溶解态总氮(DTN)为主,磷营养盐的形态以溶解态总磷(DTP)为主。表层水体TN、DTN、颗粒态氮(PN)、TP和颗粒态磷(PP)的平均浓度均大于底层;表、底层水体TN、DTN、TP、DTP和PP的空间异质性均无显著差异,但表层的空间异质性稍大于底层。PN、PP的垂向变化均与水动力及水面光强条件有关。星云湖外源污染严重,水力扰动加剧了北部水体的污染程度。水生植被对星云湖氮、磷营养盐的削减与控制具有极其重要的作用。星云湖水体的总氮总磷比(TN/TP)表明星云湖水体处于氮限制状态。(3)WT、Turb、pH、EC和DO均是水体环境的重要物理因子,相关性分析表明,这些物理因子在一定程度上影响着星云湖水体氮、磷营养盐的浓度、分布特征及其形态组成。通过分析Chl-a与环境因子之间的相关性,结果显示Chl-a与TN的相关性最强,且TN/TP与TN呈显著正相关(P0.05),由此可进一步说明,氮是星云湖浮游藻类生长潜在的限制性元素。DTP与EC呈显著正相关(P0.05),水体中PO_4~(3-)对EC的贡献较大。水体中高浓度的氮、磷营养盐促进了藻类水华的暴发,Chl-a浓度的升高,反过来也会影响水体中氮、磷营养盐的浓度、分布特征及其形态组成。(4)选取TN、TP和Chl-a作为评价指标,利用综合营养状态指数(TLI)对星云湖水体营养状态进行综合评价,评价结果显示星云湖水体目前已处于重度富营养状态,北部湖湾富营养化程度最高,这主要与外源营养盐的输入及水文气象条件有关。此外,即便在外源营养盐输入影响较小的水域,水体富营养化依然严重,这可能跟星云湖的内源污染有关。因此,星云湖水体环境治理应对内、外源污染进行联合控制。
【学位单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：X524
【部分图文】：

第1章绪论3km2湖泊31个，大于30km2的湖泊9个，即云南省的九大高原湖泊（图1.1）：滇池、星云湖、抚仙湖、阳宗海、杞麓湖、异龙湖、洱海、程海、泸沽湖。九大高原湖泊的流域面积近8000km2，占全省面积的2%[17-19]。云南省受到燕山运动和喜马拉雅运动的影响，沟谷纵横，地势总体北高南低并呈阶梯状下降，境内地形的褶皱和断裂通常都作南北走向。湖泊的空间分布及其形态亦受构造断裂带的控制，其分布与云南弧密切相关，大部分集中在云南高原中部湖盆区，多为构造断陷湖泊且湖盆长轴方向均沿断裂带大致呈南北向延伸，如阳宗海、滇池、抚仙湖、星云湖及杞麓湖。主要湖泊分布区属于亚热带湿润半干旱季风区，光热充足、干湿季分明，湖面蒸发量大于降雨量，且流域内海拔高差大，使得湖泊流域内水资源贫乏且时空分布不均[20]。由于四周高山环绕，生态空间较为封闭，湖泊流域面积普遍较小且基本以山地为主，成土条件较差，故湖泊滩地资源较东部平原湖区不发育，植被涵养水源能力弱，水土易流失，湖盆泥沙淤积使湖泊逐渐变浅加快了湖泊萎缩，且入湖支流水系较多而出湖水系少，导致湖泊换水周期长，总体来说湖泊生态系统较脆弱。图1.1云南省九大高原湖泊分布据2017年全国水资源公报统计，云南省水资源总量2202.6亿m3，总量十分丰富。但由于横断山脉纵贯南北，山地约占省域面积的94%，大江大河在高山峡谷中相间分布，而高原湖泊主要分布在仅占省域面积6%山间平坝区，其中九大高原湖泊水资源总量仅占全省水资源总量的16%左右。受地势地貌的限制，

研究技术路线图

第2章研究材料和方法18为15.91℃，最高月均温出现在6月份，为20.97℃，最低月均温出现在1月份，为8.63℃；该地多年平均降水量约为857.42mm，年均蒸发量约1831.38mm，流域内年蒸发量大于年降水量。从月均降水量、月均蒸发量及月均温的变化趋势可以看出（图2.1），星云湖流域内干湿季节分明，降水量从5月份开始明显增大，全年降水集中在5~10月份，约占全年的84.08%；3~5月份的蒸发量约占全年的37.86%，4月份蒸发量最大，处于星云湖丰、枯水期转换期。图2.1江川区月均降水量、月均蒸发量及月均温变化2.1.1.4水文水系星云湖属珠江流域南盘江水系的源头湖泊，流域面积389.79km2，湖泊面积39.0km2，蓄水量仅2.3×108m3[105]，平均水深4.73m（2019年），是典型的浅水湖泊。星云湖曾是抚仙湖的上游湖泊，通过隔河与抚仙湖相连，2008年经“星云湖-抚仙湖出流改道”工程，改变了两湖间的补给关系。按照2020年起施行的《云南省星云湖保护条例》规定：“星云湖最高运行水位为1723.35m，最低运行水位为1721.65m”。据多年水位资料统计显示，每年6月~11月为水位上涨期，12月~次年5月为水位下降期[106]。星云湖水体主要靠降水补给，水体更新循环十分缓慢，年均降水量很大程度上影响着星云湖的形状及面积的变化。星云湖入湖河流主要包括东西大河、螺蛳铺河、大寨河、旧州河、大庄河、大街河、小街
【参考文献】

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1 周起超;熊倩;李林;胡丽丽;宋立荣;;经低温、低光处理的藻类在不同光强、氮磷浓度下的生理生态特征[J];湖泊科学;2015年06期

2 黎睿;王圣瑞;肖尚斌;焦立新;刘文斌;倪兆奎;;长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及内源磷负荷[J];中国环境科学;2015年06期

3 Jukka Horppila;Joni Kaitaranta;Leena Nurminen;;Application of a littoral Baltic Sea resuspension model in a eutrophic lake-factors behind differences in the model performance[J];International Journal of Sediment Research;2015年02期

4 田时弥;杨扬;乔永民;何文祥;林剑华;王栋宇;;珠江流域东江干流浮游植物叶绿素a时空分布及与环境因子的关系[J];湖泊科学;2015年01期

5 董云仙;赵磊;陈异晖;余艳红;赵润;杨广萍;;云南九大高原湖泊的演变与生态安全调控[J];生态经济;2015年01期

6 周笑白;张宁红;张咏;牛志春;刘雷;于红霞;;太湖水质与水生生物健康的关联性初探[J];环境科学;2014年01期

7 吴雅丽;许海;杨桂军;朱广伟;秦伯强;;太湖春季藻类生长的磷营养盐阈值研究[J];中国环境科学;2013年09期

8 秦伯强;高光;朱广伟;张运林;宋玉芝;汤祥明;许海;邓建明;;湖泊富营养化及其生态系统响应[J];科学通报;2013年10期

9 秦洁;吴献花;吴斌;郭红;高婷;;星云湖浮游植物和水环境特征研究及相关性分析[J];环境科学与技术;2012年06期

10 吴锋;战金艳;邓祥征;林英志;;中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析[J];生态环境学报;2012年01期

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1 李军;长江中下游地区浅水湖泊生源要素的生物地球化学循环[D];中国科学院研究生院（地球化学研究所）;2005年

2 曹秀云;浮游植物胞外磷酸酶在富营养化湖泊磷循环过程中的作用[D];中国科学院研究生院（水生生物研究所）;2005年

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1 蔡娜;星云湖水质参数的时空变化及水位上涨期叶绿素α的响应[D];云南师范大学;2019年

2 杨耿;岷江及沱江水系磷形态分布特征研究[D];中国环境科学研究院;2018年

3 王思梦;云南省高原湖泊水体中重金属的地球化学特征研究[D];天津师范大学;2018年

4 朱春灵;澜沧江小湾水库水环境和氮磷营养盐的时空分异特征初步研究[D];云南大学;2013年

5 黄丹;洱海沉积物氮形态、释放通量及DON的生物有效性研究[D];南昌大学;2012年

6 王红军;太湖溶解态磷的分布特征及其形态研究[D];南京大学;2011年

7 李小亮;浅水湖泊氮磷转化规律的数值研究[D];河海大学;2006年

8 冯明刚;玉溪市星云湖环境现状及可持续发展研究[D];昆明理工大学;2005年

本文编号：2870732