云贵高原湖泊水质现状及其演变

上肠如鼽( 湖泊科学) 。2 0 1 0 ，2 2 ( 6 ) ：8 2 0 8 2 8 h n p ：w w w j l a k o r g E - l a i l ：j l l l l 【e s I l i g l a 8 2 0 1 0b y 如狮懈Z 旷k 拓如，蹦 云贵高原湖泊水质现状及演变 于洋1 ，张民1 ，钱善勤1 ”，李大命”，孔繁翔1 ” ( 1 ：中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，南京2 1 0 8 ) ( 2 ：中国科学院研究生院，北京1 0 0 0 4 9 ) 摘要：利用2 0 0 8 年云贵高原1 3 个湖泊丰水期的全面水质调查数据，系统分析云贵高原湖泊水质现状，通过与历史资 料对比，揭示2 0 年来的水质变化，并分析水质变化的原因同时利用主成分分析将2 3 个水质参数概括为6 个主要成分， 除程海外所有湖泊水质均与第一主成分密切相关人类活动影响下的水体富营养化、有机污染以及农业面源污染等是除 程海外湖泊污染的主要驱动因子，程海水质变化主要受水体的矿化度增加所驱动另外，根据各主成分得分，本文也对1 3 个湖泊水质进行了综合评价，并在评价的基础上就湖泊的保护和治理提出建议 关键词：云贵高原；水质；主成分分析；湖泊污染 C u r r e n ts t a t u sa n dd e V e I o p m e n to fw a t e rq u a I i t yo fI a k e si nY u n n a n - G u i z h o uP I a t e a u Y UY 舭9 1 ，粼M i n l ，Q I A Ns h 柚q i n l - ，uD a l I l i n g I t 2 脱氮过程受阻的pH控制导致亚硝酸根浓度增高.随着水体耗氧一复氧平衡、水流输送及天气好转,水质可望在一段时期内复苏.后 期观测表明了水质的好转.c.云南洱海沉积物平均堆积速率为0.047 gcm-2a-1;沉积物顶部几厘米Pb稳定同位素组成表明其铅来源稳定;沉积有机质主 要为陆源,早期成岩过程Corg垂直剖面具“沉降-降解-堆积“三阶段分布.近450年间,13Corg小幅度频繁波动及13Cinorg和18Oinorg同步降低的总趋 势表明汇水区人为活动的明显影响.控制陆源有机质的输入通量是保护洱海的基本策略.d.云南程海是-个湖水离子总浓度接近盐湖下限的中度富营养湖泊 .沉积物Horg/Corg和Corg/Norg原子比率表明其有机质主要源于内生浮游藻类残骸;沉积记录中210Pbex与Corg的沉积通量显示出良好的同步关系.特别是 二者同步增大时段表明:210Pbex沉积通量增加指示湖泊初级生产力增大,这种微粒清洗效应反映了湖泊自然作用对富营养演化的调控作用. 4.学位论文 李璐 滇池流域河道水质净化的旁路处理技术与机理研究 2008 滇池位于中国西南部的云贵高原，是富营养化极其严重的湖泊之一。大清河是滇池入湖污染负荷最高的河流，因此削减大清河污染物刻不容缓。本 研究以附加回流的生物接触氧化工艺(IBCOP)与分段进水的生物接触氧化工艺(SBCOP)与对大清河河道污水开展了现场河道旁路处理的比较试验研究，完 成了2006年冬季枯水期、春季枯水期及夏季丰水期的工艺试验，在实验室对净化机理开展了相关的微生物学研究。 IBCOP对水质变化具有较好的适应性，调整各时期的运行参数，可以使COD的去除率稳定在50左右；TP的去除率从冬季的20逐渐上升至春季的 50以上，但夏季雨季时期随水质及气候因素波动较大；TN的去除受水温及溶解氧等因素的影响很大，去除率在冬季为5，春季上升为18以上，夏季 进一步上升至30以上。接种活性污泥可以加快系统的启动，反应器内生长的藻类及浮萍等水生植物对各污染物的去除也有一定辅助作用。 SBCOP对于COD、TN、TP有更好的去除率和适应性，是处理滇池入湖河道污水的理想工艺。硝化和反硝化率受温度的影响很大，在每个季节，硝化率 SBCOP工艺明显高于IBCOP。对于TN的去除，SBCOP比IBCOP在冬季和春季期间有更好的去除率，但夏季由于SBCOP的高溶解氧抑制了反硝化的进行使得结果 相反。此外，藻菌共生体系有利于污染物的去除。 从试验装置中筛选分离了2株利用NH4+-N和7株利用NO2-N作为营养源的异养菌株，由于滇池流域所有入湖河流都有很高的NH4+-N含量，利用NH4+- N的菌株可以用于河道污水的净化。在GenBank比对了6株细菌的16SrDNA基因序列，其中利用NH4+-N为营养源的菌株为根瘤菌属(Rhizobiumsp)进行的氮转 化实验结果表明：该菌株28h内去除溶液中80的NH4+-N，被去除的NH4+-N主要用于细菌的增殖，即反应体系中自养硝化作用不明显，而异养同化反硝化 作用较强。在实验室建立了变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法，为有效分析试验装置内的微生物群落结构提供了方法条件与参数。 5.期刊论文 王雨春.朱俊.马梅.尹澄清.刘丛强.WANG Yuchun.ZHU Jun.Ma Mei.YIN Chengqing.LIU Congqiang 西 南峡谷型水库的季节性分层与水质的突发性恶化 -湖泊科学2005,17(1) 选择西南云贵高原乌江流域的百花湖水库进行了气象、水温度和水化学(DO、Fe和Mn)的连续监测(13个月).结果表明,由于气候等原因,百花湖水 库的水体在夏季形成分层,但是没有典型分层湖泊的温跃层变化,这种水体温度结构可以在4-10月保持稳定;这种“不显著的“温度分层结构,有效限制了上 下水团的混合,形成显著的水体溶解氧分层,氧化/还原界面可达到水深8m左右.20世纪90年代初以来,贵州多座水库频繁出现的季节性水质恶化现象,与水 库水体混合期(多为夏末初秋),水体分层结构失稳有关.上下层水体的垂直交替,使下层水体中的还原性物质带入上层湖水,造成表层水体缺氧和表观浑浊 ,鱼类窒息死亡.在百花湖水库的研究表明,西南地区深水水库,可以在夏季出现一定的水体温度分层结构,并导致显著的水体水化学(如溶解氧)分层,进而 影响水库水环境质量. 6.学位论文 胥思勤 黔中、滇西地区散落核素Pb、Cs的湖泊沉积特点及环境意义 2007 作为地表物质运移的主要宿体，湖泊沉积的连续性及其剖面保存的完整性，使其成为揭示湖区气候和环境变化的指示器，是研究过去环境变化的重 要档案馆。认识区域环境污染历史和全球变化问题必须以精确的年代学研究为基础。 210Pb(半衰期22.3a)是铀系子体222Rn的衰变产物。大气中的210pb通过干湿沉降回到地表，210pb主要以颗粒态形式存在，进入湖泊、海洋等沉积环 境，并在沉积物中不断蓄积，这部分210pb为外来物，因其不与沉积物中的母体226Ra平衡，被称为过剩210pb(记作210Pbex)，而与沉积物母体中的 226Ra平衡达成平衡的部分210pb被称为补给210pb(记作210bsup)。理论上，沉积物柱芯中的210Pbex比活度随质量深度的增大而呈指数衰减，通过相关拟 合，即可计算出湖泊沉积速率，对沉积物定年。而作为全球核试验的结果，人为散落核素137Cs(30。23a)在湖泊沉积物中的时标作用，也为百年时间尺 度的环境计年提供了便利。 本文以黔中的梯级人工湖泊红枫湖、百花湖，滇西自然湖泊程海、洱海、泸沽湖为研究对象，通过沉积物柱芯中的210Pbex、137Cs分布，对梯 级湖泊(红枫湖、百花湖)的沉积特点及沉积关系、黔中地区210Pbex大气散落通量、程海的周期性富营养化沉积特点、以及黔中、滇西地区137Cs核素散 落通量进行了对比研究。研究结果如下1.梯级人工湖泊红枫湖和百花湖具有独特沉积特点：两湖沉积物柱芯在孔隙率、表观平均沉积物堆积速率以及 210Pbex不同模式速率方面都反映出梯级湖泊上下游沉积的差别：即处于上游的湖泊，更多地受到流域侵蚀作用变化的影响，下游湖泊则受影响较少。 2.自1960年建库以来到1980年代，红枫湖的沉积速率相当程度上受到降雨量的影响，降雨量大的年份，水土流失增大，湖泊的物质来源增多，湖泊沉积 速率自然增大。由于人为活动的增强，植被的破坏，水土流失增强，使得1980年代以来，年均降雨量没有明显的增加，但是沉积速率却显著增大。 3.红枫(百花)湖流域的平均侵蚀速率为44.89 g m-2 a-1。红枫湖的物质流失率为18.2，而百花湖的物质流失率达到了54.6。 4.梯级人工湖泊具有独特的沉积计年价值、流域侵蚀及区域210pbex大气散落通量方面的研究价值。根据梯级湖泊(红枫湖、百花湖)的特殊沉积关系 ，通过红枫湖、百花湖沉积物柱芯中的210Pbex沉积通量，计算出黔中(贵阳)地区的210Pbex大气散落通量Fda=15.6310-3Bq cm-2a-1。 5.程海沉积物有机碳含量、碳氧同位素研究表明，程海周期性的气候变化，导致湖泊周期性的营养状况的改变。当气温升高，湖泊出现周期性的富营养 化时，水体中的210Pbex类物质因水生生物(特别是藻类等浮游生物)的繁盛而出现加速“清洗”的情况，从而使大量原本寄宿于水体中210pbex类物质加 速进入沉积物，而使水体中的该类物质含量迅速降低，水体得到暂时的清洁。随着气候小周期气温等降低而引起的湖泊富营养化程度相对降低，水生生 物(特别是藻类等浮游生物)出现周期性的减少，对水体中210Pbex类物质的“清洗”作用降低，使得210Pbex类物质得以在水体中较长时间逗留。等到下 一次的水生生物繁盛周期的到来，逗留于水体的210Pbex类物质再一次受到强烈的“清洗”，在沉积物柱芯中出现又一个蓄积峰。 6.湖泊水深及湖水寄宿时间是造成沉积物柱芯137Cs峰形变化的重要原因。平均水深比较小、湖水寄宿时间比较短的红枫湖和洱海，由于其水温及水质 的分层现象不明显，大气散落核素迅速地迁出水体。因此形成峰形良好的、呈对称的倒“v”字形的137Cs蓄积峰。相反，泸沽湖平均水深大(40.4m)、湖 水寄宿时间长(18.5a)，137Cs等类物质能够在湖泊水体中长期寄宿，造成137Cs峰形差，出现峰前平台及拖尾现象。程海是平均水深为25m，介于洱海、 红枫湖与泸沽湖之间，其137Cs形态上也介于两者之间。 7.利用黔中(贵阳)地区210Pbex大气散落通量Fad，用积物柱芯中的210Pbex累积值推算各湖泊流域的流域侵蚀率k。再用流域侵蚀率及沉积物柱芯中的 137Cs累积值推算出该区域的137Cs大气散落通量。结果表明：由于青藏高原隆起，使核试验产生的大气散落物质在云贵高原出现地域上分布的突变。受 青藏高原隆起掩蔽效应影响，滇西地区137Cs大气散落通量显著低于黔中地区的137Cs大气散落通量。 7.期刊论文 陈静波.李帆涛 大昆明要破除小观念-建设现代新昆明的一点思考 -创造2003(8) “五百里滇池,奔来眼底,披襟岸帻,喜茫茫空阔无边“作为云贵高原上的一颗璀灿明珠-滇池,被昔日围海造田的“大运动“和企业多年来掠夺式的 “谋发展“而折磨得早已失去亮丽的光彩而奄奄一息,苟延长喘.站在海埂眺望西山睡女,袭来的气味让人掩鼻叹息.从20世纪70年代后期开始,滇池污染日趋 严重.从80年代中后期开始,云南省共投入了40.78亿元的资金来给滇池整容,试图恢复其青春容颜,十多年过去了,时间、精力、财力投进滇池就像打水漂 一样,滇池的水质并没有从根本上得到改善.是不是滇池真的老了? 8.学位论文 胡圆圆 丽江拉市海高原湿地植被群落分布格局及植物多样性研究 2008 丽江拉市海高原湿地是地处金沙江流域汇水区的我国独特湿地类型，也是国际重要湿地，其对长江中下游的水量均衡和水位调节有着重要作用，孕 育着丰富的生物多样性和特有物种，分布着云贵高原特有水生植物一海菜花(Ottelia acuminata)。同时该湿地地处资源保护与利用矛盾较为突出的农牧 交错区和旅游开发地带，是维护当地少数民族社会稳定和经济发展的重要基础，为国内外关注的焦点。 湿地植物是湿地生态系统的基本组成部分，也是湿地生态系统结构和功能的核心。湿地植物研究是湿地生态系统的最重要的基础。湿地植物的分布面积 、种类数量及其优势种的变化是判定湿地生态系统稳定程度的重要指标1。作为初级生产者，湿地植物是湿地能量和物质循环的基础，也是鸟类栖息、 觅食和隐蔽的场所。近年来，由于当地居民对拉市海湿地水生植物过度打捞、无序旅游开发以及周边生活污水的排放等人为干扰，拉市海湿地植物群落 类型及物种组成发生改变，影响着湿地作为长江中下游水文、水量调节和滇西北生物多样性保护生态功能的发挥，也影响着湿地资源的可持续利用与当 地经济的发展和社会的稳定，同时威胁到下长江中下游及周边的生态安全。 研究结果表明：拉市海湿地有植物种共计93种(见拉市海湿地植物名录)，隶属31科、71属，天然植物群落16个，包括4个挺水植物群落、3个浮叶植物群 落、1个漂浮植物群落、7个沉水植物群落以及1个草甸群落。沉水植物群落、挺水植物群落以及浮叶植物群落垂直分层现象明显，结构复杂；而草甸、垦 后湿地植物群落则无明显的垂直空间分层。调查结果显示，沉水植物群落占据拉市海湿地水生植物群落的主要地位，由此可知拉市海湿地水体到目前为 止还保持着较好的水质。1999年调查结果记载，拉市海湿地水生植物共有44种，隶属26科，36属2，与该结果相比较，拉市海湿地水生植物物种类型和 物种数目均发生了较大的变化，有的植物物种消失，同时也出现了新的植物种，不论是物种数目还是科、属数目均比前人调查的结果有显著的增加。 植物物种的丰富度指数与多样性指数随着湿地水文条件的变化而变化。垦后湿地植物物种丰富度(G指数10.73，M指数10.52)、多样性指数(D指数 0.82，H指数1.99)最大，而沼泽物种丰富度指数(G指数3.32，M指数3.17)、多样性指数(D指数0.64，H指数1.45)最小；垦后湿地植物群落物种组成增多 ，群落优势种优势度减小，伴生种数量增加，植物多样性呈增加趋势。湿地植物景观由深水、浅水植物群落景观向草甸、垦后湿地植物群落景观演替 ，不同沼泽体植物群落景观多样性格局特征是对湿地环境变化的响应，体现了湿地环境变化规律与功能现状，并在一定程度上反映了人为生产活动的干 扰的类型与强度。通过湿地植物群落分布格局形成的生态学过程以及当地对湿地资源利用现状的分析，研究认为拉市海湿地植物分布格局形成的主要驱 动力是无序旅游、生活污水排入、随意放牧等人为活动的强烈干扰。 9.期刊论文 蒋锦刚.李爱农.邓伟.宋孟强.冯文兰.李晓铃.JIANG Jingang.LI Ainong.DENG Wei.SONG Mengqiang. FENG Wenlan.LI Xiaoling 多时相遥感影像提取湖泊边界信息的融合算法 -湖泊科学2009,21(2) 为了有效改善遥感影像提取湖泊边界信息的可靠性和精度,减少人为误差,提出了一种利用多时相遥感影像提取边界信息的加权平均融合算法以及误 差的域法修正处理方法.结果表明,该方法能有效融合各时相影像信息,提高湖泊边界信息提取的可靠性,并且对融合时相变化较大的湖泊边界都有一定的 普适性.通过融合算法提取的呼伦湖面积为1928.35km2,修正后的面积为1929.85km2.通过利用地统计学理论对算法的验证及误差分析,得出相对误差空间 变异拟合模型的块金方差与基台值之比都小于25%,具有很强的空间相关性,修正后的数据空间相关性要优于融合数据,空间变程也得到了有效地降低,显示 修正后的数据对半方差函数理论模型的拟合程度更好. 10.学位论文 高兴国 大山包湿地生态系统脆弱性及其保护对策研究 2008 湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统，其生态功能多样，是维护自然界物种多样性和遗传多样性的基因库。大山包湿地是我国西部江河源 区海拔最高的高原湿地，位于越冬候鸟迁徙线路上，是许多珍稀濒危越冬候鸟重要的栖息地和越冬地，具有重要的保护意义。然而，由于早期的湿地开 发活动缺少科学论证和周密规划，人类活动严重地影响了湿地的生态平衡，导致湿地生态系统的脆弱性加剧。 大山包湿地位于云南省昭通市昭阳区西北部大山包乡，属于大山包黑颈鹤国家级自然保护区，保护区总面积19200ha，保护区的保护对象为我国目前 海拔最高的亚高山沼泽化草甸湿地生态系统和到此越冬栖息的黑颈鹤。保护区内有3150ha亚高山湿地，是2005年国际湿地公约局批准的中国第三批9块 “国际重要湿地”之一，是长江水系的重要生态屏障，也是云贵高原最重要的黑颈鹤越冬栖息地，为世界上约1/6的黑颈鹤种群提供了良好生境。目前 ，许多学者对大山包保护区进行了一定的调查研究，涵盖多学科领域，研究成果主要集中在黑颈鹤的保护、资源分布状况等方面，对湿地生态环境脆弱 性及其保护研究尚属少见。 本文采用理论研究与实地调查、定性和定量相结合的研究方法对湿地生态环境脆弱性进行探讨。综合专家咨询意见和大山包湿地的脆弱性特征及成 因选定评价指标，使用层次分析法(AHP法)赋各指标权重，然后利用作者提出的数学统计方法来分析计算，得出大山包湿地生态系统脆弱性评价数据结果 ，并用综合指数法进行验证，系统研究大山包湿地生态系统脆弱性状况和特点，并探讨有利于减轻大山包湿地脆弱性程度的保护建议和对策。主要结论 如下： 1.通过数理统计方法，对大山包湿地生态环境近5年的脆弱性进行动态评价。结果表明：大山包湿地生态环境脆弱性得出大山包湿地的生态环境脆弱 性从2002年到200