【摘 要】
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浅水湖泊生态环境脆弱,外界条件变化易引起湖泊水质突变,对其开展研究可探明湖泊生态环境变化的主要驱动因子,为制定水污染治理措施提供方法依据。本文选择干旱半干旱地区浅水湖泊乌梁素海为研究区,以水质突变为切入点,借助突变检验方法与水生态系统模型,探究长时间序列水质变化规律,识别水质突变阈值及驱动因子。主要结论如下:1.乌梁素海不同类型区长时序水质时空变化分析得出,时间上,1999-2019年间湖泊多为劣
【基金项目】
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国家自然科学基金“水文条件-营养盐负荷交互作用下干旱区浅水湖泊稳态转换驱动机制与调控”（资助号:51869014）； 国家重点研发计划重点专项“黄河宁蒙灌区节水-控盐-减污-生态保护技术研究与示范（资助号:2021YFC3201203）”； 内蒙古自治区重大专项“黄河流域内蒙古段生态水文退化和恢复机制与绿色发展的水资源调控技术示范
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浅水湖泊生态环境脆弱,外界条件变化易引起湖泊水质突变,对其开展研究可探明湖泊生态环境变化的主要驱动因子,为制定水污染治理措施提供方法依据。本文选择干旱半干旱地区浅水湖泊乌梁素海为研究区,以水质突变为切入点,借助突变检验方法与水生态系统模型,探究长时间序列水质变化规律,识别水质突变阈值及驱动因子。主要结论如下:1.乌梁素海不同类型区长时序水质时空变化分析得出,时间上,1999-2019年间湖泊多为劣Ⅴ类水质,2012年前水质较差,近年间有所恢复;空间上,乌梁素海的富营养化程度呈现入口区＞湖中区＞出口区的趋势,入口区总体处于中度富营养状态,而湖中区与出口区处于轻度富营养状态。2.乌梁素海20年间长时序水质数据突变检验结果表明,入口区于2012年被检测为突变年,湖中区与出口区分别于2014、2016年被检测为突变年。乌梁素海入口区始终处于藻型浊水状态,湖中区与出口区总体处于草藻共存状态。3.利用乌梁素海长序列水质数据,通过初始条件设定、参数敏感性分析、参数率定、模型检验等步骤,构建了乌梁素海GOTM-FABM-PCLake水生态系统模型,拟合结果表明,Temp、TN、TP的拟合较好,R分别达到了0.96、0.70、0.67,对年际及季节变化均能很好地模拟;而DO、Chla的拟合结果相对较差,均出现了高估,R分别为0.48和0.42。4.基于乌梁素海GOTM-FABM-PCLake水生态系统模型,开展了不同营养负荷下的水质情景模拟（2019-2069年）,模拟结果表明,乌梁素海整体处于N过剩,P限制的营养状态;当仅削减入湖N负荷时,乌梁素海TN浓度明显降低,TP与Chla浓度变化较小;当仅对入湖P负荷进行削减时,TP和Chla浓度均能受到有效控制,而对TN浓度影响较小,对乌梁素海Chla浓度影响最大的为入湖P负荷;目前乌梁素海处于浊水稳态,由浊水稳态转为清水稳态的P负荷阈值约为1.54μg/（L×d）,而由清水稳态转为浊水稳态的P负荷阈值约为5.42μg/（L×d）。5.乌梁素海不同类型湖区水质变化驱动因子分析结果表明,城市生活污水和农业面源污染为氮磷营养盐的主要来源;在乌梁素海入口区,大量的外源输入导致营养盐浓度始终处于较高水平;在湖中区,流速降低,污染物不易扩散,且沉积物中的P逐渐向上覆水体释放,加剧了水体的富营养化;在出口区,植物数量减少与水产养殖污染是水体富营养化的主要原因。
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