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基于GAM模型的鄱陽湖葉綠素a與水質(zhì)因子相關(guān)性分析

2021-11-04 05:23:04袁偉皓王華夏玉寶曾一川鄧燕青李媛媛張心悅
生態(tài)環(huán)境學(xué)報 2021年8期
關(guān)鍵詞:都昌鄱陽湖點位

袁偉皓 ,王華 *,夏玉寶 ,曾一川 ,鄧燕青,李媛媛 ,張心悅

1. 河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210098;2. 河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇 南京 210098;3. 江西省水文局,江西 南昌 330000

鄱陽湖是中國長江中游典型的通江湖泊,也是中國第一大淡水湖,位于江西省,地處九江、上饒、南昌三市(115°50′—116°44′E,28°25′—29°45′N),上游承接贛江、撫河、信河、饒河、修河5條主要河流來水,經(jīng)湖區(qū)調(diào)蓄后由湖口注入長江,是一個季節(jié)性較強(qiáng)的吞吐型湖泊,在維系區(qū)域水量平衡與生態(tài)安全方面發(fā)揮著重要作用(陳煉鋼等,2020;俞珊妮等,2020;陳旻坤等,2021)。近年來,隨著鄱陽湖流域地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)排入鄱陽湖水體,導(dǎo)致富營養(yǎng)化水平呈逐年上升趨勢,營養(yǎng)鹽總體維持在中營養(yǎng)水平,但是上升速度不斷加快,一些區(qū)域甚至已經(jīng)呈現(xiàn)富營養(yǎng)化水平(劉靜等,2020;溫春云等,2020)。

氮磷是藻類增殖的物質(zhì)基礎(chǔ),其與藻類生物量之間的關(guān)系一直是研究湖泊富營養(yǎng)化的重點之一(劉靜,2020;錢奎梅等,2021)。葉綠素a(Chl-a)是藻類重要的表征指標(biāo),水體中Chl-a含量的多少反映了浮游植物生物量的高低,其濃度與水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān),是水體理化性質(zhì)動態(tài)變化的綜合反映指標(biāo),在水體富營養(yǎng)化評價中起關(guān)鍵作用(陳金紅等,2020)。目前,眾多研究關(guān)注湖泊水質(zhì)因子與Chla之間的相關(guān)性,但得出的結(jié)論都是線性、對數(shù)和正負(fù)相關(guān)等(孫越峰等,2020;朱廣偉等,2020;曾一川等,2020),由于Chl-a與各水質(zhì)因子之間的關(guān)系非常復(fù)雜,同時各類湖泊具有其獨特的性質(zhì),尤其是針對具有典型通江特性的鄱陽湖。

常用的線性回歸分析可能會忽略解釋變量(Explanatory variable)與響應(yīng)變量(Response variable)之間的非線性關(guān)系;同時,傳統(tǒng)的線性分析方法不能適用多變量之間的統(tǒng)計學(xué)分析,而廣義加性模型(Generalized Additive Model,GAM)是一種非參數(shù)的分析模型,能直接處理響應(yīng)變量和多個解釋變量之間的非線性關(guān)系,不需要假定數(shù)據(jù)的分布,具有很高的靈活性,近年來在環(huán)境等眾多領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用(Peng et al.,2020;賀祥等,2017;丁隆強(qiáng)等,2020)。但是,關(guān)于GAM模型在鄱陽湖水環(huán)境研究中的應(yīng)用相對較少。程新等(2017)運用GAM模型對鄱陽湖表層水體中藻類豐度與環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,研究表明:2012年10月—2013年7月,鄱陽湖藻類豐度與水溫和葉綠素a呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,與氨氮、總磷呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此,深入探究鄱陽湖不同區(qū)域水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化的原因顯得尤為重要,構(gòu)建GAM模型對鄱陽湖較長時間序列的Chl-a與水質(zhì)因子進(jìn)行相關(guān)性研究也十分必要。

本文運用非線性的分析方法,探討了鄱陽湖不同區(qū)域的Chl-a變化的限制性水質(zhì)指標(biāo)與主要的可能因素,給出了相應(yīng)的可能有效解決途徑,具有十分重要的理論和實踐意義,也為鄱陽湖長遠(yuǎn)的富營養(yǎng)化防控和有效科學(xué)的管理提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與測定

本研究選取鄱陽湖主湖區(qū)3個典型點位,由西向東分別為蚌湖(115°58′49″E,29°18′22″N)、都昌(116°11′35″E,29°14′36″N)和蛇山(116°22′57″E,29°05′14″N),于 2016 年 1 月—2020 年 12 月開展了近5年的連續(xù)野外監(jiān)測,采樣頻次為每月1次,每次用 2 L有機(jī)玻璃采水器采集距離湖水表層0.5 m的3組平行水樣,采集的水樣用500 mL聚乙烯塑料瓶收集,現(xiàn)場測定水溫(WT)、透明度(SD)等參數(shù),后及時帶回實驗室測定葉綠素a(Chl-a)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)。其中,葉綠素a采用丙酮萃取分光光度計法測定(楊玉珍等,2011);總氮和總磷分別采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法(HJ 636—2012)及鉬酸銨分光光度法(GB 11893-89)測定;氨氮采用納氏試劑分光光度法測定(HJ 535—2009);高錳酸鹽指數(shù)則采用高錳酸鹽指數(shù)測定法(GB 11892-89);透明度采用塞式盤法測定;水溫等則為采樣現(xiàn)場儀器直接測定。

1.2 數(shù)據(jù)分析方法

GAM模型是廣義線性模型(Generalized Linear Model,GLM)的半?yún)?shù)拓展,可直接擬合因變量與多個自變量之間的非線性關(guān)系,對不同的函數(shù)進(jìn)行加和,找出其中的規(guī)律,適應(yīng)于各種不同類型分布的函數(shù)分析(郭亮等,2017;楊佳星等,2020)。其一般表達(dá)形式如下:

式中:

g(y)——連接函數(shù);

s(x)——連接解釋變量的光滑函數(shù);

φ——隨機(jī)殘差項。

GAM模型的運算通過R語言實現(xiàn),數(shù)據(jù)分析通過R中的mgcv軟件包實現(xiàn)。運用GAM模型對鄱陽湖3個研究點位Chl-a與各環(huán)境因子分別進(jìn)行相關(guān)性分析,分析步驟如下:(1)基于chl-a與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)系數(shù),確定2個主要解釋變量;(2)基于解釋變量間的 Pearson相關(guān)系數(shù)大小,進(jìn)行共曲線性診斷(當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于0.5時,可認(rèn)為2個解釋變量之間存在共曲線性,需剔除1個變量;反之,則不存在,無需剔除);(3)基于變量預(yù)分析結(jié)果,確定GAM模型的擬合方程,代入得相關(guān)性(r2)、自由度(edf)、顯著性取值(P值)、解釋率(Deviance Explained,D-E)和擬合圖像等結(jié)果信息(當(dāng)edf=1時,變量間呈現(xiàn)線性關(guān)系,其值越大則代表非線性影響能力越強(qiáng);P值代表統(tǒng)計結(jié)果的顯著性水平,與評估各因子間的相關(guān)性水平類似,“*”越多顯著性越強(qiáng)?!?**”對應(yīng)P<0.01,表示極顯著,結(jié)果可信度高;D-E為模型對變量總體變化的解釋率)(張智淵等,2018)。但樣品檢測結(jié)果存在一定量的異常值(有異常過大及過小的現(xiàn)象出現(xiàn)),為保證較好的代表性,異常的數(shù)據(jù)結(jié)果在后面結(jié)果中不予呈現(xiàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 葉綠素a含量變化特征

總體而言,研究期間(2016年1月—2020年12月)3個研究點位Chl-a質(zhì)量濃度的波動范圍為0.0002—0.0510 mg·L?1,鄱陽湖各點位間 Chl-a 質(zhì)量濃度隨時間的變化明顯,夏季Chl-a質(zhì)量濃度普遍高于其他季節(jié),具體如圖1所示。蚌湖點位質(zhì)量濃度高于其他測點,5年內(nèi)整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,且于2018—2020年夏季出現(xiàn)多次峰值,最大值出現(xiàn)在 2018年 10月,質(zhì)量濃度達(dá) 0.0510 mg·L?1,5 年均值為 0.0124 mg·L?1;都昌點位 Chla 質(zhì)量濃度介于 0.0002—0.0219 mg·L?1之間波動,整體趨勢較為穩(wěn)定,分別于2016—2017年和2020年夏季出現(xiàn)3次峰值,最大值出現(xiàn)在2020年10月,5年均值為 0.0062 mg·L?1;蛇山點位Chl-a質(zhì)量濃度介于 0.0006—0.0234 mg·L?1之間波動,整體趨勢也相較穩(wěn)定,分別于2017年和2020年夏季出現(xiàn)兩次峰值,最大值出現(xiàn)在2017年8月,5年均值為0.0057 mg·L?1。

圖1 研究點位葉綠素a含量變化Fig. 1 Variation of Chl-a concentration at the research sites

就蚌湖和都昌點位而言,其位于贛江下游流域,較為直接地受到贛江水質(zhì)的影響。盛文濤等(2021)研究發(fā)現(xiàn),近年來贛江的營養(yǎng)鹽濃度及TN/TP顯著高于其他4河,同時贛江年徑流量位于5河之首,豐水期贛江攜帶大量營養(yǎng)鹽通量進(jìn)入鄱陽湖,在其下游附近逐漸出現(xiàn)滿足藻類增殖條件的區(qū)域,因此該區(qū)域內(nèi)Chl-a多會在豐水期結(jié)束后的時期(10月左右)達(dá)到峰值。而對于蛇山點位而言,其位于鄱陽湖東北部,李云良等(2016)研究發(fā)現(xiàn)鄱陽湖于高洪水位季節(jié),污染物(營養(yǎng)鹽等)因東北部湖灣區(qū)存在順時針方向環(huán)流而發(fā)生長時間滯留和富集;因此,蛇山點位于8月左右達(dá)藻類增殖最佳條件(流速、營養(yǎng)鹽和水溫等),這也解釋了蛇山點位Chl-a質(zhì)量濃度峰值多出現(xiàn)在8月的原因。

2.2 環(huán)境因子變化特征

2016年1月—2020年12月鄱陽湖3個研究點位的環(huán)境因子隨時間的變化見圖2。就3個點位的水溫而言,點位之間的差異不大,5年內(nèi)呈現(xiàn)夏季高,冬季低的特點,夏季水溫介于33.4—34.4 ℃之間波動;冬季水溫則介于2.1—2.7 ℃之間波動。就透明度而言,3個點位的SD介于0.1—1.5 m之間波動,隨時間變化明顯,3個點位SD 5年均值由西向東分別 0.44、0.48、0.45 m。就總氮質(zhì)量濃度而言,3個點位TN質(zhì)量濃度呈現(xiàn)整體下降趨勢,點位間差異不大;蚌湖點位TN質(zhì)量濃度介于0.27—3.51 mg·L?1之間波動,5 年均值為 1.24 mg·L?1,于2016—2018年冬季出現(xiàn)多次峰值;都昌點位TN質(zhì)量濃度介于0.19—2.45 mg·L?1之間波動,5年均值為1.25 mg·L?1;蛇山點位TN質(zhì)量濃度介于0.34—2.78 mg·L?1之間波動,5 年均值為 1.43 mg·L?1。就總磷而言,3個點位整體質(zhì)量濃度介于 0—0.125 mg·L?1之間波動,趨勢相對穩(wěn)定,蛇山點位于2016年3月和2017年3月出現(xiàn)了兩次峰值,分別達(dá)到了 0.206 mg·L?1和 0.228 mg·L?1;3 個點位 5 年均值分別為 0.053、0.058 和 0.061 mg·L?1,自西向東呈現(xiàn)遞增趨勢。就氨氮而言,其變化趨勢整體上與TN相似,于2016—2018年內(nèi)波動顯著,后兩年趨向于穩(wěn)定,各點位多年均值分別為0.236、0.157、0.188 mg·L?1。就高錳酸鹽指數(shù)而言,蚌湖的CODMn顯著大于其他點位,5年來整體質(zhì)量濃度趨向于穩(wěn)定,介于 1.0—3.0 mg·L?1之間波動。

圖2 研究點位環(huán)境因子隨時間的變化Fig. 2 Variation of environmental factors at the research sites

2.3 葉綠素a與環(huán)境因子相關(guān)性

2.3.1 蚌湖葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性

對于蚌湖點位,根據(jù)Chl-a與環(huán)境因子間的相關(guān)系數(shù)判斷,TN和CODMn與Chl-a之間的相關(guān)系數(shù)較高,因此選取 TN和 CODMn為解釋變量代入GAM模型;同時,TN和CODMn間的相關(guān)系數(shù)為0.18,故排除共曲線性可能,無需剔除變量。根據(jù)變量預(yù)分析結(jié)果,將TN和CODMn代入如下模型方程擬合:

式中:

x1——蚌湖點位 TN 質(zhì)量濃度(mg·L?1);

x2——蚌湖點位 CODMn質(zhì)量濃度(mg·L?1)。得到r2為0.435,TN和CODMn的自由度分別為4.79和2.40,解釋率為52.3%。

從圖3中可以看出,蚌湖點位Chl-a與TN和CODMn存在非線性關(guān)系,TN的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與TN的關(guān)系更為復(fù)雜,當(dāng)TN質(zhì)量濃度為0—1 mg·L?1時,TN對Chl-a的影響最為顯著,兩者呈現(xiàn)明顯正相關(guān)關(guān)系;當(dāng)TN的質(zhì)量濃度為1—2.6 mg·L?1時,Chl-a質(zhì)量濃度會隨著TN的變化而略微減少;當(dāng)TN的質(zhì)量濃度大于2.6 mg·L?1時,二者又再次表現(xiàn)較明顯的正相關(guān)關(guān)系。CODMn與Chl-a呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,當(dāng)CODMn的質(zhì)量濃度為0—3.3 mg·L?1時Chl-a質(zhì)量濃度會隨著CODMn的變化而顯著增加;當(dāng) CODMn的質(zhì)量濃度大于3.3 mg·L?1時,Chl-a質(zhì)量濃度會隨著 CODMn的增加而減少。

圖3 蚌湖TN和CODMn與Chl-a質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig. 3 The relationship between TN, CODMn and Chl-a in Banghu

2.3.2 都昌葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性

對于都昌點位,根據(jù) chl-a與環(huán)境因子間的相關(guān)系數(shù)判斷,SD和TN與Chl-a之間的相關(guān)系數(shù)較高,因此選取SD和TN為解釋變量代入GAM模型;同時,SD和TN間的相關(guān)系數(shù)為?0.51,可能存在共曲線性,因此需剔除1個變量。

根據(jù)變量預(yù)分析結(jié)果,將SD和TN分別作為解釋變量構(gòu)建GAM模型,方程如下:

式中:

x1——都昌點位SD(m);

x2表示都昌點位 TN 質(zhì)量濃度(mg·L?1)。基于表1結(jié)果可得,解釋變量SD的顯著性和解釋率均較好,擬合程度較高,因此選取SD的模型為最優(yōu)模型。

表1 GAM模型分析結(jié)果Table 1 Analysis results of GAM model

從圖4中可以看出,都昌點位Chl-a與SD存在較強(qiáng)的非線性關(guān)系,當(dāng)SD為0.2—0.6 m時,Chl-a質(zhì)量濃度基本保持不變,維持在相對較低水平;當(dāng)SD為0.6—0.8 m時,Chl-a質(zhì)量濃度增加明顯,而當(dāng)介于0.8—1.2 m時,Chl-a質(zhì)量濃度逐漸減少;但當(dāng)SD大于1.2 m時,Chl-a質(zhì)量濃度又顯著增加。

圖4 都昌SD與Chl-a質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig. 4 The relationship between SD and Chl-a in Duchang

2.3.3 蛇山葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性

對于蛇山點位,根據(jù)Chl-a與環(huán)境因子間的相關(guān)系數(shù)判斷,TN和CODMn與Chl-a之間的相關(guān)系數(shù)較高,因此選取 TN和 CODMn為解釋變量代入GAM模型;同時,TN和CODMn間的相關(guān)系數(shù)為?0.30,故排除共曲線性可能,無需剔除變量。根據(jù)變量預(yù)分析結(jié)果,將TN和CODMn代入如下模型方程擬合:

式中:

x1——蛇山點位 TN 質(zhì)量濃度(mg·L?1);

x2——蛇山點位 CODMn質(zhì)量濃度(mg·L?1)。得到r2為0.627,TN和CODMn的自由度分別為5.05和5.64,解釋率為71.0%,解釋率較高。

從圖5中可以看出,蛇山點位Chl-a與TN和CODMn存在較強(qiáng)非線性關(guān)系,CODMn的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與CODMn的關(guān)系更為復(fù)雜。當(dāng)TN質(zhì)量濃度為0—1 mg·L?1時,TN對Chl-a的影響最為顯著,兩者呈現(xiàn)顯明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,當(dāng)TN質(zhì)量濃度大于1 mg·L?1時,Chl-a質(zhì)量濃度隨著TN的增加而保持相對的穩(wěn)定,后出現(xiàn)略微減小趨勢。對于Chl-a與CODMn而言,當(dāng)CODMn質(zhì)量濃度介于0—2 mg·L?1時,Chl-a保持相對穩(wěn)定;當(dāng) CODMn質(zhì)量濃度為 2.0—2.4 mg·L?1時,Chl-a質(zhì)量濃度略有增長;當(dāng)CODMn質(zhì)量濃度大于2.4 mg·L?1時,Chla與其呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖5 蛇山TN和CODMn與Chl-a質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig. 5 The relationship between TN, CODMn and Chl-a in Sheshan

2.4 討論

鄱陽湖3個研究點位藻類增殖與水質(zhì)因子的關(guān)系存在較為顯著的空間差異,位于西部的蚌湖、中部的都昌和東部的蛇山點位Chl-a質(zhì)量濃度分別與TN和CODMn、SD及TN和CODMn呈現(xiàn)非線性關(guān)系,所得的對應(yīng)解釋率分別為 52.3%、45.1%和71.0%。更多地,蚌湖與蛇山點位由于地理位置的差異,Chl-a質(zhì)量濃度的伴隨變化也不盡相同,需要給出不同點位(區(qū)域)的限制性水質(zhì)指標(biāo)與主要的可能因素,并探討相應(yīng)的有效解決途徑。

蚌湖屬鄱陽湖營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度較高的點位,通過GAM模型模擬得出Chl-a與TN和CODMn存在非線性關(guān)系,TN的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與TN的關(guān)系更為復(fù)雜,其并未呈現(xiàn)隨TN和CODMn質(zhì)量濃度增加而增加的趨勢。蚌湖點位的Chl-a質(zhì)量濃度主要受到氮含量與有機(jī)物含量的限制,對于該點藍(lán)藻水華防控而言,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)其TN的監(jiān)控,并盡量保持相對較低水平,雖出現(xiàn)TN質(zhì)量濃度增加而Chl-a質(zhì)量濃度減少的階段,但其可能原因是非適應(yīng)性的藻類細(xì)胞死亡,而伴隨著的是較強(qiáng)適應(yīng)性的藻種成為優(yōu)勢藻,藻類組成發(fā)生變化(朱偉等,2008),因此會伴隨該藻種的增殖與TN呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系,Chl-a質(zhì)量濃度顯著升高的現(xiàn)象;同時,也應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注蚌湖點位的CODMn,盡量將有機(jī)物含量控制在相對較小的水平,盡管出現(xiàn)CODMn質(zhì)量濃度增加而Chl-a質(zhì)量濃度減小的現(xiàn)象,但湖泊中過多的有機(jī)物含量會間接影響水體溶解氧和微生物等因子,對水體健康不利(石玉等,2021)。

通過GAM模型擬合得出,都昌點位Chl-a與SD呈現(xiàn)較強(qiáng)且復(fù)雜的非線性關(guān)系,原因可能在于:鄱陽湖河湖相通,泥沙輸入、風(fēng)浪攪動、航運采砂等眾多因素都會導(dǎo)致水體透明度下降(程時長等,1993;賴普文等,2015;李海軍,2017;劉同宦等,2020)。伴隨著藍(lán)藻等浮游生物的繁殖,水體中的有機(jī)物質(zhì)被利用,同時浮游生物的繁殖還可能減小風(fēng)浪,降低泥沙攪動,具體表現(xiàn)為,在一定范圍內(nèi),水體的SD與Chl-a含量之間的正相關(guān)關(guān)系。對于都昌點位的Chl-a調(diào)控,應(yīng)當(dāng)主要關(guān)注透明度指標(biāo),使其保持較為合理的區(qū)間,過高和過低的水體透明度對于湖泊生態(tài)環(huán)境均有一定程度的影響;同時,也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)都昌點位的營養(yǎng)鹽因子調(diào)控,雖然本研究中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)對于都昌點位并非關(guān)鍵性限制因子,但是TN/TP也可能是潛在的限制因子。

通過GAM模型擬合得出,蛇山點位Chl-a與TN和CODMn存在較強(qiáng)非線性關(guān)系,CODMn的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與CODMn的關(guān)系更為復(fù)雜,與蚌湖點位類似,蛇山也未呈現(xiàn)隨TN和CODMn增加而增加的趨勢。蛇山點位的Chl-a質(zhì)量濃度主要受到有機(jī)物含量與氮含量的限制,與蚌湖點位不同,整體而言Chl-a質(zhì)量濃度伴隨TN和CODMn質(zhì)量濃度變化的幅度不大。對于蛇山點位的Chl-a調(diào)控和藍(lán)藻水華防控應(yīng)當(dāng)充分注重水質(zhì)指標(biāo)的綜合控制,保持水體氮含量與有機(jī)物含量于合理區(qū)間內(nèi),維護(hù)該區(qū)域的水生態(tài)平衡。

本文基于GAM模型對鄱陽湖Chl-a與水質(zhì)因子進(jìn)行了相關(guān)性分析,但也存在一定不足:蚌湖和都昌點位的最優(yōu)模型解釋率中等,分別為52.3%和45.1%,原因可能為缺乏考慮風(fēng)場和流場等環(huán)境因子對于Chl-a質(zhì)量濃度的影響。在對鄱陽湖風(fēng)場和湖流的綜合研究結(jié)果顯示,鄱陽湖中部和東部湖區(qū)在風(fēng)場和湖流形態(tài)的雙重作用下,其水流呈現(xiàn)“環(huán)流”現(xiàn)象,這也導(dǎo)致了水體更新時間相較鄱陽湖其他區(qū)域更長(Yuan et al.,2020),營養(yǎng)鹽與有機(jī)物在此范圍內(nèi)會停留更長的時間,也可能是導(dǎo)致該區(qū)域近年來藍(lán)藻水華現(xiàn)象頻發(fā)的主要原因,過多的氮含量與有機(jī)物含量無法被利用或降解,伴隨 Chl-a質(zhì)量濃度與環(huán)境因子的逐漸惡化,亦可能是導(dǎo)致鄱陽湖水環(huán)境惡化的重要原因(Zhang et al.,2015)??稍诮窈蟮难芯恐屑訌?qiáng)對于鄱陽湖典型點位的風(fēng)場和流場的連續(xù)監(jiān)測,分析考慮綜合環(huán)境因子(水文過程、氣象因素和水質(zhì)因子)對于鄱陽湖營養(yǎng)化的影響。

3 結(jié)論

鄱陽湖Chl-a的關(guān)鍵性水質(zhì)指標(biāo)與主要的可能因素的判別,對于永葆鄱陽湖“一湖清水”和水環(huán)境永續(xù)可持續(xù)發(fā)展具有重要理論和實踐意義,本文的主要結(jié)論如下:

(1)鄱陽湖3個研究點位(西部蚌湖、中部都昌和東部蛇山)Chl-a與水質(zhì)因子的關(guān)系存在較為顯著的空間差異,其 Chl-a質(zhì)量濃度分別與 TN和CODMn、SD及TN和CODMn呈現(xiàn)非線性關(guān)系,模型解釋率分別為52.3%、45.1%和71.0%;蚌湖與蛇山點位由于地理位置的差異,Chl-a質(zhì)量濃度的伴隨變化也不盡相同。

(2)運用GAM模型擬合得出,蚌湖Chl-a與TN和CODMn存在非線性關(guān)系,TN的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與TN的關(guān)系更為復(fù)雜,蚌湖點位的Chla質(zhì)量濃度主要受到氮含量與有機(jī)物含量的限制,對于該點藍(lán)藻水華防控應(yīng)注意控制較低的氮含量和合理范圍的有機(jī)物含量;都昌點位Chl-a與SD呈現(xiàn)較強(qiáng)且復(fù)雜的非線性關(guān)系,對于都昌點位的 Chl-a控制,應(yīng)當(dāng)主要關(guān)注透明度指標(biāo),但TN/TP也可能是潛在的限制因子;蛇山點位Chl-a與TN和CODMn存在較強(qiáng)非線性關(guān)系,CODMn的非線性影響能力更強(qiáng),Chl-a與CODMn的關(guān)系更為復(fù)雜,對于蛇山點位的藻類或藍(lán)藻水華防控,需要充分注重水質(zhì)指標(biāo)的綜合控制,不僅僅局限于營養(yǎng)鹽與有機(jī)物含量。

(3)鄱陽湖不同區(qū)域Chl-a質(zhì)量濃度與各水質(zhì)因子的相關(guān)程度不盡相同,區(qū)別于太湖等湖泊,鄱陽湖因其特殊的性質(zhì),具有復(fù)雜的風(fēng)場和湖流形態(tài)特征,在今后的研究中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對于鄱陽湖風(fēng)場和流場的連續(xù)監(jiān)測,分析考慮綜合環(huán)境因子(水文過程、氣象因素和水質(zhì)因子等)對于鄱陽湖營養(yǎng)化的影響。

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