洞庭湖区生态农业论文提纲

论文题目：微塑料在洞庭湖区的赋存特征与迁移规律研究

摘要：塑料产品产量剧增以及不完善的管理使得微塑料污染问题成为了近年来全球瞩目的焦点。微塑料通常指尺寸小于5mm的塑料,既包括生产时就拥有小尺寸的初生相微塑料,也包括由更大的塑料破碎、裂解而形成的次生相微塑料。微塑料可以带来复杂的生态影响,自微塑料问题进入人们视线以来,已有研究多集中在海洋微塑料污染问题并有了较深入的认识。但淡水环境中的微塑料污染关注较少,许多重要河流、湖泊的微塑料污染研究依然处于空白。湖泊作为陆地水系的重要组成部分,具有重要的生态意义。长江中下游地区分布着中国最大的淡水湖群,其中包括中国第二大淡水湖——洞庭湖。洞庭湖是重要的农业生产基地、长江流域重要的调蓄湖泊,同时也是物种基因丰富的重要湿地,素有“长江之肾”的称号,具有重要的生态价值。然而截至目前,尚未有针对洞庭湖微塑料污染的系统研究。本研究以洞庭湖区为研究区域,针对其表面水、沉积物中的微塑料赋存情况、表面形态、化学组成、来源、分布特征等开展研究;并在取得相关研究数据进行分析讨论的基础上,建立洞庭湖区二维耦合数学模型对微塑料在洞庭湖区的迁移规律进行讨论。（1）对西洞庭湖、南洞庭湖这两个区域的表面水、沉积物中微塑料污染情况进行了调查研究。西洞庭湖和南洞庭湖边表层水中微塑料丰度分别为616.67～2216.67items/m3和716.67～2316.67items/m3。在西洞庭湖和南洞庭湖的中央位置,微塑料丰度分别为433.33～1500items/m3和366.67～1566.67items/m3。在不同水动力条件的影响下,湖泊的出口成为微塑料污染最为严重的区域。同时研究发现,在西洞庭湖和南洞庭湖的湖滨沉积物中,微塑料丰度介于320～480 items/kg和200～1150 items/kg之间。PS和PET分别在地表水和沉积物样品中最为常见。研究认为在考虑微塑料带来的生态风险时应该区别对待不同化学成分的微塑料;（2）对东洞庭湖湖岸沉积物中的微塑料污染进行了研究。湖滨沉积物中的微塑料丰度在180～693items/kg之间,在世界范围内处于中等水平。纤维形状的微塑料占主要部分,透明的微塑料比其他颜色微塑料更多,而微塑料的尺寸则以小尺寸的为主。在显微拉曼光谱仪的帮助下,在东洞庭湖湖岸沉积物样品中共检出8种不同化学成分的微塑料。同时发现东洞庭湖区位于城市区域沉积物中的微塑料的丰度明显低于农村区域,城乡环境保护措施的差异可能是造成这一与其他研究结论相反的原因;（3）选取洞庭湖区典型的农村区域——南汉垸作为研究区域,对南汉垸垸内沟渠中的微塑料污染情况进行了研究。研究发现沉积物和地表水中的微塑料丰度分别为230～670items/m3和500～1300items/kg。在地表水和沉积物样品中,体积小、透明的微塑料所占比例最大。本文同时对研究区域的多项水质指标进行调查,发现南汉垸沟渠微塑料的丰度与其他水质参数之间没有显著的相关性;（4）研究了洞庭湖区上游长沙市地表水微塑料污染情况。选取具有代表性的十二个采样点,其中包括八个城市湖泊采样点和四个河流采样点。研究发现,城市湖泊的微塑料丰度在825±176.77items/m3至7050±1060.66items/m3之间,最严重的污染位于城市中心的跃进湖,且微塑料丰度与采样点距市中心的距离呈负相关。与湖泊相比,湘江的微塑料丰度相对较低;（5）建立洞庭湖区水动力——微塑料耦合整体二维数学模型,基于三角形网格建立的洞庭湖二维水动力模型可以较好地与湖泊边界契合,并且在航道、河道、坡降较大等处对网格进行加密,模型共拥有个248726个网格节点和554498个网格。基于2004年丰水期的水文数据对模型进行调整、运算,确定了与实际情况相符的模型参数,验证结果表明该模型可以以较高的精准度对研究区域进行水动力模拟,并以此为基础建立了微塑料迁移模型与水动力模型进行耦合对洞庭湖区微塑料的迁移进行模拟。通过对洞庭湖洪水期的微塑料迁移规律和运动特征分析,得知在水位相对较低时,洞庭湖区的微塑料被限制于主河道区域,当水位升高后,进入主湖区的粒子数量剧增,并有滞留湖区的风险。澧水、湘江、沅江、资水挟带的微塑料在洞庭湖区滞留时间平均分别为324、79、334、128小时。目平湖、坡头、青潭乡等洲滩密集、水流条件复杂的水域会造成微塑料滞留,给脆弱而又十分重要的自然保护区带来生态风险。综上所述,本研究以实地考察为基础,结合科学实验与数值模拟的方法,提供了洞庭湖区微塑料污染的基础数据,对微塑料的分布、来源及迁移规律进行了研究。本文可以作为今后控制洞庭湖区微塑料污染的科学基础,为相关治理措施的制定提供参考。

关键词：洞庭湖;微塑料;赋存;来源;迁移

学科专业：港口、海岸及近海工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 微塑料在环境中的赋存

1.2.2 微塑料的生态影响

1.2.3 微塑料在环境中的迁移规律

1.3 本文主要研究工作

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线图

第二章 微塑料在西洞庭湖与南洞庭湖的赋存特征

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 研究区域概况

2.2.2 样品采集

2.2.3 实验室处理与分析

2.2.4 质量保证与控制

2.2.5 数据分析

2.3 结果

2.3.1 微塑料在西洞庭湖、南洞庭湖中的丰度

2.3.2 西洞庭湖、南洞庭湖中微塑料的表面特征

2.3.3 微塑料的化学成分

2.4 讨论

2.4.1 西洞庭湖、南洞庭湖的微塑料污染水平

2.4.2 西洞庭湖、南洞庭湖的微塑料来源

2.4.3 西洞庭湖、南洞庭湖的微塑料化学组成

2.5 本章小结

2.6 相关信息

第三章 微塑料在东洞庭湖湖岸沉积物中的赋存特征

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 样品采集

3.2.2 实验室处理

3.2.3 质量保证与控制

3.2.4 数据分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 东洞庭湖湖岸沉积物微塑料污染水平

3.3.2 东洞庭湖湖岸沉积物微塑料的来源

3.3.3 城市区域与农村区域微塑料污染对比

3.4 本章小结

3.5 相关信息

第四章 典型农村水体微塑料污染以南汉垸为例

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 研究区域概况

4.2.2 样品采集

4.2.3 实验室处理与分析

4.2.4 水质参数

4.2.5 数据分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 微塑料在南汉垸的丰度与分布

4.3.2 南汉垸微塑料的表面形态

4.3.3 南汉垸水质及其与微塑料的关系

4.4 本章小结

4.5 相关信息

第五章 洞庭湖上游城市水体微塑料污染——以长沙为例

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 研究区域概况及样品采集

5.2.2 实验室处理与分析

5.2.3 质量控制与保证

5.2.4 数据分析

5.3 结果与讨论

5.3.1 微塑料在长沙市表面水中的丰度与分布

5.3.2 长沙市表面水微塑料的表面形态

5.3.3 长沙市表面水微塑料的化学成分

5.4 本章小结

5.5 相关信息

第六章 微塑料在洞庭湖区的迁移规律

6.1 引言

6.2 水动力模型

6.2.1 模型控制方程

6.2.2 数值方法与干湿边界处理

6.2.3 水动力模型的建立

6.3 微塑料模型及资料收集

6.4 数学模型的验证与率定

6.5 微塑料在洞庭湖区的迁移路径

6.6 微塑料在洞庭湖区的滞留时间

6.7 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 本文创新点

7.3 展望

参考文献

致谢