巢湖藻类生物量季节性变化特征

在2008年对巢湖浮游藻类的生态分布进行了为期1 a的调查研究,并采用自制"藻类上浮/下沉捕集器"定量研究了水柱中藻类上浮和下沉速率的季节性变化.结果表明,蓝藻为巢湖主要的水华优势群落,但各个季节优势水华种群有所差别,春季鱼腥藻占优势,微囊藻次之;夏、秋两季微囊藻占绝对优势.5月开始,水柱中藻类生物量明显增加;8月份达到最大值,叶绿素含量全湖平均为146.37 mg.m-3.表层沉积物中藻类生物量在9.75～16.24 mg.kg-1之间,最小值出现在夏季,然后逐渐升高,最大值出现在冬季的11月.研究期间(5～10月),水柱中浮游藻类一直存在上浮和下沉现象,上浮速率在总体上呈先上升后下降的趋势,最大值出现在8月初,为0.036 8 mg.(m2.d)-1;下沉速率则呈现先缓慢上升后急剧下降的趋势,最大值出现在9月初,为0.032 1 mg.(m2.d)-1.多元逐步回归统计表明,温度是巢湖藻类生物量变化最为显著的影响因子,其次为总氮(TN)和总磷(TP).     

丹江口水库表层沉积物不同形态氮的赋存特征及其生物有效性

为了揭示丹江口水库沉积物氮空间分布特征及其生物有效性,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中可交换态氮(Exchangeable nitrogen,EN)、酸解态氮(Acid hydrolysable nitrogen,HN)及残渣态氮(Residue nitrogen,RN)的赋存特征,同时结合生物可利用态氮的含量,探讨了各形态氮对生物可利用态氮的贡献。结果表明,丹江口水库沉积物中总氮(Total nitrogen,TN)在425~5796 mg/kg之间,平均为1 319.32 mg/kg,其中EN、HN和RN的平均值相对比例为2.15∶1.95∶1,且各形态氮含量的空间分布呈入库河流大于库区开阔区域的特征,尤其在丹江、老灌河以及犟河-堵河入库口的含量较大。潜在矿化氮(Potential mineralized nitrogen,PMN)含量在40.20~1 468.95 mg/kg之间,平均为275.06 mg/kg,其中EN对丹江口水库沉积物PMN的贡献较大,比例在19.85%~90.80%之间,平均为63.47%。各形态氮在不同的水环境条件下发生迁移转化,保持着水-沉积物界面氮的动态平衡。     

呼伦湖水体氟化物演变特征及其影响因素

为识别呼伦湖水体中氟化物的演变趋势,揭示呼伦湖水体氟化物浓度畸高的原因,于2015—2020年对呼伦湖入湖河流、湖周地下水、湖泊水体中氟化物（以F-计）浓度进行了详细调查,并结合2005—2014年历史数据分析呼伦湖水体中氟化物浓度的影响因素.结果表明:2018—2019年,呼伦湖全湖水体氟化物浓度平均值在2.27~2.42 mg/L之间,年均值为2.36 mg/L,4个季节平均值之间无显著差异,但空间分布差异显著,在春季、夏季和秋季均表现为四周低、中间高的分布趋势,冬季则相反.3条主要入湖河流克鲁伦河、乌尔逊河和呼伦沟河水体中氟化物浓度显著低于湖体,分别为（1.14±0.36）（0.84±0.14）和（0.33±0.08）mg/L,氟化物入湖通量分别为236.41、396.31和301.29 t/a,地下水和入湖河流输入是呼伦湖水体氟化物的主要来源.呼伦湖水体中氟化物浓度主要在特殊气候地理条件引起的高自然本底环境下,受pH、湖体蓄水量和冰封作用的共同影响.研究显示,入湖河流、地下水等输入的氟化物在强蒸发作用下富集浓缩且缺少氟化物出湖途径是造成呼伦湖水体氟化物浓度畸高的根本原因.      

蠡湖表层沉积物中磷的形态与赋存特征及其生物有效性

采用连续分级提取法研究了蠡湖表层沉积物中有机磷和无机磷的形态及其赋存特征,同时结合间隙水体中DTP(溶解性总磷)的空间分布特征,讨论了各形态磷的生物有效性及其释放风险. 结果表明,蠡湖沉积物中的磷以IP(无机磷)为主,w(IP)占w(TP)的58.09%. IP中以生物可利用性差的Ca-P_i(Ca结合态无机磷)占优势,w(Ca-P_i)为(207.75±48.56)mg/kg,占w(IP)的48.97%;沉积物OP(有机磷)中以活性最差的NA-P_o(非活性有机磷)占绝对优势,w(NA-P_o)为(195.33±50.73)mg/kg,占w(OP)的67.09%. 间隙水中的磷以DIP(溶解性无机磷)为主,ρ(DIP)占ρ(DTP)的11.86%~86.13%,平均值为59.65%. WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)、WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)的质量分数均与间隙水中ρ(DTP)呈极显著正相关(P<0.01),w(Ca-P_i)与间隙水中ρ(DTP)呈正相关(P<0.05),w(NA-P_o)与间隙水中ρ(DTP)无显著的相关性. 因此,即使在外源磷得到有效控制的情况下,沉积物中的IP及高活性有机磷的释放仍有可能导致湖泊富营养化状态维持不变.      

蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

洞庭湖沉积物不同形态氮赋存特征及其释放风险

为了揭示湖泊沉积物中氮的空间分布特征及其释放风险,采用连续分级提取法研究了洞庭湖表层沉积物中EN(可交换态氮)、HN(酸解态氮)及NHN(非酸解态氮)的赋存特征;同时,结合BN(生物可利用态氮)的含量和释放通量的大小,探讨了各形态氮对BN的贡献及与释放通量的相关关系. 结果表明,受水动力和湖盆地形的影响,沉积物中各形态氮含量空间差异较大. 全湖w(TN)在735.91~2846.51mg/kg之间,平均值为1371.85mg/kg,东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口w(TN)的平均值分别为1513.43、1173.14、1262.76和1363.31mg/kg. 从各形态氮含量占w(TN)的比例来看,w(HN)最高,平均占66.74%;其次是w(NHN),平均占21.46%;w(EN)最小,仅占11.80%. 东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口w(BN)的平均值分别为189.31、170.16、152.87和139.51mg/kg,其值大小主要受w(EN)和w(HN)的影响. 东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口沉积物中NH₄+-N释放通量的平均值分别为6.32、7.03、7.78和146.96mg/(m2·d),沉积物中NH₄+-N释放通量主要受EN控制,其中尤其受可交换态NH₄+-N的控制,而沉积物中的HN和TN尚不是影响沉积物氮释放的主要因素.      

城市河网区河流沉积物磷形态分布特征及释放贡献

以嘉兴城市河网区为研究区域,在调查区域水质和沉积物磷空间变化特征的基础上,分析沉积物中各形态磷的垂直与空间赋存状态,通过吸附释放参数计算EPC₀值,明确了沉积物-水界面磷迁移影响因素和沉积物中活跃磷素的释放风险和贡献.结果表明,研究区域水质氮磷污染较为严重,沉积物TP含量均值呈北部河网区>西部河网区>南部河网区,基于单因子指数法的生态风险评价为Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级的样本比例分别为10.91%、25.45%和63.64%.沉积物各形态磷整体呈现TP>IP>HCl-P>NaOH-P>OP,沉积物生物有效磷（BAP）整体呈现Olsen-P>AAP>WSP>RDP;在沉积物垂直剖面中,部分位点受到外界因素的强烈影响垂向波动较大,整体上是随深度的递增而减小,这与近年来研究区域接收的外源磷积累过程在加重有关.相关性分析表明,沉积物磷吸附容量（Q_max）与铁铝氧化物呈显著相关性 （p<0.05）;释放参数EPC₀与TP、IP与HCl-P呈显著相关性 （p<0.05）.结合BAP形态,研究区域河流沉积物NaOH-P、HCl-P、AAP、Olsen-P及WSP存在较高的释放潜力.南部河网区沉积物主要呈现磷“源”角色,西部和北部河网区部分区域沉积物充当磷“源”角色.南部河网区在长短时间尺度下的磷主要释放形态为NaOH-P、HCl-P和OP,北部河网区在长时间尺度下主要释放磷形态为NaOH-P、HCl-P,西部河网区在短时间尺度下主要释放形态以HCl-P为主,在长时间尺度下3种磷形态的释放风险仍然较高.     

蠡湖沉积物重金属形态及稳定性研究

以蠡湖及其入湖河口为研究对象,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb形态的空间赋存特征,同时结合各金属在间隙水体中的空间分布,探讨了各形态金属的稳定度及其生物有效性.结果表明,间隙水体及表层沉积物可提取态金属分布都具有明显的空间异质性,Cr、Cu、Zn、Pb的高值区沿宝界桥和蠡湖大桥呈"带状"分布,Ni、As、Cd、Hg的高值区沿河口向湖区扩展,呈"扇形"分布,并且含量都在退渔还湖区较低.沉积物中Cd、Cu、Ni的可提取态占总量的质量分数较高,分别达到71.02%、54.79%和50.62%,其余金属则主要以残渣态为主.8种金属稳定性顺序为Cr>Pb>Hg>As>Cu>Ni>Zn>Cd,Cd和Zn在大部分点位处于不稳定状态,快速解吸释放的风险较大.间隙水体毒性评估表明,各金属不会对水生生态系统产生急性毒性,但部分区域尤其是入湖河口的Hg和Pb可能会对底栖生物产生慢性毒性.     

寒旱区草原湖泊沉积物重金属地球化学基线构建——以达里诺尔湖为例

为了科学识别寒旱区典型草原湖泊——达里诺尔湖的沉积物重金属累积状况,在调查表层及柱状沉积物重金属含量的基础上,采用多种统计学方法构建了沉积物重金属地球化学基线,并针对构建结果进行了多方面比较分析.结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb在表层及柱状沉积物中均呈正态分布或对数正态分布,其中,柱状沉积物中的重金属分布较表层更为集中,且As、Cd、Hg在近表层呈现较明显的增长趋势,表明存在一定的表层富集;使用参考元素法、相对累积频率法和迭代2倍标准差法构建的表层、柱状沉积物重金属基线值之间无显著差异（P<0.05）,综合考虑科学性,适用性,简便性,人为误差性等方面,可优先选取迭代2倍标准差法进行元素基线构建;研究构建的达里诺尔湖沉积物重金属基线值与所在区域的大尺度土壤背景值相比存在差异,且表层与柱状沉积物基线值也存在差异,考虑到达里诺尔湖流域人为干扰极小,使用研究区域的表层沉积物开展基线值构建,可为识别湖泊当前重金属富集状况和生态风险提供更为科学和准确的参考依据.研究结果可为类似的寒旱区草原湖泊沉积物重金属基线值构建提供理论依据.