环太湖河流水质时空分布特征

针对太湖流域所划分的5个污染控制区,对各区共29条主要环太湖河流水质指标进行了测定,分析其时空变化特征,旨在为合理预防和治理太湖水体富营养化提供依据. 结果表明,北部重污染控制区内河流污染最为严重,并呈现出北部重污染控制区＞湖西重污染控制区＞浙西污染控制区＞东部污染控制区的趋势. 对比10年来历史数据表明,环太湖河流水质呈好转趋势,但现状仍不容乐观. 入湖河流污染问题依然严峻,而削减氮入河量是太湖入湖河流治理的重中之重.      

滇池和洱海湖滨带水生植被状况与水质的关系研究

在滇池和洱海的湖滨带各设置了6个具有不同水生植被状况的采样点,于2010年8月-2011年5月对水温、pH、ORP、电导率、营养盐(总氮和总磷)、叶绿素a及3种DNA病毒等水质指标进行了现场或采样分析。结果表明,两湖泊中营养盐含量高的湖滨带(滇池草海和洱海沙坪湾),由于水生植物覆盖度高,湖水保持了叶绿素a含量低的状态。对洱海湖滨带的水质分析结果表明,洱海水质有较明显的季节性变化。分析表明,与水温相比,营养盐浓度可能是影响藻类生物量的更重要的因素。3种DNA病毒检测结果初步表明,水生植物不仅能控藻,而且对病毒也有抑制作用。     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

洱海湖滨带水质的时空变化规律

对洱海全湖128km湖滨带及其外围敞水区水质进行了为期1a的调查研究.结果表明,洱海湖滨带总氮、氨氮、总磷、高锰酸盐指数年平均处于Ⅲ类水平,主要污染因子是总氮和总磷;湖滨带水质季节性变化表现为夏、秋季水质污染重于冬、春季,最重时期是11月.水质空间变化表现为北部污染重于南部,西部重于东部;临近村落、农田区湖滨带总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于临近林地、山地区湖滨带;强风浪水动力扰动下,湖滨带近岸(离岸0~60m范围,水深￡2.5m)区域水体总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于远岸(离岸70~190m范围,水深3.0~8.0m)区域,而在弱风浪下,离岸远近水质差异不明显.     

太湖湖滨带春季悬浮物沉降特征与水体营养盐响应

为研究湖滨带悬浮物沉降过程中水体营养盐时空分布状况,在太湖西岸湖滨带典型区域进行原位沉降实验,计算了沉降量和沉降通量,并对沉降过程中TP、TN、NH+4-N、NO-3-N测定分析.结果表明,太湖西岸湖滨带沉降通量表现为人工芦苇区近岸无植被区自然芦苇区远岸无植被区,平均沉降通量分别为(1 383.40±925.60)、(1 208.67±743.50)、(278.72±142.53)、(245.58±154.25)g·(m2·d)-1,沉降第6 d以后沉降量稳定上升,沉降速率大于分解速率;经过持续15 d野外沉降实验观测,沉降过程中近岸带的TP含量是远岸带的2~3倍,且沉积物捕获器内NH+4-N和NO-3-N含量出现显著的差异(P0.01);沉降量与水体TN和NH+4-N含量呈显著相关(P0.01,n=42),表明沉降量的增加会导致上覆水体TN与NH+4-N含量增加;TN与NH+4-N相关系数为0.84,显示沉降量的增加可能加速氮素不同形态间相互转化,这一现象在当前太湖湖泛治理中应当予以重视.     

太湖湖滨带水向辐射带水生植物多样性及生境因子分析

水生植物是湖滨带水向辐射带的重要组成部分。基于2021年春季和夏季太湖湖滨带水向辐射带内水生植物调查结果,采用相关性分析和典范对应分析等方法,对水生植物分布及相应生境因子进行分析,探究其演变特征。结果表明：1）2次调查共记录太湖湖滨带水向辐射带内水生植物12种,分别属于7科9属,其中浮叶植物3种,沉水植物9种;2）相关性分析结果表明,春季水生植物群落的Alpha多样性指数与生境因子相关性不显著,夏季水生植物群落的Alpha多样性指数与水体溶解氧浓度呈极显著正相关,与透明度、透明度/水深（透明度和水深的比值）呈显著正相关,Shannon-Wiener指数、Margelef指数与总氮浓度呈显著负相关;3）典范对应分析结果表明,水体溶解氧浓度对调查结果的解释值最大,随后依次为透明度/水深以及水深。10个生境因子对水生植物分布的总解释值较低;4）与历史数据相比,本次调查结果的水生植物多样性降低且优势物种单一化,表明太湖湖滨带水向辐射带内水生植物群落结构和多样性水平受人类活动和环境因子影响较大。水生植物自然恢复周期较长,人为调控其群落结构和多样性是当前推动太湖水生植物恢复的关键。

     

洱海湖滨带底泥全氮、全磷及有机质空间分布特征研究

研究了TN、TP和OM在洱海湖滨带底泥中的空间分布特征。结果表明w(TN)、w(TP)、w(OM)均值分别为1 832 mg/kg、866 mg/kg、17.0 g/kg。大湖湾及周边村落密集的湖滨区总氮、有机质含量较高,周边村落密集的湖滨区总磷含量较高。洱海湖滨带沉积物污染层平均深度为14 cm,湖湾及废弃鱼塘沉积物较厚,平均达107 cm。湖湾及废弃鱼塘区底泥在表层40 cm范围内,总氮和有机质的累积约1.5倍、2倍,村落密集区湖滨带的沉积物在40cm范围内,总氮和有机质的累积近3.2倍和6.8倍。     

太湖竺山湾湖滨带沉积物中多环芳烃分布、来源及风险评价

采用GC-MS联用技术分析了太湖竺山湾湖滨带10个点位和湖中心1个点位沉积物中16种US EPA优控多环芳烃(PAHs)的浓度。结果表明,16种多环芳烃的浓度为61.2~2 032.3 ngg,平均浓度为1 131.5 ngg。湖滨带点位以4环和5~6环多环芳烃为主,所占比例分别为28.6%和60.9%;湖中心点位以2~3环多环芳烃为主,所占比例为88.1%以上。湖滨带沉积物中多环芳烃主要来源为煤、石油等化石燃料的高温燃烧,而湖中心沉积物中多环芳烃主要来自油类泄漏污染。生态风险评价表明,湖滨带表层沉积物并不存在严重的多环芳烃生态风险,但是部分区域的某些多环芳烃浓度超过多效应区间低值(ERL),可能存在对生物的潜在危害,需加强生态风险防范。     

洱海沙坪湾湖滨带不同植被带中细菌分布特征

湖滨带是湖泊保护的重要屏障,其不同植被带中的细菌对入湖污染物降解起重要作用.为研究不同植被带中的细菌分布,以洱海沙坪湾湖滨带为研究对象,采用Illumina HiSeq高通量测序方法,对其中AG(乔草植被带)、EP(挺水植被带)、SP(沉水植被带)和UV(无植被带)的土壤或沉积物中的细菌多样性和群落结构进行研究.结果表明:湖滨带植被带中细菌种类丰富,共有54个门、106个纲、192个目、334个科和503个属被检测到,细菌的OTUs从高到低依次为EP(3 162个)、AG(2 926个)、UV(2 709个)和SP(2 427个),Shannon-Wiener多样性指数从高到低依次为EP(10.14)、AG(9.75)、SP(9.44) 和UV(9.26);湖滨带植被带中主要细菌类群是变形菌门(Proteobacteria)(AG,48.55%;EP,47.83%;SP,40.36%;UV,44.00%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(AG,19.30%;EP,5.31%;SP,5.67%;UV,6.30%)、厚壁菌门(Firmicutes)(AG,6.01%;EP,8.24%;SP,3.96%;UV,13.13%)和绿弯菌门(Chloroflexi)(AG,3.98%;EP,8.91%;SP,8.95%;UV,7.59%),主要类群在不同植被带中占比不同;植被带类型对细菌的群落结构特征影响不大,但对细菌种群的多样性影响较大.典型对应分析(CCA)结果显示,w(TP)、pH和w(OM)(OM为有机质)是影响不同植被带细菌种群结构的主要环境因子.      

太湖西岸湖滨带沉积物氮磷有机质分布及评价

采集了太湖西岸湖滨带的表层沉积物,研究了沉积物中氮、磷和有机质的空间分布并进行评价.结果表明,表层沉积物氮、磷和有机质含量基本上呈由近岸向远岸递增的趋势,各点表层沉积物有机质平均含量7 124.00 mg.kg-1,介于2 261.78～11 963.10 mg.kg-1;总氮平均含量819.20 mg.kg-1,介于343.20～1 390.12 mg.kg-1;总磷平均含量379.39 mg.kg-1,介于197.46～570.85 mg.kg-1.沉积物中C/N值为9.5.沉积物中有机质及营养盐来源于湖中藻类和水生高等植物.采用有机指数和有机氮评价太湖西岸湖滨带沉积物的环境质量,有机指数平均为0.037,有机氮为0.044%,总体上属于尚清洁范畴.远岸端点位沉积物有机指数及有机氮含量均较高,存在转为有机污染的风险.     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

夏季盛行风对太湖北部藻类水华分布的影响

1996年7月1日至10月17日对太湖北部湖区进行了6次综合调查,重点分析了夏季盛行风向和风力与太湖北部藻类分布的关系。研究表明,持续稳定的风向(SSE至ESE),是表层藻类在下风区和迎风岸产生聚集的重要驱动力,湖流流向影响甚小。当主风向为SE时,表层藻类生物量和chla(叶绿素a)含量,成自东南向西北逐渐增加的倾向性分布。当平均风力在1.5～3.6m/s时,风力大小与藻类在下风区的堆积有关;风力约大于4.0m/s后,藻类水华的平面分布已不明显,垂直分布趋于均一。     

太湖表层沉积物中PPCPs的时空分布特征及潜在风险

使用HPLC-MS/MS技术,对太湖周边15个河流入库口和6个水源地沉积物中9种药物及个人护理品(PPCPs)进行检测,其几何均值范围分别为1.60~129 ng·g-1和1.36~22.0 ng·g-1,其中咖啡因的含量占15个河流入库口沉积物中9种PPCPs总含量的52%,为河流入库口沉积物中PPCPs的优势污染物,林可霉素、甲氧苄啶、阿奇霉素、磺胺甲恶唑、泰乐菌素等5种抗生素的含量占6个水源地沉积物中9种PPCPs总含量的79%,为6个水源地沉积物中PPCPs的优势污染物.从空间分布来看,太湖西偏北部分的竺山湾和宜兴东部湖区附近沉积物中的PPCPs含量较高;从PPCPs的组成来看,各采样点PPCPs有不同的来源,总的来说有市政污水排放、畜牧养殖业污水排放和水产养殖业用药直接施用于太湖水体等3个来源.15个河流入库口沉积物中人类使用药物对太湖沉积物中PPCPs含量的贡献较大,6个水源地沉积物中兽用及水产养殖业中使用的药物对太湖沉积物中PPCPs含量的贡献较大.本研究检测出太湖周边河流入库口中有较高含量的PPCPs,说明周边区域有污染源持续向太湖输入;应用风险商值(RQ)模型评价太湖表层沉积物中PPCPs残留对沉积物生态环境的影响,河流入库口与水源地对乙酰氨基酚、阿奇霉素和磺胺甲恶唑的RQ大于1,对沉积物生态环境具有高风险;卡马西平的RQ值介于0.1~1之间,对沉积物生态环境具有中风险;其他几种PPCPs化合物RQ值介于0.01~0.1之间,对底栖生态环境具有低风险.     

滇池水质1999-2008年时空变化特征

以滇池常规的水质监测数据为基础,运用因子分析法对滇池1999-2008年的水质进行综合评价,并以水质综合评价得分作为监测点位的空间属性值,采用空间插值法定量分析10年间滇池水质的时空变化特征。研究期间内,滇池水质总体呈现不断恶化的趋势,氮磷污染一直是滇池的主要污染类型。滇池南部区域水质一直优于北部和中部区域,尤其是草海和外海交界区域的水质在全湖是最差的。南部片区水质在整个滇池最好,但也呈现出不断恶化的趋势。     

太湖不同介质电导率时空变化特征

电导率是表征水体溶解性固体物质或盐度的重要参数,也是水体常规监测参数之一.为揭示太湖不同介质电导率的时空变化特征,对太湖水体水质历史数据(1980～2009年)以及近10年来野外监测数据(2009～2018年)进行统计分析.结果表明,近40年来太湖水体电导率呈显著上升趋势,并在1996～1997年发生突变.太湖水体电导率由1980～1996年的(239. 43±70. 60)μS·cm~(-1)增长到目前的(477. 31±23. 47)μS·cm~(-1),年均增长率10. 40μS·(cm·a)-1;空间上,西北湖区水体电导率显著高于东南湖区;水体电导率变化以主要离子变化为主导,氮营养盐的贡献基本可忽略;流域人类活动是引起水体电导率变化的主要因素.此外,太湖水体电导率受季节性径流的影响更为显著.与湖水电导率变化规律相比,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率均低于东南湖区,深层( 10 cm)则相反.剖面上,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率和深层( 10 cm)无显著差异,但东南湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率高于深层( 10 cm).沉积物电导率与有机质呈显著正相关(P 0. 01),与p H呈负相关(P 0. 05),表明有机质对金属离子活化迁移具有明显的促进作用,而酸性环境下更有利于离子的活化.对不同介质间电导率分析发现,表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)电导率均与上覆水电导率呈显著正相关(P 0. 01),而深层( 10 cm)沉积物及孔隙水电导率与上覆水电导率没有相关性,表明表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)对上覆水电导率有明显影响.此外,整个剖面上(0～50 cm)沉积物电导率和孔隙水电导率呈显著正相关(P 0. 01),说明沉积物和孔隙水之间进行着比较充分的离子迁移交换,两者之间的相互影响总体上高于对上覆水的影响.     

太湖梅梁湾理化指标分层的空间分布特征

为了解大型浅水湖泊水体理化指标的空间分异特征,在太湖梅梁湾布设62个采样点,垂向分为3层,调查水体中Chla、TN、TDN(溶解性总氮)、TP、TDP(溶解性总磷)的质量浓度及SD(透明度)、DOS(溶解氧饱和度)等水体理化指标,统计分析了夏季太湖水体理化指标空间分布特征及影响因素. 结果表明:①梅梁湾水体理化指标垂向时空变幅不同,垂向相对变幅平均值ρ(TN)为68.0%,ρ(TDN)为40.1%,ρ(TP)为138.0%,ρ(TDP)为35.7%,ρ(Chla)为66.0%,DOS为79.0%,营养盐总量的垂向差异比溶解态大;②平面上,水华堆积区ρ(TN)、ρ(TDN)、ρ(TP)、ρ(TDP)、ρ(Chla)、DOS平均值分别为梅梁湾平均值的4.45、2.45、6.45、4.74、2.08、1.02倍,比垂向差异大;③风场驱动下蓝藻堆积对水体各理化指标空间分布的影响巨大;④ρ(Chla)垂向分层明显,ρ(Chla)的垂向变幅表层0.2m处显著高于下层,可达89.7μg/L. 浅水湖泊的水体理化指标时空变异大,受气象条件、水动力条件等因素的影响,故在监测点位布设及数据分析时,应考虑垂直分层采样、滨岸带采样并详细记录采样条件.      

环太湖不同性质河流水体磷的时空分布特征

为了解不同性质河流对太湖水体富营养化的影响,于2009年2月(枯水期)、2009年5月(平水期)、2009年8月(丰水期)对环太湖三类9条河流中不同形态磷的沿程和时间变化特征进行了研究.结果表明,总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性反应磷(SRP)质量浓度随枯、平、丰水期而呈降低趋势,可酶解磷(EHP)质量浓度随着枯、平、丰水期藻类生物量的升高而升高.受生活污水影响的河流水体中各形态磷的质量浓度都是最高的,但由于此类河流从上游到下游水体自净能力很好,其对太湖富营养化的影响最小.受工业废水影响河流在与太湖交界处各形态磷的质量浓度最大,对太湖富营养化的影响也最大.入湖河流的EHP质量浓度多数情况下远远高于SRP质量浓度,EHP对太湖蓝藻的暴发起关键性作用.     

太湖水域PH3的时空变化特征

以太湖为研究对象 ,考察了富营养化浅水湖泊中磷化氢的时空分布特征 .结果表明 ,湖面大气中PH3 由于受风向、天气等因素的综合作用 ,时空分布规律不太明显 .表层湖水和底层湖水由于受到风浪扰动 ,天气变化和船只等的影响 ,不同采样点PH3 的含量变化不大 .同时 ,PH3 浓度沿湖水垂直梯度方向的变化亦较小 .而过滤湖水与原始湖水中PH3 的时空变化在同一采样点位、同一采样时间 ,原始湖水中PH3 的浓度明显高于过滤湖水中PH3 的浓度 .底泥中PH3 含量的变化可能与湖底氧化还原环境和温度有关 ,对于水体污染比较严重的地方底泥PH3 含量较高 .