蓝藻生长与衰亡对太湖水体氮素迁移转化的影响

氮是控制蓝藻生长和水华形成的关键元素之一,反之蓝藻水华也会对氮的浓度变化和形态转化产生影响.通过采集太湖竺山湾蓝藻、沉积物和水样,设立湖水对照组(A0)、湖水加藻避光培养处理组(A1)、泥柱避光培养处理组(A2)、泥柱加藻避光培养处理组(A3)、湖水加藻光照培养处理组(A4)、泥柱加藻光照培养处理组(A5)进行室内培养试验,探究在蓝藻生长和衰亡的不同时期中氮的转化过程.结果表明：(1)蓝藻生长会大量吸收水体中的溶解态氮,最终A4和A5处理组中DTN浓度分别降低46.4%和60.7%、NO₃^--N浓度分别降低61.7%和80.6%.(2)蓝藻的衰亡会降低水体DO浓度,加速底泥氮素脱除,试验结束时A0和A1处理组中NO₃^--N浓度基本无变化,A2和A3处理组中NO₃^--N浓度分别降低40.8%和56.6%.(3)蓝藻衰亡时会释放大量NH₄⁺-N,大幅提高水体中DTN浓度,并因试验期间的低溶氧条件使得NH4_+...     

菹草对湖泊水质及浮游植物群落结构的影响

沉水植物的季节性死亡分解会引起水体环境的巨大改变,如大量释放有机碳和氮磷等植物营养素,进而可能引起浮游植物群落结构的显著变化.本文以菹草为例,调查了我国江淮中下游平原14个浅水湖泊中该物种春季生长期和夏季衰亡期水环境物理化学指标和浮游植物相关参数,并量化了菹草衰亡对水质和浮游植物群落结构的影响.结果表明,在春季,菹草的生长显著抑制了沉积物的悬浮,提高了水体的透明度,同时菹草在生长过程中,吸收了水体中的营养元素并将其储存在植株体内或输送到沉积物中,菹草的光合作用还显著提高了水体的溶解氧和pH.然而,夏季菹草的衰亡使得湖水变得十分浑浊,水体有机质含量显著上升.此外,本研究还发现夏季有草区与无草区浮游植物组成和蓝藻生物量差异显著,对应的蓝藻占总藻生物量的比值分别为18.96%和34.05%.菹草衰亡区的蓝藻表现出更大生物量的原因如下:一是植株体的分解为蓝藻提供了充足的有机质和氮磷物质,为蓝藻的增殖提供了营养来源;二是夏季菹草衰亡导致水体浊度增加,使得蓝藻在竞争中占据了更好生态位,使其具备更大的氮、磷营养盐利用效率.     

泥沙起动临界状态对底泥内源释放的影响研究

通过波浪水槽试验,研究了泥沙起动临界状态时太湖贡湖湾底泥内源释放的特点。结果表明,当底泥处于泥沙起动临界状态时,底泥以上1cm处上覆水中溶解氧在前15min内呈降低趋势,由初始7.5mg/L左右降低至7.0mg/L以下;约20min后,溶解氧总体呈升高趋势,最高达到8.12mg/L;底泥以上1cm处上覆水中硝态氮、亚硝态氮、氨氮和磷酸根等营养盐浓度仅在过程中有不同程度的波动,试验前后基本保持不变。初步研究结果可见,在波浪水槽试验的条件下,泥沙起动临界状态在短时间内能降低水-沉积物界面上覆水的溶解氧浓度,而从环境效应角度看对太湖贡湖湾底泥内源释放没有影响。     

湖库富营养化指标的高频监测方法研究

湖泊和水库中蓝藻水华等富营养化灾害的形成往往只需几天的时间,因此,在富营养化水体的水质管理上需要进行高频的水质指标监测.本研究以新安江水库(千岛湖)为例,基于水质传感器探头现场获取的水质参数,采用多元逐步回归分析方法,获得总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl)、营养状态指数(TSI)、透明度(SD)等指示湖库富营养化状况的关键水质指标与水体藻蓝素(PC)、浊度(TURB)、有色可溶性有机物(CDOM)、电导率(EC)、溶解氧(DO)等现场水质参数之间的定量关系,以满足高频监测湖泊富营养化关键指标的需要.结果表明,2013年调查期间,新安江水库各湖区水质差异较大,调查的54个点位中,SD介于1.10~8.60 m之间,TN介于0.78~1.68mg·L-1之间,TP介于7.90~71.1μg·L-1之间,具有较为宽泛的代表性.相关分析表明,CDOM与TN、TP、CODMn、Chl、TSI、SD均存在显著的相关关系,可以作为新安江水库水质富营养化状况的一个重要自动监测指标;TURB与TP、Chl、SD、TSI之间也显著相关,PC则与TN、CODMn相关,而探头获得的叶绿素浓度值(Chls)与TN、SD显著负相关.通过与实测值比较表明,统计分析建立的富营养化指标多元回归方程估算值与实测值吻合度较高,能够满足水体管理的需要.本研究为湖泊和水库的富营养化灾害监控、预警提供了理论依据.     

不同雨强对太湖河网区河道入湖营养盐负荷影响

为揭示太湖河网区不同雨强下入湖河道面源污染规律,以太湖入湖负荷最大的河道大浦河为例,通过一周年逐日高频监测水体各形态氮、磷及溶解性有机碳等营养盐情况,结合河道流量及降雨量的自动监测资料,分析了大雨、中雨、小雨及无雨等4种降雨强度下太湖河网区典型河道的流量和营养盐负荷特征.结果表明,作为太湖河网区的典型入湖河道,大浦河时常发生往复流现象,观测的365 d内,有60 d日均流量为负值,占16%;河道流量对雨强的响应较为迟缓,仅强降雨事件( 25 mm·d~(-1))下,降雨当日河道流量才显著增加;中雨期平均流量仅比无雨期高了29%,在统计上不显著.河道水体营养盐浓度在不同降雨强度下差异不显著,大雨、中雨、小雨及无雨事件下河道总氮浓度分别为(3. 00±0. 58)、(3. 34±0. 93)、(3. 55±1. 05)和(3. 37±1. 14) mg·L~(-1),小雨事件当天水体总氮浓度均值最高,而4种类型降雨事件下河道总磷含量分别为(0. 228±0. 068)、(0. 258±0. 121)、(0. 219±0. 083)和(0. 225±0. 121) mg·L~(-1),差异性也不显著,就平均值而言,中雨时河道总磷浓度最高.夏季典型降雨过程分析表明,不同雨强发生之后河道溶解性有机碳和各形态氮的浓度变化不大,但大雨之后次日河道各形态磷浓度有明显增高,持续时间为2 d,中雨后次日河道总磷和颗粒态磷有明显增高,持续时间仅为1 d,小雨后磷浓度基本无变化.大雨、中雨、小雨和无雨时总氮日负荷分别为7. 64、3. 19、3. 21和2. 62 t·d~(-1),总磷日负荷分别为0. 59、0. 26、0. 22和0. 20 t·d~(-1),受入湖流量影响,大雨期营养盐日负荷显著高于中雨及以下强度的降雨;然而,由于一年内大雨出现频次较少,大雨期氮和磷总入湖负荷占年负荷的比重不大,大雨期总氮和总磷分别入湖61. 11 t和4. 72 t,占观测周年的5. 6%和5. 8%,这与山区河道降雨负荷间的关系有着显著区别.本高频观测表明,太湖流域平原河网区河道面源污染汇集过程复杂,入湖负荷受降雨强度的影响相对较小,入湖水量是营养盐负荷的重要影响因素.本研究结果对太湖流域平原河网区湖泊的面源污染的估算及控制对策的制定具有参考价值.     

天目湖水质演变及富营养化状况研究

为了解长江中下游地区濒临城市的湖泊型水库富营养化情况并在此基础上提出治理对策,选择了具有代表性的旅游景区天目湖（沙河水库）为研究对象,在2006年对其水质情况进行了每月1次的周年调查, 2007年5月～2007年12月又进行了隔月1次的水质调查. 2006年调查结果表明,水体总氮（TN）和总磷（TP）的平均浓度分别为1.49 mg/L和0.06 mg/L,较2001～2002年分别增长了2.7倍和2.0倍;水体高锰酸盐指数的平均值为3.68 mg/L,比2001～2002年稍有增加;水体透明度（SD）的平均值为1.2 m,比2001～2002年下降了25 cm, 2006年藻类生物量平均值为46.39 mg/L.天目湖已经由2001～2002年的中-中富营养化状态转变为2006年的中富营养化状态.根据2006年水质调查结果以及沉积物、渔业生产、浮游生物、底栖生物等综合调查结果提出并实施了天目湖的治理方案,即必须采取措施控制农业面源、入湖河流、旅游业等外源性污染以及降低水土流失造成的入湖悬浮物质含量以提高水体透明度,从湖泊外源、内源以及湖泊生态系统的物质循环三者之间的关系着手制定天目湖治理方案. 2007年水体TN的平均浓度为1.25 mg/L;TP平均浓度为0.05 mg/L;藻类生物量平均值为22.56 mg/L. 2007年的再次调查结果表明这些措施的实施对水体营养盐含量以及浮游生物量的降低已初见成效.     

苦草光合作用日变化对水质的影响

通过静态模拟试验研究晴天时苦草(Vallisneria asiatica)的光合作用日变化对水质的影响. 分别采用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)和多参数水质监测仪(YSI)在线监测苦草叶绿素荧光参数与水质,并定时采样测定水中营养盐的浓度. 结果表明,苦草叶片光合作用的相对电子传递速率(rETR)日变化与叶片表面的光合有效辐射(PAR)和温度同步,呈单峰曲线;光系统Ⅱ(PSⅡ)实际量子产量(Y)的日变化呈“W”型;水体的pH和ρ(DO)的日变化与苦草光合作用趋势一致,也呈单峰曲线,而电导率和浊度与光合作用没有相关性;水体中ρ(TN)一直保持稳定,ρ(TP)在23:00时出现峰值.苦草的光合作用能引起水体pH,ρ(DO)和ρ(TP)的改变;且pH和ρ(DO)对底泥磷释放的影响可能是一个动态平衡的过程.      

渔塘坝微地域高Se环境中土壤Se的分布规律及其影响因素

选取迄今世界上唯一发生过人群Ｓｅ中毒的湖北恩施双河乡渔塘坝为研究区,在渔塘坝０．０１ｋｍ＾２的微地域内,土壤Ｓｅ的分布存在着显著的不均一性,控制渔坝土壤Ｓｅ分布的３个主要因素是地形,土壤粒度和成土母质的含Ｓｅ量及出露情况,其中地形是最重要的控制因素。土壤Ｓｅ的分布规律表明,在表生的中强化学风化环境Ｓｅ是一种极为活泼的元素,易于积累Ｓｅ的负地形是最易于Ｓｅ中毒发性的地貌位置。     

水文气象因素对东南山区水库硅藻异常增殖的影响

硅藻异常增殖是影响我国许多水库水质安全的生态灾害.为揭示水库硅藻异常增殖的影响因素,以我国东南丘陵地区大(Ⅱ)型水库天目湖沙河水库为例,基于8年逐月浮游植物群落结构及相关环境因子的监测,分析了硅藻(Bacillariophyta)及其优势属生物量与温度、降雨、水位、营养盐等环境因子之间的关系.结果表明,春季硅藻及其优势属的生物量主要受温度的影响,与水文、营养盐关系较弱;不同硅藻优势属与水温的关系差异较大:针杆藻(Synedra)的最佳生长温度为27℃,小环藻(Cyclotella)与曲壳藻(Achnanthes)的最佳生长温度为19℃,直链藻(Melosira)适合在低温下生长,生物量随温度升高而降低;硅藻生物量与环境因子的多元统计分析表明,硅藻总生物量、针杆藻和曲壳藻等优势属生物量峰值与降雨量显著性正相关(P0.05),小环藻生物量峰值与总磷、降雨量和水位显著性正相关,而与换水率显著性负相关,直链藻生物量峰值与总磷显著性正相关.年度硅藻峰值强度可以用降雨量强度和时间、冬春季的积温和溶解性总磷浓度等综合因素拟合预测.研究表明,对于我国东南丘陵山区中营养水平的水库而言,硅藻优势属的异常增殖事件受水文气象因素异常事件的影响较大,相比较而言对氮磷营养盐响应偏弱;在防控水库硅藻异常增殖灾害方面,除了积极开展流域营养盐削减措施之外,应当密切关注极端天气综合影响,采取相应的水文调节措施,开发切实有效的灾害预警技术.     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.