太湖蓝藻水华灾害风险分区评估方法研究

通过对太湖蓝藻水华灾害风险分析,构建太湖蓝藻水华风险评估指标体系,结合风险评估概念,建立太湖蓝藻水华灾害风险评估方法.在此基础上,以2008年为基准年,结合太湖9个分区,评估各湖区蓝藻水华灾害危险性、易损性、脆弱性和综合风险.结果表明,综合风险最大的区域集中在太湖的北部,尤其作为水源地的贡湖风险最大,为重度风险;竺山湖、梅梁湾和西部沿岸由于其危险性较大,而总体风险较大,为中度风险;其他湖区风险较小,胥湖、南部沿岸和大太湖为轻度风险;太湖的东南部湖区箭湖东茭咀和东太湖由于水体富营养化程度较低,植物覆盖率较高,蓝藻水华发生危险性较小,综合风险指数较小,为轻微风险.     

太湖不同湖区浮游甲壳动物季节变化的比较

于2003 年10 月~2004 年9 月对太湖不同富营养水平湖区(大太湖、梅梁湾和五里湖)浮游甲壳动物的季节变化进行了比较研究.3个湖区中,五里湖营养水平最高,大太湖最低.梅梁湾浮游甲壳动物数量和生物量最高,其次是大太湖,五里湖最低.3 个湖区浮游甲壳动物数量的季节变化趋势相似,即数量最高的季节为夏季,数量最低出现在冬季.大太湖和梅梁湾的第一和第二优势种都是简弧象鼻溞(Bosminacoregoni)和角突网纹溞(Ceriodaphnia cornuta);而五里湖的优势种为多刺裸腹溞(Moina macrocopa).相关分析表明,枝角类和桡足类数量都与总磷和水温极显著正相关.说明太湖水体富营养化对浮游甲壳动物的群落结构有明显的影响.     

大型浅水湖泊水质模型边界负荷敏感性分析

为探究太湖水质对外源负荷削减的时空响应分异性,阐明不同入湖水量和污染来源条件下对应的外源削减侧重点,基于EFDC模型构建太湖水质模型,将太湖入湖边界划分为7组,以COD和氨氮为输出目标,采用局部敏感性分析方法进行太湖水质边界敏感性分析.结果表明,各湖区的COD和氨氮改善响应特点为自削减边界向外围递减,边界敏感性指数均为西北湖区最高.枯水期削减条件下COD浓度改善率比丰水期低28.40%~34.71%,边界敏感性排序为西北湖区边界 > 竺山湖边界 > 贡湖边界 > 梅梁湾边界 > 西南湖区边界 > 东部湖区边界 > 东太湖边界;枯水期削减条件下氨氮浓度改善率比丰水期高41.59%~42.34%,边界敏感性排序为西北湖区边界 > 梅梁湾边界 > 竺山湖边界 > 贡湖边界 > 西南湖区边界 > 东太湖边界 > 东部湖区边界.因此,在进行大型湖泊外源污染防控决策时,需要根据不同水质考核指标综合考虑削减的时期和入湖河流位置.     

太湖富营养化现状,趋势及其综合整治对策

在１９９４￣１９９５年太湖９次富营养化现状调查基础上，评价了太湖各期营养程度，并分析了３５年来主要营养物含量发展趋势。结果表明，太湖营养水平处于中富向富营养过渡状态，中富面积约占全湖面积的７０％以上，夏季富营养及重富营养水域出现在北部湖区的梅梁湖、五里湖和西部沿岸带，约占全湖面积的１０％，３０多年来湖体中形态营养元素含量有较大增长，尤其是磷增长最快，使氮磷比下降。太湖水源地梅梁湖营养程度由１９８１     

基于突变理论的太湖富营养化程度判别

基于太湖夏季9个水功能分区的水质监测结果,综合考虑生物因子(叶绿素a浓度)、营养盐因子(总氮、总磷)、理化因子(水体透明度、高锰酸盐指数)作为评价指标,运用印第安人茅舍型突变模型对太湖的富营养化程度进行定量判别和分析。结果表明:太湖营养化程度时空分布不均。6月份,竺山湖的综合突变隶属度值为0.363;7月份,五里湖、梅梁湖、竺山湖及西部沿岸区的综合突变隶属度值分别为0.328、0.371、0.344及0.337;8月份,梅梁湖和西部沿岸区的综合突变隶属度值分别为0.373和0.362。因此太湖西部、北部的富营养化程度较高,处于中度富营养化状态。     

太湖氮、磷自净能力的实验与模型模拟

于2011年9月对太湖竺山湖开展了1次湖区实验,根据质量平衡原理,通过进出竺山湖湖区河道以及竺山湖湾心、湾口水量、水质测量,弄清了竺山湖湖区营养物质进出以及消纳规律,从而为完善水量-水质模型参数提供依据,也为进一步研究太湖水体自净能力提供了基础资料.采用EcoTaihu模型模拟了太湖营养物质的循环以及自净能力,根据竺山湖湖区实测结果对模型进行了验证,实验得到竺山湖湖区总氮年自净能力为1 979 t,总磷年自净能力为119 t,通过EcoTaihu模型计算得到竺山湖总氮年自净能力为1 911 t,总磷年自净能力为116 t,实测数据和模型较为吻合.模型计算结果表明,2006、2008、2010年太湖氮元素自净能力分别为4.00、4.27、4.11万t.2006、2008、2010年太湖磷元素自净能力分别为1 566、1 798、1 712 t.     

太湖不同湖区沉积物磷形态变化分析

采用SMT法于2009年11月对太湖北部湖区梅梁湾(T1)、竺山湾(T2)、太湖西部(T3)、太湖南部(T4)、太湖东部(T5)及湖心区(T6)沉积物30cm深度上不同磷形态进行分析,结果表明,太湖不同营养水平湖区不同磷形态含量变化明显,北部竺山湾及太湖西部富营养化明显, NaOH-P含量明显高于其他湖区,占TP比例总体为T2 > T1 > T3 > T4、T5、T6.反映太湖北部及西部受人为污染源输入影响严重. HCl-P则表现为太湖北部及西北部含量总体低于太湖南部\东部,占TP比例总体为T4 > T5 > T6 > T1、T3 > T2. OP随深度至约15cm迅速降低,和太湖较强的矿化作用有关系. 同NaOH-P一样, TP表现出太湖北部及西北部含量高于其他湖区的总体趋势,反映了太湖北部和西北部湖区特别是竺山湾富营养化高于其他湖区.     

太湖湖滨带藻密度与水质、风作用的分布特征及相关关系

为研究太湖湖滨带水体藻密度、水质及风作用的时空分布特征,于2010年春、夏季调查了太湖湖滨带的水质、藻密度,同时结合风级、风向等数据,运用偏相关法分析了藻密度分布与水质、风作用的相关关系. 结果表明:春季湖滨带水体藻密度低于夏季,平均值分别为1.88×106、1.75×108 L-1,竺山湾、梅梁湾、西部沿岸藻密度较高. 太湖湖滨带水体ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NO₃--N)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Mn)春季平均值分别为0.10、4.48、0.99、2.36、6.46mg/L ,夏季分别为0.16、2.09、0.60、0.43、6.73mg/L,其中高值主要分布在竺山湾、西部沿岸、梅梁湾湖滨带;在时间上,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(DO)春季较高;ρ(TP)、pH夏季较高. 太湖湖滨带春、夏季风作用均以向岸的正作用力为主,夏季和春季风力作用平均值分别为0.26和0.73.风作用值较高的区域出现在梅梁湾、贡湖、西部沿岸. 偏相关分析结果表明:春、夏季藻密度分布均与风作用值呈显著正相关;春季只有透明度与藻密度的分布显著相关,夏季藻密度分布与ρ(COD_Mn)、ρ(SS)呈显著性正相关,而与pH呈显著负相关. 在富营养化严重的太湖,N、P等营养盐已经不再是藻类暴发的限制因子,而风作用及与之密切相关的湖流,北部竺山湾、梅梁湾似口袋状的地理形态,是影响藻密度分布的重要因素;另外,入湖河流污染对北部、西北部湖滨带自生藻类的滋生,水生植物、浮游动物对藻类分布也会有不同程度的影响.      

太湖不同湖区真核微型浮游生物基因多样性的研究

用DGGE(denatured gradient gel electrophoresis)和构建18S rDNA克隆文库2种方法对太湖不同湖区的真核微型浮游生物(0.8～20μm)多样性及组成结构进行了研究.DGGE结果表明,不同湖区真核微型浮游生物的DGGE指纹图谱存在明显差异,其中营养水平较低的东太湖和贡湖DGGE条带数最多,分别为23和24,香农多样性指数分别为3.135和3.178,而营养水平较高的梅梁湾和五里湖最少,均为18,香农多样性指数为2.890,表明营养水平较低湖区的多样性高于营养水平较高的湖区.克隆测序结果表明太湖中真核微型浮游生物种类车富,占优势的主要是一些鞭毛藻、异养鞭毛虫、纤毛虫和真菌,而营养水平不同的梅梁湾、湖心、东太湖中真核微型浮游生物组成明显不同.在营养水平较高的梅梁湾,28.6%的OUT(operational taxonomicunit)属于异养鞭毛虫,另外隐藻、金藻分别占22.9%和14.3%;在湖心,金藻的比例最大,占25.7%,另外比较多的是异养鞭毛虫和隐藻,分别为20.0%和14.3%;而营养水平较低的东太湖各类纤毛虫所占比份最大,为26.8%,异养鞭毛虫较少,仅占4.9%,另外真菌含量较高,占12.2%.     

底泥疏浚对太湖内源及底栖生物恢复的影响

底泥疏浚对湖泊内源削减具有重要的作用,是富营养化湖泊内源治理的重要技术之一.以太湖疏浚区为对象,估算了近十余年疏浚对内源负荷的削减量,并评估了太湖北部竺山湖和梅梁湖的底泥疏浚效果.结果表明,太湖累计疏浚的4 200万m³底泥,共计清除了底泥中氮约6.26万t,总磷约1.83万t,有机质约117万t,相当于清除了蓄积于底泥中二十余年的外源污染物输入量.对于外源控制较好的梅梁湖,底泥疏浚后5 a内水质改善明显,随后出现反弹,但仍有效削减了表层底泥总氮和总磷含量.相反,对于外源输入仍较大的竺山湖,疏浚十余年后,底泥内源又回复到浚前水平.对竺山湖疏浚区开展了长达6 a的底栖生物群落跟踪评估,发现疏浚初期对底栖生物群落具有一定的影响,但浚后2 a,底栖生物密度与生物量等指标已接近浚前水平. 6 a后,疏浚区与未疏浚区的底栖生物群落多样性指数已无差别.结果也表明,底泥疏浚对湖体内源具有较好的控制效果,且疏浚效果维持程度与外源输入强度密切相关.此外,长期来看,疏浚区底栖生物群落依靠自恢复能力可达到浚前水平,疏浚不会对底栖生物群落结构造成影响.     

浮游植物群落结构季节变化研究——以太湖梅梁湾和东太湖为例

为了解太湖浮游植物群落结构的特征,2017年7月至2018年6月对太湖梅梁湾(藻型湖区)和东太湖(草型湖区)浮游植物群落结构和理化因子进行了调查.结果发现:梅梁湾氮磷浓度显著高于东太湖,梅梁湾浮游植物年平均数量是东太湖4.94倍,梅梁湾浮游植物年平均生物量是东太湖的2.16倍;梅梁湾微囊藻数量占比为68.52％～99....     

2004年夏季太湖梅梁湾席状漂浮水华风力漂移入湾量计算

太湖北部重度水华暴发时,在夏季盛行风推动下,漂浮的席状水华可由大太湖漂移进入位于太湖北部的梅梁湾,使湾内的水华加剧.本文通过室内风箱水槽实验和野外观测,对水华的风力漂移作了定量研究,建立了风速与水华漂移速度的指数相关方程.并据此对2004年夏季太湖北部发生席状水华的6d分别计算了水华风力漂移入湾量.6d中,只有2004-07-31水华漂移是由湾内向大太湖输出,且量很小,只有0.05 km²;其余5d水华漂移进入梅梁湾的面积占整个梅梁湾面积的3.7%～13.3%,进入量最大的是2004-06-11,达17.4km²,最少的是2004-07-30,为4.8 km².     

太湖附泥藻类生物量空间分布及其与环境营养盐的关系

为了揭示富营养化浅水湖泊附泥藻类空间分布及其与环境营养盐之间的关系,于2015年6月9—15日对太湖进行高密度布点采样,研究了太湖表层沉积物上附泥藻类生物量及表层沉积物和水柱中氮、磷等营养盐含量的空间分布特征及其相互关系.结果表明,太湖附泥藻类生物量(以叶绿素a表征)空间异质性明显,最小值为0.07μg·g-1,最大值为1.66μg·g-1,平均值为0.34μg·g-1.附泥藻类生物量在太湖西北部及东太湖较高,其次是贡湖湾、梅梁湾及东部沿岸,在西南部湖区较低;太湖水体中氮、磷等元素含量也存在明显的空间变化,水体中氮、磷含量在竺山湾、梅粱湾及太湖西部明显高于其它湖区;太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、氮、磷等元素含量空间异质性显著,表层沉积物中总磷及各种形态磷含量的空间分布特征与水体中总氮、总磷分布特征类似,表层沉积物总氮及TOC的含量在太湖西北部(包括竺山湾)、梅梁湾、东部湖区(包括东太湖、胥口湾)较高,在西南部湖心区较低;太湖附泥藻类生物量与水体氮、磷含量、沉积物氮、磷及不同形态磷(Ca-P除外)含量均呈显著正相关关系(r≥0.18,p0.05).由此可见,太湖附泥藻类生物量的空间异质性既受水体氮、磷浓度的影响,也受沉积物氮、磷等营养水平的制约.本研究结果可为进一步研究附泥藻类在太湖生态系统中功能,以及深入探求太湖富营养化治理途径提供一定的理论依据.     

太湖梅梁湾岸边带底泥中重金属的形态与分布

选择太湖梅梁湾一处没有外源污染并具有藻类富集特征的岸边带进行了底泥中重金属形态与分布的研究.结果表明,Cu, Ni和Zn在水位变幅区及水向辐射区均有一定程度的富集;Cr和Pb则在水向辐射区有所富集(富集系数>1).岸边带底泥中这5种重金属的惰性形态百分率均显著低于开阔水体底泥,其中惰性态Ni在岸边带和开阔水体底泥中的含量分别为30.68%±0.56%和34.67%±2.72%,惰性态Pb则分别为25.45%±3.82%和34.17%±0.85%.重金属在岸边带底泥中的惰性形态含量低,说明其活性形态含量高,易于向上层水体迁移.藻类捕获型岸边带底泥中除了少量重金属会向上层水体释放外,总体可以作为湖泊重金属的汇.     

太湖沉积物中多溴联苯醚和类二噁英多氯联苯的水平垂直分布

分析了太湖竺山湾、梅梁湾、南太湖的3个柱状沉积物样品中8种溴代阻燃剂(PBDEs)和12种类二英多氯联苯(DL-PCBs).结果表明太湖PBDEs污染水平为竺山湾最高,其余依次为梅梁湾、南太湖;DL-PCB污染水平梅梁湾最高,其次则为竺山湾、南太湖.沉积物中PBDEs的水平垂直分布显示:近年来在太湖PBDEs污染呈现指数式增长趋势,BDE-209为最主要的PBDEs同族体;沉积物中DL-PCBs的水平垂直分布显示:DL-PCBs污染近年仍有增加,说明在太湖地区存在PCBs的释放源.太湖梅梁湾不同深度的沉积物中PBDEs同族体组成差异明显,具体原因需要进一步研究证实.PCBs在垂直分布模式显示:在0～15 cm的上层沉积物中PCB-77、-118、-105水平随深度增加而明显降低,下层则无明显变化.     

北海市近岸海域富营养化评价

依据1991～1996年北海市近岸海域水质监测资料,选用单项指标分析和营养状态指数法对北海市近岸海域的富营养化水平进行了分区评价.结果表明,廉州湾水质较差,受无机氮污染较重,廉州湾的营养水平明显高于南部近岸海域,部分海域属富营养类型     

太湖梅梁湾和五里湖沉积物磷形态的垂向变化

应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),分析了太湖北部梅梁湾和五里湖沉积物中磷形态的垂向变化.结果表明,在同一湖泊,不同地点沉积物磷形态的垂向变化有差异.五里湖西部沉积物中铁/铝磷、无机磷和总磷在深度7～12cm处含量最高,往深层方向呈先增后减的垂向分布特征,而有机磷和钙磷含量则随深度增加呈减小趋势;梅梁湾小湾里沉积物中铁/铝磷、无机磷、有机磷和总磷含量均随深度增加呈减小趋势,至22cm以下略有增加,而钙磷却在柱样下部随深度增加呈累积趋势.研究还发现,近年来五里湖西部人为源的磷输入逐渐减小,可能得益于污水排放的削减;而梅梁湾小湾里沉积物中人为源的磷含量明显增加,可能与污水和农业径流输入有关.     

夏季太湖浊度分布特征及其在水－沉积物界面识别中的应用

基于2014年8月对太湖61个采样点的浊度和各物理化学指标的测定,分析夏季太湖浊度空间、垂直分布特征及其影响因素,利用实测的湖泊底层浊度垂直分层对水－沉积物界面进行定量识别.结果表明,夏季太湖浊度表、中、底层浊度平均值分别为(28.3±21.4), (23.0±13.3), (31.7±15.0) NTU,总体分布趋势为太湖北部贡湖湾、梅梁湾最大,其次为西部及湖心区,较低值出现在胥口湾及东太湖;线性回归分析表明,表、中、底层浊度分别与叶绿素a、无机悬浮物、总悬浮物浓度的拟合关系最好;基于浊度垂直分层定量识别的太湖水－沉积物界面厚度均值为(156.4±53.5) mm,其中贡湖湾及太湖西部厚度最大,其次为湖心区及梅梁湾,东太湖、胥口湾、竺山湾界面厚度最小,界面厚度与中层浊度存在显著的正相关(R2=0.552),风浪引起的频繁的沉积物再悬浮将增加水－沉积物界面厚度.太湖浊度的垂直分层可用于水－沉积物界面的定量识别,为水－沉积物界面营养盐交换和物质循环研究提供科学依据.     

太湖不同富营养化水域砷的分布特征及其环境影响因素

对夏季与冬季太湖不同营养水平湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾和南太湖)上覆水的砷含量及水质参数进行调查,运用多元分析技术分析砷的空间与季节分布特征及其与水质参数之间的关系.结果表明,北部湖区(竺山湾、梅梁湾和贡湖湾)水体中总砷(TAs)、砷酸盐[As(Ⅴ)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]及甲基砷(MMA+DMA)的平均含量(2.58~3.34、1.37~2.34、0.53~0.64和0.16~0.36μg·L-1)均高于南太湖(1.73、1.10、0.31和0.10μg·L-1),显示了砷在太湖北部与南部的空间分布差异.此外,夏季TAs、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)和甲基砷的平均含量分别为3.40、2.06、0.73和0.25μg·L~(-1),均高于冬季(1.78、1.10、0.30和0.17μg·L~(-1)),呈现明显的季节分布特征.因子分析与冗余分析结果进一步表明,总磷(TP)、总铁(TFe)和叶绿素a(Chl-a)是影响太湖水体砷时空分布的关键环境因子.其中,TP、TFe与太湖水体中TAs和As(Ⅴ)的分布存在显著正相关;Chl-a含量对As(Ⅲ)和甲基砷的分布有显著影响,推测浮游植物(Chl-a)对砷还原和生物甲基化具有一定的调控作用.     

贡湖、梅梁湾沿岸浅水区观测场水生植物周年动态及影响因素研究

通过对太湖北部贡湖、梅梁湾湖滨带观测场为期1年的野外现场调查,研究了两湖滨带沿岸浅水区水生植物现状及水质、底质的理化指标.结果表明:①贡湖湖滨带水生植物群落可划分为芦苇群落、马来眼子菜+荇菜+穗花狐尾藻群落和马来眼子菜单优群落;梅梁湾湖滨带水生植物群落可划分为芦苇+水花生群落、芦苇群落和菹草群落.②两湖滨带沉水植物生长有明显季节性差异, 贡湖湖滨带沉水植物生长期为春、夏、秋三季;梅梁湾湖滨带沉水植物生长期为冬、春两季.③两湖滨带观测场水生植物尤其是沉水植物现存种存在明显差异,水动力条件、水体总氮和底质营养盐含量不同是造成这种差异的重要原因.