浅水湖泊水生植物适宜生物量评估方法的探讨

总结了水生植物对湖泊生态系统的影响、水生植物生物量控制与收割管理的研究,分析了目前浅水富营养化湖泊恢复过程中水生植物生物量确定方法的不足;立足于水生植物生长特点,提出了基于湖泊生态模型的浅水湖泊大型水生植物在生长期和衰亡期的适宜生物量评估方法的研究框架,本文可为指导湖泊生态修复工程及其后续维护,为完善健康湖泊的综合评价标准和湖泊生态修复理论提供科学支撑.     

太湖东岸湖滨带水生植物特征及影响因素分析

水生植物对湖泊生态系统调控具有重要作用。2014年7月对太湖东部湖滨带水生植物种群结构和水、底泥环境状况进行了调查,并在此基础上进一步探讨了水生植物与水质、底质的相互作用。结果表明,调查区域内现有水生植物22种,其中挺水植物6种,浮水植物9种,沉水植物7种,挺水植物优势种为茭草、芦苇和水花生,浮水植物优势种为荇菜、四角野菱、槐叶萍和水鳖,沉水植物优势种为马来眼子菜、苦草、黑藻、狐尾藻和金鱼藻。调查区域内沉水植物生物量均值为1.80 kg/m~2,其中东太湖水生植物物种丰富度最高,生物量最大。透明度与水深的比值、透明度以及底质的物理性状与沉水植物生物量显著相关,可能是影响沉水植物种群数量和分布的重要因素。研究结果提示在太湖湖滨带水生植物修复工作中,物种选择应以本土物种及耐污种为主,同时加强湖滨带良好生境的营造,为水生植物的恢复创造良好条件。     

太湖上游水环境对植物分布格局的影响机制

对北太湖上游流域的苏南第二大湖泊滆湖及其入太湖的主要河流(太滆运河与漕桥河)的水质和水生植被开展调查、评价与环境生态学研究。调查结果表明所有样点水质均超富营养化,尤以太滆运河与漕桥河的水体污染为甚。通过PCA综合评价,河流绝大多数河段已是Ⅳ类水体,滆湖也已呈Ⅲ类水体。对水生植物类群调查而言,调查发现太隔运河和漕桥河中上游河段水生植物多样性指数均很小,凤眼莲、芦苇和菰为优势种,沉水植被分布很少,群落退化严重,耐污种篦齿眼子菜和水盾草占优势;在湖泊中心区,沉水植物已完全退化。聚类分析发现所调查的植物可分为3大类群。PCO和CCA分别表明河流与湖泊所在的样点间的水体理化性状出现很明显的分离;该流域水体中不同形态N、P含量或底泥N、P含量主要影响水生植物种类组成和分布。     

富营养化湖泊开敞水域水质净化的生态工程试验研究

通过生态工程的方法,可以在短时间内迅速改善富营养化湖泊水源地的水质,这在全流域很难实现控源截污和全湖水质难以在短时间内迅速改善的情况下,具有快速见效的作用.以往之所以在开敞水域鲜有湖泊生态恢复成功的例子,原因是过于强调水生植物种植本身,而忽视水生植物及草型生态系统与外部环境条件的关系.影响水生植物恢复和草型生态系统培植的因素,既有物理方面的因素,也有化学和生物方面的因素.只有消除那些对水生植物生长不利的影响,创造有利的环境条件,才能够培植一个具有净化能力的草型生态系统.因此,生态修复应该遵循"先诊断,后治理"和"先环境改善,后生态修复"的技术路线.太湖梅梁湾水源地水质改善生态工程试验正是在这样的思想指导下实施的.本专栏所选录的论文就是这项工作的部分内容.     

东太湖伊乐藻的营养繁殖及对渔业污水的净化

根据东太湖水生高等植物现状，在水生植物退化和养殖迹地进行优质水生植物伊乐藻的扦枝营养繁殖试验，建立了稳定的优质水生植物群落。根据伊乐藻对渔业污水的净化实验，从实验生态学角度探讨了利用水生植物调控浅水湖泊环境的可行性。     

太湖东部湖湾大型水生植物分布对水质的影响

调查了太湖东部湖湾(贡湖湾、光福湾、渔洋湾)秋季沉水与浮叶植物的种类组成、覆盖度及水体理化性质,分析了大型水生植物的生长与分布对湖水总氮、总磷、透明度与叶绿素(Chl-a)等水质因子的影响.结果表明,太湖东部不同湖湾大型水生植物的分布状况具有明显差异,其分布频度在4.8%~95.2%,并以马来眼子菜分布频度最高.大型水生植物的生长对水体营养盐含量、理化因子等具有较为明显的影响,水生植物生长区湖水不同形态营养盐含量均低于无水生植物生长区,其总氮与总磷平均含量分别低约39%与51%.此外,蓝藻水华首先会在有水生植物生长的区域堆积,且沉水植物生长优势区蓝藻水华堆积程度要高于浮叶植物生长优势区,表现为该区域Chl-a平均浓度最高,达11.15mg/L,而浮叶植物区Chl-a平均浓度为9.98μg/L,无水生植物区的水华堆积程度最低,其Chl-a平均浓度为7.19mg/L.因此,针对不同水生植物生长区,其水体富营养化治理策略亦不同.     

太湖大型水生植物的管理探讨

太湖是我国的第三大浅水湖泊,其东、西太湖两部分的水体状况、水生植被差异甚大。西太湖大部分水域出现严重的藻型富营养化,许多水生植被消失,水质恶化;东太湖水生植物群落结构发生变化,沼生植物比例增大,湖泊沼泽化严重。针对东、西太湖的具体情况,参考国内外湖泊治理的经验,本文提出了对东、西太湖水生植被采取相应管理措施的建议。     

湖泊水质参数空间分析中异常值的识别与处理

异常值的存在对湖泊水质参数局部估计精度产生重要影响 ,制约了地统计学在湖泊水质研究中的应用。文章以太湖为例 ,介绍了在湖泊水质参数研究中的三种异常值识别和处理的方法。应用这些方法可以有效地降低异常值的影响水平     

异龙湖湿地大型水生植物群落特征分析

根据现状调查和历史资料收集,对异龙湖湿地大型水生植物进行了特征分析。结果显示:20世纪50年代以来,异龙湖水生植物群落发生了结构性变化,大型水生植物之前为广泛分布的芦苇群落、薏苡群落、水葱群落,以及种类繁多的沉水植物群落。目前,湖泊中沉水植物已消失殆尽,异龙湖由草型湖泊转变为藻型湖泊;湖滨湿地大型水生植物群落类型相对较单调,为挺水植物类型,主要以荷花群落和香蒲群落为主,建议在湖滨湿地恢复工程中选择植物物种时可优先考虑此2种植物。另外,近期调查显示异龙湖湖滨已有少量眼子菜科植物出现,在一定程度上显示其沉积物种子库中仍存在具有活力的沉水植物繁殖体,对于水质改善后恢复水体中的沉水植被具有一定指导意义。     

东太湖渔业养殖对沉积物营养盐的影响

湖泊渔业是我国淡水渔业的重要组成部分.传统的渔业养殖模式对湖泊生态系统产生了严重的负面影响.近年来,东太湖的围网养殖模式进行了优化调整.本文通过对比东太湖不同区域(养殖网围内、养殖网围外,蟹草养殖区、混养养殖区、恢复区与对照区),不同时间(1、3、4、8与11月),以及沉积物不同深度(0~1 cm与9~10 cm)的理化指标数据,来分析湖泊水产养殖对沉积物理化性质的影响.结果表明,养殖网围内沉积物中总氮、总磷含量略高于网围外;与蟹草养殖区相比,混养养殖区沉积物中总氮、总磷含量更低,造成的污染更小;恢复区生长和分布大量水生植物,对已污染湖泊的生态恢复有一定的帮助;在水生植物生长的旺季,沉积物中总氮、总磷含量最低,说明水生植物能有效控制沉积物中的氮磷.     

太湖流域水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准是水质基准体系的重要组成部分。由于不同地区的生态体系存在差异,所需要推导的水质基准也存在不同。目前太湖流域的水质基准研究刚刚起步,国内外制订的水质标准并不能代表太湖流域的水生生物和环境特征。因此,开展基于太湖流域的水生生物和环境特征的水质基准研究,对于太湖流域的水环境保护和水质管理具有重要的作用和意义。在水生生物水质基准的物种选择方面,选择了两种鱼类、两种浮游动物、3种底栖动物以及一种水生植物或浮游藻类,可以全面的代表太湖流域的水生态结构和营养等级。     

应用遥感技术监测和评价太湖水质状况

利用遥感信息和有限的实地监测数据建立了太湖水质参数预测模型 ,该方法可以用于太湖水质污染的预测、分析和评价 ,能够较好地反映水质的空间分布特征 ,尤其适合于大范围水域的快速监测 .研究结果表明 ,利用单波段、多波段因子组合以及主成分分析等手段可以使遥感信息得到更充分的利用 ,从而使预测结果更加精确 .预测结果显示 ,太湖流域已经呈现了严重的富营养化趋势 ,且空间分布不均衡 .东太湖以及靠近无锡和苏州的湖体附近相对污染更为严重 .     

太湖双酚A的水质基准研究及风险评价

水质基准是制定水质标准的重要科学依据,制定符合我国实际情况的水质基准已成为当前的迫切需求.BPA（bisphenol A,双酚A）是一种典型的内分泌干扰物,基于太湖流域的人群暴露参数和生物累积系数,采用HJ 837-2017《人体健康水质基准制定技术指南》推荐方法,推导出太湖BPA的人体健康水质基准为0.738 μg/L,通过太湖儿童暴露参数得到保护儿童BPA的人体健康基准为0.628 μg/L（6~ < 9岁）、0.821 μg/L（9~ < 12岁）、0.620 μg/L（12~ < 15岁）,与成人基准差异不大.基于太湖流域水生生物的毒性数据,采用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布）法得到水生生物慢性基准为0.189 μg/L.使用RQ（risk quotient,风险商值）法评价太湖水体中BPA暴露所造成的健康与生态风险,结果表明,太湖中有0.03%区域面积水体存在较高健康风险,有2.03%区域面积水体存在较高的生态风险.另外,采用联合概率曲线法进一步分析生态风险发现,太湖水体中BPA对1%与5%的水生生物造成危害的概率分别为0.71%和0.33%.研究显示,我国太湖水体中BPA暴露造成的健康与生态风险处于可接受水平.      

河流氮磷和水量输入对太湖富营养化的影响机理研究

针对河湖氮磷控制标准不衔接问题,以大型浅水湖泊太湖为例,基于2013—2018年环太湖主要入湖河流和湖体总氮浓度〔ρ(TN)〕、总磷浓度〔ρ(TP)〕、叶绿素a浓度〔ρ(Chla)〕、水量等监测数据资料,采用湖盆模型(Bathtub模型),构建太湖主要入湖河流与湖体ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)的响应关系,分析了主要入湖河流ρ(TN)、ρ(TP)和水量对湖体富营养化的影响,探讨了太湖主要入湖河流水量及其与湖体氮磷协同控制限值. 结果表明:①太湖主要入湖河流氮磷的输入仍显著影响湖体ρ(TN)、ρ(TP),尤其是对西北部湖区的富营养化水平产生了显著影响;②在入湖水量方面,湖西区入湖水量增加可导致太湖富营养化程度增加,而“引江济太”水量输入在一定程度上改善了太湖水质. 建议分区域控制直接入湖河流水量,其中,湖西区直接入湖水量控制在60×108~70×108 m3之间,望虞河“引江济太”水量控制在15×108~20×108 m3之间;③针对太湖流域而言,现行《地表水质量标准》(GB 3838—2002)在协同控制河、湖氮磷方面存在一定的不足,仅通过控制入湖河流ρ(TN)、ρ(TP),太湖ρ(TN)、ρ(TP)难以达到Ⅲ类水质标准;④与全湖平均值相比,湖西区要达到同一标准限值,入湖河流协同控制限值要更为严格. 在河湖氮磷衔接目标制定上,建议湖西区单独设定协同控制目标浓度值. 另外,建议结合《地表水质量标准》(GB 3838—2002),开展太湖流域水质、水量协同控制,有效约束入湖通量,达到河湖氮磷协同控制目的.      

基于中巴地球资源1号卫星的太湖表层水体水质遥感

利用CBERS 1的CCD数据和准同步地面监测数据,结合水体组分的光谱特征,建立了太湖表层水体叶绿素a和总氮的遥感信息模型.将模型用于2000 09 16太湖表层水体,所得结果较客观地反映了叶绿素a和总氮的分布趋势,表明利用CBERS 1的CCD数据进行湖泊表层水体水质指标监测具有重要的现实意义和应用前景.由于地面监测站位有限,模型在浅水草型湖泊———东太湖的适用性受到一定限制,说明同步性好、覆盖广的地面监测对于水质遥感信息模型的准确性和适用性至关重要.     

特定生态系统对水源地水质改善的研究

通过构建水生动物-人工介质新型生态系统来研究太湖水源地水质改善效果.中试试验结果表明,对比3d和7d的水力停留时间(HRT),当HRT:7d,系统对TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率可分别达到79.00%、63.46%、14.57%、67.43%、35.81%;对比空白池,TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率仅为9.67%、7.09%、1.30%、9.92%、7.04%.通过该系统中水生动物的吸收和人工介质上微生物降解的协同作用,使得氮磷类污染物的去除效果明显.可见,水生动物-人工介质生态系统对改善太湖水源地水质有良好的效果,对构建安全的水源地生态系统具有积极的意义.     

污染水体的总抗氧化能力生物标志物研究

以无污染饲养鲫鱼为监测生物,采取主动生物监测法(ABM)对太湖北部梅梁湖与贡湖污染区进行生物监测,并分析各监测点常规水质指标及表层沉积物中多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、有机氯农药(OCPs)与重金属含量,同时定期(7,14,2,28d)采集生物样,分析鲫鱼大脑组织及肌肉组织中总抗氧化能力(TAOC)活性.结果表明,鲫鱼脑组织TAOC活性比肌肉组织TAOC活性值高出约4倍,并且对污染物协迫反应敏感.实验第14d开始,脑组织TAOC呈显著诱导效应(P<0.05),最大值出现在PCBs污染严重的梅梁湖4号站点,相比参照点活性增加62.19%.其次是重金属污染严重的梅梁湖3号监测点,而污染最小的贡湖1号监测点TAOC变化较小.肌肉组织中TAOC对污染物反应不敏感,不适合作微污染区生物标志物.     

重金属污染沉积物质量评价研究—以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)探讨了沉积物中4种重金属(Cu, Pb, Zn, Cd)的沉积物质量基准(CSQC)值;根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属(Cu, Pb, Zn,和Cd)的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.