太湖水体微囊藻毒素长期(1999—2021)变化特征及健康风险评估

基于1999～2021年期间太湖微囊藻毒素(MCs)已发表文献和近期自测数据,利用Mann-Kendall趋势检验以及风险熵指数等方法,系统分析了太湖近20年以来MCs的长期变化特征与健康风险,以期为进一步加强MCs的监测和风险评估提供支撑。结果显示,自1999年以来,太湖全湖总MC(TMC)、胞内MC(TIMC)以及胞外溶解性MC(TEMC)浓度整体均呈缓慢增加趋势,其中TMC与TEMC月平均浓度的变化范围分别为0.01～19.50μg/L和0.001～6.44μg/L。从季节的历年变化看,春季时3种MC浓度均逐年上升,夏秋两季仅在近几年呈明显上升趋势,而冬季时仅TEMC表现为逐年升高趋势。在不同湖区,TMC与TIMC浓度趋于逐年升高,特别是在湖心及南部湖区和东太湖等水域,近几年升高趋势明显;TEMC浓度仅在贡湖湾逐年升高,但其历年平均浓度在竺山湾最高(0.53μg/L),而在夏秋季节时,以梅梁湾内为最高。健康风险评估结果显示,太湖共出现3个TEMC暴露风险高峰期,其中以2013～2015年期间风险值最高;从不同湖区看,竺山湾MCs暴露风险最高,其次为梅梁湾。以上研究结果可为浅水湖泊...     

洪泽湖湖滨带丰水期水质空间分异特征及其影响因素

湖滨带是陆地与湖泊水体之间的生态过渡带,具有强烈的环境异质性和丰富的生产力,同时也容易受到人类活动的威胁。洪泽湖湖滨带受人类开发利用情况严重,为探明其水质空间分异特征,于2020年8月对全湖52个点位的水质开展调查,对比4个湖区水质差异,应用逐步线性回归探究水质空间分异的影响因素。结果表明：氮磷营养盐、高锰酸盐指数(COD_Mn)与叶绿素a(Chla)是影响洪泽湖湖滨带水质的主要指标,各样点总氮(TN)浓度在0.66～4.25 mg·L^-1之间,均值为1.88 mg·L^-1,属Ⅴ类水;总磷(TP)浓度在0.02～0.24 mg·L^-1之间,均值为0.12 mg·L^-1,属Ⅴ类水;COD_Mn浓度在5.24～14.16 mg·L^-1之间,均值为7.21 mg·L^-1,属Ⅳ类水;Chla浓度在4.55～158.31 ug·L^-1之间,均值为49.30 ug·L^-1。洪泽湖湖滨带...     

附着生物对富营养化水体氮磷的去除效果

以太湖梅梁湾“863示范工程”水草恢复区原位湖水以及该区渔网围隔上的附着生物为材料，通过室内静态培养试验，研究了附着生物对富营养化湖水的氮、磷去除效果。结果表明，附着生物对水体中的氮有显著的去除效果，半个月内，附着生物对水体中总氮的累积去除率可达60%，在有附着生物的水体中总氮浓度从5 mg/L左右下降到2 mg/L左右；附着生物对水柱中氮的累积去除率和水柱中氮的浓度、附着生物的生物量以及附着生物作用时间密切相关。从培养过程中水体磷的浓度变化来说，培养初期，水体中磷的浓度比较高，附着生物对其有一定的去除作用；培养后期，水柱中磷的浓度比较低，附着生物不但不去除水中的磷，而且还向水柱中释放磷，这可能与附着生物向水体分泌碱性磷酸酶密切相关。     

太湖梅梁湾和贡湖湾浮游甲壳动物群落结构及其与环境因子的相互关系

为了探明太湖梅梁湾和贡湖湾水体中浮游甲壳动物群落结构的时空变化特征及其与水环境因子的相互关系,运用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)对2004年11月至2005年10月期间测定的太湖的两个典型湖湾的浮游甲壳动物的密度、生物量数据与水环境因子进行多元统计分析。结果表明:梅梁湾和贡湖湾水体中营养盐含量存在时空差异。在季节变化上,冬春季节氮含量较高,夏秋季节磷含量较高;在空间变化上,由于受到周边污染物质输入的影响,梅梁湾各种形态氮磷营养盐含量显著高于贡湖湾。两个湖湾共鉴定出浮游甲壳动物19种,枝角类12种,桡足类7种,种属组成基本相同,其中,象鼻溞(Bosmina)是第一优势种。梅梁湾和贡湖湾的浮游动物也存在时空差异性,春季以大型的溞属(Daphnia)为主,夏秋季以小型的浮游甲壳动物如象鼻溞(Bosmina)为主。浮游甲壳动物总的密度和生物量会随营养盐水平的升高而增加,但对各水环境因子的响应会随种属不同而存在差异。温度、叶绿素a和营养盐水平是影响浮游甲壳动物群落结构和时空变化特征的主要因子。浮游甲壳动物生物量会随温度升高而增加,叶绿素a也与其生物量呈正相关,并且在藻类快速生长季节,更有利于小型浮游甲壳动物的生长。     

附着生物对富营养化水体氮磷的去除效果

以太湖梅梁湾“863示范工程”水草恢复区原位湖水以及该区渔网围隔上的附着生物为材料，通过室内静态培养试验，研究了附着生物对富营养化湖水的氮、磷去除效果。结果表明，附着生物对水体中的氮有显著的去除效果，半个月内，附着生物对水体中总氮的累积去除率可达60%，在有附着生物的水体中总氮浓度从5 mg/L左右下降到2 mg/L左右；附着生物对水柱中氮的累积去除率和水柱中氮的浓度、附着生物的生物量以及附着生物作用时间密切相关。从培养过程中水体磷的浓度变化来说，培养初期，水体中磷的浓度比较高，附着生物对其有一定的去除作用；培养后期，水柱中磷的浓度比较低，附着生物不但不去除水中的磷，而且还向水柱中释放磷，这可能与附着生物向水体分泌碱性磷酸酶密切相关。     

望虞河引清调水改善太湖水环境定量分析

以望虞河引清调水实践为背景，利用引水调水现状及实测数据，建立适合太湖的二维水量水质数学模型，并模拟计算调水前后湖体各项水质因子浓度的空间变化规律。结果显示：水利调度影响下太湖湖体中高锰酸盐指数、氨氮、和总氮的浓度大体上有所减小，改善率分别为60%、160%和92%，总磷稍有反弹，其指标恶化了44%，太湖湖体水质总体改善面积37%，主要集中在贡湖、梅梁湖及东部湖区这些引排水水流流经的区域，表明“引江济太”调水工程对改善太湖局部湖区水质、保障太湖供水安全具有重要意义，可为其他类似水域的水污染治理提供科学参考和依据     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

低溶解氧对苦草生长的影响

针对太湖梅梁湾生态净化示范区内重建的沉水植物存在的腐烂死亡问题及伴随的底层水体溶解氧偏低现象，在室外模拟生态系统内进行了低氧对沉水植物（苦草）生长的影响试验。结果表明：无论沉积物类型如何，一个月的低氧处理（溶解氧平均值为1.6 mg/L）对苦草株重、株高、分蘖数及叶片数等指标的影响均不明显，对块茎的影响则较显著，表现为块茎数量与重量显著下降。对岸边沉积物处理组而言，低氧对苦草根系的影响显著，表现为根须变细且数量增加，根系活力明显下降，中心沉积物处理组则不显著。同时，低氧处理使岸边沉积物处理组的沉积物氧化还原电位显著下降、水体营养盐浓度上升，尤其是磷酸盐浓度显著增加，中心沉积物处理组的环境理化因子变幅则相对较小。分析认为，低氧对苦草生长的影响虽不明显，但对其种群扩张有潜在的不利作用；梅梁湾生态净化示范区内沉水植物的腐烂死亡，低氧的作用是次要或间接的。     

鄱阳湖水利枢纽工程对湖区氮磷营养盐影响的模拟研究

运用EFDC模型构建鄱阳湖水利枢纽工程与主湖区的二维模型，使用Delft3D软件划分研究区域网格，并以2010年实测TIN、TP数据为初始条件，模拟水利枢纽运行前后湖区氮磷营养盐的变化特征，验证结果显示TIN 和TP的计算值和实测值吻合较好，证明了模型计算结果的有效性和可靠性。结果表明：水利枢纽运行后，枯水期湖区TIN、TP浓度分别增长2042%和2055%，达到286和044 mg/L，饶河是湖区污染物的主要来源；平水期湖区TIN、TP浓度分别增长1339%和1290%，达到208和018 mg/L，赣江主支与修河的汇流是湖区污染物的主要来源，枢纽对氮磷的影响主要体现在对磷素的控制上；在以松门山为界的南、北湖区，TIN表现出北湖区>南湖区，TP为南湖区>北湖区的变化特征；湖区N/P比值为927，比实测值低291%，磷素污染较重     

太湖西北部湖区入湖河流氮磷水质标准修正方案研究

氮磷污染一直是太湖流域的首要污染问题,有效遏制氮磷入湖量的增加是治理太湖的重要任务。然而由于我国现行的地表水环境质量标准(GB3838-2002)中河流和湖泊氮、磷水质标准存在差异,即河流无总氮控制指标、河湖总磷标准不一致的问题,往往造成通过控制入湖河流污染来改善太湖湖泊水质时,湖泊污染物浓度往往达不到治理目标。以太湖西北部湖区及其入湖河流为例,利用BATHTUB模型模拟入湖河流与湖泊TN、TP的关系,推算太湖在满足现行湖泊水质标准中TN和TP各类别目标值的情形下的环境容量并以此环境容量决定入湖河流的水质,进而提出相应的方案进行比选,从而提出太湖入湖河流氮磷水质标准修正方案。结果表明:(1)当太湖入湖河流执行现行河流水质TP标准时,对应湖泊的水质TP超标,并不能达到保护湖泊的目标;(2)当太湖西北部湖区入湖河流TN、TP执行现行湖泊水质标准,对应湖区水质均能达标并且优于目标限值,然而该方案对于污染较为严重的太湖区域的实际参考意义不足;(3)以现行湖泊水质标准TN、TP各类别为目标值反推计算入湖河流水质指标,既能保证湖泊水质达标,又不会使河流水质标准过于严格,因此其结果可作为入湖河流水质标准修正的参考,从而提出太湖入湖河流TN、TP水质标准建议方案。     

引水调控改善太湖湖湾水环境及其效果预测

在总结太湖水污染问题的基础上,分析得出水流缓慢、动力掺混能力弱、水流交换不畅、水体自净能力差、纳污能力小、入湖污染负荷量大且远超过湖湾的纳污能力是梅梁湖湾水污染严重的主要原因,提出区域水污染综合治理、入湖污染物总量控制、引水调控等水污染防治策略及其关键控制技术,利用数值模拟技术给出了太湖梅梁湖湾入湖污染物排放总量控制定额,并结合引江济太调水试验,采用平面二维水流水质数学模型模拟预测引水调控对梅梁湖湾的水环境改善效果及大流量集中调水和小流量维持性调水的水环境     

太湖梅梁湾水源地示范区水质改善初探

基于改善环境、恢复生态系统的思路，在太湖梅梁湾水源地实施了旨在恢复水生植物的环境改善和生态修复工程。通过2003 年8月开展的本底调查及2003年9月~2004 年11 月的水质监测资料，对太湖梅梁湾水源地水质改善示范区水质的时空变化趋势和质量状况进行了研究与评价。结果表明，工程实施前示范区内各点位的透明度、总氮、氨氮、总磷、叶绿素a等指标均超标，水质为Ⅳ Ⅴ类，表现为富营养化水平；各项工程措施实施后水质有了明显改善，溶解氧明显升高，全年较2003年8月份升高34%，夏季较2003年8月也升高了17%，10个点透明度平均由0.29 m提高到0.35 m，增加了21%，强化净化区较外围区提高0.05 m。但是，上述水质改善仅是生态工程物理效应的结果，由于水生植物尚未恢复，因此，有些指标的改善并不明显，如叶绿素等。但在可以预见的将来，在水生植物得到恢复后，其水质改善的趋势将更加明显。     

Analysis of microcystins in cyanobacteria blooms and surface water samples from Meiliang Bay,Taihu Lake,China

Taihu Lake is the third largest freshwater lake in China. In recent years, the water pollution of cyanobacteria blooms has become a severe problem in this area. Microcystins (MCs) are an important group of toxic compounds mainly produced by some cyanobacteria species and have both acute and chronic hepatotoxic effects on animals and humans. This paper presents the first data on the identification and detection of MCs in both natural occurring cyanobacteria blooms and surface water samples (0-0.5 m), collected from Meiliang Bay, Taihu Lake, China. A conventional method for extraction and isolation of MCs from cyanobacteria blooms was applied. High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis showed that the main toxic component in the cyanobacteria materials was MC-LR. The monoclonal antibody (mAb) against MC-LR produced by hybridoma technique was employed for direct competitive ELISA to detect the concentrations of MCs in bloom and water samples collected in 2001. The results not only revealed the presence of MCs but also temporal variations of MCs levels of three sampling stations in Meiliang Bay in 1 year. It is obvious that the MC contents were relatively higher during warm months and related with the status of eutrophication. Our study indicates the threat associated with MCs in water body of Taihu Lake. To prevent the MCs potential hazard on public health in this area, some necessary measures of monitoring and control of growth of cyanobacteria are urgently needed.     

太湖和滇池表层水体水质与水华蓝藻生物质生化性状的关系

根据2010年5～8月对滇池海埂和太湖竺山湖监测点的逐月监测结果,对同时期不同地域湖泊水体的污染状况进行比较研究,并评估了表层水体水质与水华蓝藻生化性状指标之间的相关性。结果表明：滇池水体的富营养化程度较太湖高,从取样月份之间差异来看,滇池表层水体水质指标均呈现先升高后降低再升高趋势,以6月份为最高,而太湖则呈逐月升高趋势。滇池蓝藻生物质中凯式氮、全磷和总养分（N+P2O5+K2O）含量均与太湖相当,但是滇池蓝藻C/N较太湖高,且除As、Cd元素超标外,各样品中其余重金属元素的含量均低于有机肥料行业标准（NY525 2011）。通过进一步的相关性分析表明,无论滇池还是太湖水域,其水华蓝藻中的Pb和Cr之间表现出明显的同源性;此外,表层水体NH+4 N水平可以作为水体富营养化程度的快速指示指标     

太湖铜锈环棱螺对氮磷的降解作用

太湖的五湖里湾是一个富营养湖,水质亟待改善。铜锈环棱螺是太湖的常见种群,通过在五里湖的一些室内外实验,研究了螺对水体透明度,总磷、氨氮、溶解氧的作用,发现它能交水体透明度从０．５ｍ左右提高到１．３ｍ,使室内水体浊度迅速降低,降解总磷的幅度能达到５０％,分析为铜锈环棱螺的絮凝作用所致;并且,在其水域氨氮深度大幅度降低,使实验点高达５ｍｇ／Ｌ以上的氨氮浓度降至２ｍｇ／Ｌ以下,从感观和水质指标两方面有效     

Composition, sources, and potential toxicological significance of PAHs in the surface sediments of the Meiliang Bay, Taihu Lake, China

Twenty-five surface sediment samples were collected from Meiliang Bay, Taihu Lake, China, in 2003. The concentrations of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), identified as priority pollutants by the USEPA, were determined by gas chromatography equipped with a mass spectrometry detector (GC-MS). Total concentrations of the PAHs ranged from 1207 to 4754 ng/g dry weight. Sediment samples with the highest PAH concentrations were from the northern site of the bay, which is in proximity to the incoming PAH source; the PAH levels in the southern part were relatively low. The observed PAH levels were higher than those in river sediments in China but were lower than those found in sediments of urban areas and harbors. According to the observed molecular indices, PAHs originated largely from the high-temperature pyrolytic process, whereas the petrogenic process was more commonly responsible for PAH contamination in harbors. A good correlation existed between the benzo[a]pyrene level and the total PAH concentration (r=0.97), making benzo[a]pyrene a potential molecular marker for PAH pollution. According to the numerical effect-based sediment quality guideline (SQGs) of the United States, the levels of PAHs at most studied sites in Meiliang Bay, except some sites in the northern part of the bay, should not exert adverse biological effects. In the northern part of the bay, the PAH levels at sites 21 and 22 exceed the effects range low (ERL) and could thus cause acute biological impairments, in comparison with the sediment quality guidelines. The total PAH levels were expressed as the B[a]P toxicity equivalents (TEQs(carc)) and compared to the contaminated sediments from Guba Pechenga, Barents Sea, Russia.     

太湖流域典型土地利用方式下入湖河流水质污染特征研究

为探究太湖流域典型土地利用类型下水质污染特征,选取了太湖流域两类具有典型代表性的区域作为研究对象,一类是城市化进程高、人口高度密集的太湖北部重污染汇水口区域,一类是以耕地与涵养林为主导、人类活动强度相对较弱的浙西小梅港区域。选取TN、DTN、PN、NH+4 N、NO-3 N、TP、DTP、PP、CODMn等主要指标,通过区域差异和季节差异分析,以期明确太湖流域典型土地利用格局下河流水质污染特征。研究表明：（1）汇水口水质劣于小梅港水质,但两区域均有相对较高的TN污染,因此两地河流TN污染控制依然是重要内容;（2）汇水口和小梅港区域水质差异分析结果表明,土地利用格局、水循环过程、涵养林的生态功能是两区域水质差异产生的重要原因,差异指标体现在DTN、NH+4 N、TP、DTP、PP、CODMn;（3）汇水口区域水质污染特征体现出较强的点源污染特征;小梅港区域水质污染则体现出以TN、PN、TP、PP为主要污染物的面源污染特征。因此在以建设用地为主导的汇水口区域需加强点源污染控制,优化产业结构;以耕地为主导的小梅港区域则需加强农业面源污染控制,进而缓解太湖富营养状态     

太湖流域上游外源氮、磷入湖通量模拟初步研究

湖泊-流域构成的复杂系统是湖泊富营养化研究的热点。应用SWAT模型对长江下游太湖流域上游外源氮、磷入湖通量进行模拟，以反映陆源入湖氮、磷营养盐的通量、空间分布和时间变化情况。以水文模拟为基础，引入相关系数（R）和Nash Sutcliffe效益系数（Ens）评价模拟结果。水文模拟率定期月均值R多在85%以上，Ens在024~090，模拟年平均径流量相对误差为32%。验证期各站月均值R均在80%以上，模拟年总量误差为81%。模拟结果显示，流域多年平均径流量为10415×108m3，营养盐输出浓度浙西区TN、TP分别为238 mg/L、018 mg/L；湖西区分别为568 mg/L、043 mg/L；武虞锡澄区分别为614 mg/L、040 mg/L。流域营养盐多年平均入湖通量TN为42 730 t/a，TP为3 075 t/a，2000年开始，流域TN、TP的入湖通量均有下降趋势。流域营养盐具显著空间差异，陈东港-大浦口、小梅口-长兜港、武进港-直湖港是最主要的入湖通道，贡献率分别达到27%、24%和20%，应作为流域外源营养物质管理和控制的重要区域