铜绿微囊藻和孟氏颤藻在富营养化湖泊中生长特征的模拟研究

为了模拟富营养化状态下2种蓝藻在湖泊中的生长特征,采用大型室内湖泊模拟装置进行了模拟研究,并通过三角瓶实验以及光合作用速率的响应实验对模拟装置中藻的生长特征进行了分析.湖泊模拟装置中,铜绿微囊藻和孟氏颤藻在对数生长期的特征生长速率分别为0.43d-1和0.32d-1,但对数生长期很短,仅3～4d.在对数期后有一个很长的"线性期",即生物量随时间近似成线性增长.在氮、磷较为充分的条件下,由于较强的光合作用导致了水体pH的升高,以及生物量增高导致了藻的自遮蔽作用,使藻的生长容易出现碳源限制和光限制.受水下光的影响,2种藻细胞内叶绿素a含量在对数期内一直增大.随后颤藻细胞内叶绿素a含量又逐渐降低,而微囊藻细胞内叶绿素a含量仍保持较高的水平,其原因可能是微囊藻能适应更高的pH.     

湖泊富营养化研究中的主要科学问题——代“湖泊富营养化研究”专栏序言

湖泊富营养化是我国湖泊当前面临的最为突出的环境问题之一,入湖生源要素循环失衡,蓝藻水华暴发与成灾机理,湖泊水生态系统退化与修复机制,以及湖泊管理科学基础等均是我国湖泊富营养化防治研究中急待解决的科学问题与理论基础.     

光照与通气方式对蓝、绿藻竞争生长和磷的水-沉积物界面过程的影响

室内模拟研究了太湖普遍存在的浮游藻类蓝藻(铜绿微囊藻)和绿藻(四尾栅藻)在不同光照和通气条件下的生长过程,以及该过程对水体理化性质以及水-沉积物界面磷交换过程的影响.研究结果表明,实验条件下(光照:2500lx;温度:27℃),蓝藻(铜绿微囊藻)具有绝对的竞争优势,成为水体中优势藻类.铜绿微囊藻在通空气和通氮气条件下均可以生长繁殖,在通氮气条件下需要较长时间的适应期,但达到的最大生物量远高于通空气条件.实验过程中,上覆水可溶性无机磷(DIP)浓度的变化为:无光环境＞有光环境,通氮气环境＞通空气环境,这种变化与有无藻类生长过程密切有关.有光条件下,藻类生长对磷的需求刺激了沉积物中生物可利用磷(AAP)的释放,同时也刺激了沉积物各种不同形态磷之间的相互转化.通氮气条件下,沉积物中磷的释放以Fe-P为主,Ca-P含量有所提高;通空气条件,Fe-P含量变化不大,Ca-P在有光组略有下降,但无光组变化不大;各试验组中有机磷和残渣磷的变化量基本相同;各试验组TP含量的变化不大.     

不同改良条件下硫酸铝对滇池污染底泥磷的钝化效果

采用铝酸钠和石灰为pH缓冲剂,并用粘土矿物对硫酸铝进行改良,研究不同硫酸铝剂量下对滇池污染底泥磷钝化的效果.结果表明,钝化剂对底泥磷的钝化效果具有时效性.以质量比Al∶铝酸钠=1∶3加入pH缓冲剂且铝剂量为4.95g·m-2时,只能对底泥中磷起到短期的钝化作用,39d后底泥中磷即大量释放.以质量比Al∶氢氧化钙=1∶4加入pH缓冲剂且铝剂量为19.8g·m-2时,142d内能稳定地保持对DIP、TPT的良好钝化作用,对DIP、TP释放的抑制率分别为88.9%和86 2%.加入适量的粘土矿物改良硫酸铝后可增强其钝化效果,硫酸铝的剂量为4.95g·m-2时,以质量比Al∶粘土矿物=1∶0.5改良硫酸铝,142d内对DIP、TP抑制率分别为61.1%和86.9%所有实验钝化剂方案在30d时Al3 浓度均小于0.05mg·L-1,不会对水生生物造成毒害.     

三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及影响分析

以入湖水系、湖体、出湖口为研究区域,基于20多年的监测数据,运用水质单因子评价、综合营养状态指数(∑TLI)等评价方法,系统地分析了洞庭湖水文、水质、营养化状态的时空变化规律,探讨三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及原因。结果表明:(1)洞庭湖入湖水量及沙量均明显降低、水位变幅减小。(2)透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、浮游植物等指标的时空分异特征较为明显,4个指标年均值均总体呈上升趋势,其中,SD、浮游植物种类数量及密度自三峡工程运行后变化尤为明显。西洞庭湖的SD高于南洞庭湖,东洞庭湖的SD最低。ρ(TP)在湖体最高,ρ(TN)则在湖体最低。(3)入湖水系水质最好,出湖口水质最差。入湖水系水质一直维持在Ⅱ～Ⅲ类之间,水质良好;出湖口、湖体水质自三峡工程运行后以Ⅳ～Ⅴ类为主,变劣趋势明显。湖体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖。(4)初步认为:洞庭湖水文水动力环境条件的变化,整体上对水质产生一定的不利影响,对湖体富营养化有一定的促进作用。     

洱海湖滨带不同基底高程下菰出苗及生长特征

为研究洱海不同类型湖滨带菰(Zizania caduciflora)的出苗及生长的特征,在2010年3月和6月(菰的主要出苗和生长季节)调查洱海湖湾型和非湖湾型湖滨带不同基底高程上菰生物量、密度、植株叶片数、植株高度等的变化,分析洱海水位变化的影响.结果表明:随着湖滨带基底高程的降低,洱海湖滨带菰的密度、生物量、单株叶片数呈先增高后快速降低趋势,株高则呈增大后基本不变的趋势;从株密度及生物量看,随着3—6月洱海水位的降低,湖湾型和非湖湾型湖滨带菰生长的最适基底高程都随之下降,3月为1 964.85 m,6月为1 964.55 m,所对应的水深均为0.3 m.3月和6月湖湾型湖滨带能够出苗良好的基底高程比非湖湾型分别低了0.3和0.6 m;随着水位的下降,湖湾型湖滨带菰出苗良好的范围向水下延伸,但在非湖湾型湖滨带,出苗良好的最低高程几乎不变.湖湾型和非湖湾型湖滨带菰出苗和生长的差异显示出其影响因素不同,在湖湾型湖滨带,水深动态变化是主要影响因子,而在非湖湾型湖滨带,风浪作用和水深动态变化存在共同作用.     

滇池水生植物分布对沉积物间隙水磷浓度的影响

为揭示滇池水生植物分布对沉积物间隙水磷的质量浓度的影响,分别采集滇池有植物区域和无植物区域沉积物柱状样,测定间隙水和上覆水溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的质量浓度,分析其沉积物间隙水磷的垂向变化特征,探讨水生植物对沉积物间隙水磷形态特征的影响及控制效果,结果表明:1水生植物对滇池不同湖区沉积物间隙水各形态磷的质量浓度影响显著,但因分布站点不同、深度层次变化所呈现的规律也各不相同;2水生植物显著降低了沉积物间隙水DOP的贡献率,有植物区域DOP平均贡献为32.87%,无植物区域则平均贡献为57.68%;3水生植物抑制了沉积物无机磷的释放,促进了DOP的转化.有植物区域SRP沉积物-水界面扩散通量比无植物区域平均降低39.99%;4水生植物生长对沉积物间隙水各形态磷的浓度削减比较明显,尤其是DOP,削减率达到了38.02%~85.49%.因此分析水生植物对沉积物间隙水DOP贡献率及削减率,对深入理解水生植物与间隙水DOP之间的关系及沉积物有机磷的矿化降解具有重要意义.     

白洋淀典型持久性有机污染物污染特征与风险评估

对白洋淀表层水体和表层沉积物中多环芳烃（PAHs）、有机氯农药（OCPs）和多溴联苯醚（PBDEs）三类典型持久性有机污染物（POPs）的污染特征进行综合调查和分析.结果表明：①白洋淀水体中PAHs、OCPs和PBDEs浓度范围分别是71.32~228.27、2.62~6.13和0~6.5 ng·L^-1;沉积物中PAHs、OCPs和PBDEs含量范围分别是163.20~861.43 ng·g^-1、2.25~6.07 ng·g^-1和230.96~1224.13 pg·g^-1.与历史数据相比,白洋淀沉积物PAHs和OCPs含量均有明显下降;与国内外湖泊相比,白洋淀沉积物中PBDEs含量处于较低水平.②水体和沉积物PAHs污染来自于油类排放和木材、煤炭燃烧的共同作用;白洋淀水体和沉积物中OCPs组成均以HCHs为主（93.76%和63.10%）,水体中HCHs主要来源于工业HCHs的降解,部分地区来源于大气的远距离传输和林丹的使用,DDTs则主要来源于历史残留.沉积物中HCHs主要来源于新的林丹使用,也有少量工业HCHs的输入,DDTs则以历史残留为主,可能部分地区存在新的DDTs输入;白洋淀水体中PBDEs组成以BDE-2为主（65.80%）,可能主要来源于大气远距离传输和高溴代联苯醚的降解,沉积物中PBDEs组成以BDE-209为主（63.82%）,主要来源为商用的十溴联苯醚.③生态风险评价结果表明,白洋淀尚无明显生态风险,但部分采样点存在生态风险的可能性,应加强监控.     

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及磷积累的影响

在室内以原沉积物（处理1）和分别添加0.5%与1%有机质（植物残体）（处理2和处理3）的沉积物作为底质培养沉水植物,研究了植物残体的腐解对穗花狐尾藻生长及各器官磷积累的影响。结果表明：在试验的早期阶段,植物残体的腐解对狐尾藻的生长及磷积累有一定的抑制,其干质量积累量与磷积累量均表现为处理1〉处理2〉处理3,与处理1相比,处理2和处理3植株干质量积累量分别降低了16.9%和24.35%,磷积累量降低了24.38%和44.18%;但在培养的中后期,则表现为处理2〉处理3〉处理1,与处理1相比,处理2和处理3的穗花狐尾藻干质量和磷积累量分别增加了22.45%和7.48%、75.53%和17.21%。整个培养实验结果表明低含量植物残体的残留,促进了植株生长及磷积累,但当植物残体残留过高时,沉水植物的生长及磷积累受到抑制。3个处理不同器官干质量和磷分配比均表现为叶〉茎〉根,叶是穗花狐尾藻主要的磷累积器官。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。