太湖主要环湖河道沉积物反硝化潜力及其控制因子

河流反硝化作用是水体氮素去除的重要途径,对流域氮负荷削减具有重要意义.为探究河网区河道的反硝化脱氮能力及其主要控制因子,本研究调查了太湖14条主要环湖河道的水质和沉积物特征,通过泥浆培养实验,利用氮氩比的方法和膜接口质谱仪分析技术,测定了14条环湖河道的沉积物反硝化潜力.结果表明,太湖环湖河道的反硝化潜力为-9.93~35.71 μmol·L^-1·d^-1,均值为（20.79±14.79） μmol·L^-1·d^-1,南部河道的反硝化潜力显著低于北部河道,负值代表沉积物的吸附或固氮行为.水柱中的硝态氮浓度、溶解氧、溶解性有机碳（DOC）和沉积物中的碳含量均会对沉积物反硝化潜力产生影响.相关分析结果表明,硝态氮浓度对河道反硝化作用的影响有限,反硝化作用对硝态氮底物的响应遵从米氏动力学模型（R²=0.77）的规律.而在太湖氮负荷严重的西部和北部河道区,水体中的DOC是反硝化潜力的主要限制因素.改善氮的去除环境对促进水体氮去除过程和区域氮管理具有重要意义,在氮负荷严重的流域河道,水体的DOC应该得到更多的关注.     

太湖渔业环境优化技术初探

根据对东太湖养殖区主要水化学指标进行的跟踪监测结果,系统分析研究了N、P等主要营养物质的变化趋势。结果显示,TP网围内的周年平均值为0.034mg/L,网围外周年平均值为0.042mg/L,TN网内周年平均值为0.72mg/L,网外周年平均值为0.73mg/L。并依据试验及监测结果,估算了太湖养殖渔业对水体的营养贡献份额(N、P),现有养殖状况每年通过水产品可带出湖中19.51tN和6.62tP。通过调整、优化养殖模式,大力推广应用轮牧式网围养殖,大幅降低放养量,合理搭配滤食性鱼类,在养殖区普及种植太湖优势水生植物,移植本湖底栖动物,利用水生植物和底栖动物既可有效净化养殖环境,又能作为养殖对象的适口饲料这种作用和功能,同时充分利用湖区低值鱼资源作为河蟹的饲料,最终将水草、螺、低值鱼等转化成水产品,并通过水产品的形式将营养物质带出湖区,从而达到优化改善渔业环境的目的。     

Influence of phosphorus on Microcystis growth and the changes of other environmental factors

The growth processes of Microcystis aeruginosa （FACHB-41） in simulated Taihu Lake water with different phosphorus concentrations were investigated using laboratory microcosms. The algal biomass increased with the increase of phosphorus concentration when it was lower than 0.445 mg/L, while the dissolved oxygen （DO） and pH increased, dissolved inorganic nitrogen （DIN） and light intensity underwater（I） decreased. Responding to the changes of the “environmental factors”, the cellular carbohydrate and its ratio to cellular protein decreased generally as phosphorus increased. However, when phosphorus concentration was higher than l. 645 mg/L, the biomass, the “environmental factors”, the cellular carbohydrate and its ratio to cellular protein did not change likewise. Since the environmental factors and the physiological and biochemical responses are important factors, the change of environmental factors and cell physiology and biochemistry induced by phosphorus may become the key factors that steer the growth and dominance of Microcystis under certain conditions. To sum up, phosphorus not only stimulate the growth of Microcystis directly by supplying nutrient element, but also has complex interactions with other “environmental factors” and play important roles in the growth processes of Microcystis .     

无机矿质颗粒悬浮物对富营养化水体氨氮的吸附特性

利用蒙脱土、高岭土和太湖沉积物矿质组分3种材料,模拟研究了水体悬浮矿质颗粒物对富营养化水体中氨氮的吸附特性.实验表明,30min内3种材料对氨氮的吸附基本可达到平衡;等温平衡吸附均符合Henry吸附模式,在无机矿质颗粒悬浮物浓度1000mg/L,初始氨氮浓度1.0mg/L,pH=7.00实验条件下,吸附分配系数分别依次为548.30,287.36,191.27L/kg.相同实验条件下,随着pH、盐度和温度的增大或升高,矿质颗粒对氨氮的平衡吸附量均有不同程度的减小趋势,pH的影响较显著.随着悬浮颗粒物浓度在1000mg/L以下范围增大,固相氨氮平衡吸附量显著减小.     

磷(P)在天然沉积物-水界面上的吸附

考虑到已吸附在沉积物上的那部分可交换态P,从经典的Langmuir吸附等温线模型出发,推导出适合描述P在已有P污染的沉积物上吸附定量数学模型,并用此模型对P在6个太湖沉积物样品上吸附实验数据进行了拟合．拟合结果得到最大吸附容量(Γmax),Langmuir吸附平衡常数(k)．利用所得的拟合参数通过公式计算方法得到原有易交换态P(NAP),临界磷平衡浓度(Cmp),以及固-液分配系数Kp值．最后通过线性回归数据分析方法发现分配系数Kp,吸附容量Γmax都与沉积物中活性态Fe和Al含量呈良好的线性关系,表明太湖沉积物中活性Fe和Al是对P持留的主要作用．     

太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征

通过对太湖北部竺山湾、梅梁湾和贡湖上覆水、间隙水和表层沉积物中各形态氮含量的分析,探讨了其中各形态氮的空间分布特征,计算了沉积物-水界面氨氮(NH4+-N)的扩散通量,并对上覆水、间隙水和沉积物中各形态氮进行了相关性分析.结果表明,空间上,上覆水、间隙水和沉积物中,NH4+-N的平均浓度为竺山湾>梅梁湾>贡湖的分布趋势;NO3--N在上覆水和沉积物中为贡湖>梅梁湾>竺山湾的分布趋势,但间隙水中梅梁湾>贡湖>竺山湾;TN在上覆水、间隙水和沉积物中的分布与NH4+-N相似.NH4+-N在竺山湾、梅梁湾和贡湖的平均扩散通量分别为1009.27μmol/(m2×d)、49.35μmol/(m2×d)和3.14μmol/(m2×d).相关性分析表明:上覆水、间隙水、表层沉积物之间NH4+-N存在相关性.     

太湖背角无齿蚌组织中8-羟基脱氧鸟苷的含量及在水体污染评价中的初步应用

对2003—2008年间采集自太湖不同水域的9个背角无齿蚌(Anodonta woodiana)样品组织中的DNA损伤产物—8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG)的水平进行了分析,同时研究了蚌体组织中重金属Cd2+和有机污染物PCBs的蓄积残留量,以探明水体污染和DNA损伤的相关性。研究结果显示,9个样本中的8-OHdG的含量在1.021～8.886ng·g-1之间,尤其以无锡三山岛和宜兴大浦这2个水域的样本最为突出,差异显著,表明上述水域已受到较严重的污染。PCBs在9个样本中有7个检出,但含量无明显差异(P0.05),表明PCBs并非引起背角无齿蚌体内DNA损伤的主要污染因素。而背角无齿蚌组织中的Cd2+残留量与8-OHdG水平间存在显著的剂量—效应关系,呈正相关。这一结果与实验室内的模拟试验相吻合,提示重金属Cd2+是引起水体中背角无齿蚌DNA受损的主要污染因素。研究显示,背角无齿蚌机体组织中的8-OHdG具有稳定性强、测定方法简单快速、在一定的范围内具有显著的剂量—效应关系、实验室与野外分析相吻合等特点,因此可作为分子生物标志物来评价生物体受水环境持久性污染物污染而导致的DNA损伤效应。     

固定化微生物-水生生物强化系统在前置库示范工程中的应用

在前置库中构建固定化微生物-水生生物强化系统处理太湖入湖河道污水,以减少入湖污染负荷.在驯化期加入复合微生物菌剂30 mg/kg,驯化期后每月投加1次(20 mg/kg),强化微生物的活性.监测期间(5-11月)库水进水ρ(TN)为0.54～1.59 mg/L,ρ(TP)为0.079～0.172 mg/L,ρ(COD_Mn)为5.41～13.40mg/L,前置库水力停留时间约为9 d,TN,TP和COD_Mn平均去除率分别为45.0%,42.2%和50.8%.固定化微生物区域微生物数量高于水生植物根际区1～2个数量级,反硝化菌数量达到109,水生植物根区微生物数量也高于示范区自然水体2～3个数量级以上.试验结果表明,固定化微生物-水生生物强化系统具有良好的环境适应能力,治理水体富营养化效果明显,但其在前置库中的长效运行,有待于进一步验证.      

环流型水域水动力对藻类生长的影响

实验模拟了不同风浪强度、不同营养水平下铜绿微囊藻的生长速率.选取能代表湖流和波浪综合作用的综合摩阻流速作为太湖水动力的表征指标,建立藻增长率和综合摩阻流速关系.结果表明,低、中营养水平下的藻类受扰动的影响规律较为接近,90r/min 扰动时生长最好;而高营养水平下的藻类受扰动影响差异不明显.营养盐对藻类的生长影响较大,扰动可以改变由营养水平不同所引起的藻类生长的差异.铜绿微囊藻在低、中营养水平下生长时最优综合摩阻流速约为0.133cm/s.藻增长率随着综合摩阻流速呈现先指数递增、后指数递减的规律.湖泊环流型水域和河道径流型水域水动力作用存在明显差异.     

太湖西段入湖河流水质模糊综合评价

针对引起太湖富营养化的主要因素,以实测数据为基础,应用定性与定量、客观与主观相结合的模糊数学改进层次分析法(IAHP)确定权重,同时求出各水质级别的模糊隶属函数并计算相应的隶属度,最后应用模糊综合评判对太湖西段13条入湖河流断面的水质进行评价.结果表明,其中8条属于V类水体,从隶属度看其中5条污染最为严重.本研究为太湖入湖河流的治理方案、投资决策等的制定提供科学依据.