马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型研究

马来眼子菜是太湖水生植被中重要的优势种,其新陈代谢残体腐烂分解过程是湖泊水体营养盐循环重要组成部分.为定量化揭示其腐烂分解规律以及对水体营养盐含量影响,基于室内马来眼子菜腐烂分解试验结果,建立了马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型.模型由马来眼子菜腐烂分解氮转化子模型和磷转化子模型组成,考虑了马来眼子菜体内无机氮磷的溶解、有机氮磷的降解以及边壁对水体中氮磷吸附3个主要过程.模型共有8个状态变量,分别为马来眼子菜体内无机氮、有机氮、无机磷、有机磷,以及水体中总氮、总磷、边壁吸附的氮和磷.模型校验输出的水体总氮、总磷以及最后1 d的马来眼子菜体内氮磷、边壁吸附的氮磷与试验实测值吻合较好,校验获得的马来眼子菜体内无机氮、无机磷溶解释放速率分别为0.04 d-1、0.06 d-1,其体内有机氮、有机磷降解释放速率分别为0.00525 d-1、0.01044 d-1.模型结果显示,马来眼子菜在腐烂分解的前5 d,其体内分别有6.7%、35.8%的氮、磷被分解;磷优先于氮释放,其机制是马来眼子菜残体含有相对较高比例的无机磷;温度变化对马来眼子菜腐烂分解释放氮磷转化过程具有一定影响,但在温度较低时,温度变化对马来眼子菜腐烂分解的影响较小;马来眼子菜分解仅在一定的时间内对水质产生不利影响,其后水体颗粒以及边壁吸附作用能消除这种影响.     

巢湖沉积物氮磷分布及污染评价

以巢湖为研究对象,分析了沉积物中氮磷等营养盐的分布特征及储量信息,并对巢湖沉积物氮磷污染指数进行评价.结果表明,巢湖表层沉积物总氮（TN）和总磷（TP）平均含量为1088 mg·kg^-1和585 mg·kg^-1,底层为666 mg·kg^-1和509 mg·kg^-1,表层总氮含量显著高于底层（P<0.01）;总氮、总磷与沉积物厚度空间分布特征为：西湖区 > 东湖区 > 中湖区,中湖区表层沉积物总氮和总磷含量与东湖区存在差异显著（P<0.05,P<0.01）;全湖沉积物总氮和总磷储量分别为1.58×10⁵t和0.98×10⁵t.TN与TP在西湖区和中湖区均表现出极显著正相关（P<0.01）,其中中湖区表层沉积物TN与沉积物厚度也呈显著相关,表明沉积物氮磷可能有相同的污染源,沉积物厚度影响了TN含量.全湖总氮污染指数（S_TN）、总磷污染指数（S_TP）和综合污染指数（FF）值分别为1.09、1.39和1.32,为轻度-中度污染,其中,西湖区表层沉积物TP为重度污染,东湖区为中度污染,中湖区为轻度污染,表明巢湖不同湖区污染差异较大,西湖区沉积物存在较大的安全风险,水体面临富营养化威胁.     

人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用

根据不同生态类型水生高等植物的净化能力及其微生境特点,设计建造了由漂浮、浮叶、沉水植物及其根际微生物等组成的人工复合生态系统（artificialcomplexecosystem;AcE）,并在太湖五里湖中桥湖湾内以动态模拟试验,从群落水平研究了多种水生植物镶嵌组合的人工复合生态系统对富营养化湖水的净化能力。结果表明,富营养化湖水经该系统净化后,藻类生物量（以Chla计）下降58％,氨氮下降66％,总氮下降60％,总磷下降72％,可溶性磷酸盐下降80％,水质得到明显改善。与以该湖湾湖水为水源的水厂出水相比,人工复合生态系统出水的氨氮比水厂出水的氨氮平均低45％,总氮低37％,可见经人工复合生态系统处理的湖水部分指标优于同源的自来水。     

太湖不同湖区生态系统健康评价方法研究

基于长期的监测资料,计算了表征湖泊生态系统健康的系统能(Ex)、系统能结构(Exst)和生态缓冲容量(|β|)指标,以及湖泊营养状态指数(Its)。结果表明,太湖不同湖区生态系统健康状况差异明显,1998—2001年太湖典型湖区健康状况由好到差的相对顺序为:东太湖、贡湖和湖心区、梅梁湾、五里湖。在此基础上,提出了富营养化浅水湖泊生态系统健康指标阈值和湖泊系统能量健康指数(IEx)及其健康状况分级。经2002、2003年太湖不同湖区实测检验表明,所提出的湖泊系统能量健康指数及其健康状况分级适用于评价太湖不同湖区生态系统健康的区域分异状况。     

巢湖风浪特征观测

基于巢湖不同位置的气象和风浪实测资料,对巢湖的风浪特征进行了详细的分析。不同测站观测期间有效波高超过0.4 m情景出现频率介于2.22%～9.78%之间,观测期间巢湖整体平均有效波高为0.11 m。巢湖风浪的平均周期为1.45～3.33 s,平均值为2.18 s;上跨零周期为1.37～3.26 s,平均值为2.13 s;谱峰周期为1.01～4.41 s,平均值为2.30 s;谱峰周期与平均波周期和跨零周期都存在明显的线性相关,相关系数分别为0.74和0.68。巢湖风浪能量主要集中在0.2～0.6 Hz频率区间内,能量主要分布在0.5 f_p～1.5 f_p的频带范围内,谱型与常用的JONSWAP谱和PM谱谱型明显不同。     

太湖水体中氮、磷空间分布特征及环境效应

研究分析了太湖水体中氮、磷空间分布规律. 结果表明,太湖水体中各种形态氮、磷的空间分布呈现出非均一性特征,梅梁湾、竺山湾、贡湖湾、西岸区和湖心区水体中总氮、总磷浓度显著高于其他湖区,溶解态氮/磷、碎屑氮/磷的空间分布规律与总氮/磷的基本一致. 总氮与溶解态氮、碎屑态氮之间存在显著的线性正相关,且相关系数分别为r_DN=0.819 2和r_DeN=0.696 9;总磷与溶解态磷、碎屑态磷也存在极显著的线性正相关,对应的相关系数为r_DP=0.747 7和r_DeP=0.926 0. 水体中叶绿素a的空间分布差异较大,最高浓度出现在太湖的西部(179.2 μg·L^-1±25.9 μg·L^-1),最低的则出现在东太湖七都水域附近(11.3 μg·L^-1±2.7 μg·L^-1). 叶绿素a与总氮、碎屑态氮、总磷、溶解态磷、碎屑态磷、高锰酸盐指数、pH值和悬浮质存在显著的线性正相关,对应相关系数为r_TN=0.662 2、r_DeN=0.873 9、r_TP=0.813 0、r_DP=0.407 7、r_DeP=0.878 1、r_COD=0.868 9、r_pH=0.517 3和r_SS=0.533 4,与溶解态氮、电导率和碱度之间相关不显著.     

冬季水生高等植物对富营养化湖水的净化作用

在太湖一湖湾的物理-生态工程围区内,采用覆膜和改变生态位的越冬技术,使喜早莲子草、风眼莲等漂浮植物能安全越冬,并有效地改善水体透明度,为沉水植物生长及种群自我演替提供了保障。静态试验结果表明,采取简易的防寒越冬技术,改变生态位的喜早莲子草对TN、NH₄⁺－N、Chla的去除率达77.2％、90.1％、58.3％,透明度提高1.5倍：对喜早莲子草覆膜并间种沉水植物,这一镶嵌组合群落对TN、NH₄⁺－N、CHla的去除率达65.7％、90.7％、58.7％,透明度提高1.6倍。动态试验结果表明,当富营养化湖水在围区内滞留时间达7.33d时,经越各处理的镶嵌组合群落使围区内水体透明度达90～100cm,比围区外提高2.6－3.0倍,对TN、TP及NH₄⁺－N的浓度分别比围区外降低37.5％、52.0％及75.4％;而滞留时间低于4.33d时,净化效果不明显。     

基于因子分析的太湖湖湾污染物分布特征

根据太湖三大湖湾的水质监测数据,运用因子分析(Factor analysis)方法对该湖湾7种污染物成分进行了统计分析,并讨论了水体中污染物的来源。结果表明:梅梁湾第一污染因子主要是TN、TP和Chla,第二主因子主要代表NH4+-N和高锰酸盐指数,NO3--N对第三主因子贡献明显;贡湖湾第一污染因子为TN、TP、高锰...     

淹水条件对不同土壤中稀土元素钕形态分布的影响

以旱作条件为参照,研究淹水条件对钕形态分布的影响.结果表明,淹水条件对内源钕B1态(水溶态、可交换态与碳酸盐结合)、B2态(铁锰氧化物结合态)和B3态(有机质及硫化物结合态)的分布无显著影响.对于外源钕,淹水条件使B1和B3态浓度增加,而B2态浓度则因土壤性质而异,中性土壤中浓度稳定,酸性和碱性土壤中浓度分别增高和降低,其机制有待进一步研究;淹水条件对黄红壤和黄褐土中外源钕无显著影响,而砂姜黑土则相反;两种条件下,3种土壤中B2和B3态浓度顺序相同,B2态浓度顺序为:黄红壤黄褐土砂姜黑土,B3态浓度顺序为:砂姜黑土黄褐土黄红壤,而B1态在黄红壤中浓度最大;外源钕有进入残渣态的趋势,但并不明显,且不同土壤的各形态对残渣态的贡献不同.     

太湖水体中碱性磷酸酶的空间分布及生态意义

在对太湖生态湖区进行分区的基础上,监测各湖区水体碱性磷酸酶活性、动力学参数以及常规水环境化学指标,探讨水体碱性磷酸酶活性的空间分布特征及其环境影响因素.结果表明,太湖水体碱性磷酸酶活性(APA)、最大反应速率(Vmax)值及碱性磷酸酶反应米氏常数(Km)值分布均呈空间异质性;APA与Vmax值具有相似性的空间分布规律,即西岸河口区水体中APA值与Vmax值最大,分别为(9.43±5.30)nmol.(L.min)-1和(13.70±7.42)nmol.(L.min)-1,在其他湖区依次为湖心区>草型湖区>梅梁湾区>竺山湖区>贡湖区;草型湖区Km值(20.50±11.30)μmol.L-1>贡湖区>竺山湖区>梅梁湾区>湖心区>西岸河口区(9.17±3.46)μmol.L-1.太湖水体中Vmax与pH、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)之间均存在显著的线性正相关,其相关系数分别为rpH=0.651 2**(p<0.01)、rTP=0.488 5**(p<0.01)、rChla=0.765 6**(p<0.01),但与水温、溶解性总磷(DTP)、正磷酸盐(PO43--P)无显著的相关性;Km值与TP浓度间呈显著的线...