沉水植物对水体营养的响应及氮磷积累特征

以太湖中沉水植物优势种金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和马来眼子菜(Potamogeton maackianus)为研究对象,研究了不同水体营养水平(低浓度TN 0.47 mg/L,TP 0.021 mg/L;中浓度TN 1.40 mg/L,TP0.072 mg/L;高浓度TN 2.18 mg/L,TP 0.090 mg/L)对其生物量、各器官形态指标及氮磷积累的影响。结果表明:植物生长指标方面,苦草、狐尾藻、金鱼藻在中浓度条件下的生物量增长幅度最大;植物茎叶指标随水体营养的变化与根长变化趋势不一致。植物各器官氮、磷含量均随水体营养变化保持相似的规律,且植物氮含量为叶茎根,植物磷含量为根茎、叶。氮磷积累方面,4种沉水植物的叶片氮元素积累的能力显著高于茎和根;低浓度下狐尾藻的氮积累量最大,苦草磷积累量最大,两者适合低浓度下种植收割去除水体环境中的氮、磷;中、高浓度下金鱼藻的氮磷积累量均为最大(中浓度下N 6 587.37 mg/m~2,P 744.63 mg/m~2;高浓度下N 6 096.63 mg/m~2,P 692.36 mg/m~2),其可作为较高营养浓度下种植、刈割转移水体氮磷的理想物种。     

太湖湖滨带春季悬浮物沉降特征与水体营养盐响应

为研究湖滨带悬浮物沉降过程中水体营养盐时空分布状况,在太湖西岸湖滨带典型区域进行原位沉降实验,计算了沉降量和沉降通量,并对沉降过程中TP、TN、NH+4-N、NO-3-N测定分析.结果表明,太湖西岸湖滨带沉降通量表现为人工芦苇区近岸无植被区自然芦苇区远岸无植被区,平均沉降通量分别为(1 383.40±925.60)、(1 208.67±743.50)、(278.72±142.53)、(245.58±154.25)g·(m2·d)-1,沉降第6 d以后沉降量稳定上升,沉降速率大于分解速率;经过持续15 d野外沉降实验观测,沉降过程中近岸带的TP含量是远岸带的2~3倍,且沉积物捕获器内NH+4-N和NO-3-N含量出现显著的差异(P0.01);沉降量与水体TN和NH+4-N含量呈显著相关(P0.01,n=42),表明沉降量的增加会导致上覆水体TN与NH+4-N含量增加;TN与NH+4-N相关系数为0.84,显示沉降量的增加可能加速氮素不同形态间相互转化,这一现象在当前太湖湖泛治理中应当予以重视.     

太湖贡湖湾水域抗生素污染特征分析与生态风险评价

为评估太湖贡湖湾水域抗生素污染程度与生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测分析了4类抗生素(四环素类、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类)在贡湖湾表层水的污染特征.结果表明,16种目标抗生素中,有13种在贡湖湾水体中检出,质量浓度范围为0.005~4.720μg·L-1,其中土霉素(oxytetracycline,OTC)检出浓度最高.抗生素在南北两湖湾的检出水平也互有高低,其中四环素类抗生素北部湾要高于南部湾,而喹诺酮类和磺胺类抗生素的检出量南部湾要高于北部湾.采用风险商值法进行风险评估,初步评估结果为贡湖湾水域中检出的抗生素中,处于高风险的有5种:四环素类土霉素(OTC)及喹诺酮类诺氟沙星(norfloxacin,NOR)、氧氟沙星(ofloxacin,OFL)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)和恩诺沙星(enrofloxacin,ENR),占检出种类38.5%;中风险有4种:四环素(tetracycline,TC)、金霉素(chlortetracycline,CTC)、罗红霉素(roxithromycin,ROX)和磺胺甲基异噁唑(sulfamethoxazole,SMX),占检出种类30.8%;其余4种磺胺甲基嘧啶(sulfamerazine,SMR)、磺胺甲氧哒嗪(sulfamethoxypyridazine,SMP)、磺胺喹噁啉(sulfaquinoxaline,SQX)和甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim,TMP)为低风险.评估结果表明贡湖水域抗生素存在一定生态风险,其中四环素类和喹诺酮类尤为突出,应引起足够的注意,并采取相应防范措施.     

太湖表层水体及沉积物中双酚A类似物的分布特征及潜在风险

本研究对太湖表层水和沉积物中7种双酚A类似物(BPs)的浓度水平及分布特征进行了调查,并对其潜在的风险进行了评估.结果表明太湖表层水中双酚F(BPF)、双酚S(BPS)和双酚A(BPA)为主要的BPs组分;沉积物中BPA对BPs总浓度的贡献率最高,其次为BPF和BPS,且与沉积物中TOC含量具有显著的正相关;BPA、BPF和BPS在表层水和沉积物中的高浓度水平均分布在太湖入湖支流(采样点S4~S10).风险评估表明BPs的联合毒性风险熵表现出低生态风险,且对人体不具有明显的健康风险.     

富营养化水体中黑水团的吸收及反射特性分析

对黑水团水体光学特性进行研究,是利用遥感技术监测和评估黑水团事件的前提.针对2015年7月在太湖发生的黑水团现象,采集了太湖黑水团区(区域一)、蓝藻水华区(区域二)、清水区(区域三)共36个水样,对这3个区域的水体遥感反射率以及吸收特性进行对比分析.结果表明:1区域一水体的总颗粒物、色素颗粒物和非色素颗粒物吸收系数比区域二、区域三高出1~2倍,在400~500 nm之间,区域一CDOM吸收系数相比另外两个区域的水体高出2倍左右.导致黑水团区域水体具有很低的遥感反射率,被人眼感知时呈现为黑色;2黑水团区域水体M值低于滇池、巢湖和太湖的M值变化范围,说明黑水团中CDOM的腐殖酸含量较高.此外,叶绿素a浓度与CDOM在350 nm处吸收系数之间具有很好的相关性,表明蓝藻的降解可能是黑水团中CDOM的一个主要来源;3在380 nm之后,黑水团区域的水体总吸收以色素颗粒物占主导,但在短波350~380 nm处,CDOM对总吸收的贡献率高于色素颗粒物和非色素颗粒物.     

太湖西部河湖氮污染物来源及转化途径分析

通过2014年枯水、丰水两期监测,综合分析了太湖西部入湖河流与湖区水体及其沉积物的无机氮形态与同位素特征,并利用δ~(15)N识别了太湖西部上游区氮污染来源及转化途径的生物化学作用机制.结果表明:NO_3~--N与NH_4~+-N为研究区域入湖河流无机氮的主要形态,而NO_3~--N为西部湖区水体无机氮的主要形态;δ~(15)N-NO_3~-的数值范围揭示了西部入湖河流在枯水季NO_3~--N主要来源于农用化肥,有少量矿化土壤有机氮,而丰水季则以生活污水为主,有少量矿化土壤有机氮及农用化肥;δ~(15)N-NH_4~+的数值范围说明了生活污水是河流水体NH_4~+-N的主要来源;通过水体及沉积物样品NO_3~--N、NH_4~+-N、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(15)N-NH_4~+的协同分析可知,湖区氮的赋存形态主要受湖区水体硝化作用及沉积物内反硝化作用的影响.     

应用概率物种敏感度分布法研究太湖重金属水生生物水质基准

目前广泛使用的水质基准推导方法—物种敏感度分布法存在曲线拟合模型不确定、曲线拟合效果不佳、种内差异欠考虑、基准值不准确等诸多问题,概率物种敏感度分布法可有效解决上述问题。应用概率物种敏感度分布法构建了太湖水体中5种重金属Ag、Pb、Cd、Hg和Zn的概率物种敏感度分布曲线,在此基础上得到了保护水生生物的急性水质基准分别为1.079μg·L~(-1)、637.973μg·L~(-1)、19.465μg·L~(-1)、8.729μg·L~(-1)和105.506μg·L~(-1),慢性水质基准分别为0.108μg·L~(-1)、63.797μg·L~(-1)、1.947μg·L~(-1)、2.340μg·L~(-1)和52.753μg·L~(-1);不同类群间生物对重金属的敏感度存在差异,不同重金属对同一类群生物的毒性也存在差异;通过与国内外已有的重金属水质基准值比较,发现水质基准具有明显的区域性,目前基于国外水质基准或我国整体水域特点来制定的太湖水质标准,往往造成对太湖水生生物欠保护或过保护的状况。     

太湖流域典型河流沉积物重金属污染特征及生态风险评价

武宜运河位于太湖西部贯穿大部分太湖入湖河流,其重金属污染的研究,对太湖重金属污染来源,流域管理具有重要的意义。因此,2012年8月对武宜运河全程底质调查,分析了沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr等元素,通过地累积指数评价、相关分析、潜在生态风险评价以及相关研究对比分析,得出以下结论:1)Cu、Zn、Pb、Ni、Cr污染浓度均值为129.38,207.74,52.13,28.26,77.06 mg/kg,其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr均超过毒性参考值(TRV),Cu超标达800%。Zn、Pb、Cr在世界湖泊沉积物中微量金属的范围(WCTMEL)内,Cu超出144%,Ni略低于WCTMEL;2)Ni-Cr、Zn-Pb具有较好的同源性。且Cu、Zn污染较高,达到"中—强"和"强"污染级别,Pb污染级别其次,Ni、Cr污染级别较低或无污染。可以排除武宜运河携带Ni、Cr污染物进入入湖河网的可能;3)Cu为武宜运河生态风险主要贡献因子。需加强工业园区地段重金属污染控制,减少污染来源,加大武宜运河对连同入湖水系的清水补充。     

外源性污染对太湖梅梁湾水质影响的定量化

通过太湖的水量水质数学模型,模拟了梅梁湾内主要的入湖污染源———直湖港、武进港和梁溪河排入的污染物质的迁移、转化规律;分析了梅梁湾中梅园、小湾里、闾江口、拖山4个监测点水质浓度受直湖港、武进港和梁溪河排污影响程度的大小;并分别建立了监测点污染物浓度与排污口排污量的响应关系曲线和响应关系表达式。通过这些结论可以方便的定量的计算出在排污口排污量发生变化的情况下监测点水质浓度的变化量,为合理控制外源污染物质的入湖量提供了技术支持。     

太湖五里湖底泥污染特性研究

五里湖是太湖污染最严重的水域。为对其治理提供依据,在该湖区设置了4个采样点,对底泥的表层样、柱状样、间隙水样和上覆水体作了重金属和营养盐分布测试,并作了数据统计分析。结果表明：以地积累指数评价,五里湖底泥的重金属污染程度为轻度,总体可达到《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）三级标准,根据超出背景值的倍数分析,五里湖重金属含量顺序为Cu>Cd>Pb>Hg>As>Cr。重金属含量表层（0～5 cm）相对较低,第二层（5～10 cm）和第三层（10～20 cm）是主要的污染沉积层,这与底泥沉积特征是相对应的。表层底泥总氮、总磷和有机质含量较高并具有明显的相关性,相关系数介于0.757 6～0.862 2之间,显示了污染物质的同源性。表层底泥和间隙水中营养盐含量明显高于湖水,相对于湖水呈可释放状态,是湖体内源污染之一。