藻源性湖泛发生过程的季节差异

藻源性湖泛在春季和夏季均有发生,但湖泛发生的完整过程在野外很难被追踪到.本文利用专利装置进行了春季与夏季藻源性湖泛的室内发生模拟,研究了湖泛发生过程中水体视觉和嗅觉两方面特征指标的变化过程.结果表明:湖泛在春季比夏季需要更长的酝酿时间方可发生,且持续时间较短;春季湖泛发生时水体真色度与悬浮固体含量均要高于夏季,且波动更显著;夏季湖泛致臭物质的变化较春季更明显,具有迅速、持久的特点;春季与夏季藻源性湖泛过程均具有嗅觉特征先于视觉效果显现的现象,即呈现先臭后黑的特点.     

太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg,NO3--N为水体无机氮的主要存在形态,NH4+-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH4+-N为-188.08~329.45mg/(m2?h),均值为13.05mg/(m2?h);NO3--N为-118.68~42.86mg/(m2?h),均值-28.09mg/(m2?h);NO2--N为-18.37~-4.81mg/(m2?h);均值-8.22mg/(m2?h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m2?h),均值1.34mg/(m2?h).NH4+-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH4+-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.     

藻类打捞对太湖聚藻区湖泛发生的影响

藻类打捞是多年来控制太湖沿岸藻源性湖泛的主要措施,为科学地指导藻类的打捞、防止湖泛的发生,采用能够模拟太湖风浪与沉积物再悬浮的大型装置,模拟湖泛易发的藻类聚集量下不同打捞频率(1次/d～1次/6 d)对湖泛发生时水体主要视觉指标和敏感指标〔ρ(DO)、E_h、ρ(Fe2+)、ρ(TFe)、ρ(∑S2-)等〕的影响. 结果表明:1次/d和1次/2 d的高打捞频率能够有效预防湖泛的发生,当第4天对照组发生湖泛时,1次/d和1次/2 d打捞频率下ρ(DO)为0.60和0.06,E_h为48和37,ρ(Fe2+)是对照组的79.3%和90.7%,ρ(TFe)是对照组的64.8%和72.3%,ρ(∑S2-)是对照组的62.03%和64.56%;1次/3 d频率虽不能控制湖泛的发生,但能有效推迟湖泛发生时间约2~3 d;而1次/4 d～1次/6 d的低打捞频率既不能预防也不能推迟湖泛的发生. 研究显示,在2.5 kg/(m2·d)鲜藻聚集速率下,1次/2 d的打捞频率是在控制湖泛发生前提下的最经济打捞频率.      

湖泊基质客土改良的环境效应:对芦苇生长及光合荧光特性的影响

湖泊底质对根着水生植物生长发育有重要的影响,通过滨岸底质植生性改良、重建水生植被被认为是污染湖泊生态修复的重要手段.本研究模拟5种客土厚度对芦苇生长和叶绿素荧光参数的影响,结果表明,覆盖5 cm处理芦苇总生物量、株高、叶长和叶宽显著大于覆盖18 cm处理(P0.01),实验第120 d,地下/地上部生物量和细根/地下部生物量显著大于其他处理(P0.05).表明覆盖18 cm显著抑制芦苇生长,但对照组富营养底质可能对芦苇生长造成轻微胁迫,随覆盖厚度增大,显著降低芦苇的地下部/地上部生物量比值,芦苇优先生长地下部,特别是细根的生物量,以便从底质中吸收更多养分供植物生长.不同处理芦苇F_v/F_m、Yield、q P和q N变化差异不显著(P0.05),覆盖厚度越大,芦苇光合结构PSⅡ更易受到损坏,主要是通过较高的热耗散、降低叶片光合面积与叶片捕光色素含量来维持光合结构PSⅡ保持正常.就客土改良对芦苇生长与叶绿素荧光参数总体影响而言,覆盖2 cm和5 cm能有效改善基质Eh和营养条件,促进植物生长,其中覆盖2 cm处理能有效地提高芦苇光合利用效率(α)、相对电子传递速率(ETRmax)和半饱和光强(E_k),覆盖18 cm使得芦苇对冬季的低光抑制有更强的适应能力.     

扬州瘦西湖水体氮磷污染特征及内源释放潜力

本研究通过实地调查及原位柱芯静态培养实验,分析了瘦西湖上覆水和沉积物氮、磷污染负荷空间分布格局,估算了内源氮、磷释放通量.结果表明:①瘦西湖上覆水中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH~+_4-N)的浓度区间分别为1.5～2.9、0.05～0.11、0.2～1.7 mg·L~(-1),TN是影响上覆水水质的主要因子;②沉积物TN、TP的含量范围分别为500～4500、100～3700 mg·kg~(-1),空间上呈现TN含量从扬州闸下至二十四桥逐渐增加而TP含量先升后降的趋势;③内源释放模拟结果显示,瘦西湖沉积物NH~+_4-N、NO~-_3-N、NO~-_2-N及PO_4~(3-)-P的释放速率分别为35.3～90.1、30.2～80.6、0.95～5.10、7.2～58.8 mg·m~(-2)·d~(-1),其氮、磷释放速率相较于国内外类似研究呈现较高水平,表明瘦西湖沉积物是其上覆水体氮、磷污染负荷的一个重要潜在来源.     

湖泊疏浚方式对内源释放影响的模拟研究

通过室内模拟试验,探讨不同疏浚方式对内源氮磷释放的影响以及不同湖区疏浚后氮磷释放的差异性.理想式疏浚和绞吸式疏浚沉积物磷的释放速率分别为未疏浚的20%和72%,并且A(内湾)湖区沉积物磷的释放速率是B(外湾)湖区的80%左右.理想式疏浚和绞吸式疏浚后沉积物氨氮的释放速率分别是抓斗式疏浚的40%和83%,但是这几种疏浚方式对氨氮的释放并没有达到理想的效果,在短期内对氨氮的释放甚至是起促进作用的,并且A湖区(内湾)氮的释放速率约是B湖区(外湾)的1.5倍,这应该看作是湖泊疏浚工程一个潜在的负作用.研究结果表明,理想式和绞吸式疏浚方式对内源释放有较好的控制作用,在外源输入得到有效控制的前提下,底泥疏浚可以作为湖泊沉积物污染修复的手段,并且结合目前的技术手段,在太湖的疏浚工程中应尽量选择绞吸式疏浚.     

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰动过程中夏季未疏浚对照和疏浚水柱总悬浮物(TSS)最大含量分别为初始值的7.0和2.2倍;而冬季未疏浚对照和疏浚水柱分别为24.3和6.4倍.统计分析发现,夏、冬两季模拟试验未疏浚对照和疏浚水柱中总磷(TP)、磷酸盐(PO34--P)含量都与TSS含量变化呈现显著正相关(P<0.05),表明风浪扰动造成大量沉积物再悬浮,并伴随内源磷的释放是水柱中TP和磷酸盐的主要来源.夏季模拟试验疏浚对水柱中TP和磷酸盐负荷控制效果略差,冬季模拟试验疏浚水柱中TP和磷酸盐含量都显著(P<0.01)低于未疏浚对照.利用薄膜扩散梯度(DGT)技术研究了夏季疏浚沉积物-水界面上间隙水中溶解态活性磷(DRP)垂向分布,未疏浚水土界面中间隙水DRP扩散层厚度大于疏浚样,但疏浚样间隙水DRP在水土界面的离子浓度势能大于未疏浚对照样,表明底泥疏浚可以有效地降低疏浚区间隙水中DRP潜在的释放风险,但水动力作用下短期内可能会导致疏浚间隙水中DRP释放.对于太湖这样的大型浅水湖泊,确定最佳的疏浚时令、疏浚深度及疏浚范围至关重要.     

不同恢复年限退化土壤有机氮组分变化特征

为明确退化土壤在不同恢复年限下土壤有机氮组分变化规律,以福建长汀县退化红壤为研究对象,利用时空替代法,选取5个典型的不同植被恢复阶段样地,分别为裸地,恢复7、17、23、35a的马尾松(Pinusmassoniana)人工林,采用Bremner酸水解法研究土壤有机氮各组分的变化特征。结果表明,与裸地相比,恢复年限为7、17、23、35a的土壤全氮含量分别增加了2.57、3.71、4.00、5.57倍,且主要以酸解性氮形态存在。酸解性氮和非酸解性氮含量均随全氮含量的增加而显著提高(P<0.01),但植被恢复提高了非酸解氮比例,降低了酸解性氮比例。土壤氨态氮、氨基酸态氮和酸解未知态氮含量随着恢复年限的延长而提高;酸解性总氮含量与氨态氮、氨基酸态氮和酸解未知态氮含量呈显著正相关(P<0.01)。线性回归斜率表明,不同恢复年限土壤增加的酸解性总氮中12.4%为氨态氮、47.3%为氨基酸态氮、35.2%为酸解未知态氮、5.1%为氨基糖态氮。植被恢复降低了氨态氮组分占酸解性总氮的比例,提高了氨基酸态氮组分占酸解性总氮的比例。有机氮组分特征变化影响土壤氮素供应与贮存能力。该研究结果可为退化土壤恢复过程养分管理提供参考。