基于PSR的围圩养殖区湖泊湖荡群水生态系统健康评价

以典型围圩养殖区江苏省里下河腹部地区的41个湖泊湖荡为研究对象,分析筛选了围圩养殖对生态系统影响的主要指标,基于PSR方法评价了湖泊湖荡群的水生态系统健康状况.结果表明,选取的养殖面积占比、斑块密度及退圩还湖政策规划等指标能够有效反映区域的围圩养殖特色,全面表征围圩养殖对生态系统压力、状态、响应的影响.评价结果显示,里下河腹部地区41个湖泊湖荡中综合指数等级健康的占比4.9%,亚健康的占比87.8%,不健康的占比7.3%.研究结果可为围圩养殖区湖泊水生态系统健康评价、退圩还湖及水生态修复规划提供重要的技术方法.     

江苏里下河腹部地区湖泊湖荡春季浮游植物群落结构和营养状态

以江苏省里下河腹部地区38个典型湖泊湖荡为研究对象,分析了春季浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,运用了基于理化指标的综合营养状态指数(TLI)评价方法和基于浮游植物群落结构分析的生物指标(Shannon-Wiener多样性指数H′和Pielou均匀度指数J)评价方法,评价了湖泊湖荡营养状态.结果显示共采集到里下河腹部地区湖泊湖荡浮游植物7门50属89种,主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)和硅藻门(Bacillariophyta);浮游植物细胞丰度介于2.3×10~5～3.7×10~7 cells·L~(-1),生物量介于0.05～15.02 mg·L~(-1),绿藻门与隐藻门(Cryptophyta)在细胞丰度上占优势,隐藻门在生物量上占优势;梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、四尾栅藻(Scenedesmus guadricauda)为主要优势种;生物指标评价方法的结果显示湖泊湖荡总体为轻度富营养,与TLI评价方法的结果有较好一致性,表明两类评价方法在里下河腹部地区具有较强内在关联性.     

引调水河道氮的迁移转化及微生物群落结构特征—以望虞河为例

以引江济太调水工程-望虞河为研究对象,探究引调水河道氮素的迁移转化规律及微生物群落结构特征.于2020年10月、12月以及2021年1月在望虞河沿程布设监测点位并采集水样,分析其水体理化性质、氮的形态分布及含量、微生物群落结构变化特征.结果表明:(1)硝酸盐氮是望虞河沿程水体中氮素的主要存在形态,占总氮浓度的75.3%～86.5%.与其他时期相比,引水期的总氮浓度最高,并从长江到太湖方向呈先上升后下降的趋势,支流汇入可能是望虞河总氮浓度上升的主要原因.(2)基于相关性分析,引调水期间Candidatus Nitrotoga、Nitrosomonas、Rhodopirellula等细菌与氮素的浓度变化密切相关,是望虞河水体中对氮素迁移转化起关键作用的属水平微生物.(3)在湖泊湖荡特有微生物Rhodopirellula等菌属的脱氮作用下,观察到相关河段总氮浓度下降,因此引调水河道中沿程的湖泊湖荡可能对引调水中总氮的去除扮演着重要角色.     

典型养殖型湖泊沉积物污染风险评价及来源解析

为了解典型养殖型湖泊沉积物污染特征以及污染来源,系统采集并测定了骆马湖养殖区和非养殖区沉积物营养盐与5种重金属元素（Cu、Zn、Hg、Pb和Cr）含量.分析了骆马湖沉积物污染物的空间分布特征和垂向分布特征,基于潜在生态危害指数法和健康风险评价模型对沉积物重金属生态健康风险进行评价,并通过Pearson相关性分析与主成分分析（PCA）进行污染物来源解析.结果表明：骆马湖沉积物整体污染严重,由于圈圩和围网养殖阻碍了水体连通性,养殖区营养盐空间分布不均,重金属在入湖口附近含量更高.同时大量投放的鱼类、营养物质和含重金属杀菌剂等对湖泊生态系统和环境造成了一定破坏.圈圩区沉积物营养盐和重金属在垂向上无明显的线性累积,但非养殖区沉积物污染程度随深度变浅而增加趋势明显.骆马湖沉积物重金属整体呈重度生态风险,其中Hg的生态风险最高.除了Cr对儿童健康具有非致癌风险,其他重金属尚未对人体健康构成致癌和非致癌风险.总体而言,骆马湖沉积物中重金属如Zn、Pb、Hg和总磷以入湖客水与骆马湖沿岸旅游业、工业及农业开发等外源输入为主;总氮和总有机碳主要受养殖和水生植物等内源影响;基于污染来源解析结果,建议对骆马湖进行分区针对性控制管理.     

太湖流域河网4种典型抗生素的时空分布和风险评价

分析了太湖流域人口密度大且养殖业发达的宜溧-洮滆水系水相和沉积相中典型抗生素磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)、氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)、罗红霉素(Roxithromycin,ROM)和土霉素(Oxytetracycline,OTC)的时空分布特征,并应用商值法进行了健康风险(Health Quotients,HQs)和生态风险(Risk Quotients,RQs)评价.结果表明,宜溧-洮滆水系中OTC、ROM、OFL、SMX在水相的检出率分别为96.5%、57.0%、60.5%和4.5%,沉积相中的检出率分别为96.5%、95.5%、90.0%和44.5%;水相检出浓度最高的抗生素为OTC,最高浓度为17.85 ng·L~(-1);沉积相检出浓度最高的抗生素为SMX,浓度为46.74 ng·g~(-1);相比于其他3种抗生素,流域水相和沉积相中OTC的检出率和检出浓度均较高.宜溧-洮滆水系主要包括南河和长江客水区,丰水期南河水系抗生素的检出水平高于长江客水区.沉积相中抗生素浓度沿水流方向逐渐降低,入湖河口所有点位由于沉积物堆积作用均呈现抗生素富集现象.渔业养殖中抗生素的大量施用是导致该水系抗生素时空分布差异的主要原因.健康风险评价结果表明,4种抗生素均属于可接受风险(HQs0.01).生态风险评价结果表明,4种抗生素均呈现低风险(RQs0.1),其中,生态风险最高的抗生素是OTC,其值为0.086.为有效管控太湖流域抗生素生态风险,应加强对南河水系水产养殖业监管;入湖河口的抗生素富集现象也应引起重视.     

景观类型与景观格局演变对洪泽湖水质的影响

基于Landsat序列遥感影像数据解译进行了景观类型分类,分析了2008—2018年洪泽湖16个监测点位水质数据变化特征,从流域尺度研究了景观类型和景观格局演变对湖区水质的影响机制.研究结果表明,洪泽湖区主要水质风险指标为总氮（TN）和总磷（TP）,淮安南区域TN和TP浓度较高.2000年之前洪泽湖流域内景观类型主要为旱地（43.3%）,2000年后主要景观类型逐渐转变为水田（37.7%）和建设用地（23.6%）.建设用地、水田、入湖河流、围圩和围网养殖面积与湖区TN和TP浓度呈显著正相关,林地和草地面积与TN和TP浓度呈显著负相关.围圩养殖面积对TN浓度变异解释度最高,建设用地面积对TP浓度变异解释度最高,分别为47.6%和43.2%.近20年洪泽湖流域景观破碎度增大,斑块密度指数（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与湖区TN、TP浓度呈显著正相关.建设用地、围网和围圩养殖面积增加以及景观破碎化增强与湖区TN和TP浓度上升密切相关.减少围圩和围网养殖的面积比例,控制建设用地和水田规模,降低生态空间景观破碎度,是维护和修复洪泽湖水质安全和水生态健康的重要抓手.     

水动力条件下苦草对沉积物氮释放的影响

在浅水湖泊中,沉积物易受到水流的扰动释放出原本沉降于其中的氮营养盐。沉水植物一方面能够减少水动力的作用,一方面又能够吸收沉积物中的和已经释放到上覆水中的氮营养盐供其生长同时改善水质。因此,研究沉水植物对沉积物中氮营养盐释放的影响具有很重要的实际意义。借助自主开发的生态水槽,研究苦草（Vallisneria spiraslis L.）在动、静水条件下对沉积物氮的释放的影响。实验装置包括四组水槽,两组动水槽中的一组只铺沉积物,另一组在沉积物上种植苦草,两组静水槽也如此设置。在40 d的实验周期内,我们在实验始末采集沉积物样品,在每一个采样时间点（0、1、3、6、12、20、30、40 d）采集水样,并测定沉积物中总氮含量,原水样中的总氮含量以及过滤水样中的总氮、氨氮、硝氮和亚硝氮的含量。研究结果表明：没有苦草的实验组0～1 cm沉积物层总氮下降幅度较大,有苦草的实验组表面0～1 cm沉积物层氮含量较高。苦草从根系周围沉积物中吸收氮,1～4 cm沉积物层的吸收量多于4～8 cm沉积物层。各水槽上覆水中总氮含量在第1天就有较大的增加,从0.09 mg·L^-1分别升到0.60、0.50、0.379、0.36 mg·L^-1在水动力影响下的增加更显著,后缓慢上升。动水槽中进入到上覆水的氮中80%以上是以溶解态氮形式存在,静水槽中这个比例高达90%以上。苦草对溶解态和颗粒态氮的去除率最高可达27.6%和84.3%。3种氮形态中硝态氮的含量比重较大,在动水条件下,苦草对氨氮,硝氮和亚硝氮的去除率最高可达30.0%、25.0%和60.0%。但苦草对水中氮形态的比例的影响并不明显。以上结果说明水动力条件明显促进沉积物中氮的释放,沉水植物苦草通过保护表层沉积物,吸收下层沉积物中氮,去除进入上覆水中的氮,特别是颗粒态氮和溶解态中的亚硝态     

低温季节水平潜流和垂直潜流人工湿地尾水深度处理中试

人工湿地工作效率和作用机制在低温环境下与在适温条件下存在较大差别,为探究水平潜流人工湿地与垂直潜流人工湿地在低温季节进行污水深度处理的效用与机制差异,构建了两组潜流人工湿地,分析其在不同碳氮比（C/N）条件下对有机物、总氮（TN）和总磷（TP）的净化效果,考察了湿地基质表面、植物根际微生物分布差异.结果表明,当进水COD浓度在37.50~80.00 mg·L^-1之间,总氮和总磷浓度在《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准内,以2 m³·d^-1流量连续运行工况下：①水平潜流和垂直潜流人工湿地均表现出稳定的有机物降解能力,且对有机负荷有较强的抗冲击能力;②补充碳源可显著提升潜流人工湿地的去氮效率,添加碳源后,水平潜流人工湿地TN平均去除率高达76.01%,垂直潜流人工湿地TN平均去除率达到71.69%,但碳源的添加对磷的去除无明显影响,并且对水平潜流人工湿地污染物净化效果提升更显著;③分析两种类型湿地基质和植物根际的微生物群落结构发现,变形菌门、厚壁菌门和疣微菌门在两类湿地样品中均表现为优势菌门,两种湿地基质表面样品微生物群落结构组成差异大于植物根际样品,嗜氢菌属（Hydrogenophaga）、丹毒丝菌属（Erysipelothrix）和戴沃斯菌属（Devosia）对微生物群落差异贡献度最高;整体而言,垂直潜流人工湿地基质和植物根际微生物群落的物种多样性及丰富度高于水平潜流人工湿地.     

长江江苏段饮用水源地3种雌激素污染特征

分析了丰、平、枯不同水情下长江江苏段28个集中式饮用水源地中雌激素的污染水平和时空分布特征,评价了水源地雌激素活性.研究结果表明,长江江苏段水源地雌酮(E1)、雌二醇(E2)、双酚A(BPA)的浓度处于ng·L~(-1)水平,各雌激素总浓度的均值分别为(1.00±1.72)、(0.65±1.49)、(4.41±5.29)ng·L~(-1),BPA的检出率和平均浓度水平均高于E1和E2,不同水情下浓度差异表现为丰水期枯水期平水期.水源地E1、E2、BPA的活性分别为(0.25±0.43)、(0.65±1.49)、(0.00062±0.00074)ng·L~(-1)(以雌二醇当量计,下同).考虑到雌激素对水生生物的内分泌干扰作用,需在今后的水源地水质安全评价指标体系中加强雌激素监测.     

太湖饮用水源地蓝藻中抗生素抗性基因时空分布与风险评价

蓝藻中高丰度的抗生素抗性基因对太湖周边居民健康具有潜在威胁.以太湖5个水源地作为研究区域,测定分析了八大类21种抗生素抗性基因的时空分布特征和变化规律,着重探究了各类抗生素抗性基因之间的相关性,重点阐述了抗生素抗性基因与蓝藻水华、温度的响应关系,并分析了抗生素抗性基因不同丰度水平的风险性.结果表明,太湖水体中多类抗生素抗性基因普遍存在.丰水期,β-内酰胺类抗性基因相对丰度水平最高;渔阳山水源地(S5点位)抗生素抗性基因总丰度最高,沙渚水源地(S1点位)最低.枯水期,质粒表征类和磺胺类抗性基因总相对丰度水平最高;沙渚水源地(S1点位)抗生素抗性基因总相对丰度水平最高,锡东水源地(S2点位)次之,渔阳山水源地(S5)最低.int I1与17种抗生素抗性基因具有显著的相关性.tetM和strA相对丰度水平与蓝藻水华程度呈正相关,sul1和tetB相对丰度水平与蓝藻密度呈负相关关系.tetD、tetK、tetM、strA、mphA、bla_TEM、acrA相对丰度水平与温度呈正相关,intI1、sul 1、tetB、ereA相对丰度水平与温度呈负相关.丰水期所有点位抗生素抗...