江苏湖泊富营养化特征、成因及解决途径

应用湖泊营养类型评价标准对江苏省主要湖泊富营养化进行了评价,以区域环境特征对苏南和苏北湖群及城郊湖泊富营养化现状、发生原因及对策进行了探讨,分析表明：城郊湖泊全部为富营养和重富营养水平,苏北湖群营养程度已接近苏南湖群,呈中富营养中期,太湖东部营养程度较之太湖西部高出一个营养级别以上。苏北湖群多为过水性湖泊,易受高浓度工农业污水脉冲式入湖影响;苏南湖群污染成因则相对较复杂,主要受城镇生活和工农业生产高污染负荷的氮磷排放影响。严格控制流域内各类污染源的源头污染物排放量、充分利用河网湿地净化功能、适度进行湖内污染底泥疏浚和生态重建工程,对控制江苏湖泊富营养化将是较有效的途径。     

沉积记录揭示的湖泊长期生态系统服务权衡/协同机制:进展、案例剖析与展望

揭示生态系统服务的时空变化特征及权衡/协同机制,对提升生态系统服务总体效益和人类福祉至关重要,已成为当前研究热点。在概述生态系统服务权衡/协同过程与机制的研究方法、进展基础上,以湖泊生态系统为研究对象(以长江中下游太白湖为例),探讨如何利用历史记录(包括文献记载及基于湖泊沉积的定量重建)来有效重建湖泊生态系统功能、定量各功能间权衡/协同特征、揭示生态服务间权衡/协同发生机制等重要问题,重点展示基于湖泊沉积物分析的古湖沼学方法在重建历史时期生态系统服务过程方面的技术优势。最后对目前存在的问题及今后的研究方向做一展望:古湖沼学方法的不确定性及指标解释有待进一步完善,需要进行生态系统过程-服务动态过程的多情景模拟研究,加大湖泊生态系统服务在不同时空尺度上的相互作用机制研究。     

巢湖东部沉积硅藻组合记录的水环境变化

对巢湖东部湖心31 cm深的沉积岩芯进行放射性核素定年和化石硅藻分析,根据硅藻属种组合的变化反演了近150 a来巢湖东部水环境变化历史. 结果表明,巢湖东部水环境变化经历了2个主要阶段:①1827—2000年以Aulacoseira granulata占优势,但1970年其含量(以数量所占比例计)出现一明显谷值(22.4%),同期附生和底栖类硅藻频繁出现,反映了水动力条件减弱后又增强的趋势;该阶段水生植被较为发育,水体维持中营养状态.②2000年至今,以A. granulata和耐营养属种(A. alpigena、Cyclostephanos dubius)为优势组合,附生和底栖类硅藻含量显著减少,表明生活污水的大量排放导致湖区急剧富营养化; Hill多样性指数在2000年后显著下降,表明在该阶段水生生态系统发生退化.      

九寨沟风景区秋季水体硅藻的海拔梯度变化

九寨沟是著名的世界自然遗产地,水是九寨沟自然风景的灵魂,因而关于九寨沟湿地的研究极为重要.硅藻的生长和繁殖对环境极为敏感,长期作为湿地水质监测的指标.对四川几寨沟风景区内17处采样点水体中的硅藻进行了实地调查研究,经鉴定共发现113个分类单位,包括种和变种,隶属于2纲6目10科32属.脆杆藻属、舟形藻属、桥弯藻属和异极藻属常为优势属,只在长海是以小环藻属为单一优势属的群落.首次发现典型的富营养化指示种颗粒直链藻[Melosira granulata(Ehr.)Ralfs]和星形冠盘藻[Stephanodiscus astraea(Ehr.)Grun.]在旅游旺季出现,并在淡季消失,表明旅游对九寨沟核心景Ⅸ的湖泊产生了一定的影响,而其生态系统具有较强的自我调节功能.数量统计和相关分析结果表明,硅藻细胞密度受到环境因子的综合作用而表现出与海拔显著的正相关;反映多样性的Cairns连续比较指数(SCI)普遍较高(长海除外),与海拔显著负相关,与密度极显著负相关,可以都从种间竞争得到解释;SCI不一定反映了水体水质.图2表6参25     

长江中下游地区湖泊富营养化的硅藻指示性属种

在对长江中下游地区45个湖泊表层沉积硅藻属种分布及多次季节性水样调查的基础上,研究了57个常见硅藻属种对总磷指标的生态学特征.利用加权平均回归方法,计算出常见属种对总磷指标响应的生态最佳值及忍耐幅度.根据生态学理论得出,属种Cyclotellameneghiniana、C.atomus、Stephanodiscusparvus、S.minutulus、Naviculasubminiscula是长江中下游湖泊富营养化发生的很好的指示性属种;而Aulacoseiraalpigea、Cyclostephanosdubius、C.tholiformis、C.invisitatus、Stephanodiscushantzschii、Naviculacirtrus、Nitzschiaagnita、N.subacicularis等则是潜在的湖泊富营养化的指示性属种.     

安徽省石塘湖过去百余年湖水总磷浓度的定量重建

湖水总磷浓度对湖泊富营养化有很好的预警作用,历史湖水总磷浓度的定量重建能揭示湖泊营养演化历史.依据安徽省石塘湖沉积物钻孔的高分辨率硅藻研究结果,结合长江中下游湖泊硅藻-总磷转换函数模型,定量重建了其过去百余年来硅藻组合演替与历史湖水总磷浓度的变化过程.结果表明:石塘湖硅藻经历了从颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)优势组合(1867-1981年)向富营养属种高山直链藻(Aulacoseira alpigae)优势组合(1981年以来)的变化.1981年以前,水体ρ(总磷)为50～60μg.L-1,湖泊一直维持在中等营养水平;1981年之后水体ρ(总磷)呈现明显升高趋势(＞100 μg·L-l),硅藻组合以高山直链藻占绝对优势,同时伴有喜好富营养环境的属种如极微小环藻(Cyclotella atomus)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)和汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)等的增加,标志着湖泊富营养化的发生.20世纪80年代以来,农业及城市生活污水排放、农业化学肥料的大量使用以及过度养殖是硅藻种群转变和富营养化发生的主要根源.增温在一定程度上也影响着硅藻群落变化和富营养化的加重.根据重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出石塘湖治理的营养物基准水体ρ(总磷)为60 μg·L-1,为该湖整治和修复方案的制定提供可参考的目标,也为当地大量类似湖泊的治理提供重要参考.     

巢湖沉积物中磷蓄积时空变化及人为污染定量评价

研究了巢湖表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中总磷(TP)及NaOH提取态磷(NaOH-P)、HCl提取态磷(HCl-P)、有机磷(OP)含量变化,揭示了沉积物中磷的人为污染贡献量时空变化特征.1850年以来,西部湖心区沉积岩芯中TP呈明显的3段式变化,1850～1950年,TP含量较为稳定;1950～1980年,TP含量逐渐增加;1980年以来,TP含量达到近150年来的最大值,平均为858.3 mg.kg-1.沉积岩芯中NaOH-P及OP含量变化趋势与TP一致,但NaOH-P所占TP质量分数在上述3个阶段中逐渐增加,OP所占TP质量分数相对稳定;沉积岩芯中HCl-P含量较为稳定,所占TP质量分数逐段降低.表层沉积物中NaOH-P与TP含量空间变化规律一致,总体上为西部湖区>东部湖区,北部湖区>南部湖区.采用地球化学方法对沉积物中磷含量"粒度效应"进行矫正,计算得到1850年以来上述3个阶段沉积岩芯中磷的人为污染贡献量平均分别为59.5、118.8、297.9 mg.kg-1;表层沉积物中磷的人为污染贡献量为22.9～2 500.0 mg.kg-1,由西北部湖区向东南部湖区递减,与水体TP质量浓度变化趋势完全一致.人为污染贡献的磷主要以NaOH-P结合态蓄积于巢湖沉积物中.除了农业面源污染之外,通过南淝河输入的来自合肥等城市废水是西部湖区磷污染的主要"贡献者".