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。     

风浪扰动对太湖水体重金属形态的影响

对不同风浪条件下水体中的悬浮颗粒物,采用ICP-AES测定其中Co,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn,Al,Fe和Mn不同形态的含量.研究表明,水体中Al,Fe,Co,Cr,Pb和Ni可提取态含量随风浪扰动程度的增强其含量均有不同程度的增大. Mn,Zn和Cu在7m·s-1风浪下含量最高,11m·s-1风浪次之,2m·s-1风浪最小.7m·s-1风浪与2m·s-1风浪相比,水体中Mn, Co, Cr, Zn, Cu和Ni的B1, B2, B3态含量增加3-20倍.11m·s-1风浪与7m·s-1风浪相比,Co, Cr和Ni的B1态含量分别增加31.1%-76.8%,Mn, Zn和Cu分别减少22.1%-38.6%; Cr,Zn和Ni的B2态含量增加12.1%-50.2%, Mn减少65.6%, Co和Cu的含量相当; Co和Ni的B3态含量增加15.4%-10.3%,Cr,Mn,Zn和Cu略微减少.水体中的金属主要以Fe-Mn氧化物结合态存在,且金属的三态比例随风浪的变化不明显. Mn的生物有效性最高,Zn,Cu和Ni次之,毒性较大的Pb和Cr的生物有效性较低.Al, Fe和Pb的Fe-Mn氧化物结合态比例非常高,约有74.56%-100%. Co,Cr和Ni的有机结合态比例较高,且Co和 Ni的三态比例比较均一,Cu的B3态较低.     

水循环对太湖地区稻田生态系统中养分平衡的影响

本研究在太湖地区常熟、无锡和武进三县（市）设立试验点，同时研究小麦-水稻两熟轮作制中水循环过程的降雨、灌溉、外排、渗漏四途径对N、P、K、Ca、Mg，S六种营养元素的迁移量；水循环输入，输出途径对于土壤养分库中上述六种元素容量变化的贡献；水循环输入、输出途径对于稻田生态系统各养分总输入、总输出的贡献，结果表明，水循环对六种营养元素迁移量大小顺序为：Ca>Ma、S>K>N>P；水循环对土壤养分库容量影响最强烈的元素是Ca、Mg，使之出现了较大程度的亏损，而对钾，氮，磷的影响较小，尤以磷素为甚；水循环对稻田生态系统中Ca、Mg、S三元素的输入贡献率为50%-88%，输出贡献率为73-94%，主导着该三元素的循环。     

太湖叶绿素a浓度分布的时空特征及其影响因素

基于2005—2009年20次太湖采样期间的水质监测数据,研究了太湖叶绿素a浓度的主要分布特征,分析了水环境因子对叶绿素a浓度分布的季节性和空间性影响.结果表明,太湖叶绿素a浓度分布的空间差异较大,主要表现为梅梁湾、竺山湾、太湖西部和西南部湖区为叶绿素a浓度距平经验正交分解(EOF)第一模态空间分布的显著正值区,太湖湖心和东南湖区则为负值区;影响叶绿素a浓度的因子有水温、溶解氧、总氮、磷酸根和总磷,但总磷和水温的影响相对更为显著,而各季节叶绿素a浓度的影响因子则略有差异;影响藻类生长的因子存在较大的空间分布差异,但总磷、水温和溶解氧是其主要限制性因子,氮类营养盐的影响则处于次要地位.     

太湖梅梁湾水体合成麝香的分布特征

研究了7种合成麝香在太湖梅梁湾湖区的污染水平和分布特征,其中,佳乐麝香(HHCB)、吐纳麝香(AHTN)、二甲苯麝香(MX)和酮麝香(MK)的存在非常普遍,尤以HHCB为主.HHCB在表层水和沉积物中的浓度范围分别为0.34—1.39 ng·L-1和0.27—0.79 ng·g-1干重,MX和AHTN的浓度较低.湖区水体和沉积物中HHCB和AHTN的浓度比分别为3.8—16.9和5.5—136.1,高于邻近地区污水处理厂出水的比值.总体来说该湖区的合成麝香污染没有生态风险.     

太湖、巢湖沉积物中重金属污染的总量特征及其区域性差异

选取太湖、巢湖污染较为严重的区域为研究对象,采集季节性沉积物柱状样,以0.5cm的间距高精度分割样品,分析其中的Fe,Mn,Cu,Zn等重金属元素的含量,对沉积物中重金属的总量特征及季节性变化特征进行了分析,得出以下结论:太湖、巢湖沉积物中重金属的总量均呈现出Fe>Mn>Zn>Cu的特征,季节性变化幅度为Mn>Fe>Zn>Cu,重金属元素的地球化学性质对其季节性变化有很大的影响.同时,不同的区域背景差异(如元素丰度、污染状况等)导致了太湖、巢湖采样点沉积物中重金属元素季节性特征的差异.     

太湖平原农田区域地表水特征及对氮磷流失的影响

为了解太湖平原不同类型农田氮磷流失特征,在嘉兴地区选择8类共38个农田作为定位点,在降水后对定位点农田沟渠和近农田河道地表水特征进行监测,并采集、检测水样.结果表明:太湖平原农田易产流,径流氮磷污染强度大.在24 h大于15 nm雨量(15 mm·(24 h)-1)或48 h大于20 mm雨量(20 mm·(48 h)-1)的降水条件下,各类农田产流次数占历次监测比例(简称产流频度)为50%～100%;径流氮磷含量超过国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅴ类水标准(N,2mg·L-1;P,0.4mg·L-1).汛期,农田产流频度平均高出非汛期13%,农田氮磷流失频度和强度均大于非汛期,氮磷含量分别高出1.2mg·L-1和0.26mg·L-1.不同类型农田氮磷流失强度差异大,氮素最大相差11倍,磷素达4倍.近农田河道水全年多停滞,河水停滞次数占历次监测比例(简称停滞频度)为40%以上,易于氮磷累积.在汛期的15 mm·(24 ·L-1或20mm·(48·L-1以上强度降水条件下,种植蔬菜、果木类和旱作大田作物的农田尤应作为农田面源污染防控重点,近农田河道流动特征应被关注.     

蓝藻水华对太湖氧化亚氮排放的影响

为考察蓝藻水华对氧化亚氮(N_2O)排放的影响,于2016年8月对太湖不同藻华暴发区表层水体中N_2O浓度进行了测定。结果表明,太湖水体中N_2O浓度具有较大的空间差异性,其中河口区最高,平均约26.8μmol·m~(-3),而梅梁湾东北部区和太湖开敞区最低,平均仅4.0μmol·m~(-3)。相关性分析结果表明,太湖表层水体中N_2O与叶绿素a(Chl-a)浓度呈显著正相关(P0.05)。室内微宇宙模拟试验结果显示,在硝酸盐氮充足的条件下添加少量蓝藻的处理组[ρ(Chl-a)约为80μg·L~(-1)]N_2O释放通量显著高于对照组[ρ(Chl-a)约为30μg·L~(-1),P0.001]。但是随着蓝藻添加量的增加,N_2O的释放通量又呈显著下降趋势(P0.001),这表明在氮不受限的条件下,一定浓度的蓝藻可促进N_2O的产生,而高浓度的蓝藻则可能对N_2O的释放起抑制效应。乙炔抑制试验中,N_2O产生速率则随着Chl-a浓度的增加急剧升高,说明微宇宙中的高浓度蓝藻可能同时加快了N_2O的产生和消耗,从而抑制了水体中N_2O的排放。     

微生物作用对太湖沉积物磷释放影响的模拟实验研究

以太湖沉积物为研究对象,通过沉积物-湖水体系的好氧厌氧连续模拟实验,研究添加和不添加抑菌剂条件下该体系对磷的释放和积聚的影响,以及微生物作用下内源磷的释放过程.结果表明:好氧环境下,微生物作用有助于磷的积聚;而在厌氧环境下,微生物作用强化了磷的释放.沉积物磷形态的分析结果表明微生物作用下,铁结合态的磷更容易释放出来.     

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。     

Fractionation of Heavy Metals in Surface Sediments of Taihu Lake, East China

The BCR (European Communities Bureau of Reference) three-step sequential extraction procedure was applied to fractionate heavy metals in the sediment of Taihu Lake. For the determination of total metal concentration of the sediments, sample digestion was achieved by using HF/H₂O₂/HNO₃(2/1/1) acid mixture in a microwave-irradiated closed vessel system. The concentrations of Cd, Ni, Cr, Zn, Cu and Pb in various extracts solutions were analyzed by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). The results obtained from the BCR three-step sequential extraction indicated relatively high mobility of Zn, Cu, Pb and Ni in the sediments while Cd and Cr were poorly mobile. Enrichment of heavy metals was found in the sediments collected in the northern parts of Taihu Lake. In the sediments collected in the southern and western sides of the Lake, heavy metal concentrations were relatively low. The relationship between total organic carbon (TOC) and heavy metals concentrations in the sediments is discussed.     

太湖流域漕桥河沉积物重金属污染特征分布

研究了太湖流域漕桥河沉积物的重金属含量特征,结果显示,漕桥河沉积物的Cu、Pb、Zn、Ni、Cd的平均含量分别为46.5、40.6、149.9、58.7、0.54 mg·kg-1,不同的重金属之间存在显著相关关系(P<0.05),说明漕桥河沉积物重金属之间存在一定的同源性.除Cd外,其它重金属有效态比例均在15%以下.有效态随着总量的增加而增加,两者之间达到显著相关关系(P<0.05).沉积物中的不同重金属均呈现富集的趋势.生物毒性效应评价显示,Ni是可能造成生物负面影响的主要因子,其次是Cu、Zn;ERMQ评价说明漕桥河部分区域的沉积物已经存在生物毒性的风险.     

Assessment on contaminations in sediments of an intake and the inflow canals in Taihu Lake,China

As the second largest freshwater lake in China, Taihu Lake provides water supply to approximately 32 million inhabitants around the lake. However, dramatically increased pollution has threatened the safety of drinking water supply in recent years. In the present study, we investigated the contaminations of nutrients and heavy metals in the sediments of an intake and inflow canals in Gonghu Bay, Taihu Lake. Moreover, we also examined the impact of human activities on spatial distribution characteristics of contaminations. Our results showed that the intake presented relatively lower concentrations of phosphorus and nitrogen compared with inflow canals. However, the concentrations of Cr, Ni, Cu, Zn and Pb in the sediments of the intake exceeded the lowest effect level (LEL) values, indicating a potential risk to drinking water resource. In addition, the concentrations of Ni in the sediments of Tianji Canal and Jinshu Canal exceeded the severe effect level (SEL) value. More importantly, the concentrations of Cu in the sediments of Tianji Canal exceeded three times of the SEL value. Multivariate statistical analysis confirmed that the domestic sewage primarily contributed to the nutrient accumulation, and the leakage of electronic trash dominated the enrichment of metals in the sediments. Taken together, more effort should be made to ensure the security of water resources in Taihu Lake, especially for the treatment of domestic sewage and industrial wastewater.     

南太湖沉积岩芯中金属和营养元素的垂向分布特征及其意义

通过太湖南部钻孔(THS)沉积物^137Cs和^210Pb、总有机碳、总氮、总磷、粒度和金属元素分析，探讨其垂向分布特征及意义。表层^137Cs比活度高值表明表层沉积物具有混合作用的特征。粒度分析表明，沉积物呈现随深度变浅而变粗的总体趋势；绝大多数金属元素含量垂向上的变化与粘土含量呈正相关。铁锰界面循环也影响着金属元素的迁移。沉积物W(C)／w(N)比值的状况显示了其有机质主要为陆源性质，但最近60年内来源于水体的有机质呈现增加的趋势。沉积物中元素的演化序列表明，元素铅受到明显的人为活动来源的污染。     

太湖北部表层沉积物重金属污染及其生物毒性研究

在分析太湖北部梅梁湾、竺山湾和贡湖表层沉积物和野生铜锈环棱螺体内重金属残留水平基础上,利用潜在生态危害指数法评价了区域重金属污染的潜在生态风险,并利用综合污染指数法评价了野生铜锈环棱螺受重金属污染的状况。研究结果表明,3个区域表层沉积物孔隙水的生物综合毒性处于低毒到中毒水平,而表层沉积物重金属污染均处于较低的生态风险,但3个区域的野生铜锈环棱螺体内重金属的综合污染指数处于中度到重度的污染水平。由此可以得出太湖北部沉积物重金属污染对底栖生物仍具有一定的潜在生态风险。     

磷及环境因子对太湖梅梁湾藻类生长及其群落影响

在太湖梅梁湾进行的围隔试验表明,藻类生长与水华形成受气候(如水温、风浪)与营养因子(如N,P)影响。统计分析发现各点硝态氮均与叶绿素a显著负相关,在不同围隔中水温、总磷、总氮等与叶绿素a显著相关。各围隔中优势种主要为蓝藻,尤其是微囊藻类。加磷对藻类生长与群落结构均有影响,但磷营养不是目前太湖水华爆发的关键因素。     

太湖地区“禁磷”措施的效果及在富营养化控制中的作用

通过太湖地区采取“禁磷”措施前后城市生活污水、主要入湖河水和湖体水域中磷浓度与富营养化指数变化的分析 ,证实“禁磷”措施对降低居民生活污水中磷浓度的作用较为明显 ,降幅为 2 4 %左右 ,但对入湖河道和湖体水域中磷浓度与水体富营养化的影响则不明显。表明太湖富营养化的改善 ,除了实施“禁磷”措施外 ,尚需结合流域内其它污染治理措施 ,进行综合治理 ,才能取得较好的效果。     

太湖零点行动前后水质状况对比分析

根据 1 998年 1 1月和 1 999年 1 0月的监测数据 ,对零点行动前后太湖各监测点位的水质状况及DO、CODMn、TP、TN、Chla等主要指标的空间分布进行了对比 ,发现污染状况并未得到明显改善 ,除了人为因素外 ,非点源污染的贡献和底泥营养物质的释放是影响水质改善的 2个重要因素     

普萘洛尔在太湖沉积物上的吸附特征

主要研究了pH、离子强度、腐殖酸和沉积物有机质对普萘洛尔在太湖沉积物上吸附行为的影响.结果表明,沉积物对普萘洛尔具有一定的吸附能力.在强酸环境下,由于H+与带正电荷的普萘洛尔之间的竞争作用使得普萘洛尔的吸附量较小,随着pH的增大,吸附量逐渐增大至基本稳定,但当pH＞9时,吸附量明显下降.K+、Na+和Ca2+的存在会减...     

太湖入湖河流中精神活性物质污染特征与生态风险

精神活性物质是一类摄入人体后对中枢神经系统具有强烈兴奋或抑制作用的新型污染物,其在水环境中的存在可能对水生生物、水生态系统甚至人体健康产生潜在的危害。为评价太湖中精神活性物质的污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-质谱联用法检测了太湖19条入湖河流中13种典型精神活性物质的质量浓度和空间分布规律。结果表明,在太湖19条入湖河流中除苯甲酰牙子碱(BE)和去甲氯胺酮(NK)外,其余11种目标物均有检出,质量浓度范围为n.d.～43.2 ng·L~(-1)。其中麻黄碱(EPH)的检出率和中间浓度最高,分别为100%和11.0 ng·L~(-1);其次为甲基苯丙胺(METH),检出频率为58%,浓度中值为1.0 ng·L~(-1);苯丙胺(AMP)在东部湖区均未检出。大部分精神活性物质浓度水平较高的河流分布在竺山湾和西太湖,而海洛因(HR)的高值区主要在南太湖。运用风险熵方法对其进行风险评估,结果显示,太湖流域地表水中检出的13种精神活性物质的风险熵值均<0.1,生态风险较低,但其对水生生态系统的长期和综合风险值得关注。