中国富营养化湖泊的生物修复

描述了中国湖泊富营养化污染现状 ,论述了湖泊富营养化形成的机理、生物修复富营养化湖泊 (尤其是去除水体和底泥碳、氮、磷 )的理论依据 ;提出了修复湖泊富营养化的技术途径 ,阐明了笔者对机械清淤和生物修复各自具有的优势和缺陷的看法。     

磷化氢在湖泊磷生物地球化学循环中的作用

重点介绍磷化氢对湖泊富营养化和在湖泊磷的生物地球化学循环中的作用，并探讨其形成机理。     

兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落演变及水质评价

为了探究成都兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落结构特征及水体富营养化水平关系,于2020年9月、2021年9月、2022年9月分别对兴隆湖浮游动物进行了调查研究,结果显示：1)浮游动物现存量评价结果在2021年9月生态修复完成初期富营养化情况较2020年9月生态修复前有所加重,但在2022年9月生态修复一年后,水体的营养程度得到有效控制,营养类别达到了贫营养状态;2)生物多样性指数显示,在修复完成初期,各项生物指数均有所下降,在生态修复一年后,又出现上升趋势,这也与现存量显示的营养状况变化相同;3)湖泊富营养化分级评价标准指示兴隆湖在修复前为中度富营养,修复后为轻度富营养。     

长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录

长江中下游湖群区，历来是人类最活跃的场所，但由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重，对湖泊湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。长江中游湖泊——龙感湖的湖中心钻孔沉积物中硅藻组合和总磷变化记录了近百年来龙感湖富营养化过程。沉积物中湿地花粉与人湖营养盐关系以及磁化率的分析表明，流域内人类活动对湖周滩地的改造，破坏了湿地植被，助长了人湖物质的增加，湖泊营养相对富集，而流域农业化肥的使用导致了水质的进一步恶化。     

湖泊内源氮磷污染分析方法及特征研究进展

湖泊的内源氮磷污染已成为湖泊富营养化治理的一大难题.本文总结了沉积物中氮磷赋存形态、沉积物-水界面氮磷迁移释放行为和沉积物中氮磷的生物有效性三方面的研究进展,提出了目前研究存在的问题,并对未来发展趋势和研究方向进行了展望,以期为湖泊内源氮磷污染机理分析和湖泊富营养化治理控制技术提供参考.     

月湖近代生物硅沉积测定与营养演化的动态过程

在综合了国内外实验方法基础上,完善了湖泊沉积生物硅实验室测定方法.利用此方法,首次对一富营养化小型浅水湖泊--武汉市汉阳区月湖进行了2个柱状沉积物的生物硅含量测试.结果表明,生物硅可以反映月湖的营养演化的动态过程,130 a前,湖泊受到的环境压力为轻;20世纪初期,月湖生物硅沉积缓慢上升,为水体富营养化开始发生时间;20世纪30年代至50年代,月湖已成为一富营养化湖泊;20世纪60年代至80年代,月湖水质持续恶化;20世纪80年代至月湖清淤前这段时期入湖污水增多,这加速了生物硅的沉积,正是这段时期使月湖最终沦为劣五类水质的湖泊.     

微生物制剂净化富营养化湖泊的应用研究

采用经筛选、驯化的"土著"硝化细菌与腐植酸配制而成的复合型微生物制剂对富营养化湖泊水体进行生态修复净化试验,试验现场是在辽宁省鞍山市英泽湖拱桥北部圈定面积为40 m2、平均水深为1.5 m、体积为60 m3的水域内进行的。试验主要集中在湖泊藻类高发、富营养化严重的6、7、8三个月,每月投菌一次,并设未经处理的湖水为对照组。结果表明,该方法能够有效地降低富营养化湖泊水体中的浊度,提高水体溶解氧,消除恶臭,改善水质,英泽湖水体中的TN、TP、氨氮、COD及浊度等水质指标均有明显降低,下降率分别为77.8%、72.2%、94.2%、60.0%和85.6%,并且水生生物具有多样性,水体自净能力大大增强。该生态修复技术具有效果显著、投资省、操作简便、不造成二次污染等特点,对解决天然水体富营养化污染问题具有非常重要的意义和推广应用价值。     

“国际湖泊水库富营养化控制学习班”在天津举行

由联合国教科文组织发起,天津市环境保护局、中国环科院、天津国际人才交流协会和天津市环保科研所联合承办的“国际湖泊水库富营养化控制学习班”于1990年5月21日～27日在天津举行.联合国教科文组织指派国际著名专家S.O.Ryding博士(瑞典)和W.Rast博士(美国)来华担任学习班讲师,向中国同行讲解联合国教科文组织主编的“人与生物圈”系列丛书的第一卷《湖泊水库富营养化控制》一书.本书系统地介绍了湖泊水库富营养化问题的特征、产生原因、机理、危害及判别方法;详细讲述了富营养化各种理化指     

中国典型湖区湖泊富营养化现状、历史演变趋势及成因分析

通过现场调研及资料收集,对中国典型湖区25个湖泊的富营养化现状及演变趋势进行分析,并对其成因进行探讨。结果表明,2009—2010年,有52%的调研湖泊处于富营养状态,其中内蒙古呼伦湖和江苏湖泊富营养化最为严重,东北地区湖泊富营养化程度中等,新疆湖泊富营养化程度最低,而云南湖泊富营养化程度则呈现两级分化趋势。近30 a来,有16个湖泊的富营养化水平有所上升,占调研湖泊总数的80%,表明这一阶段是我国湖泊富营养化的快速发展期。其中云南高原湖泊富营养化趋势最为严重,而江苏湖泊的富营养化趋势也不容乐观。人类活动是导致我国湖泊富营养化的主要原因,但是随着点源污染得到逐步治理,农业面源污染已成为江苏、云南和东北3个地区湖泊营养物的主要来源,必须加以重视。     

100年来东湖富营养化发生的沉积学记录

在210Pb计年的基础上,运用水生生物遗存、色素、有机碳同位素和磁化率分析了东湖钻孔沉积物中的生物与环境信息,重建了东湖100多年来湖泊营养与环境演化历史.研究发现东湖100多年来在人类活动不断增强的背景下,指示重金属污染的磁化率和指示湖泊富营养化的色素指标如蓝藻叶黄素(Myx)、颤藻黄素(Osc)快速上升,相应的水生生物如介形虫、腹足类、水生高等植物等表现明显的组合和变化阶段,同时有机碳同位素偏正与湖泊生产力升高和藻类繁盛有关.沉积记录表明东湖生态系统近代发生了深刻变化,湖泊营养演化自早至晚呈现四阶段性:贫营养阶段(1900-1966AD)色素水平低、拥有较丰富的水生高等植物和腹足类;中营养阶段(1966-1983AD)色素含量增高、水生高等植物和腹足类减少;富营养化阶段(1983-1989AD)色素含量快速增高、水生高等植物消失;超富营养化阶段(1989AD－至今)色素含量稳定居高、某些耐污染的介形类较繁盛.结果对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、以及如何治理湖泊环境具有现实的意义.     

长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系

为揭示富营养化湖泊沉积物营养物分解合成过程的生物化学机制,研究了长江中下游6个浅水湖泊沉积物氮、磷、有机质和铵氮含量,水解酶、氧化还原酶活性,微生物种类与数量及之间的关系.结果表明:大通湖、珊珀湖、赛城湖和军山湖等养殖型湖泊,污染严重,其沉积物脲酶活性明显高于污染程度轻的大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖,且与沉积物总氮(TN)、有机质(OM)含量呈极显著正相关(r=885,P<0.01;r=0.900,P<0.01);沉积物碱性磷酸酶(APA)活性与总磷(TP)含量呈极显著正相关(r=0.986,P<0.01).湖泊沉积物过氧化氢酶、多酚氧化酶与过氧化物酶活性变化趋势相近,分布状况与湖泊污染程度、人类活动干扰程度等紧密相连.湖泊沉积物微生物以细菌为主,放线菌次之,真菌最少.各湖泊氨化细菌数量差异较小,而反硝化细菌数量差异较大,反硝化细菌可能是导致该区域湖泊沉积物氮素累积的重要生物指示因子,可以作为反映湖泊富营养化程度的生物指示因子.     

水生生物群落所揭示的湖泊水环境状况——以东平湖为例

东平湖作为国家南水北调工程东线的调蓄湖和山东省西水东送的水源地,在国家水资源配置战略中起着重要的作用.为了解其水生生物、水环境质量及湖泊富营养状态,在收集、整理和总结前人历年积累的东平湖水生生物等调查研究资料的基础上,并结合表层沉积硅藻和湖泊水质数据,分析东平湖目前的水环境状况及湖泊环境的潜在威胁.2011-2012年东平湖表层沉积物硅藻属种鉴定显示优势属为Aulacoseira、Synedra、Cyclotella、Navicula和Fragilaria,营养型属种居多,表明湖泊整体营养水平较高.由Shannon-Wiener多样性指数和Pielous种类均匀度指数分析得到东平湖硅藻门生物多样性指数为3.30和0.80,处于轻度污染水平.因此,由水生生物群落所揭示的东平湖环境状况为营养状态从富营养化转变为中营养-轻度富营养化状态,水体由中度污染转变为轻度污染甚至部分区域水体良好,整体处于Ⅲ类水标准.     

罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析

基于1：25万河流水系和数字高程（DEM）数据制备了选取湖泊的流域边界,据其集成了流域社会经济数据,并据中国科学院资源环境数据中心提供的1990、1995、2000、2005年4个时段土地利用数据形成了流域反映人类活动强度的表征指标,选取了全国湖泊富营养化区域差异性调查课题获取的案例湖泊的水质数据,集成了中国湖泊富营养化影响因素计量分析的面板数据集,研究了1990-2005年间中国湖泊营养状态的发展趋势与差异特征,探讨了湖泊富营养化的自然气候与社会经济影响机制,构建了中国湖泊富营养化影响因素分析的计量模型,厘定了1990-2005年间影响湖泊营养状态变化的重要因素,测度了其对湖泊富营养化的影响方向和作用强度。基于面板数据的计量分析结果表明,近15年人类活动强度对湖泊营养状态呈显著的正影响,其表征指标人均GDP与建设用地所占流域面积比均具有较强的显著性,而在人类扰动较小的情况下,湖泊的营养状态与湖泊补给系数成正比,与湖泊蓄容量成反比,补给系数较小且其他因素也相同时,水体营养状态应与流域土壤本底值相关;以林、草地的面积比重所测度的流域自然生态系统发育程度与湖泊营养状态呈显著负相关关系,表明林地与草地生态系统对流域的氮、磷营养物的人湖量具有一定的削减作用,论文研究结果将为流域管理措施方案制订提供科技支撑。     

不同类型湖泊沉积物碱性磷酸酶活性时空差异特征分析

沉积物是湖泊营养盐重要的蓄积库,是湖水氮、磷元素的重要来源之一.碱性磷酸酶是一种专一性的磷酸酯水解酶,可以催化所有的磷酸酯水解反应和磷酸基团的转移反应,在沉积物的生物释磷过程中具有关键作用.研究湖泊碱性磷酸酶的活力及其对湖泊营养盐的影响,对于控制内源磷污染,防治水体富营养化具有重要的意义.     

太湖表层沉积物中多磷酸盐检出的环境意义

在氮限制型富营养化湖泊中,沉积多磷酸盐(Poly-P)可以用来示踪营养盐磷的输入和湖泊的富营养化过程。太湖是一个典型的磷限制型富营养化湖泊,通过对太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氢氧化钠可提取磷(NaOH-P)以及Poly-P的提取分析,初步探讨了太湖营养盐磷输入的历史记录,并揭示了该湖Poly-P的主要来源和保存机制。太湖Poly-P的质量浓度较低,变化范围为0.004~0.065mg·g-1。NaOH-P占TP组成的22%,是太湖沉积物总磷的主要组成部分之一。结果显示,在湖泊水体藻类生物量较大和NaOH-P是沉积物TP重要组成部分的磷限制型湖泊中,Poly-P也是沉积物磷汇组成的一个重要部分,同时还是一个可以反映由人为磷输入增大导致湖泊富营养化程度加剧的敏感指标。     

呼伦湖水体营养状态特征及其主要影响因子研究

呼伦湖地处中高纬度温带半干旱区,属于中温带大陆性草原气候,湖泊冰封期长达6个月,冰封期和非冰封期湖泊水体的营养状态具有显著的差异性。基于2015—2017年冰封期与非冰封期湖泊水质监测数据,采用综合营养状态指数法分析冰封期与非冰封期呼伦湖湖泊水体营养状态的变化特征,同时通过非线性概率Probit模型建立了呼伦湖富营养化影响因子模型并对湖泊水体富营养化主要影响因子讨论分析,研究结果表明呼伦湖总体上呈现轻度富营养化程度,2015—2017年呼伦湖冰封期内水体富营养化程度变化特征为2015—2017富营养化程度逐年增加,而非冰封期内水体富营养化程度的变化特征呈现2016年富营养化程度最大2017年最小,且冰封期内水体富营养状态程度较非冰封期严重;建立的呼伦湖富营养化影响因子的非线性概率Probit模型表明影响水体富营养化的主要水环境因子为总磷(TP)、pH值、盐度(S)、水深(H)、总氮(TN)及溶解氧(DO),其中总磷(TP)因子的响应概率为65.7%,对呼伦湖湖泊水体富营养化程度影响最大,说明磷是呼伦湖水体富营养化的重要限制因子,并且各主要水环境影响因子与综合营养状态指数间具有显著的相关关系,表明呼伦湖水体营养状态的改善可通过调节水体内各水环境因子维持相对平衡,同时加大对湖周围人类活动的管理,加强对禁牧的宣传来实现。     

西湖沉水植物恢复过程中物种多样性的变化

中国湖泊的富营养化与生态系统退化问题已非常严重,太湖、滇池、东湖、西湖等许多湖泊都出现了不同程度的富营养化现象,水生植被消亡、蓝藻水华频发,已经成为制约区域经济社会可持续发展的重要限制因素。沉水植物的恢复重建已成为富营养化水体生态修复的关键手段之一与研究热点。对国家"十二五"水专项的浙江杭州西湖的沉水植物恢复示范区中的物种多样性的变化特征进行了分析,依据植物种在示范区各水域的出现频率与各生活型植物种的组成,探讨了沉水植物恢复过程中植物种绝灭与定居特点。物种多样性指数分析表明:沉水植物恢复工程是沉水植物物种多样性不断增加的过程,恢复工程首先导致恢复示范区内特有种的出现,其次为稀有种。从植物的生活型来看,多年生沉水植物受示范工程的影响最大,而一年生沉水植物可存活于示范工程区的内部与外部,在示范工程区内沉水植物物种的绝灭速率小于定居速率。这表明,在湖泊恢复沉水植物,第一,必须要有一定的保护区域;第二,要合理利用湖泊资源,实行科学的湖泊管理制度;第三,有效恢复沉水植物群落需要经历一定时间与空间的生态重组过程。     

扎龙河滨湿地水体营养化污染特征及水环境恢复对策

对扎龙湿地水体富营养化污染状况进行调查，指出沼泽湿地、湖泊湿地TN、TP、BOD，等多项水质指标都已严重超标；阐明了营养物年季变化特征；总结了扎龙湿地水体富营养化发展趋势；提出了保障湿地供水、生态工程恢复及控制流域地表水污染的多项管理策略。     

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.