湖库水体富营养化及磷模型

磷是水体富营养化的主要控制因素,预测模拟湖泊、水库中的磷对研究及控制水体富营养化有着极其重要的意义。本文阐述了湖库中的磷循环以及根据磷循环建立的数学模型,并对该模型的完善和实际应用进行了分析,可为湖库富营养化程度评价、制订控制措施提供定量的科学依据。     

喀斯特地区供水水库营养演化历史重建

利用²¹⁰Pb-¹³⁷Cs年代学方法，结合洪水事件沉积层，综合建立了红枫湖沉积岩芯准确的年代学模型.在此基础上，通过测定沉积物多种地球化学指标（LOI、TOC、TN、C/N比、δ¹³C_org、BSi），结合历史文献记录和已有的水质监测数据，重建了1960~2016年红枫湖营养状态变化历史.结果表明，建库以来红枫湖水体经历了多次营养状态的显著转换.其中，1991年开始水体逐渐从中营养转向富营养化状态，主要是人类活动引起的内、外源营养物质输入显著增加所致，特别是网箱养鱼活动可能起到重要作用；2000年开始，水体逐渐转向中营养化，主要是一系列保护和治理措施的实施；2004年开始，水体再次逐渐恶化，转向富营养化状态，主要是外源污染物输入增加，加上内源底泥营养物质的重新释放；2009年以来，水质逐渐改善，处于中营养化状态，主要是外源污染得到有效控制，但表层营养物质含量较高，现阶段在减少外源污染物输入的同时，应重点加强底泥污染物的治理工作.     

九龙江流域上游浅水湖泊富营养化机制

基于对九龙江上游龙潭湖富营养化水体和沉积物现状的监测结果,通过与国内富营养化深水湖库和流域下游大型富营养化浅水湖泊进行对比,深入探讨了流域上游浅水湖泊富营养化发生的原因及主导机制.流域上游浅水湖泊具有外源污染物输入较少的特点,较下游大型浅水湖泊更易受温度等气候条件和沉积物氧化还原状态的影响,以及外源输入总磷控制具有较强的滞后效应,因此对流域上游浅水湖泊富营养化的控制必须重视内源营养盐释放,特别是结合态磷的内源释放问题.     

吉林省典型湖库中无机氮含量变化规律初探

通过对吉林省典型湖库1992－1997年的连续水质水文监测，探讨了吉林省主要湖库中无机氮含量的季节变化、年际变化规律及其成因，吉林省大多数湖库中的总氮处于中等富营养化程度，城市湖库（南湖）已超过富营养水平下降，受到外源性补给、温度和湖库使用功能的影响，湖库中各类型无机氮含量季节变化不一，总氮在全年出现波状起伏变化，大多数湖库中的无机氮和总氮出现逐年增加的趋势，湖库中无机氮含量受到水体中各种水质因素的综合作用。与其它单个水质之间的关系不明显。     

喀斯特地区供水水库营养演化历史重建

利用²¹⁰Pb-¹³⁷Cs年代学方法,结合洪水事件沉积层,综合建立了红枫湖沉积岩芯准确的年代学模型.在此基础上,通过测定沉积物多种地球化学指标（LOI、TOC、TN、C/N比、δ¹³C_org、BSi）,结合历史文献记录和已有的水质监测数据,重建了1960~2016年红枫湖营养状态变化历史.结果表明,建库以来红枫湖水体经历了多次营养状态的显著转换.其中,1991年开始水体逐渐从中营养转向富营养化状态,主要是人类活动引起的内、外源营养物质输入显著增加所致,特别是网箱养鱼活动可能起到重要作用;2000年开始,水体逐渐转向中营养化,主要是一系列保护和治理措施的实施;2004年开始,水体再次逐渐恶化,转向富营养化状态,主要是外源污染物输入增加,加上内源底泥营养物质的重新释放;2009年以来,水质逐渐改善,处于中营养化状态,主要是外源污染得到有效控制,但表层营养物质含量较高,现阶段在减少外源污染物输入的同时,应重点加强底泥污染物的治理工作.     

长荡湖底泥污染特征及水体富营养化状况

根据长荡湖底泥和水体实测资料,分析了底泥的污染及营养物质释放特征,发现底泥释放再悬浮产生的污染负荷占到入湖污染负荷总量的比例分别是:高锰酸盐指数为16%,TN为25%,TP为21%,是引起近年来长荡湖水体富营养化加剧的重要因素,特别是湖西区和湖南区达到富营养水平,湖心区水体含氮磷浓度也较往年有明显增大。为控制长荡湖底泥污染及水体富营养化的加剧,提出了长荡湖水环境保护的相关对策措施。     

基于延拓盲数的湖库水体富营养化评价模型

基于湖库水环境系统随机性、模糊性、灰性、未确知性等多种不确定性共存或交叉存在的特点,将延拓盲数引入水体富营养化评价,通过与综合营养状态指数方法的综合集成,构建了湖库水体富营养化评价延拓盲数模型和等级识别模式,并将其应用于巢湖塘西河河口水体富营养化评价.结果表明:塘西河河口水体处于重富营养化状态,可信度超过0.86(即86%),且在模糊截集水平α=0.8情形下,综合营养状态指数期望值达79.34,属于重富营养等级.实例研究证明了新构建模型对于不确定性条件下湖库水体富营养化评价的适用性和有效性.     

福建省山仔水库水质现状及演变趋势分析

依据1996年-2010年监测数据及实际观测情况,分析了山仔水库水质现状和长期变化趋势。水库建库初期,水质状况比较好,但随着外源污染输入和内源污染释放,水体中的各项污染物指标水平升高,特别是氮磷营养物质。控制外源污染近10年之后,水库水质有了明显好转,蓝藻水华现象亦呈减少趋势,但水体中的氮磷营养物质仍维持在一定水平,高于富营养化临界浓度,水库的生态治理仍不容忽视。     

湖库富营养化敏感分级概念及指标体系研究

依据水体富营养化的危害程度与地理位置、流动条件等因素有关的概念,在一个较小的尺度上提出了水体富营养化敏感分级的概念,将富营养化的控制级别从河流-湖泊2级扩展到多级,并提出了分级采用的指标体系的一般概念.同时与美国环境保护局的大尺度分区(分级)方法进行了比较分析,发现美国14个生态分区河流与湖库的富营养化基准存在不协调之处,认为以该统计方法分别进行河流与湖库富营养化基准制定,可能产生河流基准的控制指标严于湖泊基准的不合理情况.      

湖库富营养化敏感分级指数方法研究

对富营养化敏感度进行定量评估,涉及的指标往往不只一个,为此,采用多指标的无量纲化及标准化处理,提出了一种湖库富营养化敏感分级的开放性定量指标--河湖指数(RLI).结果表明,RLI可以评估湖库不同区域水体的动力状态的差别,为湖库不同分区水体富营养化敏感程度的识别提供了新的方法.以三峡水库为实例,阐述了河湖指数(RLI)的构建形式、计算步骤,指标的取舍和使用方法.三峡水库分级结果说明,该方法采用的月尺度指标对三峡水库各支流的分级是有效的.      

金属营养元素与蓝藻的相互作用研究进展

水体富营养化所引起的蓝藻水华对自然环境及人类社会产生诸多不良影响,通过控制并降低水体中营养物质的浓度相对于其他措施更能有效地降低蓝藻水华的发生程度。在此以金属营养元素为重点,讨论了金属营养元素在蓝藻新陈代谢过程中的作用,综述了蓝藻与金属营养元素间相互作用:蓝藻可改变水体中金属营养元素的含量和分布,而金属营养元素的种类及含量变化也可影响到蓝藻的数量、种类与分布。调研了国内地表水体中金属营养元素的监控现状,建议政府部门加强金属营养元素的监控,以期为蓝藻的监控预警及重金属污染治理等工作开拓新的思路。     

Biological control experiment of excess propagation of Cyclops for drinking water security

Cyclops of zooplankton propagated excessively in eutrophic water body and could not be effectively inactivated by the conventional disinfections process like chlorination due to its stronger resistance to oxidation. In this study, an ecological project was put forward for the excess propagation control of Cyclops by stocking the filter-feeding fishes such as silver carp and bighead carp under the condition of no extraneous nutrient feeding. The results of experiments with different stocking biomass showed that the propagation of Cyclops could be controlled effectively, and the water quality was improved simultaneously by impacting on nutriment level and plankton community structure at proper stocking density of 30 g/m^3 of water. The growth of Cyclops may not be effectually controlled with lower biomass of fish （10 g）, and the natural food chain relation may be destroyed for Cyclops dying out in water while the intense stocking of 120 g per cubic meter of water. In addition, the high predator pressure may accelerate supplemental rate of nutrients from bottom sediments to water body to add the content of total nitrogen and phosphorus in water.     

城市重污染河道上覆水氮营养盐浓度及DO水平对底质氮释放的影响

利用模拟试验方法, 研究和探讨了苏州市古城区重污染河道上覆水的氮营养盐浓度及DO水平对河道底泥内源氮释放的影响.结果表明:① 上覆水体的氮营养盐水平可对底泥中氮营养盐的释放程度(即释放速率和释放量)产生影响,氮营养盐含量低的上覆水体有利于底泥中氮特别是氨氮的释放(外城河与苗家河２种处理的累积释放量差值可达6 mg/kg),相反,则不利于氨氮的释放.故当氮营养盐含量较低的外城河水进入古城区河道时,有可能引起内城河道中底泥氨氮的大量释放,这种情况在调水过程中更为明显;②溶解氧是控制底泥氮释放规律的重要因素,其对氨氮和硝态氮释放的影响呈非线性,厌氧条件能加速底泥氨氮的释放,好氧则对其释放产生抑制,故保持河道水体中适当的溶解氧可有效抑制底泥中氨氮等释放造成的污染.     

Controlling cyanobacterial blooms by managing nutrient ratio and limitation in a large hypereutrophic lake: Lake Taihu, China

Excessive nitrogen (N) and phosphorus (P) loading of aquatic ecosystems is a leading cause of eutrophication and harmful algal blooms worldwide, and reducing nutrient levels in water has been a primary management objective. To provide a rational protection strategy and predict future trends of eutrophication in eutrophic lakes, we need to understand the relationships between nutrient ratios and nutrient limitations. We conducted a set of outdoor bioassays at the shore of Lake Taihu. It showed that N only additions induced phytoplankton growth but adding only P did not. Combined N plus P additions promoted higher phytoplankton biomass than N only additions, which suggested that both N and P were deficient for maximum phytoplankton growth in this lake (TN:TP = 18.9). When nutrients are present at less than 7.75-13.95 mg/L TN and 0.41-0.74 mg/L TP, the deficiency of either N or P or both limits the growth of phytoplankton. N limitation then takes place when the TN:TP ratio is less than 21.5-24.7 (TDN:TDP was 34.2-44.3), and P limitation occurs above this. Therefore, according to this ratio, controlling N when N limitation exists and controlling P when P deficiency is present will prevent algal blooms effectively in the short term. But for the long term, a persistent dual nutrient (N and P) management strategy is necessary.     

钙、镁离子在水流作用下对铜绿微囊藻生长的影响

为了解在"引江济太"过程中大量钙、镁离子的引入对铜绿微囊藻生长的影响,本实验在控制温度和光照条件下,室内模拟不同钙、镁离子浓度在两个特征流速5 cm/s和15 cm/s下微囊藻的生长。实验结果表明,微囊藻藻密度随钙、镁离子浓度的增加而增加,流速在15cm/s下微囊藻最大藻密度(9 236.4×104cell/mL)是流速为5 cm/s下最大藻密度(2 873.72×104cell/mL)的3倍,流速为15 cm/s下微囊藻最大比增长速率均较5 cm/s下的高。这可能是在水流产生的剪切力作用下藻细胞胞外多糖增加,粘附更多的钙、镁离子更利于钙、镁离子迁移到胞内,同时胞外附着的钙、镁离子尤其钙离子形成桥联,使微囊藻细胞形成群体产生微环境利于微囊藻的生长。水流对微囊藻利用钙、镁离子有重要的影响,这为有效调水抑制蓝藻生长提供科学依据。     

生物操纵方法对水绵(Spirogyra)的调控效应

为探究安全高效调控水绵生长的方法,本研究利用养殖水桶开展了两次生物操纵实验,分别观测了鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)在没有营养加富条件下,以及鲫和日本沼虾(Macrobrachium nipponense)在营养加富条件下,对水体中浮游态和固着态水绵(Spirogyra)生长的抑制效果.结果表明,在没有营养加富的水体中,鲤和鲫对水绵不仅没有调控效应,反而会促进水绵的生长.建议在水绵生长旺盛的水体中,一定程度上移除水体中这些鱼类反而可以有效控制水绵的生长.在营养加富条件下,日本沼虾对水绵的控制效应明显.鲫对水绵发挥的作用与水体营养状态存在交互作用,日本沼虾对水绵的抑制效应是否受水体营养状态的影响值得进一步探究.     

长江口滨岸排污活动对潮滩营养盐环境地球化学过程的影响

华东师范大学地理系地理信息科学教育部重点实验室,上海200062     

农业面源污染防治措施进展研究

随着城市生活污水和工业废水等点源污染 得到控制,农业面源污染的危害日益凸显.将对目前的农业面源污染防治技术以及未来的发展进行阐述,将从源头减量、传输过程的阻断与拦截、养分的回收利用以及水体的生态修复面源污染物传输四个环节分别论述.源头控制主要采用减少化肥的施用量和水土流失等实现,传输过程的阻断与拦截以及养分的回收利用主要通过将径流引入人工或自然湿地等实现,水体的生态修复主要通过生态浮床技术等暂时强化技术与植物修复技术等长效修复技术相结合的方式实现.     

大亚湾颗粒态氮磷的时空分布、关键影响因素及潜在生态意义

颗粒态营养盐是海洋营养盐的重要组成部分。本文通过2015年8月（夏）、12月（冬）,2016年3月（春）、10月（秋）4个季节的采样分析,探讨了大亚湾海域颗粒态氮（PN）、颗粒态磷（PP）的组成分布及其关键控制因素。结果表明,大亚湾水体中PN、PP含量范围分别为2.63~26.24 μmol/L、0.11~3.71 μmol/L,平均含量分别为8.20±4.75 μmol/L、0.39±0.37 μmol/L。PN以颗粒有机氮（PON）为主,占65.0%;PP则以颗粒无机磷（PIP）为主,占63.4%。PN和PP分别约占总氮（TN）、总磷（TP）的24.8%和37.0%。大亚湾PN、PP呈现湾顶至湾口浓度下降的趋势,仅冬季部分形态分布趋势较不明显。二者的含量和分布主要受浮游植物生长与径流输入影响。此外,大亚湾PIN/PIP年均值为13.2±11.1,接近16的Redfield比值,无明显失衡现象,而湾内DIN/DIP年均值高达49.1±39.7,远大于16,说明颗粒态营养盐在维持大亚湾水体中营养盐比例平衡中起到了重要缓冲作用。     

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).