长江中下游湖泊沉积速率的测定及环境意义——以洪湖、巢湖、太湖为例

对长江中下游洪湖、巢湖和太湖沉积物采用210Pb和137Cs相结合的方法测定沉积速率。洪湖钻孔中210Pbex随深度的增加没有呈现指数衰减分布,因此获得的平均沉积速率并不可靠;而根据137Cs蓄积峰计算得出洪湖钻孔在1963~1986年沉积速率最大,这可能是因为当时大规模开垦导致湖区周围水土流失,大量的侵蚀物质被带入湖中,从而导致沉积速率上升。对巢湖钻孔用210Pb法和137Cs得到的沉积速率具有可比性,研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,说明巢湖流域内水土流失逐步加重,可能与土地开发、植被破坏等人为活动有关。对太湖钻孔利用137Cs 1963年对应的蓄积峰进行校正,采用210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率发现在80年代末尾沉积物堆积通量最高,达到0.6 g·cm-2·a-1。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。     

龙感湖表层沉积硅藻探究

以长江中下游典型草型湖泊龙感湖为研究对象,借助生物指标(沉积物表层硅藻),通过硅藻分析、DCA分析、聚类分析以及硅藻属种指示的湖泊营养特征分析,探究龙感湖沉积物表层硅藻属种分类、影响硅藻的潜在环境梯度、表层沉积硅藻属种的空间分布特征以及分析表层沉积硅藻属种指示的湖泊营养特征。研究表明:龙感湖表层沉积硅藻属种分布存在空间差异;表层硅藻属种的分布主要由第一轴的环境因子所解释,反映的样点的排列受第一轴的控制,第二轴反映的环境意义不显著;龙感湖硅藻组合是以富营养的浮游种为优势,已经接近富营养态,以半浮游种Aulancoseira granulata为最大优势种,而Aulancoseira granulata在中营养湖泊中占绝对优势。主要出现在富营养湖泊中能较好指示富营养化的浮游、半浮游种Cyclotella atoms和C.meneghiniana、Aulacoseira alpigea、Cyclostephanos dubius、Stephanodiscus parvus、S.hantzschii出现在龙感湖内;以浮游种为优势种的东部湖区比以附生底栖种为优势种的西部湖区富营养化更严重,研究以期为湖泊治理提供一定的理论依据。     

典型城内过富营养湖泊沉积物和间隙水中各形态磷的相关性研究

研究了武汉市繁华市中心典型过富营养湖泊沉积物—间隙水体系磷形态的相关性。对沉积物—间隙水中磷形态的连续提取分析发现,自然粒度下,沉积物中有机质含量与沉积物中有机/细菌聚合磷存在很好的线性相关性,说明沉积物中有机质是有机/细菌聚合磷的源;沉积物中总磷决定间隙水中总溶解性磷和溶解性磷酸盐的含量,并且总磷与间隙水中总溶解性磷和溶解性磷酸盐存在很好的相关性;沉积物中Fe P和Al P分别与间隙水中的Eh和溶解性磷酸盐存在相关性,说明Eh的大小严重影响Fe P和Al P的含量,但是Fe P和Al P含量之和又主导着间隙水中溶解性磷酸盐的含量。对典型市内过富营养湖泊的沉积物－间隙水体系中形态磷的相关性研究,旨在为控制这种典型过富营养湖泊沉积物中磷向水体释放提供理论参考。     

湖北东湖、梁子湖和洪湖颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2007年9月底和10月初湖北东湖、梁子湖、洪湖水体中悬浮颗粒物的吸收系数进行研究,系统分析了3个湖泊水体中颗粒物吸收系数变化规律及影响因素。结果表明：总颗粒物吸收表现出明显浮游植物吸收特征,反映颗粒物中浮游植物贡献比较高;东湖和梁子湖吸收系数显著大于洪湖,表明东湖和梁子湖水下光场条件不如洪湖。武汉东湖各点颗粒物吸收系数变化不大,而梁子湖和洪湖各点则存在较大空间差异。3个湖泊非藻类颗粒物吸收光谱谱型一致,随波长增加大致按指数规律衰减。武汉东湖、梁子湖、洪湖指数函数斜率平均值分别为12.31±0.32 μm-1、1196±084 μm-1、1198±168 μm-1。浮游植物特征波长的吸收系数与浮游植物色素浓度具有显著性正相关,可以通过色素浓度测定反推浮游植物吸收系数。总颗粒物、非藻类颗粒物吸收系数与总悬浮物、有机颗粒物、无机颗粒物均存在显著性正相关。浮游植物吸收系数与有机颗粒物也有很好的线性相关,证明有机颗粒物主要以浮游植物为主。     

江汉平原湖域拆围监测及其生态环境效益估算研究 ——以洪湖为例

围网及网箱养殖是江汉平原湖泊水体环境污染的重要原因。湖北省湖库拆围大行动实施之后,湖泊围网拆除的成效及其生态环境效益值得关注和探讨。故以湖北省第一大湖洪湖为为例,首先基于改进的归一化差异水体指数（MNDWIn）、纹理分析等方法实现对湖泊拆围效果的快速监测;在提取拆围信息的基础上,根据洪湖水产养殖类型分担率及产排污系数法,对拆围的环境效益进行估算。结果表明：（1）洪湖拆围行动使湖内围网全部被拆除,共拆除湖内围网养殖区面积117.81 km2,自然水面面积增加110.49 km2;洪湖沿岸景观得到了明显改观,其中西部和北部地区拆围效果最为显著,而洪湖南部和北部的湖泊沿岸还存在部分待清理的非水体异质物。（2）洪湖拆围行动使排放到湖泊水体中的污染物减少1 265 284.38 kg,其中植物营养物总氮和总磷的浓度分别减少0.848、0.185 mg/L,这两项指标将由拆围前的Ⅲ类水质提升为Ⅱ类水质,湖泊水体富营养化问题得到较大改善;研究可为区域湖泊管理及流域生态环境保护提供快速监测技术支持和应用参考。     

洪湖水环境现状及主导因子分析

利用2003年夏季在洪湖采集的20个水体样本的测定结果分析了洪湖目前的水体化学性质。根据分析洪湖夏季为Ⅲ类水,则其他季节的水质等级很有可能在Ⅲ类以下。洪湖水体的理化性质各方面状况有利于水生生物的生长和繁殖。运用模糊数学方法得到的结果表明2003年水质状况以Ⅲ类水为主,表明洪湖近年来的水质呈现下降的趋势,这与人类对洪湖水生资源的过度开发有直接的联系;通过主成分分析方法,得到了目前洪湖水质的三个主要控制因素。洪湖水质主要受到氮盐营养元素和生物活动的控制,其次是悬浮物和水体的离子属性,第三是水体的磷化合物。尽管磷是大多数湖泊水体富营养化的关键物质,但它对洪湖湖水而言,并不是最重要的控制因素,所以洪湖富营养化不是水质变化的主要原因。     

洪湖演变的驱动力及其生态保护对策分析

阐述了洪湖的形成与演变历程,总结了洪湖演变的主要驱动力及其作用机制,认为地质活动和长江泛滥奠定了洪湖的成湖基础;古气候环境推动了洪湖面积变化和沼泽化过程;近代人类活动进一步加剧了洪湖生态环境的退化;三峡工程会促进洪湖生态环境的恢复,但也可能加剧洪湖的淤积。在此基础上,提出了洪湖保护的对策：完善立法,加强管理;深入开展湿地保护宣传教育,提高群众保护意识;在保护优先前提下,对洪湖资源进行适当开发利用;逐步实施包括洪湖通江在内的生态恢复措施;加强洪湖生态需水的研究,积极应对三峡工程的影响。     

肖四海不同渔业发展阶段的水环境特征分析

2006～2008年,对长江中游的一个浅水湖泊--肖四海进行了水质和水生植被研究,并结合历史资料分析了肖四海1987～2008年不同渔业发展阶段的水环境特征。研究结果表明：1987～2008年期间,该湖营养状况经历了中营养→富营养→中营养→富营养→中营养的变化过程,沉水植被经历了消亡→恢复→旺盛→衰退的演替过程,这种变化主要受不同阶段的渔业方式的影响。草食性鱼类和河蟹的过量放养、化肥的大量使用以及饵料的大量投放等不合理的渔业方式导致了水生植被的消亡和水体的富营养化,而合理的渔业方式不会对水体环境产生消极影响,并据此提出了长江中下游湖泊渔业可持续发展的建议     

长江中游尺八湖现代沉积物营养元素富集的环境意义

通过基于~(210)Pb与环境事件分析相结合的定年方法,在建立沉积年代序列的基础上,对长江中游尺八湖CB-1孔现代沉积物营养元素(TOC、TN、TP)及C/N值进行分析,并结合尺八湖所在的监利县志有关记载,对沉积物营养元素富集与人口数据进行相关分析。结果表明:1尺八湖近70a来沉积物营养元素富集可分为2个主要阶段:上世纪80年代以前TOC、TN、TP值变化平稳,富集系数EF值反映营养元素富集尚在自然水平范围内;上世纪80年代以来TOC、TN、TP值呈显著上升,EF值反映营养元素的富集超越了自然水平。2尺八湖现代沉积物营养元素的变化与湖泊流域所在地区(监利县)人口数量呈显著相关关系,TP值与人口数量在突变点上相一致。3上世纪70年代末、80年代初以来,是尺八湖营养元素快速富集阶段,这当与该时间段人口增长、人类生产活动旺盛、农业种植中化肥使用量增加等因素具有密切关系。     

武汉地区湖泊沉积物重金属的分布及潜在生态效应评价

对武汉地区6个湖泊沉积物重金属元素Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、As、Cr、Ni的空间分布特征及其潜在生态效应进行研究。调查区的湖泊底泥重金属含量表现出市区内湖泊沉积物的重金属含量普遍高于郊区湖泊,其中墨水湖中重金属含量最高;湖泊沉积物柱重金属元素垂向分布表现为城区受到一定程度污染的湖泊某些元素表现出表层沉积物显著高于底部沉积物含量的特征,而郊区湖泊除Cd外其它元素垂向含量变化不大,说明郊区湖泊受到人为影响较小。利用潜在生态危害指数法对湖泊沉积物进行生态危害评价,显示武汉地区湖泊元素生态危害排序为：Cd>Hg>As>Cu>Pb>Zn;墨水湖沉积物重金属潜在生态危害相对最高,其次是金银湖;其它湖泊重金属生态危害都比较轻,总体而言武汉湖泊重金属生态危害还是较小的。但参照国外沉积物基准的生态数据库阈值,市区受到人为污染较严重的湖泊沉积物可能会对生物产生负面影响。     

基于MIKE21和灰色模式识别模型的洪湖水质模拟与评价

认识自然和人为因素驱动下湖泊水环境质量的响应和变化规律，有利于更精确地进行湖泊水质模拟和评价。运用二维水质模型和灰色模式识别模型评价了不同污染源削减方案对洪湖水质的影响。基于2012年实测地形、水文、气象、水质和污染源定量输入，建立了洪湖二维水动力和水质耦合模型。模拟结果显示：水位率定和验证的均方根误差分别为0.10和0.08 m，总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数的率定误差分别为0.171、0.009、0.110和0.627 mg/L，验证误差分别为0.191、0.020、0.079和0.689 mg/L，水动力模型和水质模型的模拟结果满足精度要求。不同管理措施方案下洪湖水质的恢复效果比较显示，洪湖蓝田和下新河入水口各污染物指标浓度减少50%方案下，水质的恢复效果最好，全湖总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数均值减少率分别为37.2%、35.1%、37.3%和21.3%，全湖Ⅴ类水质水域基本不存在，全湖90%的区域水体水质综合等级达到Ⅲ类。影响洪湖水质恶化的驱动因子中，关键因素是径流入湖所携带的四湖流域上游地区的非点源污染物。应大力控制上游地区的非点源污染，积极开展洪湖东北部和西北部的湿地水生植被生态修复工程，恢复水体的截污和自净能力。     

基于RS/GIS的四湖地区湖泊水域百年变迁研究

四湖地区是长江中游江汉平原的重要湖泊分布区,在历史时期湖泊分布广阔,是著名的云梦泽的主体。由于江湖关系演变和人类活动的影响,湖泊面积变化迅速,尤以20世纪为甚。在野外调查和历史文献分析的基础上,利用不同时期的水利图、地形图、遥感影像图作为基本信息源,在GIS技术支持下,提取湖泊面积信息,对四湖地区近百年湖泊水域变化进行了研究。结果显示,从20世纪20年代开始湖泊面积和个数呈先增加后减少的趋势,50年代处于鼎盛时期,50年代初期到70年代初期迅速减少,70年代至2000年减幅明显减缓。这种动态变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,人类活动的作用更为突出。针对湖泊水域日益减少的现状,应加强对湖泊资源的保护力度,并在此基础上进行合理开发和利用。     

太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系

在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。研究结果显示：北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破.     

云南高原典型湖泊水样氮磷含量随低温储存时间的变化

总氮(TN)、总磷(TP)是评价湖泊水体富营养化的主要指标,而实验分析中的总氮、总磷含量的测定结果受诸多因素(如水样储存方式、储存时间和氮磷赋存状态等)的影响,易造成分析数据的不稳定性。对于云南典型喀斯特地区湖泊水体氮磷含量分析而言,特别是在采样点距实验室距离远、样品数量多的情况下,不能按实验分析标准要求时间完成分析。该研究针对云南九大高原典型湖泊的特殊性和在大批量样品采集、远距离搬运、实验分析需要一定时间的实际情况,选择3个氮磷含量差异较大的抚仙湖、阳宗海和滇池为研究对象,对采样后样品在低温储存条件下随测定时间而发生变化进行分析,探讨样品TN、TP和溶解态氮(DN)、溶解态磷(DP)含量的变化特征,以确定最佳的实验分析时间。研究结果表明:(1)采样后即进行氮磷含量分析结果显示:3个湖泊水样氮磷含量差别明显,同时存在状态不相一致,滇池样品中氮磷含量最高,其TN含量为2.44 mg/L,DN含量为1.47 mg/L,占总氮的60%,TP含量为0.13 mg/L,DP含量为0.02 mg/L,占总磷的15%;阳宗海次之,其中TN含量为0.73 mg/L,DN含量为0.60 mg/L,占总氮的82%,TP含量为0.04 mg/L,DP含量为0.03 mg/L,占总磷的75%;抚仙湖最低,其中TN含量为0.32 mg/L,DN含量为0.28 mg/L,占总氮的90%,TP含量为0.02 mg/L,DP含量为0.01 mg/L,占总磷的50%;(2)样品在低温室(3℃～4℃)随着静置时间的增长,TN、TP含量均呈现降低趋势,说明静置时间对其有影响;其中滇池和阳宗海水样总氮总磷含量降低幅度较大,而抚仙湖较小;(3)样品经过滤后,滇池阳和宗海的水样氮磷含量呈现降低趋势,而抚仙湖则无明显变化。样品储存时间、过滤处理对氮磷含量低的湖泊水样影响较小,对氮磷含量大的湖泊影响较大,尤其是颗粒态氮磷含量较高的样品。由于水样中氮磷存在多种形态,湖泊营养程度不同,在对水样进行氮磷含量测定时,应当考虑水样储存时间和氮磷赋存状态等因素。     

程海的环境问题及其管理对策探讨

程海水污染和富营养化程度日趋严重,ｐＨ值和氟化物浓度超过国家《地面水环境质量标准》Ｖ类,非离子氨和总磷浓度也较高,矿化度趋近咸水湖标准,湖水已达到富营养水平。然而,程海目前的水质仍主要由自然演化进程决定,ｐＨ值、氟化物和总磷浓度适宜分别控制在背景值９．１１￣９．３０之间、１．８８￣２．２３ｍｇ／Ｌ之间和０．０５８ｍｇ／Ｌ以下。程海是磷限制型,富营养化控制重点应放在入湖磷负荷上。目前程海最大的污染源     

洞庭湖主要生态环境问题变化分析

通过对近几十年来洞庭湖水情、泥沙、污染和湿地生态等不同方面问题的回顾分析,认为在三峡工程建设、洞庭湖退田还湖和极端天气事件影响下,洞庭湖主要生态环境问题发生了一些变化。由于气候干旱化,加之三峡水库蓄水影响,导致洞庭湖入湖水量季节性减少,湖区水位下降,干旱期延长。模拟显示2006和2009年三峡秋季蓄水使洞庭湖出口水位平均下降2.03和2.11 m;由于三口来沙急剧减少,入湖泥沙打破了以淤积为主的模式,2006年洞庭湖第一次出现从拦蓄泥沙变成向长江净输出泥沙。低水位运行不仅对洲滩演进和湖泊水质带来影响,也加速了对湖滩的开发利用,外来物种的发展威胁了湖泊湿地生物多样性和动物栖息地的稳定。同时,湖区复合型水污染威胁加重,洞庭湖水质从2008年的Ⅳ类水下降为Ⅴ类水。洞庭湖在缺水与洪涝矛盾中,正从单一洪灾为主转向矛盾的两个方面共存。这些变化一方面与气候变化有关,也是流域生产由传统农业转向农、林、水、工的综合发展,以及湖泊与流域关系改变的结果。     

退耕还湖后菜子湖湿地土壤理化性质及微生物量变化

以不同退耕年限下菜子湖湿地土壤和邻近原始湿地及仍耕作油菜地为研究对象,分析退耕还湖后土壤理化性质和微生物量碳氮变化。研究结果表明：随着退耕还湖年限增加,土壤容重逐渐降低,土壤含水量和粘粒含量逐渐增加,土壤有机质和全氮含量逐渐增加,而土壤全磷含量降低;表层土壤微生物量碳含量为33377~70075mg/kg,表层土壤微生物量氮含量为3080~6401 mg/kg,且均有退耕还湖后升高趋势;土壤微生物量碳与土壤有机质、全氮、pH呈极显著相关（P<001）,与土壤粘粒含量显著相关（P<005）;土壤微生物量氮与土壤有机质、全氮、容重呈极显著相关（P<001）,与pH显著相关（P<005）。分析表明,退耕还湖后随着人类活动干扰压力的减弱和湿地水文条件的恢复,自然植被也逐渐恢复,土壤理化性质朝原始湿地方向改善,促使土壤微生物量升高,但总体仍未达到原始湿地状况     

江湖阻隔对涨渡湖区鱼类资源的生态影响

长江中游两岸绝大多数通江湖泊自20世纪50年代以来因水利工程阻隔先后失去与长江的联系而产生一系列的生态问题。我们以涨渡湖为例开展江湖阻隔后对单个湖泊鱼类资源所产生的生态影响进行研究,结果表明：江湖阻隔导致湖泊生产经营方式改变,使得野生渔业产量的比例由1949年的95%,降低到2002年的不足5%;江湖阻隔后湖泊鱼类种类由50年代约80种下降到现在的52种,其中,洄游性和流水型鱼类比重由50%下降至不足30%;迷魂阵渔获物在单位产量、个体大小上极显著(p < 0.01)地高于通江湖泊,但在物种数和多样性指数上则要低得多(p < 0.01)。因此,江湖阻隔对湖泊渔业具明显影响,且正导致野生鱼类资源的进一步衰退。