太湖春季水体中的胶体有机碳含量及影响因素分析

在太湖梅梁湾及贡湖湾2个不同生态类型的湖区采集表层水样,利用切向流超滤技术(CFF)分离出所采水样中的胶体有机碳(COC,1kD～1μm),并对其进行定量分析.结果表明,所采水样中的COC浓度为1.79～2.05mg/L,占总溶解有机碳(DOC)的8.11%～22.13%.与其它有关水体相比,太湖水体COC的含量比河流低,但比海洋、海湾及河口等水体高.太湖表层水体COC含量随风浪的增大而减少,其原因可能是风浪增大后表层水中浮游生物减少所致.两湖区COC含量目前尚无显著差异.     

太湖水体中胶体相痕量金属浓度的季节变化

利用切向流超滤技术分离了太湖梅梁湾与贡湖湾2 个不同生态类型湖区水体中Cd、Cu、Pb、Fe、Mn 和Zn 等痕量金属的胶体相(1kD~1µm),研究了其浓度在不同季节的变化.结果表明,除了胶体Cd,太湖水体中胶体Cu、Pb、Fe、Mn 和Zn 的浓度均有显著或极显著季节变化(P<0.05 或P<0.01),其中胶体Cu、Fe、Mn 和Zn 浓度在冬季较高,胶体Pb 浓度在春季最高,在冬季也保持在较高水平.太湖水体中各痕量金属的总量是影响其胶体相浓度的主要直接因素,而季节变化则是一个重要的间接因素.     

水动力扰动作用对太湖水体胶体相痕量金属浓度影响的模拟

在水槽中模拟研究了太湖中动力扰动作用引发底泥再悬浮对水体Cd、Cu、Pb、Fe、Mn、Zn等痕量金属的胶体相浓度的影响.结果表明,上覆水各元素的胶体相浓度在模拟扰动22h后均达最高值,其中,胶体相Cd、Fe、Cu、Mn浓度均与水动力扰动强度显著正相关(r=0.799、0.709、0.820、0.788,P=0.001、0.007、0.001、0.001),胶体Pb、Zn浓度均与水动力扰动作用不相关(r=0.542、0.523,P=0.056、0.067);水动力作用主要通过改变上覆水各痕量金属总量和胶体有机碳(COC)浓度而影响胶体相痕量金属的浓度,而且,其影响存在一定的滞后效应;由于上覆水中COC浓度低于太湖水体,使得其对胶体相痕量金属浓度的影响比在太湖中显著.     

西太湖秋季蓝藻水华过后细胞裂解对溶解性有机碳影响

从2009年7月~2010年3月每月采集西太湖表层水样,分析叶绿素含量﹑蓝藻细胞裂解速率﹑磷酸盐浓度的变化,并通过切向流超滤系统分离得到的高分子量(1kDa~0.5μm)溶解性有机物的碳氮比值和高分子量溶解性有机碳浓度的变化.结果表明,西太湖蓝藻细胞裂解速率在11月达到最大值(0.43d-1),而磷酸盐和高分子量溶解性有机碳浓度分别在12月与9月达到最大值.细胞裂解速率与磷酸盐﹑高分子量溶解性有机碳浓度之间没有相关性,说明水华过后影响磷酸盐浓度﹑高分子量溶解性有机碳的因素很多,蓝藻细胞裂解只是其中重要因素之一.藻类水华的出现可能导致水体中其它磷形态(如有机磷)与磷酸盐之间的迁移转化,而大型浅水湖泊扰动导致的沉积物再悬浮和水华过后频繁的细菌活动都可能是影响高分子量溶解性有机碳的因素.秋季水华过后蓝藻细胞裂解释放的有机碳进入微食物网循环,引起细菌活动频繁,而溶解性有机物中含碳化合物比含氮化合物容易降解,所以碳氮比值逐渐减少.此外细菌通过硝酸盐合成溶解性有机氮也可能是碳氮比值减少的一个重要原因.     

中国对虾养殖系统中溶解有机碳和胶体有机碳的动态变化

运用切向超滤技术对中国对虾培养系统进行了研究。结果表明,在对虾周日观测中DOC和COC低值出现在下午,而高值则在夜间出现,一日之内波动剧烈,胶体有机碳的活性较大;在周日观测中COC/DOC%与DOC和COC有相近的变化趋势,但增大的趋势更为明显;在连续7d的动态观测中,DOC和COC与时间呈显著的线性正相关,系统内DOC和COC在培养过程中的自然积聚与换入海水物理混合的共同作用使得体系内的DOC和COC的浓度随着时间而缓慢的增加;在整个培养过程中,COC与DOC具有很好的线性正相关,其斜率为0 43,COC在对虾培养系统中占总DOC的比例远高于天然海水。     

太湖西北湖区表层水体颗粒态有机碳含量的季节变化及其来源解析

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口到湖心区设置5个采样点,于2012年9月—2013年8月逐月采集表层水体样品,测定了水温、蓝藻生物量和总细菌丰度,并分析了颗粒态有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)含量及颗粒态有机物(POM)的碳稳定同位素特征值(δ~(13)C_(POM))和碳氮比(C/N).结果表明,与DOC相比,太湖西北湖区表层水体POC含量变化范围较大,为(0.49±0.03)~(30.86±2.00)mg·L~(-1),冬季POC含量较低,春季和夏季POC含量达到最大值.降雨冲刷作用产生的悬浮物随着地表径流进入水体可能是引起汛期POC/DOC升高的重要原因.鉴于太湖水体风场影响下表层湖流作用会引起蓝藻在西北湖区堆积,5个采样点的蓝藻生物量没有显著差异.POC含量的差异仅存在于靠近陈东港的河口区S5与湖心S4之间(p0.05,n=10).蓝藻生物量与POC含量(r=0.634,n=48,p0.01)、δ~(13)C_(POM)(r=0.500,n=48,p0.01)均显著正相关,表明蓝藻是太湖西北湖区表层水体POC的来源之一.西北湖区秋、冬季δ~(13)C_(POM)显著低于春、夏季(p0.001,n=57),均值(-25.9‰±6.37‰)介于太湖δ~(13)C微囊藻(-20.9‰)和外源来源端元的碳稳定同位素特征值(-27‰)之间,表明内源和外源来源都是太湖西北湖区表层水体POC的来源,夏季表层水体POC的主要来源是内源,冬季河口区S5的主要来源是外源.POM碳氮比有显著季节变化规律,秋、冬季较春、夏季高(p0.001,n=55),平均值(9.36±2.80)较低,可能是内源来源POC及外源POC被细菌生物降解的结果.     

太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题.本研究选择了3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤,分别进行20℃和25℃的室内恒温培养,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点.结果表明,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述,但动力学特征依培养温度的不同而异.升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失,而铁聚水耕人为土没有显著变化.供试土壤总有机碳损失的Q₁₀系数分别为:潜育水耕人为土(11.1～14.1)＞铁渗水耕人为土(4.4～6.4)＞铁聚水耕人为土(0.63～0.73).这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土.溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化.可以认为,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关.故土壤升温下有机碳的损失不仅仅是温度对分解过程的反应速度的影响.当然,对于不同土壤间的这种差异还需从有机碳-土壤环境-土壤生物的相互关系上做进一步的工作.     

藻类水华对太湖梅梁湾不同粒径有机组分结构的影响

运用过滤和切向流超滤系统,分离得到2009年8月至2010年8月每月的太湖梅梁湾不同粒径水体有机物,测定了水体中颗粒态有机碳,高分子量和低分子量可溶解性有机碳的含量,并同步分析了叶绿素浓度,水体中各种有机物的碳氮比值和中性单糖含量.对不同形态有机碳浓度的比较发现颗粒态有机碳是太湖碳存在的主要形式.统计分析结果表明叶绿素浓度与颗粒态有机碳之间具有显著的相关性,说明浮游植物是颗粒态有机物的主要来源.此外高分子量可溶性有机物的碳氮比值和中性单糖含量均相对较高,这表明该有机碳的生物可利用性比其它形态的水体有机碳高.     

春季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2009年4～5月对黄东海大面积调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）的浓度和时空分布特征,并结合叶绿素（Chlorophyll a,Chl-a）和C/N摩尔比值探讨了POC的主要来源.结果表明,春季黄东海POC的浓度范围是24.33～2 817.29...     

太湖水域PH3的时空变化特征

以太湖为研究对象 ,考察了富营养化浅水湖泊中磷化氢的时空分布特征 .结果表明 ,湖面大气中PH3 由于受风向、天气等因素的综合作用 ,时空分布规律不太明显 .表层湖水和底层湖水由于受到风浪扰动 ,天气变化和船只等的影响 ,不同采样点PH3 的含量变化不大 .同时 ,PH3 浓度沿湖水垂直梯度方向的变化亦较小 .而过滤湖水与原始湖水中PH3 的时空变化在同一采样点位、同一采样时间 ,原始湖水中PH3 的浓度明显高于过滤湖水中PH3 的浓度 .底泥中PH3 含量的变化可能与湖底氧化还原环境和温度有关 ,对于水体污染比较严重的地方底泥PH3 含量较高 .     

太湖不同介质电导率时空变化特征

电导率是表征水体溶解性固体物质或盐度的重要参数,也是水体常规监测参数之一.为揭示太湖不同介质电导率的时空变化特征,对太湖水体水质历史数据(1980～2009年)以及近10年来野外监测数据(2009～2018年)进行统计分析.结果表明,近40年来太湖水体电导率呈显著上升趋势,并在1996～1997年发生突变.太湖水体电导率由1980～1996年的(239. 43±70. 60)μS·cm~(-1)增长到目前的(477. 31±23. 47)μS·cm~(-1),年均增长率10. 40μS·(cm·a)-1;空间上,西北湖区水体电导率显著高于东南湖区;水体电导率变化以主要离子变化为主导,氮营养盐的贡献基本可忽略;流域人类活动是引起水体电导率变化的主要因素.此外,太湖水体电导率受季节性径流的影响更为显著.与湖水电导率变化规律相比,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率均低于东南湖区,深层( 10 cm)则相反.剖面上,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率和深层( 10 cm)无显著差异,但东南湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率高于深层( 10 cm).沉积物电导率与有机质呈显著正相关(P 0. 01),与p H呈负相关(P 0. 05),表明有机质对金属离子活化迁移具有明显的促进作用,而酸性环境下更有利于离子的活化.对不同介质间电导率分析发现,表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)电导率均与上覆水电导率呈显著正相关(P 0. 01),而深层( 10 cm)沉积物及孔隙水电导率与上覆水电导率没有相关性,表明表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)对上覆水电导率有明显影响.此外,整个剖面上(0～50 cm)沉积物电导率和孔隙水电导率呈显著正相关(P 0. 01),说明沉积物和孔隙水之间进行着比较充分的离子迁移交换,两者之间的相互影响总体上高于对上覆水的影响.     

太湖表层沉积物中PPCPs的时空分布特征及潜在风险

使用HPLC-MS/MS技术,对太湖周边15个河流入库口和6个水源地沉积物中9种药物及个人护理品(PPCPs)进行检测,其几何均值范围分别为1.60~129 ng·g-1和1.36~22.0 ng·g-1,其中咖啡因的含量占15个河流入库口沉积物中9种PPCPs总含量的52%,为河流入库口沉积物中PPCPs的优势污染物,林可霉素、甲氧苄啶、阿奇霉素、磺胺甲恶唑、泰乐菌素等5种抗生素的含量占6个水源地沉积物中9种PPCPs总含量的79%,为6个水源地沉积物中PPCPs的优势污染物.从空间分布来看,太湖西偏北部分的竺山湾和宜兴东部湖区附近沉积物中的PPCPs含量较高;从PPCPs的组成来看,各采样点PPCPs有不同的来源,总的来说有市政污水排放、畜牧养殖业污水排放和水产养殖业用药直接施用于太湖水体等3个来源.15个河流入库口沉积物中人类使用药物对太湖沉积物中PPCPs含量的贡献较大,6个水源地沉积物中兽用及水产养殖业中使用的药物对太湖沉积物中PPCPs含量的贡献较大.本研究检测出太湖周边河流入库口中有较高含量的PPCPs,说明周边区域有污染源持续向太湖输入;应用风险商值(RQ)模型评价太湖表层沉积物中PPCPs残留对沉积物生态环境的影响,河流入库口与水源地对乙酰氨基酚、阿奇霉素和磺胺甲恶唑的RQ大于1,对沉积物生态环境具有高风险;卡马西平的RQ值介于0.1~1之间,对沉积物生态环境具有中风险;其他几种PPCPs化合物RQ值介于0.01~0.1之间,对底栖生态环境具有低风险.     

太湖沉积物中微生物和磷化氢的时空分布及关系

对2004年春、夏、秋、冬季太湖表层沉积物中微生物群落进行了调查.结果表明,好氧细菌夏季生长较好;放线菌春、秋季生长较好;有机磷细菌夏季分布数最大;无机磷细菌各季节间差异不显著(P>0.05);厌氧细菌春、夏季节分布要略高于秋、冬季节.在空间分布上,好氧细菌在鼋头渚分布最多,贡湖最少;厌氧细菌与好氧细菌分布规律类似;放线菌则与此相反;有机磷细菌为小丁湾>梅园>贡湖>东太湖>鼋头渚;无机磷细菌为东太湖>梅园>鼋头渚>小丁湾,贡湖.磷化氢(PH3)在太湖表层沉积物中含量在(1.71±0.74)～(176.47±0.98)ng/kg之间,最大值出现在冬季东太湖点,最小值出现在春季贡湖点.PH3与微生物的相关性分析表明,PH3与无机磷细菌显著正相关,与厌氧细菌的相关程度次之,与有机磷细菌则无明显的相关性.     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

太湖水体中NSAIDs的时空分布规律和生态风险评价

非甾体类消炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs)是太湖水体中检出频率较高的一类药物残留物,但目前尚无研究从整个时空角度报道多种典型NSAIDs混合物在太湖的赋存情况.为此,采用高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)技术检测了全太湖19个断面5种典型NSAIDs(双氯芬酸、布洛芬、吲哚美辛、萘普生和酮洛芬)的赋存浓度,分析了NSAIDs的时空分布规律及其与环境因子的相关性,并应用混合风险熵值(mixture risk quotient, MRQ)模型初步评估了NSAIDs混合物的生态风险.结果表明,相比于太湖中部,太湖北部、西部和东部水体的NSAIDs混合物赋存浓度较高,酮洛芬是NSAIDs混合物污染的主要贡献者;太湖水体中NSAIDs混合物在夏季(15.9～134.3 ng·L^-1)和秋季(16.4～144.6 ng·L^-1)的赋存浓度较高,而在春季(25.3～72.5 ng·L^-1)和冬季(14.6～57.4 ng·L^-1)的赋存浓...     

平水期和丰水期殷村港污染物浓度时空变异比较研究

殷村港是太湖的重要入湖河流之一.本研究在2010年4月(平水期)和6月(丰水期)对其从上游滆湖到下游太湖入口进行了2次全程高密度水质监测,并以化学需氧量(COD)和总氮(TN)为例,采用基于河流水系距离的地统计方法分析殷村港沿程污染物浓度的时空变化特征.结果表明:①COD和TN在平水期和丰水期呈现显著的时空差异.6月COD浓度显著低于4月,TN浓度变化截然相反.②2次监测期间,COD入河负荷较为稳定.4月和6月的COD浓度半变异函数皆呈指数型空间相关结构.该时期COD浓度变化主要受水文环境影响.③2次监测期间,源于农业的氮素负荷显著增加.大量无序的个体农户施肥行为使得6月TN浓度无显著空间相关性.6月TN浓度变化受农业施肥和水文环境的双重影响.鉴于太湖流域水情复杂,污染严重,地统计方法是研究该区域河流污染物浓度分布特征和预测污染物浓度的有力工具.