重金属污染沉积物质量评价研究—以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)探讨了沉积物中4种重金属(Cu, Pb, Zn, Cd)的沉积物质量基准(CSQC)值;根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属(Cu, Pb, Zn,和Cd)的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.     

我国水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准旨在保护水生生物不受水体中化学物质的有害影响,是水质基准体系的重要组成部分.不同区域水生态系统的生物区系不同,导致基准值也会存在差异.在综合研究美国、欧盟、加拿大、荷兰、澳大利亚和新西兰等国家和地区在推导水生生物水质基准的物种选择及其考虑因素的基础上,初步研究我国水生生物水质基准推导的物种选择原则.结果表明:推导我国水生生物水质基准需要选择来自8科的水生生物,分别为鲤科鱼类、硬骨鱼纲中的另一科、两栖动物纲的一科、浮游动物中节肢动物门和轮虫动物门各一科、底栖动物中节肢动物门和环节动物门各一科及一种最敏感的大型水生植物(或浮游植物),可全面代表我国水生态系统不同的营养级和生命形式.      

太湖水体多环芳烃生态风险的空间分布

以太湖梅梁湾、贡湖湾和胥口湾水体多环芳烃(PAHs)含量水平为基础,通过物种敏感度分布曲线计算三湖湾水体PAHs对水生生物的潜在危害比例,以此表征PAHs对太湖三湖湾水体的生态风险,并对其空间分布特征进行讨论.结果表明:PAHs对太湖三湖湾水体的生态风险大小依次是:Flua(1.1641%),Phe(0.2206%),Pyr(0.1633%),BaP(0.0175%),Ant(0.0021%),Flu(0.0005%), Ace(0.0000%),∑7PAH的联合生态风险(3.0954%)大于单体PAHs的生态风险. Ant, BaP和∑7PAH对梅梁湾(0.0209%,0.1237%和4.1018%)的生态风险显著高于贡湖湾(0.0023%,0.0085%,3.0414%)和胥口湾(0.0002%,0.0015%,2.3899%)(P0.05);Flu和Phe对胥口湾(0.0004%,0.1553%)的生态风险显著低于梅梁湾(0.0011%,0.2999%)和贡湖湾(0.0009%,0.2681%)(P0.05);Pyr和Flua对梅梁湾(0.3268%,1.7156%),贡湖湾(0.1697%,1.2386%)和胥口湾(0.1044%,0.8339%)水生生物的生态风险具有显著性差异(P<0.05).空间分布表明:梅梁湾西北部PAHs的生态风险最大,贡湖湾北部次之,胥口湾最小.     

亚磷酸盐降解微生物的筛选、鉴定和降解特性

从太湖底泥中筛选出一株能够利用亚磷酸盐(+3价)的细菌P1.通过生理生化实验及16S rDNA基因序列分析鉴定,P1菌与所有已知菌的同源性都很低,属于未知的新菌株.P1菌的最适培养条件为:pH6.5~7.0、温度30℃.P1菌能以亚磷酸盐为唯一磷源生长,在60~100mg P/L的初始亚磷酸盐培养条件下,100mgP/L的亚磷酸盐培养基中亚磷酸盐减少量最大(11%),培养基中生成正磷酸盐的比例最高1.6%.初始亚磷酸盐浓度越低,碱性磷酸酶(BAP)活性越高,60mgP/L的亚磷酸盐培养基中BAP的最高活性为1.86mol PNP/(L菌液·h).P1菌可能通过BAP将亚磷酸盐转化成生物体内所需的磷源.     

基于RepastS平台的太湖水环境系统承载力研究

运用计算实验方法,以计算机为工具,构造太湖水环境系统承载力模型,通过研究水和人类的各主体行为得出太湖水环境系统的整体特征,并通过人口、TP、TN、CODMn承载度来反映。研究结果表明太湖目前点源污染得到了有效控制,但面源污染和城镇生活用水污染尚需要重点治理。实验显示:通过系统参数的调整,将大大改善太湖现有水环境系统。     

太湖流域有机毒物污染现状与控制对策

富营养化控制一直以来是太湖水污染防治的重中之重,但太湖流域的有机毒物污染也不容忽视,已对饮用水安全构成潜在的威胁。从分析太湖流域工业污染现状入手,提出了化工、印染为太湖流域有机毒物污染的重要来源,阐述了对太湖流域进行有机毒物污染控制的重要性,总结了太湖流域有机毒物污染控制存在的问题,在此基础上,提出了太湖流域工业污染源有机毒物控制对策建议。     

外源输入对底泥疏浚新生表层磷恢复及迁移的影响

外源输入对底泥疏浚新生表层磷恢复及迁移转化的影响尚不清楚,阐明该问题对于底泥疏浚实施后流域尺度上的外源控制及管理具有重要的意义.本研究以太湖梅梁湾沉积物为研究对象,采用野外原位模拟疏浚的方法研究在有无外源颗粒物输入条件下,疏浚前后新生泥水界面磷的迁移转化过程,并探讨疏浚对内源磷释放的控制效果.结果表明,疏浚后阻止外源颗粒物输入对沉积物总磷(TP)和总氮(TN)的控制产生着积极的影响;疏浚显著降低了表层沉积物潜在可移动磷的含量,有外源颗粒物输入组潜在可移动态磷(Mobile-P)含量显著高于无外源组,变化的Mobile-P以铁结合态磷(Fe-P)为主,有机磷(Org-P)次之,弱结合态磷(Lb-P)含量较低不足总磷的1‰;实验210d后,有外源颗粒物输入疏浚组间隙水PO_4~(3-)-P浓度低于未疏浚组,无外源疏浚组显著低于未疏浚组(P 0. 05);无外源疏浚组间隙水PO_4~(3-)-P浓度保持着较低的水平,其余组间隙水中PO_4~(3-)-P浓度呈现先增加后减小的趋势,间隙水PO_4~(3-)-P浓度与其对应分层沉积物中Fe-P含量显著正相关;冬春季间沉积物的源-汇功能发生了转变,沉积物对上覆水由汇转变成为源;疏浚措施降低了底泥内源磷释放速率,可有效控制其内源磷释放,阻止外源颗粒物输入对疏浚控制内源磷负荷起到了较好的促进作用.     

太湖和巢湖夏季蓝藻水华期间产毒微囊藻和非产毒微囊藻种群丰度的空间分布

应用荧光定量PCR技术对蓝藻水华暴发期间太湖和巢湖水体中产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度的空间分布进行了研究.分别以微囊藻毒素合成基因基因家族成员mcyD和小核糖体16S rDNA序列构建定量PCR标准曲线,研究产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度.结果表明:太湖和巢湖微囊藻种群由产毒微囊藻和非产毒微囊藻组成;蓝藻水华暴发期间,微囊藻种群组成及其丰度分布具有明显的空间差异性:太湖产毒微囊藻种群丰度为9.89×104～4.51×106 copies mL-1,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例为20.5%～38.1%;巢湖产毒微囊藻种群丰度为4.12×104～5.44×106 copies mL-1,其占总微囊藻种群的比例为8.4%～96.6%.总的来说,富营养化严重的湖区总微囊藻和产毒微囊藻种群丰度较高,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例也较高.图7表3参29     

太湖梅梁湾浊度对风值的时滞性响应研究

基于野外高频同步观测数据,采用风值来定量表征风向风速变化,并利用广义相加模型(GAM)揭示太湖表层和底层浊度对单独风速、综合风值的滞后效应.结果表明:小风状态下(风速<4m/s或风值<3),太湖梅梁湾的浊度较低,随着风速增加,浊度呈持续性增长;随着风值增加,前期浊度呈增长趋势后期逐渐呈平缓趋势;风向的短期变化对浊度的影响较小,单向风的长时间累积对浊度影响较大;表层浊度对单独风速的滞后响应时间是5h45min、对风值的滞后响应时间是1h;而底层浊度对风速和风值的滞后时间分别为7h和2h;说明浊度对风速和风向均存在一定的延迟效应,随着水深的增加,由于地形等其他因素的影响,湖流存在一定垂向切变,风向对浊度变化的影响逐渐减小.该研究结论揭示仅仅研究风速对浅水湖泊的生态系统的影响存在一定不足,风向的影响不容忽视.同时考虑风向和滞后效应的双重作用对富营养化模型精度的提高有着重要影响.     

太湖沉积物中无机硫的化学特性

选取太湖富营养化相对较严重的梅梁湾北部(ML)与西五里湖(WL)为研究对象,对沉积物及其间隙水中的无机硫形态进行了分析.结果表明,WL 和ML 间隙水中Fe²⁺的平均含量分别为72.1~162.7µmol/L 和63.0~182.7µmol/L,是∑S^2-的18 倍和6 倍,分析认为,太湖沉积物中的还原环境是以Fe³⁺为主导而并非SO4^2-.沉积物中酸性可挥发性硫化物(AVS)的含量为1.0~11.7µmol/g,在未受污染湖泊范围之内.黄铁矿态硫(Pyrite-S)/AVS>3,表明AVS 能够高效地转化为黄铁矿,也说明黄铁矿是SO4^2-还原的主要产物.沉积物中黄铁矿化程度(DOP)<10%、硫化程度(DOS)<14%,说明黄铁矿的形成主要受SO4^2-的控制.