太湖背角无齿蚌组织中8-羟基脱氧鸟苷的含量及在水体污染评价中的初步应用

对2003—2008年间采集自太湖不同水域的9个背角无齿蚌(Anodonta woodiana)样品组织中的DNA损伤产物—8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG)的水平进行了分析,同时研究了蚌体组织中重金属Cd2+和有机污染物PCBs的蓄积残留量,以探明水体污染和DNA损伤的相关性。研究结果显示,9个样本中的8-OHdG的含量在1.021～8.886ng·g-1之间,尤其以无锡三山岛和宜兴大浦这2个水域的样本最为突出,差异显著,表明上述水域已受到较严重的污染。PCBs在9个样本中有7个检出,但含量无明显差异(P0.05),表明PCBs并非引起背角无齿蚌体内DNA损伤的主要污染因素。而背角无齿蚌组织中的Cd2+残留量与8-OHdG水平间存在显著的剂量—效应关系,呈正相关。这一结果与实验室内的模拟试验相吻合,提示重金属Cd2+是引起水体中背角无齿蚌DNA受损的主要污染因素。研究显示,背角无齿蚌机体组织中的8-OHdG具有稳定性强、测定方法简单快速、在一定的范围内具有显著的剂量—效应关系、实验室与野外分析相吻合等特点,因此可作为分子生物标志物来评价生物体受水环境持久性污染物污染而导致的DNA损伤效应。     

太湖流域水环境演变与人类活动耦合关系

太湖流域水环境与人类活动之间存在相互制约、相互作用的关系。从 2 0世纪 6 0年代起 ,随着经济的发展、工业化与城市化进程的加速 ,流域水环境不断恶化 ,具有表征意义的太湖水体的TP ,TN ,COD浓度不断上升。本文把环境演变的人文驱动因素归纳为人口发展、经济发展、城市化、土地利用等 ,将其与太湖流域水环境耦合 ,得出探讨性结论 :太湖流域人类活动与水环境之间的互动关系大致经历了干预、干预—弱制约、干预—制约、干预—强制约四个阶段 ,每个阶段对应着不同的人类活动特征。流域水环境恶化经历了几十年 ,而水环境修复则需要人类更长时期的共同努力     

太湖西段入湖河流水质模糊综合评价

针对引起太湖富营养化的主要因素,以实测数据为基础,应用定性与定量、客观与主观相结合的模糊数学改进层次分析法(IAHP)确定权重,同时求出各水质级别的模糊隶属函数并计算相应的隶属度,最后应用模糊综合评判对太湖西段13条入湖河流断面的水质进行评价.结果表明,其中8条属于V类水体,从隶属度看其中5条污染最为严重.本研究为太湖入湖河流的治理方案、投资决策等的制定提供科学依据.     

基于扰动分析方法的AnnAGNPS模型水文水质参数敏感性分析

参数敏感性分析对于水文水质综合模型的构建及推广应用具有重要的意义.本研究基于AnnAGNPS模型机制,选取可能对模型产生影响的地形、水文气象、田间管理、土壤等4大类31个参数,以太湖地区典型低山丘陵小流域——中田河流域为实验区,利用扰动分析方法评价了模型参数对水文水质模拟结果的敏感性.结果表明,11个地形参数中,LS对径流、泥沙与氮磷等模拟结果普遍敏感,RMN、RS和RVC对泥沙输出分别为一般敏感和弱敏感,其余参数不敏感.水文气象参数中CN对模型径流和泥沙输出特别敏感,对其余结果也都比较敏感.田间管理与植被作物肥料参数中CCC、CRM和RR对泥沙和颗粒态污染物输出弱敏感,6个肥料参数(FR、FD、FID、FOD、FIP、FOP)对氮磷营养盐输出特别敏感.土壤参数中,K对模型除径流之外的所有结果都特别敏感,土壤氮磷含量的4个参数(SONR、SINR、SOPR、SIPR)对相对应的氮磷输出结果弱敏感.通过对中田河流域2005~2010年径流量的模拟和校正检验发现,模拟期与校正期年径流量偏差基本都在10%以内,模拟精度优秀.本研究对AnnAGNPS模型构建中的参数选取与校验调整具有直接参考价值,对研究区的径流模拟结果也证明了模型敏感性分析对于调参过程的可行性和该模型在太湖地区低山丘陵流域径流模拟的适用性,对于模型在国内的推广应用具有重要的指导意义.     

太湖湖滨带大型底栖动物的群落结构研究

为调查太湖湖滨带大型底栖动物群落现状和探索不同湖区之间差异,于2009年12月和2010年4月对太湖湖滨带49个采样点完成两次调查采样。共采集大型底栖动物3门7纲69种。太湖不同湖区的湖滨带之间分类数、平均密度和生物量都存在显著的空间差异(P0.05)。经过计算可以得出,各湖区大型底栖动物多样性和均匀度从高到低依次为东部沿岸、贡湖湾、东太湖、南部沿岸、梅梁湾、竺山湾、西部沿岸。不同湖滨带生态环境的差异,影响了大型底栖动物群落结构的组成。     

基于GOCI影像的太湖水体漫衰减系数遥感反演

漫衰减系数是水体光学中的一个重要参数.采用2006~2009年的太湖野外实测数据,分析了太湖水体漫衰减系数光谱特性及其影响因子,在此基础上,结合GOCI传感器数据,分别构建漫衰减系数经验模型和半分析模型,寻找适合GOCI影像的太湖漫衰减系数反演模型,并分析太湖水体漫衰减系数的时空变化特征.结果表明:1太湖水体漫衰减系数主要受非色素颗粒物吸收主导,以GOCI第4、5、7波段构建的多元线性模型反演漫衰减系数,效果最好;2太湖水体漫衰减系数值域主要分布在0~15 m-1,大体可以分为3个等级,低值区:0~4 m-1,中值区:4~8 m-1,高值区:8~15 m-1,部分高值区高于15 m-1;3太湖水体漫衰减系数存在一定时空差异性,从空间上来说,太湖水体漫衰减系数呈现一定的梯度性,从东部到西部逐渐变高;从时间上来说,早上太湖漫衰减系数相对较高,从上午到下午,大体上呈现逐渐降低的趋势.     

太湖西部入湖河口区表层沉积物磷素分布特征

采用SMT法对太湖西部主要入湖河流河口区大港河、乌溪港、庙渎港、大浦港、陈东港、社渎港、沙塘港以及太滆运河表层沉积物磷形态进行分析。结果表明:各河流河口区总磷分布由南向北含量逐渐升高,为300.84~824.89 mg/kg。其中,最高值出现在陈东港,比平均值高约35%;无机磷为表层沉积物磷的主要存在形态,其中西北部河口区铁铝磷含量较高,占TP含量为61%~80%;西部河口区钙磷含量较高,可能与其入湖河流沿岸土地利用类型有关;有机磷在西北部河口区所占比小于20%,可能由于西北部蓝藻爆发,有机磷被大量利用导致。     

利用高光谱反演模型评估太湖水体叶绿素a浓度分布

叶绿素a浓度是评价水体富营养化和初级生产力的一个重要参数,高光谱遥感是获取叶绿素a浓度的有效手段.为建立太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型,选取2015年5—7月共计60组同步实测高光谱数据和叶绿素a浓度数据,在地面光谱反射率和叶绿素a浓度相关性分析的基础上,使用2∶1的数据样本进行太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型的建立和验证,筛选模型分别为波段比值、三波段、荧光峰位置、峰谷距离、一阶微分、NDCI(Normalized Difference Chlorophyll Index)、峰面积、荧光峰高度、WCI(Water Chlorophyll-a Index)和四波段模型.结果表明,建模得到的四波段模型决定系数最高,峰面积模型的决定系数相对最低;四波段模型的反演精度最高,均方根误差(RMSE)为0.00376 mg·L~(-1),平均绝对误差(MAPE)为27.86%,而WCI模型的反演精度相对最低,RMSE为0.01231 mg·L~(-1),MAPE为45.11%.将反演精度最高的四波段模型应用于2015年8月3日的两景HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱影像数据,也得到较高精度,利用同步实测叶绿素a浓度验证的决定系数为0.7643,RMSE为0.00433 mg·L~(-1),MAPE为45.62%.在春、夏季叶绿素对水体光学特性占主导作用且叶绿素分布均匀的情景下,本研究可为太湖水域叶绿素a的高光谱反演和水环境监测提供有价值的参考,其它季节水体光谱特点的研究尚待进一步开展.     

太湖附泥藻类生物量空间分布及其与环境营养盐的关系

为了揭示富营养化浅水湖泊附泥藻类空间分布及其与环境营养盐之间的关系,于2015年6月9—15日对太湖进行高密度布点采样,研究了太湖表层沉积物上附泥藻类生物量及表层沉积物和水柱中氮、磷等营养盐含量的空间分布特征及其相互关系.结果表明,太湖附泥藻类生物量(以叶绿素a表征)空间异质性明显,最小值为0.07μg·g-1,最大值为1.66μg·g-1,平均值为0.34μg·g-1.附泥藻类生物量在太湖西北部及东太湖较高,其次是贡湖湾、梅梁湾及东部沿岸,在西南部湖区较低;太湖水体中氮、磷等元素含量也存在明显的空间变化,水体中氮、磷含量在竺山湾、梅粱湾及太湖西部明显高于其它湖区;太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、氮、磷等元素含量空间异质性显著,表层沉积物中总磷及各种形态磷含量的空间分布特征与水体中总氮、总磷分布特征类似,表层沉积物总氮及TOC的含量在太湖西北部(包括竺山湾)、梅梁湾、东部湖区(包括东太湖、胥口湾)较高,在西南部湖心区较低;太湖附泥藻类生物量与水体氮、磷含量、沉积物氮、磷及不同形态磷(Ca-P除外)含量均呈显著正相关关系(r≥0.18,p0.05).由此可见,太湖附泥藻类生物量的空间异质性既受水体氮、磷浓度的影响,也受沉积物氮、磷等营养水平的制约.本研究结果可为进一步研究附泥藻类在太湖生态系统中功能,以及深入探求太湖富营养化治理途径提供一定的理论依据.     

太湖流域水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准是水质基准体系的重要组成部分。由于不同地区的生态体系存在差异,所需要推导的水质基准也存在不同。目前太湖流域的水质基准研究刚刚起步,国内外制订的水质标准并不能代表太湖流域的水生生物和环境特征。因此,开展基于太湖流域的水生生物和环境特征的水质基准研究,对于太湖流域的水环境保护和水质管理具有重要的作用和意义。在水生生物水质基准的物种选择方面,选择了两种鱼类、两种浮游动物、3种底栖动物以及一种水生植物或浮游藻类,可以全面的代表太湖流域的水生态结构和营养等级。