抚仙湖不同污染来源沉积物微生物解磷能力分析

以云南抚仙湖为研究对象,分析了不同污染来源沉积物微生物量、碱性磷酸酶活性(APA)和微生物解磷能力的垂向分布特征和水平分布特征.结果表明,抚仙湖各采样点沉积物微生物生物量与APA垂向分布趋势相似,总体上随着深度增加逐渐降低,微生物作用主要表现在表层.在空间分布上,富营养化星云湖以泄水为主的南岸隔河口微生物生物量和APA最高,其次为以农业面源污染为主的北岸梁王河口和以磷矿开发为污染来源的北岸东大河口,再次为受人类活动影响较小、以自生有机污染为主的湖心和东岸老凹嘴,以自然水土流失为主的西岸尖山河口微生物生物量和APA最低.沉积物微生物生物量和APA体现了不同外源污染对抚仙湖各湖区的影响不同.抚仙湖沉积物微生物对有机磷和无机磷均有解磷能力,并且无机磷解磷能力大于有机磷.沉积物解无机磷细菌数量和APA决定了抚仙湖沉积物磷释放强度,造成了抚仙湖较高强度的内源磷污染负荷.     

福建闽江水口库区飘浮植物覆盖对水体环境的影响

为了探索城市富营养化湖泊生态修复技术,2000年9月在南京市莫愁湖物理生态工程试验区内,开展了隔离外源污染、覆盖底泥和种植水生植物对湖泊水质平均水平和水体脉动强度影响的比较研究．试验结果表明,通过围隔隔离外源污染可在较短时间内迅速改善湖泊TN的平均水平,但难以提高湖泊生态系统的稳定性;通过覆盖底泥控制内源污染难以改善湖泊水质的平均水平,并且难以提高湖泊生态系统的稳定程度;种植水生植物不仅能够全面改善湖泊水质的平均水平,而且可以提高湖泊生态系统的稳定性．此外,富营养化湖泊中,藻类生长与湖水营养盐浓度并不存在正相关的关系．因此,对城市湖泊富营养化的防治,在控制外源污染降低营养盐浓度的同时,应恢复湖泊原有的以水生高等植物为主的生态系统．     

上行与下行效应对浮游动物的长期影响评价——以滇池与抚仙湖沉积物象鼻溞(Bosmina)为例

近年来云南高原湖泊面临富营养化、渔业活动增强等多重环境压力的叠加影响,对湖泊的有效治理与生态修复急需对多重压力下生态系统的响应模式进行系统了解.现有研究表明在系统生产力和捕食压力的不同配置下,湖泊系统主要组成(如浮游动物)的响应特征可能出现差异且捕食压力可能随营养水平的变化而改变,目前对云南湖泊生态系统的研究主要集中于单一环境压力下的生态响应.本研究以目前分别处于重富营养和中-贫营养水平的滇池和抚仙湖为研究对象,应用湖泊沉积物记录进行多指标分析,探讨受外来鱼类影响下两个大型湖泊浮游动物长期响应模式的异同.通过象鼻溞生物量与个体大小等指标,重建了近百年来滇池与抚仙湖典型浮游动物的变化历史,结果表明随着湖泊生产力水平(如沉积物色素生产量)的增加,2个湖泊中象鼻溞生物量显著增加,同时物种相对组成出现明显变化(如Bosmina longispina被B.longirostris取代),指示湖泊上行效应对浮游动物的控制作用.同时象鼻溞的生物量、壳长与触角长度的变化在1960s与1980s有明显降低的趋势,与同期外来鱼类(如银鱼)引入与渔业产量增加的时间一致.进一步应用多变量回归分析与方差分解方法来定量评价上行与下行效应对象鼻溞生物量变化的驱动强度,结果表明富营养化(沉积物色素)和捕食作用(象鼻溞壳长)对浮游动物长期变化的驱动强度比较相似(分别解释了生物量变化的77.25%和83.59%),然而在滇池下行效应对象鼻溞生物量的独立影响比在贫营养的抚仙湖中更强(分别为15.46%和10.39%),上行效应对象鼻溞生物量的影响在抚仙湖要明显强于滇池(分别为69.74%和19.67%),而在滇池上行与下行效应的相互作用强度明显强于抚仙湖(分别为42.12%和3.46%).结果表明随着湖泊营养水平的升高,浮游动物的生物量在2个湖泊中均显著增加,而外来鱼类(如太湖新银鱼)的引入和经济鱼类数量的增加加剧了对浮游动物的捕食压力,造成了浮游动物的生物量降低和个体减小.但在快速富营养化的滇池,对浮游动物的捕食压力随营养水平的变化出现较强的依赖性,而在总体处于中-贫营养水平的抚仙湖中此相互作用较弱.结果表明在不同营养水平的大型湖泊中,营养水平的变化幅度可以导致鱼类捕食压力的差异性变化,指示了对鱼类捕食压力的评价和浮游动物长期变化的特征分析需要考虑湖泊的营养水平与富营养化过程的差异.总之,富营养化和外来鱼类的引入导致了高原湖泊生态系统的快速响应与结构变化,因此对高原湖泊的生态修复需要考虑湖泊营养水平对生态系统结构与食物链作用的影响.     

抚仙湖北部沉水植被演变规律及其生态指示意义(1987—2020年)

抚仙湖有近210亿m³的优质淡水资源,具有重要战略价值,但是近年来出现水质退化的现象.沉水植被是湖泊生态系统功能维持的重要生物门类,其演变过程能反映和影响整个生态系统的变化,目前还缺乏对抚仙湖沉水植被长期连续地观测记录.本文基于Landsat遥感数据分析了抚仙湖北部沉水植被面积的动态变化,结合气候变化和水质水文要素分析发现：抚仙湖北部湖区沉水植物在1987—2020年间存在先减少后增加的变化趋势;1987—1995年,沉水植物分布面积约占北部湖区面积的1.64%;1996—2010年北部湖区沉水植被分布面积缩减,湖泊处于高水位低营养状态,水位上升是此时期沉水植物面积减少的主要原因;2011—2020年,水位降低,营养增加,营养和水位的共同作用导致抚仙湖北部湖区沉水植物面积显著增加.沉水植物覆盖度变化伴随着沉水植被以苦草为优势种群转为以穗花狐尾藻为优势种群,沉水植被结构转向耐污染性更强的属种.通过抚仙湖北部湖区沉水植被发育与营养、水位等驱动因子的关系分析,建议现阶段需要严格限制入湖氮磷排放,强化水生植被的长期动态监测,构建水量、水质、水生态一体化监测体系,并开展抚仙湖生态系统演变的模拟和预测,防止抚仙湖生态系统出现突变,以维持抚仙湖生态系统功能多样性.     

南京玄武湖鱼类暴发性死亡原因分析

南京玄武湖近年来死鱼事件频发，对该湖水生生态系统的长期监测结果表明，湖水富营养化和沉积物污染十分严重；但生态毒理学研究表明，湖水和沉积物等对鱼类尚未见有急性毒性作用．根据玄武湖鱼类死亡症状，从玄武湖鱼体上分离到一种致病力极强的鱼类病原菌──嗜水气单胞菌（Aeromonashydrophila），研究了该病原菌的致病特性，并系统地分析了水质主要污染指标、水体富营养化、藻类种群动态、沉积物污染及其氧化还原层（Eh，＋200mV）等多种因素对玄武湖鱼类暴发性死亡的发生和流行的影响．研究结果表明，近年来玄武湖频频发生的暴发性死鱼多系病原菌感染鱼体引起的鱼类暴发性出血病（鱼类环境病）所致，而该湖水体长期处于严重富营养和有机污染状态以及年久未清的沉积物等是这种“鱼类环境病”的诱发因素．     

国际湖沼学会2009年学术讨论会通知

淡水资源是人类最宝贵的资源,不仅是所有生命赖以生存的物质,也是决定社会经济发展的主要因素之一.随着全球人口的增加和社会经济的快速发展,淡水资源短缺的现象日益严重,而富营养化、有机物污染、生物入侵、土地利用变化等因素使淡水生态系统不断退化,进一步加剧了淡水资源的紧缺,甚至威胁到人类的健康与生存.同时,全球变化,尤其是气候变暖,不仅影响到降雨和淡水资源的分布,还影响到淡水生态系统和水环境的变迁,因此如何应对全球变化所带来的影响成为未来水环境保护与治理必须考虑的重要内容.     

不同尺度流域地表径流氮、磷浓度比较

选择太湖上游为研究对象,采集了1-400 km2不同尺度小流域产出径流TN、TP浓度实测数据,结合前期开展的地表坡面流人工暴雨实验监测结果,开展不同尺度流域水质监测对水体面源污染产出浓度估算影响的比较研究,探讨流域尺度之间入渗、汇流以及伴随的流域生态系统营养盐调节机制的差异．结果表明,流域监测尺度对土地利用面源污染产出浓度估算有较大影响．地表坡面流由于未经过流域汇流过程伴随的下渗滤过与吸附等过程,产出径流TN、TP浓度一般高于小流域．小流域林地生态系统具有较强的入渗机制、接近自然的生态沟谷汇流网络,对面源污染TN、TP有较强的削减作用．农业生态系统较弱的入渗机制、人工沟渠汇流网络对面源污染TN、TP的削减作用较弱．现代农业造成流域面源污染增加不仅仅是因为人类农业活动对流域局部土体及养分的改变,农业生态系统改变流域自然生态系统整体水文过程及营养盐调节机制也是面源污染增加的重要因素之一,恢复小尺度的生态沟谷网络系统对削减流域面源污染具有重要的意义．     

蟹、鱼网围混养对草型湖泊氮磷平衡的影响

富营养化是当今的水污染治理难题,而农业非点源磷污染与水体富营养化的发生有着密切的关系,目前农田生态系统中广泛存在的磷素投入过量和由此导致的土壤磷素积累加剧了磷素向水体的流失。本文根据国内外最新研究成果,分析了农田土壤磷素流失对水体富营养化的影响,指出了减轻农业非点源磷污染的重要性,对目前所采用的农业非点源磷污染重点控制区的确定方法和一些主要防治措施的效果进行了评述。     

长江口中华绒螯蟹亲体捕捞量现状及波动原因

对二十多年来抚仙湖表层湖水中藻类的第一手监测资料做了比较系统的分析研究,以揭示其发展趋势与成因.结果表明,抚仙湖浮游植物生物量增长了10.5倍,种群结构从45种增加到78种,主要原因是入湖TN、TP滞留率高达88.5%和93%,星云湖泄水高浓度藻量,为抚仙湖藻类增长提供了种源及营养源.     

《翻阅巢湖的历史——蓝藻、富营养化及地质演化》等专著出版

《翻阅巢湖的历史——蓝藻、富营养化及地质演化》最近由科学出版社出版．这是一部从淡水生态学、湖沼学、遥感、水文学、古环境演化等视点分析巢湖的蓝藻、富营养化及地质演化历史的专著．全书共分10章,分别从巢湖蓝藻的历史演变和空间格局、湖水和水产品中囊藻毒素的污染现状、沉积物和流域表层土壤中的氮磷分布格局、氮磷输入和湖水中氮磷浓度的历史变化、泥沙淤积的历史变化、生态系统变化、地质历史变迁等角度对巢湖进行了较系统的分析,并通过和太湖及其它湖泊的比较分析,     

A comparative study of the hopanoid hydrocarbons in sediments of two lakes (Fuxian and Changdang) with contrasting environments

Biologically configured ββ-hopanes, geologically configured αβ-hopanes and the biogenic hopenes were determined in dated sediment cores from Lake Fuxian in SW China and Lake Changdang in Eastern China in order to investigate anthropogenic influences on the abundance, composition and provenance of hopanoid hydrocarbons in lake sediments. Based on the results, hopenes were prevalent, with maximum values reaching 148.9 μg g⁻¹ TOC in sediments of Lake Fuxian, an oligotrophic deep lake (average depth 89.6 m), where the long water column provided ample potential for the growth of hopene-producing bacteria especially the cyanobacteria. Sediment hopenes have diminished in abundance to values of 13.4–78.5 μg g⁻¹ TOC in Lake Changdang, a eutrophic shallow (average 0.8–1.2 m) body, reflecting comparatively reduced importance of nutrient level on hopene production. Historical trends in hopenes input to the sediments of each lake are strongly dependent on nutrient status. During the last few decades, human-induced eutrophication has greatly boosted bacterial production, enhancing the accumulation of hopenes in sediments. Inputs of petroleum-derived αβ-hopanes were exceptionally high (average 71.2 μg g⁻¹ TOC) in post-1968 sediments from Lake Changdang, their increase coinciding with the advent and acceleration of petroleum product use around the lake, in particular by fishing boats. Lake Fuxian on the other hand, has undergone slower economic development and the appearance of petroleum-derived αβ-hopanes in sediments was delayed to 1990 since when the average value has been 27.1 μg g⁻¹ TOC. The abundance of αβ-hopanes in Lake Changdang has created a marked decrease in the relative contribution of hopenes to total hopanoids since 1968. Conversely, the amounts of αβ-hopanes introduced to Lake Fuxian since 1990 has yet to yield a clear change in the overall proportion of hopenes, but the abundance of ββ-hopanes has declined relative to total hopanoid levels for the period.     

湖北长湖富营养化状况及时空变化(2012-2013年)

为评估长湖水体富营养化程度,2012-2013年分4个季度对全湖区20个采样点的物理、化学和生物要素进行监测,在评价水质现状的基础上采用综合营养状况指数法和浮游植物细胞丰度指数法综合评价水体营养状况,并应用典型相关分析(CCA)方法揭示水体富营养化状况与湖泊理化要素之间的典型相关性.结果显示:4个季节长湖全湖区的水质均处于地表水IV类~劣V类水标准;综合营养状态指数值在49.54~82.55之间,浮游植物细胞丰度在2.88×106~61.73×106cells/L之间,均显示其处于富营养化状态;长湖富营养化状况的分布呈现一定的时空差异性;CCA分析显示,长湖理化要素变量可解释68.6%的水体富营养化状况变量的变异,影响其富营养化状况的主要理化因素有水体总磷、总氮、溶解氧、亚硝态氮、硝态氮浓度,水深和沉积物总磷、总氮含量.长湖水体富营养化主要是由于外源的磷污染,其次是氮污染,富营养化最严重的夏、秋季浮游植物的生长主要受氮营养限制,而冬、春季则部分受磷营养限制,部分属于过渡类型.因此,建议大力削减围网/围栏养殖量,同时考虑结合水生植物栽种等生态工程建设措施以降低长湖水体发生严重富营养化的风险,并进一步改善长湖的水质现状.     

基于色度角的岱海水体营养状态遥感评估

湖泊富营养化已经成为水资源领域的研究焦点,是水环境领域面临的长期严峻挑战.为探明干旱半干旱区域湖泊营养状态,以典型岱海水体为例,利用2019—2020年6次野外实测数据为基础,针对Sentinel_2A和Landsat_8 OLI遥感数据,基于营养状态指数TSI_SDD与色度角之间的相关关系,建立了岱海水体营养状态评估模型,并利用1986—2020年遥感影像数据,得到了长时间序列的水体营养状态.结果表明:(1)本文建立的营养状态评估模型,根据精度检验结果显示模型精度较好,决定系数(R²)为0.74,均方根误差(RMSE)为3.66,平均绝对百分比误差(MAPE)为4.84%.(2)将算法应用到时间序列MSI、TM、ETM+和OLI数据,得到了岱海水体1986—2020年的营养状态动态特征.结果表明,岱海水体面积逐年减少,且多数时间处在轻度富营养化状态.水体富营养化现象大体上从边缘逐渐向湖中心趋于缓和,离岸边越近富营养化现象越严重,通常趋向湖中心以中营养为主,整体上贫营养化现象极少.(3)岱海营养状态时空变化与气温、风速和降水量等气候因子的相关性并不显著,对其解释率为13%.气候因子对营养状态的月变化影响显著,对其解释率为93%.     

抚仙湖近60年来沉水植物群落变化趋势分析

自1960s以来,抚仙湖沿岸带沉水植物群落发展迅速,而监测频率相对不足.为了解抚仙湖沉水植物群落现状及过去60年内的变化趋势,于2016年7月,对抚仙湖全湖沉水植物进行调查,并结合以往多次调查数据进行趋势分析.本次调查设置了36条样带共41个样点.在实测数据验证后,使用卫星多光谱相机数据基于归一化植被指数(NDVI)计算全湖沉水植物分布面积.此外,计算了物种在沿岸带植被区的平均生物量、优势度和群落多样性指数.结果表明:抚仙湖沉水植物2016年夏季分布面积为5.14 km2,平均生物量(鲜重)密度为9.8 kg/m2,最高48.7 kg/m2,全湖总现存量(鲜重)5.02×104t;共采集到沉水植物13种(类),隶属于5科6属.其中,生物量最高的物种是金鱼藻(Ceratophyllum demersum),其次是黑藻(Hydrilla verticillata)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum);出现频度最高的物种是穗花狐尾藻,其次是苦草(Vallisneria natans)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus);物种优势度最大的物种是穗花狐尾藻,其次是金鱼藻和黑藻;抚仙湖各样点沉水植物香农-威纳多样性指数介于0.05～1.28之间,全湖平均值为0.75;除轮藻类外,沉水植物群丛的冠层在1.5～4 m之间,其中金鱼藻群丛冠层最高.丝状附着藻大量出现,附着在高大的沉水植物冠层上的生物量远远多于附着在基质上的;丝状附着藻主要附着在群落上层沉水植物100 cm以内的植冠上.在过去的60年来,抚仙湖沉水植物分布面积、全湖总生物量和物种丰富度呈增加的趋势;低矮的草甸型物种如轮藻类、苦草等优势度下降,高大的冠层型沉水植物如穗花狐尾藻、金鱼藻等成为优势种;外来物种伊乐藻在最近几年出现并成为次优势种;丝状附着藻生物量增加.以上结果表明,目前抚仙湖沉水植物群落处于生物量、分布面积和多样性最高的阶段,是维持和保护的关键时期.但相比于国外类似湖泊,抚仙湖沉水植物丰富度一直较低,目前冠层型植物占优势、外来物种快速发展和丝状附着藻增殖的态势,将会引起群落结构不稳定,如果不加以保护和管理,可能会朝着富营养化湖泊的群落结构方向发展,进而对沿岸带水质产生不利影响.除了进一步控制抚仙湖入湖营养负荷外,我们建议对群落上层高大的冠层型沉水植物进行收割,收割深度为100 cm,从而控制冠层型沉水植物以及附着在其上的丝状附着藻,为草甸型沉水植物的发展创造条件,引导抚仙湖沉水植物群落向贫营养化湖泊的群落结构方向发展,但其可行性尚需开展研究.     

基于长时间序列乌梁素海水环境变化趋势及生态补水等关键驱动因子分析(2011—2020年)

基于2011—2020年乌梁素海水质监测数据,将综合营养指数法、PCA排序法和ArcGIS克里金插值法有机结合,综合评价2011—2020年乌梁素海水体富营养化程度年际时空变化特征,厘清引起水体富营养化发生变化的关键性驱动因子。研究结果表明:(1)乌梁素海水体总磷和总氮的峰值出现在平水期,氨氮的峰值在枯水期,COD_Mn的峰值在丰水期,水质整体以地表Ⅲ类水为主。(2)2011—2020年湖体水质经历了由轻度富营养-中营养-轻度富营养-中营养的变化过程,综合营养状态指数在60～70(中度富营养)的湖区面积占比由21.49%逐渐消失,综合营养状态指数在30～50(中营养)的湖区面积占比由23.84%扩增到44.87%。(3)乌梁素海生态补水量与总氮、总磷、COD_Mn和综合营养状态指数呈负相关,是影响湖泊水体营养化的另一个关键性驱动因子。     

鄱阳湖氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养化评价

根据2008-10至2009-07之间4次的记录资料,阐述了鄱阳湖区氮磷营养盐的时间以及空间变化特征,并对硝氮、氨氮、磷酸盐和pH进行了相关分析,对鄱阳湖区进行了潜在性富营养化评价.结果表明:该湖区氮磷营养盐随时间和空间的不同呈现不同的变化规律,湖区水质受河流径流以及浮游植物的影响较大.在时间分布上表现出4月份的N/P比值最小,说明该季节正是浮游植物生长和繁殖最主要时期.在空间分布上表现出鄱阳湖的上游污染物浓度远小于下游污染值,湖区向出湖口浓度有增高趋势.N/P值从10月份的7.8上升至1月份的31.2,随后下降到4月份的7.4,在7月份又上升至8.9.氮磷营养盐和pH表现出不同的相关关系,如在4月份无机氮和pH的相关系数达0.5.综合各项因子的分析可以得出,潜在性富营养化评价结果是鄱阳湖在调查期间为磷污染比较严重.     

利用210Pb、137Cs和241Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的210Pb、137Cs和241Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年137Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用137Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm2·a)、0.052g/(cm2·a)和0.039g/(cm2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于241Am 的1963年蓄积峰可以提高137Cs计年的准确性。根据210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。