夏季短期调水对太湖贡湖湾湖区水质及藻类的影响

贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,湖湾水体生态环境的变化是对调水工程净水效果的最好响应,因此本文针对贡湖湾一次夏季短期调水展开调查研究,分别取2013年7月24日(调水前)和2013年8月18日(短期调水后)两次监测水样的水体理化指标和浮游藻类群落数据进行了对比分析,并对浮游藻类群落与环境因子做了相关性分析.结果表明:受来水影响,短期调水后监测区水体的p H略有下降,溶解氧、浊度、硝态氮、总氮、总磷以及高锰酸盐指数等水体理化指标浓度均较调水前有所升高;其中受调水影响最为显著的区域为望虞河的入湖口区、湾心区.两次监测调水前后湖区水体优势藻种属未发生变化,仍以微囊藻为主,但蓝藻种属比例有所下降,绿藻和硅藻等种属比例则有所上升.望虞河入湖口区和贡湖湾湾心区的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数受调水的影响升高.同时,浮游藻类群落结构与受水水体理化参数的冗余分析结果表明,此次监测的短期调水后,太湖贡湖湾监测湖区水体p H、溶解氧、硝态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等环境因子与浮游藻类的群落分布呈显著相关,是影响受水水体中藻类群落的主要环境因子.     

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对“引江济太”工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明：2016年前后,“引江济太”年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m³,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,“引江济太”与2016年后太湖总磷反弹相关性不强.“引江济太”调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,“引江济太”调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,“引江济太”调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前“引江济太”工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保“引江济太”对太湖继续产生良性的影响.     

2010-2017年太湖总磷浓度变化趋势分析及成因探讨

近年来,太湖流域各省市政府加大治理力度,流域水体水质取得明显好转,氨氮浓度和总氮浓度呈大幅度下降趋势,然而太湖水体总磷浓度呈上升趋势.为探讨太湖总磷浓度升高的原因,采用太湖流域管理局2010年以来的水质水量实测数据、遥感监测数据等,分别从太湖入湖河流污染负荷量、水生植被和蓝藻与总磷浓度的关系3个方面进行相关性分析.结果表明,入湖河流总磷浓度高于太湖水体总磷浓度,且磷不易出湖,逐年总磷净入湖量持续累积与太湖总磷浓度有明显的正相关性,入湖污染负荷量大是太湖总磷浓度居高不下的根本原因;水生植被可吸收湖泊沉积物中的营养盐,并抑制底泥再悬浮从而降低内源性营养盐的释放,东太湖水生植被的大量减少,一方面减少了沉水植物对磷元素的吸收,另一方面增加了风浪对底泥的扰动再悬浮,造成磷元素释放,是造成湖水总磷浓度升高的重要因素;近年来太湖蓝藻密度呈上升趋势,受其影响,总磷浓度也有上升,蓝藻水华加快湖体磷循环,藻类密度增加也是太湖总磷浓度升高的影响因素之一.     

基于质量平衡的太湖氮、磷自净能力计算

以太湖为研究对象,利用2010年实测的进出太湖的水量和水质资料计算了太湖水体自净能力,在分析河道入湖、降雨、调蓄量等入湖水量水质基础上,探索了基于质量平衡原理的太湖总氮、总磷自净能力计算方法.结果显示,通过考虑出入湖负荷量的方法得到太湖总磷和总氮的自净率约为48%和42%,采用基于质量平衡原理得到太湖总磷和总氮的自净率分别约为52%和49%.另外,还分析了这两种方法的优缺点,提出进一步研究太湖自净能力的工作方向.     

2005-2017年北部太湖水体叶绿素a和营养盐变化及影响因素

利用国家生态观测网络太湖湖泊生态系统研究站对北部太湖14个监测点2005-2017年的营养盐和叶绿素a浓度逐月监测数据,分析了北部太湖2005年以来水体营养盐和叶绿素a变化特征,探讨了叶绿素变化的影响因素.结果表明,2015年以来,北部太湖水体叶绿素a浓度呈现显著增高特征,特别是5-7月的蓝藻水华灾害关键期,水体叶绿素a浓度增幅更加明显;营养盐方面,氮、磷对治理的响应完全不同：水体总氮、溶解性总氮、氨氮的降幅很明显,甚至在春末夏初的蓝藻生长旺盛期出现了供给不足的征兆;但水体总磷降幅却不明显,加之蓝藻水华的磷"泵吸作用",近3 a来水体总磷浓度反而有升高趋势,溶解性总磷浓度也无明显下降趋势.不同湖区的营养盐变化也不相同：西北湖区溶解性总氮、溶解性总磷浓度显著高于梅梁湾、贡湖湾和湖心区,而且后3个湖区的水质呈现均一化趋势.统计分析表明,北部太湖水体叶绿素a浓度与颗粒氮、颗粒磷、总磷、高锰酸盐指数均呈显著正相关,与溶解态氮呈负相关;5-7月水华关键期北部太湖水体叶绿素a浓度与上半年（1-6月）逐日水温积温、总降雨量、年平均水位均呈显著正相关关系.从研究结果可以看出,近年来北部太湖水体叶绿素a浓度的波动很大程度上受水文气象因子的影响;2007年以来太湖流域一系列生态修复工程的实施,虽然明显降低了湖泊氮浓度,但由于流域和湖体的氮磷本底较高,磷的缓冲能力大,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平,年际之间的水文气象条件差异成为蓝藻水华暴发强度差异的主控因素.为此,仍需加大对太湖流域氮、磷负荷的削减,使湖体氮、磷浓度降低到能显著影响蓝藻生长的水平,才能摆脱水文气象条件对蓝藻水华情势的决定作用.     

太湖上游流域经济发展对废水排放及入湖总磷的影响

为探索太湖流域水环境质量随经济发展的变化趋势,利用环境库兹涅茨曲线模型模拟1978-2012年太湖上游流域人均GDP与废水排放量、入湖总磷负荷的关系.结果表明:以1978年为计算基期,太湖上游流域人均GDP年均增速为10.3%~11.8%;1990-2012年,太湖上游流域年均工业废水排放量和废水排放总量分别为64799×104、93707×104t,与人均GDP均呈倒U型关系,从2006-2007年、2008-2009年呈下降趋势;入湖总磷负荷与太湖上游流域废水排放总量呈显著正相关,且与人均GDP呈倒U型关系,从2007-2008年呈下降趋势,在1990s以前为850~1200 t/a,1990s以后为1300~2000 t/a.该研究为从经济学角度评估太湖上游流域废水排放、入湖总磷负荷及其变化趋势提供科学依据.     

2009年太湖水域“湖泛”监测与分析

"湖泛"是太湖水域近年来发生的重要环境灾害问题之一.根据2009年4-10月的太湖"湖泛"易发区巡测和跟踪监测资料,分析了2009年太湖水域"湖泛"发生情况.2009年太湖共发生11次小范围"湖泛",主要发生在太湖西岸、梅梁湾和贡湖湾局部水域.对比近年"湖泛"发生水域的水质指标,以及同期太湖蓝藻水华暴发、湖体水质及其变化情势,认为蓝藻水华强度、频次和面积与2007、2008年相比呈明显的下降趋势,从而可能降低了大面积"湖泛"暴发的机率;同时,2007年以来在太湖北部湖湾的生态清淤工程也降低了北部湖湾发生大面积"湖泛"的可能性.同期水质监测指标显示,2009年同期太湖水质综合评价为Ⅳ类、中富营养状态,而太湖湖西、竺山湖、梅梁湾水域仍为Ⅴ类或劣Ⅴ类,"湖泛"仍时有发生.蓝藻打捞、生态清淤、控源截污、"引江济太"调水是预防太湖"湖泛"的有效措施;同时,加强太湖"湖泛"巡查,建立太湖"湖泛"监测预警系统,及时发现太湖"湖泛",有序、妥善地处置黑臭水体,将对确保太湖饮用水水源地安全起到积极的作用.     

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后,在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点,自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据,明确太湖自2010年以来,水质整体良好,总氮浓度在波动中呈现下降的趋势,总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势,但在2015和2016年有所回升,回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区,洪水消退过程中,N大多以溶解态排泄出湖区,而P则由于大多数以颗粒态存在,逐渐沉积到湖泊中,随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体pH和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.     

江苏省入太湖污染量分析(1998-2007年)

近年来,太湖水体受到了严重污染,水环境质量逐年下降,太湖水环境的状况直接影响了地区的经济和社会发展,保护太湖已列为国家重点治理项目。本文根据1998-2007年环太湖水文巡测资料及主要入湖河道水质监测成果,分析入湖水量、入湖河道水质、入湖污染物量及其变化趋势,为太湖地区水环境综合整治提供技术支撑和决策依据。     

太湖流域营养物质输移模拟评估的初步研究

基于以太湖流域作为研究区,利用分布式机理性模型SWAT,对1995～2002年太湖流域营养物质输移进行了初步的模拟.模拟综合考虑了地形、土壤、气象、土地利用等流域自然特征并结合流域内工业点源排放、农业化肥流失、城镇农村居民生活与牲畜养殖排污等因素作为边界条件.利用2001～2002年流域的水文水质实测资料对模型的有效性进行了验证.结果表明太湖流域入湖的营养负荷,总氮每年在40000t左右,总磷在2000t左右.湖西区是太湖营养物质的主要来源地.非点源(面源)污染是湖泊总氮总磷流域输入的主要形式,其入湖量分别占外源入湖的53％和56％左右.工业点源排放的总氮总磷分别占入湖总量的30％和16％;生活污水以点源和非点源的形式提供了总氮31％和总磷47％的外源输入.农业化肥流失和养殖排污是值得注意的非点源形式的营养来源.此外还表明,SWAT是流域尺度营养物质输移时空演化模拟和趋势评估的一个有效模型.     

“引江济太”20年: 工程实践、成效和未来挑战

过去几十年太湖流域经济社会快速发展,但由于经济增长方式尚未根本转变,流域水循环系统遭到无序干扰和破坏,太湖水污染问题严重,水质型缺水问题突出,流域水安全面临巨大挑战. “引江济太”作为太湖流域水安全保障的关键措施和流域水环境综合治理的重要举措,自2002年启动实施以来,以丰补枯,增加流域水资源供给;以动治静,抑制太湖蓝藻大规模暴发,改善流域区域水环境;科学应对,保障突发水污染事件和重大活动期间供水安全,取得了显著的综合效益,社会各界予以了广泛关注. 本文基于监测数据和大量文献,在综述“引江济太”实践背景、过程和成效的基础上,重点围绕“引江济太”调度模式、水量水质保障、洪旱风险管控、调水事件驱动等进行了研究. 结果表明,“引江济太”通过试验探索回答了流域治理管理的一些关键科学问题,已经成为提升流域水资源和水环境承载能力的重要手段. 面对极端气候变化、流域水循环格局变化、保障长三角一体化高质量发展水安全新需求和挑战,建议“引江济太”实践中,探索多目标统筹协调调度、开展数字孪生太湖调水、促进流域骨干水网建设,实现”引江济太”综合效益最大化.     

引水工程出水路线的优化对太湖总磷格局的影响——基于新孟河工程的思考

“新孟河引水”作为“二引三排”格局的关键组成,将长江水直接引入太湖的竺山湖区,在新的引排格局下,“新孟河引水”对太湖水环境尤其是总磷会有怎样的影响？针对“新孟河引水”工程,如何设计出水路线才能趋利避弊,改善太湖总磷？本文实测并收集了2007—2020年太湖的水文水质数据为基础,模拟了不同路线对太湖分湖区总磷的影响,力求将“新孟河引水”对太湖的影响进行一个清晰的分析,并为形成最为合理的出水路线提供支撑.结果表明:太湖不同湖区对出水路线的响应不同.从单一出水路线的角度来看,新孟河引水后,太浦闸增加出水会使得太湖西北部浊水加快来到太湖东南部,对太湖东南部有不利的影响.而梁溪河或新沟河出水的西北小循环是“新孟河引水”工程优化出水路线,在降低竺山湖、梅梁湖总磷的同时,没有恶化太湖东南部水质,对太湖总磷也有降低的效果.在应用中可以组合各种出水路线,形成联动方案.从物料平衡的角度看,太湖底泥目前仍是磷汇.引水后4种出水路线年均滞留量为1435 t,其中出水河道设置在东太湖(太浦闸)磷滞留量最大,年滞留1513 t;出水河道设置在梅梁湖(新沟河、梁溪河)磷滞留量最小,年滞留1404 t左右.     

太湖流域望虞河西岸地区氮磷污染来源解析及控制对策

本文比较全面地调查了太湖流域望虞河西岸地区氮磷污染来源,结果表明:太湖流域望虞河西岸水体氮磷污染严重,氮磷污染物主要来源于生活污染,其氨氮、总氮、总磷排放量分别占总负荷量的60.2%、52.5%和52.9%.工业污染问题突出,纺织印染是污染物排放最大的工业行业.张家港市和江阴市为氮磷污染的主要贡献地.对区域环境容量进行了预测,并提出了氮磷污染削减目标,氨氮、总氮和总磷污染削减率分别达32.4%,51.8%和51.1%.最后,从加大污染综合治理力度、落实河道及生态修复工程、加强环境管理和监控等方面提出了望虞河西岸地区的氮磷污染控制对策.     

通过望虞河引长江水济太湖的生态意义

Taihu Lake is the third largest fresh water lake in China, locating in Yangtze Delta as the richest area of China. At present, eutrophication problem is severe in Taihu Lake. This paper, in view of ecological system, presents analysis of the composition structural characteristics of Taihu Lake environment regarded as a whole ecological system, energy and substances circulation between ecological factors. The Taihu Lake ecological environment is proceeding a lake evolution period, i.e. middle-eutrophic to eutrophic. Therefore the diversion water''from Yangtze River to Taihu Lake through the Wangyu River acts to change external agent function for Taihu ecological system, i.e. increasing water quantity of Taihu Lake may rise water level and speed up flow exchanging. Moreover, with harnessing measures for pollution sources to reduce input of nutrients, natural evolution procedure of Taihu ecological environment may slow down to subsequently improve Taihu ecological environment.     

确定太湖流域湖库总磷参照浓度的改进MEI模型

太湖流域湖泊污染严重,非常有必要建立相应的水质基准以便于湖泊水体的保护与修复.根据太湖流域12个受人类影响较小的湖库及太湖早期的总磷、总碱度、平均水深等数据建立了MEI(morphoedaphic index)模型,通过对模型中总磷与总碱度、平均水深因子的相关关系进行分析,并结合太湖流域湖库水深较浅的特征,提出了确定太湖流域湖库水体中总磷参照浓度的改进MEI模型.将该模型应用于太湖,得到太湖总磷参照浓度为0.025 mg/L.研究结果旨在丰富我国水体营养物基准的确定方法,并为太湖流域水体富营养化的控制提供理论依据,同时为长江中下游类似湖库水质基准的建立提供技术支撑.     

太湖流域水问题及对策探讨

系统回顾了太湖流域自古以来的治水历史和经验教训,详细介绍了新中国成立后太湖治理进展和取得成就,分析 了当前流域存在的主要水问题,指出流域仍存在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境 承载能力偏低等问题．这些问题如不能得到及时解决,将成为今后流域经济社会可持续发展的严重制约因素．在此基础 上,提出了要加快构建流域防洪减灾体系、流域水资源调控体系、流域水生态环境保护体系、流域现代化管理和调度体系 等四大体系的对策,实现太湖流域水资源“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的目标,以太湖流域水资源可持续利用支撑 和保障流域经济社会的可持续发展．     

2015-2016年环太湖河道进出湖总磷负荷量计算及太湖总磷波动分析

太湖流域水环境综合治理力度空前,太湖总磷浓度却于2015、2016年重回升势,蓝藻大面积暴发情况也未得到有效遏制.本文从2015和2016年环太湖河道的进出太湖水量、总磷负荷量计算入手,结合雨情、水情、太湖调蓄以及人为影响等各方面因素,分别开展水量和总磷负荷质量的平衡分析.在此基础上,结合20102017年环太湖河流多年平均进出太湖总磷负荷量对比,分析太湖总磷的外源、内源变化趋势及来源,探讨2015和2016年太湖总磷升高的原因及控制重点方向.结果表明,2015和2016年为太湖流域丰水年,尤其是2016年发生特大洪水,太湖年内最高水位达4.87 m,仅次于1999年的4.97 m的历史最高水位.2015和2016年大量外源总磷负荷进入太湖,其中环太湖河道带入的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的66.8%和74.2%,成为进入太湖的总磷负荷的主要外源;加之,2015年太湖水生植物收割造成当年沉水植物面积较上年同期下降88.7%,水生植物骤减导致对磷的吸收转化能力下降,滞留在湖体中的总磷负荷量占年度太湖总磷负荷总量的21.5%和27.5%,成为影响太湖水体总磷浓度的重要内源.太湖总磷浓度升高又为太湖蓝藻暴发进一步提供了营养盐基础,亟需强化太湖总磷源头的控制、减少总磷入湖总量.     

太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站20052018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113 mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077 mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036 mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015 mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410~1098 t之间,56个季度的平均值为688 t,其中冬季(122月)、春季(35月)、夏季(68月)、秋季(911月)平均值分别为683、604、792和673 t,夏季湖体磷赋存量明显高于其他季节.统计分析表明,蓝藻水华态势和水情要素(水位)对水相总磷、颗粒态磷等主要形态磷的赋存量影响显著,蓝藻水华态势的影响可能大于水量变化的影响.本研究表明,在水体营养盐浓度仍然充分满足蓝藻水华发生的背景下,气象水文波动所造成的湖泊水华面积及生物量的变化及大型水生植被消长带来的内源交换变化能引起水体总磷浓度剧烈变化,太湖水体磷浓度的稳定控制也依赖于蓝藻水华态势的稳定控制,由于太湖当前的蓝藻水华态势受气象水文条件变化影响甚大,短期内太湖水相总磷浓度稳定控制到0.05 mg/L的水质治理目标较难实现.治理策略上,若要实现太湖水体磷浓度的进一步明显下降,一方面需要大幅度削减外源磷负荷,另一方面需要大面积恢复沉水植被等.管理策略上,由于湖体磷浓度变化包括了较大的非人为因素影响,应将太湖总磷治理目标考核重点放在流域磷减排强度、入湖负荷等方面,科学看待气候波动等非人为因素影响下的水相磷浓度波动.