生物沸石薄层覆盖削减富营养化水体磷负荷

以江苏扬州古运河富营养化水体为对象,现场围隔实验研究生物沸石薄层覆盖削减富营养化水体磷负荷可行性,考察生物沸石覆盖削减上覆水、底泥间隙水和底泥中不同形态磷的削减效果,讨论生物沸石覆盖修复过程中不同形态磷转化机制.结果表明,覆盖强度为2 kg/m2的生物沸石覆盖(厚度约2 mm)对上覆水中总磷的削减率为57.41%,对上覆水中正磷酸盐的削减率为60.03%;对底泥间隙水中正磷酸盐的削减率为59.80%;对表层底泥(0~20 cm)中总磷削减率为11.28%,对无机磷削减率为11.82%,对有机磷削减率为11.11%.生物沸石覆盖能将底泥中不稳定的无机磷(可溶性磷、铁结合态磷、铝结合态磷)或少部分较稳定的无机磷(钙结合态磷)转化为稳定的无机磷(包裹磷),说明生物沸石覆盖不仅能削减液相中磷负荷,而且能将固相中不稳定的无机磷转化为稳定的无机磷;可见,生物沸石薄层覆盖能有效削减富营养化水体磷负荷,利用生物沸石薄层覆盖削减富营养化水体磷负荷是可行的,但需要进一步研究富营养化水体底泥生物薄层覆盖修复过程中不同形态无机磷转化机制.     

水生植被恢复对城市景观水体磷浓度及沉积物磷形态的影响

以上海市两个水生植被恢复时间为5—10年的城市景观水体为研究对象,通过分析水体理化性质以及水和沉积物磷的含量和形态,研究水生植被恢复对富营养化水体修复的长期生态效应.结果表明,水生植被恢复能有效降低水体氮、磷浓度,对水体富营养化有明显的改善作用.在外源磷的污染源得到控制后,水体磷浓度会随着修复时间的增加而逐渐降低并相对稳定.沉积物磷形态以钙磷为主,随着水生植被恢复时间的增加,生物活性较强的可交换态磷、铝磷和铁磷的含量下降,而相对稳定的钙磷所占的比例增加.研究结果还表明,即使不进行底泥疏浚,长期的水生植被恢复也可以使城市河流沉积物中内源磷释放及水体磷浓度得到有效控制.     

钙离子添加对沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)富集水体磷的影响

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO_3-P共沉淀,从而将水体中的磷永久性去除,避免植物腐烂后的二次污染但不同的沉水植物种类形成CaCO_3-P共沉淀的能力不同本文以沉水植物菹草(Potamogeton crispus L)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)为实验对象,研究水体中添加钙离子(0、100 mg/L)对水体磷(磷浓度:0、0.2、2 mg/L)的去除和植物富集磷的差异,并通过植物灰分磷的组分分析,聚焦植物钙磷的变化,为生态修复中沉水植物的选择提供理论依据结果表明:(1)菹草和金鱼藻体系中总磷(TP)和溶解性反应磷(SRP)浓度显著下降,添加钙离子使降幅升高,且菹草体系中水体TP和SRP降幅均高于金鱼藻TP和SRP降幅;(2)菹草的干重全磷在高磷低钙(2-0)水平最高,灰分总磷在高磷高钙(2-100)水平最高,而金鱼藻干重全磷在高磷高钙(2-100)水平最高,灰分总磷在中等磷低钙(0.2-0)水平最高;(3)在2 mg/L的磷浓度下,添加钙离子使菹草的钙磷(HCl-P)和水溶性磷(H_2O-P)含量升高,有机磷(NaOH-P)含量降低,结果使灰分总磷含量升高,而金鱼藻NaOH-P升高,HCl-P和H_2O-P含量均降低,结果使灰分总磷降低这表明菹草通过提高吸附性磷和钙磷含量增强磷的富集,而金鱼藻则只显著升高了灰分中有机磷的含量显然,水体富营养化背景下,相较于金鱼藻,菹草具有更强的形成CaCO_3-P共沉淀的能力,具备竞争优势.     

夏季梅梁湾水体中生物有效磷的分布及来源

2004年夏季在太湖梅梁湾应用一种新型氧化铁/醋酸纤维素复合膜(FeO/CAM)对水体生物有效磷浓度(FeO-P)进行了调查和连续监测. 发现水体溶解态(FeO-DP)、颗粒态(FeO-PP-)生物有效磷浓度与其总浓度在空间上有着相似的平面分布. 在梅梁湾北部入湖河口附近生物有效磷浓度最高, 随离河口或湖岸距离的增加逐渐减小, 湖心区域的水体生物有效磷浓度差异不大. 在观测期间, 梅梁湾北部多数水域的叶绿素a含量较高, 出现藻类水华现象. 但在几个主要入湖河口附近叶绿素a含量并不是最高, 尽管其水体生物有效磷浓度最高. 在受河流输入影响较小的梅梁湾开阔水域, 叶绿素a含量与生物有效磷浓度呈显著正相关性. 在风浪引起的沉积物再悬浮过程中, 水体生物有效磷浓度会出现短促的升高. 结果表明, 河流磷输入对河口水体生物有效磷浓度起主要贡献作用, 而内源磷释放则是开阔水域生物有效磷的主要来源. 在富营养的浅水湖泊中, 蓝藻水华暴发可以通过改变pH值引发内源磷的释放. 所研制的FeO/CAM膜材料能够用来监测水体生物有效磷浓度变化规律, 并为湖泊富营养化控制策略提供科学依据.     

夏季滇池和入滇河流氮、磷污染特征

为探讨滇池入湖河流水体营养盐空间分布特征及其对滇池水体富营养化的影响,2014年7月采集了入滇4类典型河流(城市纳污型河流、城乡结合型河流、农田型河流、村镇型河流)及滇池水样,分析其氮、磷浓度.结果表明:4条入湖河流总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮和氨氮污染均较严重;河流水体中TN、TP平均浓度大小为:农田型河流(大河)村镇型河流(柴河)城乡结合型河流(宝象河)城市纳污型河流(盘龙江),其中农田型河流(大河)水体TN、TP污染最为严重;在夏季,4条入湖河流水体中TN、TP浓度从上游向下游增加趋势比较明显,表明氮、磷沿河流不断富集;氮磷比分析表明,夏季河流输入氮、磷营养盐有利于藻类的生长,并且滇池浮游植物生长主要受TN浓度限制;夏季滇池南部入湖河流水体的TN、TP浓度高于北部入湖河流,该特征与滇池水体中TN、TP污染分布状况相反,推测滇池北部富营养化的主要影响因素是内源释放.因此,在今后的滇池水体富营养化研究中,应对滇池内源释放进行深入研究.     

风浪作用下太湖梅梁湾水体磷负荷变化及与水体氧化还原特征关系

现场观测了一次风浪过程中风速的变化及水体中磷酸盐,溶解性铁等多种物化参数的变化过程.结合室内分析及模拟实验,分析了风浪作用下水体中磷酸盐的变化规律.溶解态铁磷比的变化规律显示随着风浪的增强和水体氧化性的升高,水体中溶解态磷与铁形成共沉淀从水体中去除的趋势得到增强.间隙水中铁磷比小于2,溶解态磷酸盐能够在动力条件下释放进入水体,但在水体中的稳定性受动力条件的制约.沉积物中磷酸盐的释放速率结果表明,分子扩散仅是水体磷负荷的部分来源,而间隙水直接释放导致的磷释放也只是水体中磷负荷的一部分,悬浮物的矿化分解和生物过程可能是梅梁湾内源性磷负荷的另一个重要原因.     

梯级筑坝下小型山区河流水体碳氮磷的时空特征及富营养化风险

梯级筑坝对河流水环境演化的影响是国内外关注的热点.小型山区河流高密度梯级开发对水体生源要素的空间格局以及水环境演化的累积影响特征尚不清楚.以重庆市五布河为研究对象,对流域内8个“河流-水库-下泄水”交替系统中表层水体理化因子及碳（C）、氮（N）、磷（P）形态组成进行季节性监测,探讨了梯级筑坝对小型河流生源要素空间格局及水体富营养化风险影响的累积特征及驱动机制.结果表明：梯级水电开发对五布河流域水生生境和生源要素空间分配的影响具有潜在的累积效应,各库区水体碳氮磷浓度均呈逐级增加的空间规律;水库段的有机碳及不同形态的氮、磷浓度均高于入库河流,因此水体养分浓度呈现出河段尺度（即单个河流-水库-下泄水系统）和流域尺度（即上游至下游）耦合的空间变异模式.上游水库中溶解性氮、磷的再释放及下泄输移能够补给下游库区,加之下游水库泥沙对氮、磷的吸附-沉积作用的减弱,导致水体氮、磷总量及溶解性氮、磷的占比沿程增加,呈现梯级筑坝对水环境演化的累积影响.梯级筑坝影响下河流碳氮磷总量的相关性减弱,而溶解性养分间的相关性增强,形成了特殊的养分协同演化;水库群之间水力滞留时间的差异与水体碳氮磷浓度具有较好的线性关系,是影响流域养分分配的关键因素.五布河流域水体均为高富营养化风险,由于梯级筑坝下水体溶解性养分的逐级增加,下游水库水华风险更大;水力滞留时间与水体富营养化指数及叶绿素a浓度呈显著正向关,结合氮磷比特征的分析,本研究认为外源磷输入控制及水力滞留时间的调节是五布河梯级水库富营养化防控的有效途径.     

湖泊沉积物磷钝化材料的研究进展

通常认为,磷是湖泊富营养化的主要限制因子,因此控制湖泊磷浓度和水平被认为是湖泊治理的关键.在外源磷输入得到有效控制之后,湖泊富营养化仍可持续几十年,这主要归咎于内源磷的释放.底泥原位化学钝化控磷技术因其操作性强、控磷效果明显,而被广泛作为湖泊内源磷的控制技术之一,而钝化材料的研发和应用是本项技术的核心.在世界范围内,研...     

太湖梅梁湾中碱性磷酸酶的活性及其与藻类生长的关系

通过对1998年5月-1999年5月的太湖梅梁湾水体中碱性磷酸酶活性及其它水化学因子的同步实地监测,初步探讨了富营养化较严重的太湖梅梁湾湖区的碱性磷酸酶活性的时空变化规律及其与藻类水华的相关性.研究表明,水体中各种形态磷之间的转化非常快.在磷的循环、转化过程中,碱性磷酸酶的作用至关重要.太湖梅梁湾各采样点水体中碱性磷酸酶的最大反应速率(Vmax)的年际变化有着显著的规律性,各点位在春季(3-4月)及夏季(7-8月)均分别出现峰值,与水体中水华出现的峰值相吻合.尤其在水体中水华暴发前的4月份,各采样点中的碱性磷酸酶的活性急剧增加,其Vmax均为年内的最大值或接近最大值,预示着水体中其它形态磷的转化速率加快,为水华的形成提供了充足的活性磷.水体中特异性碱性磷酸酶活性(总碱性磷酸酶活性/Chl.a)与水体中的PO43-存在着较好的负相关.尤其是在春季相关性更加显著,可达-0.9以上;夏季太湖梅梁湾水华暴发时,水体中的磷酸盐浓度远低于碱性磷酸酶的激发阈值,藻类体中的酶被诱导大量产生,从而使得水体中碱性磷酸酶的数量、活性急剧增加,达到较高的水平.这种短时间的有机质快速降解以及由此导致的营养盐释放,维持了水体中藻类的生长.     

天津中心城区河网氮磷污染与富营养化特征

2013年底天津中心城区河道全部连通,形成中心城区河网.为了掌握河网形成后的水质状况,于2014年3月-2015年2月进行了为期1年的定点水质监测,并对其水体氮、磷时空分布及富营养化特征进行分析.结果表明,河网水体氮污染严重,以铵态氮(NH+4-N)为主;磷污染程度较轻,主要形态为磷酸盐(PO3-4-P);河网水体中氮、磷浓度顺水流方向均呈上游高、下游低的空间分布特征;氮、磷各项指标浓度时间变化趋势基本一致,3月均最高,10月均最低,冬季处于相对较低水平;与河网形成前相比,海河干流NH+4-N、总磷(TP)和PO3-4-P浓度年平均值分别下降6.5%、14.7%和16.4%,津河总氮、NH+4-N、硝态氮、TP和PO3-4-P浓度年平均值分别降低18.6%、34.5%、12.9%、31.6%和32.5%,表明河网形成后氮、磷污染程度较之前有所改善,其中津河改善较为明显;河网水体全年处于中度富营养状态,主要为磷限制性状态;河网富营养化防治应遵循以控制营养盐为主的控源、截污、水环境增容和生态补水策略.     

环太湖河流进出湖水量及污染负荷(2000-2002年)

天然水域,尤其是富营养的浅水湖泊,沉积物中磷的释放是蓝藻水华发生、形成和持续生长的重要因素．分析沉积物中磷的赋存形态转化及其潜在生态效应,有助于理解沉积物中磷的迁移转化过程及其与湖泊富营养化之间的关系．本文综述国内湖泊水域中磷的主要形态、来源和转化过程以及其生物有效性的研究进展．重点讨论了近5年来中国东部浅水湖泊沉积物磷的形态分析、转化和生物有效性评估的现状,以及沉积物中磷形态与浅水湖泊富营养化之间的潜在联系．     

城市湖泊春季绿藻水华特征及其影响因素——以宁波月湖为例

城市湖泊富营养化问题日趋严峻,以往对水华的研究多集中于大型自然淡水湖库,而对小型城市浅水湖泊的水华动态相对较少.以宁波月湖为研究对象,探讨水华暴发期间浮游植物变化特征及与影响因子之间的关系,以期判别影响城市湖泊水华的主控因子.月湖水华期间营养盐水平处于中富营养至极端富营养之间,此次共检出浮游植物8门61属,藻种组成以绿藻门（51.79%）和硅藻门（21.43%）为主,各点位浮游植物生长主要受水温、光照驱动,经历了隐藻门→硅藻门→绿藻门→蓝藻门的演替.水华种为雷氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）,总藻密度最高达到1.55×10⁸ cells/L,水华暴发后各点位衣藻属比例升高（最高达到81.10%）,群落结构呈现单一化特征.通过Pearson相关性分析和RDA分析发现衣藻属生长与水温、pH、总磷浓度均呈显著正相关,春季气温回升、天气持续晴好,城市浅水湖泊高营养盐负荷、水体流动性差等特点为带鞭毛的衣藻属提供了适宜的生存条件,在环境条件均适宜的情况下拥有最大生长潜力的衣藻属在营养盐、光照等竞争中生长速率明显优于其他藻种,从而发生绿藻水华.     

Contributions of phosphatase and microbial activity to internal phosphorus loading and their relation to lake eutrophication

Phosphatase may accelerate the process of lake eutrophication through improving phosphorus bioavailability. This mechanism was studied in three Chinese eutrophic shallow lakes (Lake Taihu, Lake Longyang and Lake Lianhua). Phosphatase activity was related to the concentration of soluble reactive phosphorus (SRP) and chlorophyll a. Stability of dissolved phosphatase in reverse micelles may be attributed to molecular size, conformation and active residues of the enzyme. At the site with Microcystis bloomed in Lake Taihu, dissolved phosphatase activity was higher and more stable in micelles, SRP concentrations were lower in interstitial water, the contents of different forms of phosphorus and the amounts of aerobic bacteria were lower while respiration efficiency was higher in sediments. Phosphobacteria, both inorganic and organic and other microorganisms were abundant in surface water but rare in sediments. Therefore, internal phosphorus may substantially flux into water column by enzymatic hydrolysis and anaerobic release, together with mobility of bacteria, thereby initiating the bloom. In short, biological mechanism may act in concert with physical and chemical factors to drive the internal phosphorus release and accelerate lake eutrophication.     

基于突变理论的太湖蓝藻水华危险性分区评价

蓝藻水华暴发是湖泊生态系统中营养物质长期累积的结果,是系统营养经长期演化后的极端状态.突变理论评价方法无需确定指标权重,减少了人为主观因素,并且计算方便.本文基于突变理论,采取蓝藻水华暴发的表征因子(叶绿素浓度)和导致蓝藻水华暴发的环境因子(总氮和总磷)作为潜在危险性评价指标,蓝藻水华的面积、范围以及暴发频次作为历史危险性评价指标建立多准则蓝藻水华暴发风险评价指标体系,并结合太湖九个分区进行蓝藻水华暴发危险性分区及全湖评价.研究结果表明:竺山湖和西部沿岸为极重危险性湖区;梅梁湾为重度危险性湖区;南部沿岸、贡湖和大太湖为中度危险性湖区;箭湖东茭咀、东太湖和胥湖蓝藻水华暴发危险性较小,为轻微危险性湖区.整体上看,太湖蓝藻水华暴发危险性程度由轻到重基本上沿东南-西北方向变化,与营养盐浓度由低到高分布趋势相一致.根据评价结果,可以明确太湖各区遭遇蓝藻水华暴发危险性的大小,为蓝藻水华风险管理和应急处理提供科学依据.     

北京城区河湖水质分析

调研结果显示,2003年北京城区河湖(11个监测水体)总磷、总氮含量分别为0．142mg/L、1．481mg/L,已达到比较 严重的富营养状态．北京城市河湖属于藻型水体,初级生产力主要决定于浮游藻类的群落结构与密度．河湖水体中浮游 藻类密度为37867．82×10~4cells/L,其群落由蓝藻(Cyanophyta)、绿藻(Chlorophyta)、硅藻(Bcillariophyta)、甲藻(Pyrrophy— ta)、隐藻(Cryptophyta)、黄藻(Xanthophyta)、金藻(Chrysophyta)和裸藻(Eugleniphyta)构成．群落中蓝藻占绝对优势 (89．54%)．在近几年的夏秋季连续发生程度不同的微囊藻(microcystis)水华,对水体功能和城市景观造成了不良影响． 主要原因是：(1)氮磷和有机物的污染,(2)给城市河湖补给的水量少,(3)河湖生态系统被损害,水体自净能力差．本文 对如何改善北京城市河湖水质提出了建议．     

三十年来长江中下游湖泊富营养化状况变迁及其影响因素

为弄清长江中下游通江/历史通江湖泊富营养化现状、成因及修复策略,对该区域27个大型湖泊和水库开展了4个季度的水质调查,并结合部分湖泊1988-1992年及2008年两个时段富营养化调查成果,分析近30年来长江中下游地区大型湖泊富营养化关键指标变化的特征及其驱动因素.结果表明,目前该区域绝大多数湖泊处于富营养水平,较1980s有明显加重,浮游植物叶绿素a及总磷是最主要的营养状态指数贡献因子;湖泊的富营养化状况与湖泊的江湖连通状况、换水周期等流动性状况、渔业养殖及管理、流域纳污、治理强度等人类活动方式和强度密切相关;与历史调查结果相比,氮、磷的增幅相对较小,而有机质污染程度明显加重、浮游植物叶绿素a浓度大幅增高,表明营养盐之外的其他因素,如水文节律的变化、江湖阻隔、不合理的渔业养殖活动等,对该区域湖泊的富营养化问题加剧、浮游植物生产力增高起到更为重要的作用.因此,从治理途径和策略上来看,增加湖泊的流通性、恢复部分湖泊的自然水文波动节律、优化湖泊渔业管理、提升湖泊流域营养盐的有效截留能力、实施湖泊生态修复工程是控制长江中下游湖泊富营养化、提升区域湖泊生态质量的关键.     

Impacts of meteorological variations on urban lake water quality: a sensitivity analysis for 12 urban lakes with different trophic states

Response of 12 urban lakes with different trophic states in Beijing to variations of meteorological factors was studied in this research. Monthly water quality parameters, including total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), chlorophyll a, chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD), dissolved oxygen, and water temperature, were analyzed from 2009 to 2011. Results indicated that TN in the urban lakes did not exhibit significant response to meteorological variations owing to relatively lower TN concentration in the urban soil. For the highly eutrophic lakes, TP, chlorophyll a, COD, and BOD were positively correlated with precipitation, and negatively correlated with wind speed (p < 0.05). Chlorophyll a showed significant positive correlation with TP and temperature. Moreover, the abrupt increase of TP occurred in spring, which was associated with higher temperature induced internal phosphorus loading. On average, temperature/precipitation and wind speed/sunshine duration contributed to 10.7–43.8 and 8.3–19.2 % of the variations in water quality. In contrast, lakes with mesotrophication/light eutrophication did not show significant sensitivity to meteorological variations owing to their better buffer capacity and regulation effect of algae growth. Beijing is undergoing increased temperature and heavy rainfall frequency as well as decreased wind speed during the past five decades; the above results infer that water quality of most urban lakes of Beijing is becoming worse under this climate change trend. This study suggested that urban lakes with different trophic states will respond differently to global climate change, and highly eutrophic lakes might face big challenges of water quality deterioration and algae bloom.     

底泥疏浚能控制湖泊富营养化吗?

世界上许多湖泊面临着严峻的富营养化问题,富营养化湖泊底泥中的营养盐比水体中要丰富得多,因此,人们常把疏浚底泥作为治理富营养化湖泊的一种重要措施,它需要巨大的资金投入,但尚未见在中等以上湖泊中通过疏浚底控制湖泊富营养化的明显实例,分析 浚底泥作为水利工程和航道工程措施有重要效用,其改善水质效果与疏浚方法有关,适当的疏浚可在短期内改善水质,但从月和季以上长期段持,疏浚底泥不是控制湖泊富营营养化的充要条     

高温干旱背景下太湖藻情变化特征及机制

2022年我国长江流域经历了长期的高温干旱,对湖泊水生态环境和湖内藻情态势产生了深远影响。但目前关于干旱环境下湖泊水华的响应特征研究较少。以太湖为例,基于2005—2022年湖体营养盐与叶绿素a浓度的长期监测数据,结合卫星遥感影像反演的蓝藻水华面积变化,探讨了2022年高温干旱对太湖蓝藻的影响特征及驱动机制。结果表明,2022年蓝藻水华高发季节(5—9月),太湖蓝藻水华的平均面积和最大面积均明显下降,其中5月的水华面积仅为近5年同期平均面积的20%;水样采集分析获得的水体叶绿素a浓度和微囊藻生物量在春季也明显下降。营养盐方面,2022年太湖的总氮和总磷均值分别为1.41和0.084 mg/L,较近5年均值分别下降了30.6%和27.3%,均为2005年以来的最低值。氮磷浓度空间分布的克里金插值显示,除西北湖区(竺山湾)受河流入湖影响外,大部分湖区的溶解态氮磷也都处于较低状态,冬季溶解性总磷浓度小于0.02 mg/L的水域面积占全湖面积的79%。随机森林分析表明,总磷、水温和风速是影响春季微囊藻和藻类生物量的关键因子。冬季湖体磷水平低,加上春季外源负荷较少,致使2022年春季太湖大范围湖...