云南45个湖泊硅藻-总磷转换函数及其定量重建评价

20世纪中期以来随着流域开发的增强,营养物质的流域输出与水体富集导致云南湖泊出现了持续的富营养化过程,对高原湖泊的生物群落构建和生态系统健康产生了重要影响。区域尺度上云南湖泊的现代监测时间较短(如<20年),无法为湖泊生态恢复提供可靠的营养水平背景值。因此,应用古湖沼学方法建立硅藻群落与营养水平指标的定量模型可为污染湖泊的富营养化历史重建与修复目标建立提供重要的定量分析手段。本文选取云南地区45个湖泊开展了表层沉积物硅藻群落的空间分布特征分析,结合湖泊水体的环境变量数据开展了影响硅藻群落构建的环境梯度识别,识别出水体总磷(TP)是驱动硅藻群落空间变化的关键环境因子(独立解释方差为4.54%,P<0.001)。进一步应用多元统计分析,建立了45个湖泊的表层沉积物硅藻与水体TP的转换函数。采用偏最小二乘加权平均回归(WA-PLS)方法建立的转换函数模型中,组分2的预测能力最强(R²_＿jack=0.465,RMSEP=0.396)。进一步结合星云湖沉积物硅藻群落的演替序列,定量重建了近百年来水体TP值的变化历史。重建结果与多年监测数据具...     

环境因子对乌梁素海水体营养状态的影响:基于2013-2018年监测数据的分析

为探明寒旱区浅水型湖泊乌梁素海水环境因子对水体营养状态的影响程度,以2013—2018年1月和7月湖泊水环境监测数据为基础,对具有典型代表性监测点的水体营养状态与水环境因子（盐度、pH值和水深）之间建立向量自回归模型（VAR）模型,通过方差分解方法分析水环境因子对水体营养状态的贡献水平,同时界定出水体营养状态处于最佳水平条件下的水环境因子的适宜范围.结果表明：水环境因子对水体营养状态的方差贡献初期表现显著而后趋于稳定,且盐度、pH值和水深指标的综合方差贡献率最高可达66.62%;并以全湖94.4%的水体面积不呈现富营养化状态作为标准界定出乌梁素海水体处于最佳营养状态水平条件下盐度、pH值和水深指标的适宜范围,分别为0.06~2.68 g/L、7.50~8.63和1.76~3.50 m,且湖泊在此营养水平条件下全湖盐度、pH值和水深指标的均值分别为1.55 g/L、8.15和2.33 m.因此,可以通过人类活动调控湖泊水环境因子值,并实施以水养湖的策略来推动湖泊水体营养状态向良性发展.     

山东某新建水库浮游藻类的群落结构特征及其环境驱动因子

基于山东某新建水库中2014年4月-2017年12月的浮游藻类和水质监测结果,研究了藻类群落结构特征,采用非度量多维尺度分析了各年份不同季节藻类群落结构的相似性,利用冗余分析探究了藻类群落结构和环境因子的关系.结果表明：尖针杆藻（Synedra acus）、湖泊伪鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）和小球藻（Chlorella vulgaris）为此水库的主要优势藻种.水库藻类群落结构的季节演替不稳定,冬、春季多以硅藻和绿藻占优势,不同年份夏、秋季藻类结构差异较大,蓝藻和硅藻在夏、秋季存在一定的竞争优势.该水库于2013年底开始启用,由于水体环境的波动,藻类群落结构有所变化,整体上是由蓝藻-绿藻-硅藻向硅藻-绿藻-蓝藻变化.水库浮游藻类生长主要受到氮盐和高锰酸盐指数影响,但不同年份的主要环境影响因子存在一定差异.     

典型富营养化城市河流——浙江温瑞塘河的浮游植物群落类型与季节变化

为评估温瑞塘河水环境状况及水华风险,于2015年每月15日7:00-18:00对其下游滞流河段进行高频监测分析,考察了水体叶绿素a浓度、浮游植物群落类型和光合活性等的季节变化及日变化情况,并分析了其与温度、营养盐等环境因子的关系.结果表明:温瑞塘河表层水体中的叶绿素a浓度表现为春季(3-5月)夏季(6-8月)秋季(9-11月)冬季(12-2月),分别为39.98、37.62、21.59和10.74μg/L;4个季节的平均水温则是夏季秋季春季冬季,分别为30.91、25.34、20.72和13.80℃.全年总氮浓度为5.33±0.81~9.40±1.25 mg/L,总磷浓度为0.32±0.18~0.95±0.25mg/L,营养程度属于超富营养.温瑞塘河的浮游植物群落类型为硅藻-绿藻型,全年以绿藻和硅藻种群为主,蓝藻种群只在春末夏初出现,并且所占比例很小.绿藻种群在夏季占绝对优势,而硅藻种群在冬季占优势.绿藻种群的相对丰度与水温呈正相关,而硅藻种群的相对丰度与水温呈负相关.水体的叶绿素a浓度与水温呈正相关,而与总氮、总磷浓度没有相关性.叶绿素a在不同季节呈现出不同的日变化模式,而浮游植物的有效光合量子产率在四季均呈现类似的日变化模式:都是先降后升,与晴天时的日照强度变化趋势相反.绿藻的有效光合量子产率高于硅藻,且除春季外皆存在显著差异.以上结果表明温瑞塘河具备发生各类水华的营养条件,但是由于蓝藻在全年所占的比例都很低,因此发生蓝藻水华的可能性很小;同时由于日照变化会对表层水体中叶绿素a浓度及浮游植物生理活动产生影响,因此在对小型湖泊或者水流滞缓的河道进行浮游植物群落结构调查时还应考虑时间和天气因素.     

南京市两个小型富营养湖泊浮游硅藻的季节性变化

为研究浅水富营养湖泊硅藻季节演替的规律,选择南京两个城市湖泊(前湖和月牙湖)作为对象,对水体硅藻和水质进行逐月采样和实验分析,结合数理统计分析手段,对2006年硅藻浓度、种群组合变化及其与环境因子的关系进行了讨论,结果表明:两湖硅藻都呈现较明显的季节演替特点,冬季浮游硅藻组合主要由Cyclostephanos的种类为主,代表了冷水富营养种组合类型:夏季和秋季以Cyclotella atomus和C.meneghiniana暖水耐营养种优势组合为主,硅藻和环境指标月富营养湖泊,春季硅藻丰度增加对初级生产量的贡献很小;随着营养程度的不断提高,温度对浮游硅藻的限制更为突出.     

崇明岛"闸控型"河网水体富营养化特征及其影响因素

为研究崇明岛"闸控型"河网水体富营养化特征及其与环境因子的相互作用,以2010年各季节崇明岛河网水质数据为基础,探讨了环境因子与藻类的变化规律及其相互作用机制.结果表明:崇明岛河网水环境中营养盐水平较高,氮污染尤为严重.长江引水进入岛内河网水环境后,营养盐(除SiO₃-Si)、Chl.a含量和营养状态都出现了明显的升高.与长江引水相比,河网内藻类群落Chl.a贡献比例的变化主要表现为硅藻比例的下降以及蓝藻和绿藻比例的上升.尽管水温、pH、浊度以及营养盐中的TN、TP、NO₃^--N、DOC的变化均与Chl.a含量显著相关,但藻类群落对环境因子的响应关系存在较大差异.蓝藻的增加主要与水温和TP含量的升高有关;绿藻与TN、NO₃^--N的关系最为密切;硅藻的变化只与浊度存在明显正相关,营养盐并不是硅藻生长的促进因子.     

青藏高原东南缘高山湖泊藻类响应气候变化和大气沉降的长期特征

高山湖泊远离人类活动直接影响,通常具有面积小、寡营养、食物网单一等特点,对气候变化和营养输入具有较高的敏感性。我国青藏高原东南缘地区氮沉降通量较高、增温幅度显著,已有研究显示该地区可能受湖泊类型、流域特征等影响存在差异性的湖泊响应模式。本研究选择该区域位于树线以下、具有不同水深的3个小型湖泊(盖公错纳、沃迪错、碧沽天池)开展沉积物调查和对比研究,通过钻孔样品测年、理化特征和藻类(硅藻群落、藻类色素)等多指标分析,结合区域气候定量重建和氮沉降等数据收集,评价了过去300年来藻类演替模式的异同特征及湖泊水深的调节作用。结果显示,3个湖泊中硅藻的优势物种与群落组成差异明显。深水型湖泊盖公错纳(最大水深39.4 m)的硅藻群落以浮游种为主(占比达82%),优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiolla ocellata)、科曼小环藻(Pantocsekiella comensis);深水型湖泊沃迪错(最大水深20.7 m)的硅藻群落中浮游种和底栖种约各占50%,优势种为眼斑小环藻(Pantocsekiella ocellata)、连结脆杆藻(Saurosira construens);浅水湖...     

滇西北地区高山湖泊沃迪错近两百年来环境变化及枝角类群落响应

区域增温和大气氮沉降作用已成为高山湖泊面临的重要环境胁迫,已有高山湖泊生物群落响应的长期模式研究主要集中于藻类而缺乏更高营养级生物(如浮游动物)的系统调查。本研究选择滇西北地区深水型的高山湖泊沃迪错开展沉积物调查,通过多指标分析(总氮、总磷、叶绿素a、氮稳定同位素等)并结合区域气候重建记录,识别近两百年来该湖泊及流域环境的变化历史,进一步利用枝角类群落指标(物种组成、生物量等)定量评价了湖泊生物群落的响应模式与驱动因子。结果表明,湖泊营养水平(如总氮浓度)和初级生产力(叶绿素a浓度等)在过去近两百年总体呈上升趋势。相关分析显示,大气氮沉降和流域外源输入是影响总氮上升的主要因素,同时区域增温和营养盐富集促进了湖泊初级生产力的不断上升。自1960s以来区域升温明显,湖泊营养水平和叶绿素a浓度呈现加速上升的趋势。钻孔中枝角类群落以浮游属种(Daphnia longispina等)为优势种,在1900AD以前D.longispina相对丰度较为稳定(40.83%±8.02%),之后出现下降趋势且在1948—1965年间明显下降,之后再次明显上升并成为主要优势种。排序分析显示,气温、叶绿素a和总...     

鄱阳湖丰水期着生藻类群落空间分布特征

着生藻类一般生长位置相对稳定,其群落分布主要受环境因素的影响,同时,着生藻类还是重要的水环境指示生物.本研究对鄱阳湖丰水期5个典型湖区(主航道、西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊)着生藻类的群落结构特征进行调查,包括生物量、优势种及生物多样性,分析影响着生藻类群落区域分布的环境因子,以期为鄱阳湖水环境保护和水资源合理利用提供基础资料.结果表明:鄱阳湖着生藻类群落以硅藻、绿藻和蓝藻为主;鄱阳湖着生藻类总生物量有着明显的区域差异:主航道区域的生物量相对最高,平均为419 mg/m^2;其次是东南湖汊,平均为322 mg/m^2;南矶湿地和西部湿地分别为172和52 mg/m^2;而撮箕湖的总生物量相对最低,为9 mg/m^2.主航道的着生藻类优势种群为绿藻和硅藻,西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊4个区域的优势种群为硅藻.冗余分析结果显示鄱阳湖丰水期着生藻类群落分布与总磷、电导率、pH值、总氮、硝态氮和悬浮物等理化因子关系较为密切.鄱阳湖主航道与长江连通,水体流速高;西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊为季节性连通湖泊,丰水季节与主湖区水体连为一体,枯水季节独立蓄水.5个湖区的区域差异是导致其着生藻类群落结构差异的重要原因之一.着生藻类的多样性指数分析表明鄱阳湖水体处于中度污染状态.     

江西省浅水湖泊大型底栖无脊椎动物多样性特征和影响因素

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术支持。两次调查共检出140个分类单元,以水生昆虫和软体动物为主,摇蚊类物种数占水生昆虫物种数的53.62%。富营养指示种(长足摇蚊属一种和摇蚊属一种)为春、秋两季的优势分类单元,湖沼典型种(长足摇蚊属一种、摇蚊属一种、石田螺属一种、苏氏尾鳃蚓和霍甫水丝蚓)的丰度变化导致了群落结构的季节变化。大型底栖无脊椎动物α多样性水平较低,基于PLSR和PLS-SEM的分析结果表明,影响大型底栖无脊椎动物多样性指标的环境因子既与藻类种群动态密切相关,也与水质状态有关。大型底栖无脊椎动物多样性与藻类种群状态存在稳定的联系,不受季节因素的影响,过高的藻类丰度不利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高,而较好的水质状况有利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高。为保护江西省湖泊大型底栖无脊椎动物资源,应在具有渔业养殖功能的湖泊和城镇湖泊中进行水生植物的修复工作,使藻型湖泊向草型湖泊方向演化;对一些富营养化程度较高的水体进行系统治理,控制面源污染,促进传统渔业养殖模型向生态渔业模式转换,并有针对性地开展一些生态修复措施;应在控制藻类和改善水质的基础上,增强湖泊的连通性和水体交换能力,充分发挥自然修复功效。     

近200年来湖北涨渡湖对江湖联通变化的环境响应

江湖联通状况对湖泊生态系统有着重要影响,但是由于缺乏长期的生态水文监测数据,湖泊系统对其响应的过程与机理仍缺乏认识.本研究选择长江中下游地区典型湖泊——涨渡湖,结合该湖一沉积短柱的²¹⁰Pb、¹³⁷Cs年代测试,通过高分辨率的多指标分析(硅藻、元素地球化学和粒度),揭示近200年来湖泊生态系统对该湖与长江之间联通关系改变的响应过程.与历史文献记载一致,古湖沼学记录揭示出该湖与长江的联通状况经历了3个阶段.1)江湖联通期(1954年以前):该湖与长江自然相通,江湖水体交换频繁,丰富的贫营养浮游种Cyclotella bodanica表明该湖长期处于低营养及湖泊水位相对较高的状态.2)江湖隔绝期(1954 2005年):随着湖坝的兴建,江湖联通关系被隔绝,湖泊换水周期变长,透明度降低,喜好扰动环境的Aulacoseria granulata大量生长.相应地,富营养硅藻的增加、高TOC含量以及较高的沉积物TP、TN浓度表明,该湖营养水平逐渐升高.特别是近20年来,较高含量的富营养硅藻种——C.meneghinena、A.alpigena、Nitzschia palea、Surirella minuta和地球化学记录,包括TOC含量和沉积物TP、TN浓度,表明该湖富营养化程度加剧.3)江湖季节性联通期(2005年后):硅藻以附生种、底栖种为主,但仍有一定含量的富营养化属种,且TOC含量以及沉积物TP、TN浓度仍然保持较高水平,表明富营养程度有所缓解.古湖沼学和历史记录都揭示了自该湖与长江无连通后其生态状况的快速退化、重新联通后生态状况有所好转.因此,在长江中下游洪泛平原区,江湖关系的重新联通将是减轻湖泊生态压力的有效手段.     

考虑空间尺度效应的云南异龙湖流域主要入湖河流污染源解析

定量解析污染源对水质影响的贡献是水环境精细化管理的重要基础。目前多通过水质和土地利用类型的关系以解析水体污染源的研究,忽略了空间尺度的差异性,引发景观配置不合理的后果。为此,本研究依据考虑空间尺度效应的污染源解析方法,基于异龙湖流域3条主要入湖河流的入湖口监测断面对雨季和旱季的水质数据进行研究。同时利用绝对主成分—多元线性回归模型(APCS-MLR)和bioenv分析揭示河道不同尺度缓冲区的土地利用变化对水质的影响并解析河流主要污染源。研究结果表明:(1)异龙湖主要入湖河流水质表现出季节性差异,旱季期间3条主要入湖河流的浊度、化学需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)和总氮(TN)浓度平均值相比于雨季减幅分别为39.53%、39.93%、94.48%、38.29%和1.72%。其中,入湖河流水体中的TN在旱季和雨季的超标率分别为58%和74%,成为首要污染物;(2)在旱季,20 m缓冲区尺度内河流水质受耕地和裸地占比影响较大,随着空间尺度的扩大,至50~300 m缓冲区尺度时建设用地、林地及水体占比对水质的影响增加;在雨季,COD_Cr、NH₃-N、TP和TN受20~300 m缓冲区尺度下建设用地占比及200~300 m缓冲区尺度下的水体占比影响,溶解氧受20 m缓冲区尺度内建设用地占比及50~300 m缓冲区尺度下耕地占比影响;(3)异龙湖流域主要入湖河流在旱季的主要污染源是20 m缓冲区尺度内的裸地、20~100 m缓冲区尺度下的耕地、50~300 m缓冲区尺度下的建设用地以及100~300 m缓冲区尺度下的基塘-水库水体;雨季的主要污染源是20~300 m缓冲区尺度下的建设用地、200~300 m缓冲区尺度下的水库-基塘以及50~300 m缓冲区尺度下的耕地。本研究在污染源解析过程中提出考虑不同河道缓冲区的空间尺度,在一定程度上可以克服受体模型的主观性,提高污染源识别和分配的准确性。研究结果可以帮助管理者明确在不同空间尺度下污染防治的重点,为水环境管理工作提供新的参考。     

梁子湖水质时空格局分析

基于大样本监测数据,从点位、湖区、全局3个层次,对梁子湖水质的季节变化和空间差异进行综合分析,发现梁子湖水质存在显著的季节差异和较大的空间差异:(1)季节上,夏、秋、冬季污染相对较重,春季污染相对较轻;夏、秋季主要污染指标为高锰酸盐指数(COD_(Mn)),冬季为总氮(TN);(2)空间上,东梁子湖和牛山湖污染相对较重,西梁子湖污染相对较轻;东梁子湖主要污染指标为COD_(Mn)、总磷(TP)和TN,牛山湖为COD_(Mn)、TN和氨氮,西梁子湖为COD_(Mn)和TN.研究结果有助于更好地了解梁子湖水质的时空变化特点,进而制定有针对性的保护措施和管理对策.     

阳宗海砷污染背景下浮游植物的时空分布特征及其驱动因子解析

人类活动导致的重金属污染是湖泊水体面临的主要环境压力之一.云南高原湖泊阳宗海于2008年暴发了砷污染事件且水体砷浓度目前仍然超过生活饮用水卫生标准,严重影响了水安全和生态系统健康.本研究于2015年4月-2016年2月每两月对阳宗海南、中、北部湖区进行采样调查及分析,共鉴定出浮游植物7门44属68种,绿藻门种数最多.蓝藻门占绝对优势,其中伪鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）、浮丝藻（Planktothrix sp.）、束丝藻（Aphanizomenon sp.）为全年的优势种,这与已有调查显示的阳宗海砷污染后浮游植物群落中蓝藻占优的基本特征一致.方差分析结果表明浮游植物生物量在时间尺度上呈现显著的变化特征,最大值出现在8月（14.06 mg/L）,最小值出现在12月（1.23 mg/L）,而空间差异不显著.Pearson相关分析显示,浮游植物总生物量与水温、pH呈显著正相关.而与砷、透明度、锰、钠、钾和总磷浓度呈显著负相关,冗余分析结果表明,水温、砷、钙、锰、钾共同解释了阳宗海浮游植物群落结构变化的57.18%.方差分解的结果进一步表明,水温、钙离子和砷三者作用共同解释了浮游植物群落结构变化的32.05%,其中水温和钙离子分别独立解释了群落变化的12.45%和8.28%,水体砷浓度仅独立解释了2.33%,但与水温共同作用解释了9.46%.因此,我们推测水温的季节性波动导致了湖泊水体热力分层的明显变化,其中水体混合作用的增强可能会促进底泥释放过程并增加表层水体的砷浓度,进而影响了浮游植物群落的季节性变化.研究结果有利于评价重金属污染对湖泊的长期生态效应,并为砷污染湖泊的环境修复提供重要的科学依据.     

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。     

太湖流域滆湖围网拆除后沉积物营养盐和重金属空间分布特征及评价

为评估滆湖围网拆除工程实施效果,采用高密度网格化布点方法,系统分析滆湖沉积物营养盐和重金属的空间分布和污染特征;并基于有机氮评价方法、综合污染指数评价方法、重金属地质累积指数法和重金属潜在生态风险评价方法进行污染风险评价.结果表明,滆湖沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)的平均含量分别为(3709±1004)mg/kg、(1127±650) mg/kg和(78.39±23.88) mg/g,三者空间分布特征较为一致;营养盐综合污染指数评价表明,全湖整体为重度污染,其中全湖TN均处于重度污染状态,TP绝大部分区域也处于重度污染状态.沉积物重金属Zn、Cr、As、Pb、Ni、Cu、Cd 的平均含量分别为(170.62±47.25)、(105.18±34.91)、(68.55±10.86)、(52.43±14.73)、(44.04±11.93)、(42.57±12.43)、(1.55±1.06) mg/kg,整体上呈现出由南向北、自西向东逐渐增加的趋势,重金属含量最高值在湖区东北角;地积累指数法和潜在生态风险指数法评价结果均表明Cd和As是主要的生态风险贡献因子,其中Cr和Ni的污染程度表现为清洁,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的单项潜在生态风险等级表现为轻微风险.与围网拆除前比,湖中区西南部沉积物营养盐含量无显著变化,湖南区南部沉积物营养盐状况明显改善,但其余各区域沉积物营养盐状况均有不同程度的恶化;湖区沉积物中重金属元素平均含量均有极大程度的降低,降幅在29.50%～80.45%之间,表明在外源污染输入得到一定控制时,围网拆除在控氮、控磷效果及改善重金属污染状况方面有着积极作用.     

洱海硅藻群落结构的时空分布及其与环境因子间的关系

于2004-2005年间对洱海水体的硅藻群落进行逐月监测及研究,共发现71个种,分属于18个属.硅藻群落结构的季节变化显著,主要优势种为耐营养的属种.不同季节的硅藻优势种类有明显区别,冬季的主要优势种为Fragilaria crotonensis,春季Aulacoseira ambigua与F.crotonensis的组合占优势地位,夏季以Cyclotella ocellata为主,秋季则A.ambigua与Cyclostephanos dubius组合为优势种.空间上除1#点外,硅藻分布虽然在相对丰度上存在一定的南北差异,但优势属种在全湖具有较好的一致性.说明洱海全湖的水质都已处于中富营养状态.对除1#点外的11个采样点的硅藻及水化学数据进行平均,得到逐月数据,通过数理统计分析的手段,探讨硅藻群落变化与环境因子之间的关系,结果表明影响季节尺度硅藻群落发生变化的最主要因子是气象条件,其次是营养盐.