长江中下游浅水湖泊沉积物再悬浮对水下光场的影响研究--以龙感湖和太湖为例

基于2003年7月在龙感湖、太湖梅梁湾以及2004年7月在太湖站栈桥的连续不同风浪条件下水下光场原位观测资料,分析风浪作用引起的沉积物再悬浮对PAR衰减,吸收系数及真光层深度的影响.结果表明,在龙感湖,小风浪、中风浪和大风浪的PAR衰减系数分别是1.74,2.02,2.45 m-1,400～700 nm光谱衰减系数变化范围分别为0.98～2.97,1.34～3.95,1.82～5.40 m-1;在太湖梅梁湾,小风浪、中风浪和大风浪PAR衰减系数分别是2.63,3.72,4.37 m-1,从小风浪到、中风浪、大风浪衰减系数分别增加了41％,66％;太湖站栈桥边PAR波段积分CDOM吸收系数在中风浪和大风浪的值分别为0.26,0.28 m-1,浮游植物吸收系数从中风浪到大风浪反而由0.76降低到0.49m-1,沉积物再悬浮引起非藻类颗粒物的吸收则由0.94增加到1.73 m-1,增加了84％,总悬浮物颗粒物吸收由1.70增加到2.22 m-1,增加了30.6％.非藻类颗粒物吸收对总吸收系数贡献最大,中风浪、大风浪下贡献率分别达44.14％,65.05％.龙感湖,梅梁湾,栈桥边3站点从中风浪到大风浪,PAR真光层深度分别降低0.40,0.19,0.20 m.透明度、PAR衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度、风速、波高等均存在显著性线性相关,并且与悬浮物中无机颗粒物相关性最好,而与叶绿素a、脱镁叶绿素及溶解性有机碳相关性很低.由此可见,在龙感湖和太湖等长江中下游浅水湖泊,风浪扰动引起悬浮物浓度的增加尤其是无机颗粒物的增加是影响水下光场的主导因素.     

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.     

角突网纹溞在太湖微囊藻群体形成中的作用

将太湖微囊藻水华中3种优势微囊藻包括水华微囊藻1028、惠氏微囊藻929、铜绿微囊藻469和铜绿微囊藻905培养在改良后的BG-11培养基(TN=10mg/L,TP=0.4mg/L)中,然后加入角突网纹搔,以研究3种优势微囊藻对浮游动物摄食压力的形态反应.整个实验共进行了12d.除了水华微囊藻1028以外,在惠氏微囊藻929、铜绿微囊藻469和铜绿微囊藻905中没有观察到有大群体(大于10个细胞)的出现.在水华微囊藻中,处理组大群体细胞所占总细胞的比例与对照组显著不同,其中对照组占22%,而试验组占53%.水华微囊藻对照组和处理组中单细胞、2细胞、小群体(3-10个细胞)和大群体(大于10个细胞)细胞密度存在显著的不同.实验第6-12d,水华微囊藻对照组和试验组单位大群体细胞数量存在显著差异.研究结果表明,角突网纹潘的摄食压力不能促使惠氏微囊藻929、铜绿微囊藻469和铜绿微囊藻905形成大群体.角突网纹溞的摄食促使水华微囊藻形成更大的群体.     

蓝藻对太湖底泥反硝化过程的影响和机理分析

通过模拟实验,研究了因自然或人工沉降的太湖蓝藻在厌氧条件下作为碳源对底泥微生物反硝化脱氮的促进作用.通过对底泥总氮、化合态氮素、挥发性脂肪酸(VFAs)、COD、电位和pH等指标的监测,发现藻体中大量的生物可降解碳素在厌氧消解后产生挥发性脂肪酸等一些可供反硝化菌直接利用的小分子物质,2×藻组VFAs含量可达2232.96μl/L,1×藻组可达1263.36μl/L,最高可达42.1%,为对照组(无添加蓝藻)的2.43倍,从而促进了硝态氮和亚硝态氮还原成N2和N₂O的过程,提高氮素的去除率.但底泥中沉降蓝藻需要一定的降解时间,前4天添加冷冻干蓝藻粉的处理组COD降解率较低,电位处于正值,体系中产生硝态氮,随后COD持续降低,添加2×藻组COD最大去除率为42.08%,1×藻组为32.93%,对照组仅为14.46%,表明藻细胞中的碳素已开始被利用.本研究表明沉降蓝藻细胞能够为底泥中的反硝化过程提供可利用碳源,并深入揭示了沉降蓝藻作为碳源促进底泥反硝化过程的机理和对底泥中C、N的影响,为在湖泊治理中降低氮素的内源污染提供了新的科学依据.     

中国东南丘陵山区水质良好水库现状与天目湖保护实践

东南丘陵山区是我国水库分布最为集中的区域之一,这些水库在保障区域供水安全方面具有极其重要的作用,应该优先保护.然而,水库水环境保护正面临丘陵山区开发强度持续增加,开发方式和空间布局不合理,氮、磷污染及富营养化趋势严峻,缺乏完善监测和管理体系等众多问题.本文以2000年以来天目湖水库保护实践过程为例,从库体水环境治理、流域污染物削减和综合管理3个方面介绍天目湖沙河水库保护的措施和成效,在此基础上提出良好湖库优先保护的建议:建立具有部门协调能力的水库管理机构,实行基于湖库水生态目标的水质目标管理,治理丘陵山区茶果园的面源污染,注重流域生态系统整体的恢复,禁止上游水源涵养区和临湖地带的开发,划定生态保护红线,明确禁止和限制的开发类型与规模,加强湖库及流域的监测和预警,开展必要的水库水体治理工程,并针对性地制定湖库管理条例.天目湖十几年的保护实践中有效地解决了流域开发与水库水质保护之间的矛盾,使天目湖水质由快速恶化转为稳步好转,为东南丘陵山区经济发展过程中水库的环境保护探索了一条道路.     

不同营养水平湖泊浮游植物吸收和比吸收系数变化特征

利用太湖和博斯腾湖8月份、天目湖6 8月份的采样数据,开展不同营养状态下浮游植物吸收和比吸收系数的变化规律研究,并探讨其影响因素.利用综合营养指数法,太湖8月42个采样点中20个点为重度富营养,标记为太湖TⅠ,22个点为中度富营养,标记为太湖TⅡ,天目湖夏季、博斯腾湖8月的富营养水平分别为轻度富营养和中营养.440 nm处浮游植物吸收系数a_ph(440)按照营养水平从高到低由重度富营养到中营养分别为1.02±0.51、0.69±0.40、0.78±0.24和0.20±0.04 m^-1,相应地675 nm处浮游植物吸收系数a_ph(675)分别为0.59±0.32、0.38±0.23、0.41±0.13和0.08±0.02 m^-1.统计检验显示,重、中度富营养的太湖以及轻度富营养的天目湖浮游植物吸收系数显著高于中营养的博斯腾湖.440 nm处浮游植物比吸收系数a_ph^*(440)分别为0.013±0.006、0.012±0.004、0.038±0.008和0.051±0.013 m²/mg Chl.a.统计检验显示,重度、中度富营养的太湖浮游植物比吸收系数显著小于轻度富营养的天目湖,而天目湖浮游植物比吸收系数又显著小于中营养的博斯腾湖.另由400~700 nm浮游植物的光谱曲线可以明显看出不同营养状态浮游植物吸收系数的变化情况,表现为:重度富营养太湖TⅠ>轻度富营养的天目湖>中度富营养的太湖TⅡ>中营养的博斯腾湖.太湖和天目湖属于富营养化湖泊,浮游植物吸收系数明显高于中营养的博斯腾湖,这充分反映了随营养程度增加,浮游植物吸收逐渐增加.天目湖浮游植物略高于太湖TⅡ是因为太湖非藻类悬浮颗粒物含量高,所以吸收系数偏小.比吸收系数的变化情况与吸收系数的变化情况恰好相反,随着营养程度的增加依次递减.随营养程度增加浮游植物吸收逐渐增加是由于水体营养盐增加促进浮游植物生长,浮游植物生物量逐渐增加所致,而比吸收系数逐渐降低则由于色素包裹效应所致.     

钱塘江干流夏季浮游植物群落结构特征及其对水文气象的响应

河流中浮游植物的动态变化能够较好的指示河流水质状况.为探索水文气象过程对筑坝河流浮游植物群落结构的影响,2020年夏季,以钱塘江干流为例,对包括富春江水库在内的11个河段开展了浮游植物群落结构及相关环境因子的调查分析.结果 表明:夏季在钱塘江干流共鉴定出浮游植物6门59属95种,优势属为沟链藻(Aulacoseir、菱...     

太湖水体氮素污染状况研究进展

氮是引起湖泊富营养化的关键要素之一.传统观点认为氮缺乏时,湖泊生态系统可以通过生物固氮作用从大气中获取氮来满足自身的需求,因此认为淡水湖泊水体的生产力主要受磷限制.但随着进一步的研究,发现氮限制与氮和磷共同限制更为普遍,且氮的限制常常伴随着水体的富营养化,因此了解富营养化湖泊水体的氮素污染状况具有重要意义.本文介绍了太湖水体氮素的污染状况及其发展趋势,从外源、内源两大方面介绍了太湖水体中氮素的来源,着重分析和比较了河道输入、大气输入以及沉积物释放不同污染源的输入比例.太湖水体氮素污染存在很大的空间差异,其中西部和北部污染较重而东南部相对较轻,入湖河道输入的外源污染是造成太湖水质空间分布差异的主要原因,其中农业面源污染及生活污染在太湖外源污染中占据了相当的比重;湖泊底泥所造成的内源释放也是氮素污染的一个重要原因,但目前对释放量的估算主要是基于底泥悬浮引起的总量估算,关于这些释放量能有多少比例可以被浮游植物利用还不清楚,尤其是有机颗粒物在水体中停留期间的矿化再生值得进一步研究;在氮素的生物转化过程中,生物固氮目前对太湖氮素输入的贡献很小,反硝化作用是太湖水体氮素自净的主要途径.     

湖泊中有色可溶性物质对近紫外及蓝光衰减的影响

研究巢湖(藻型湖泊)和龙感湖(草型湖泊)的有色可溶性物质(CDOC)对近紫外及蓝光衰减的影响时发现：巢湖水体中可溶性有机碳含量比龙感湖大。2个湖泊中来源不同的可溶性有机碳对光的吸收极其相似,只是在量上有差异。在巢湖水体中,光的衰减曲线在355—400nm之间有一个峰,且Kd值较大,而在龙感湖水体中,光的衰减曲线在500nm以下时随着波长的递减而增加。从CDOC对Kd的贡献来看,它们之间最大的相关是在355nm左右,这是悬浮质、叶绿素以及CDOC共同作用的结果。     

水体氮、磷营养盐水平对蓝藻优势形成的影响

以江苏省南京市富营养化程度不同的清溪、护城河、玄武湖、月牙湖、琵琶湖和前湖为研究对象,调查各水体浮游植物的群落特征和优势种,并结合藻类生长潜力试验,探究不同氮、磷营养水平的自然水体对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）生长与竞争的影响.野外调查发现不同营养水平水体浮游植物优势种不同,按水体富营养化程度从高到底依次以绿藻、蓝藻、硅藻和隐藻分别占优势.单一藻种培养时,铜绿微囊藻在清溪、护城河和玄武湖水体中生长均较好,而斜生栅藻仅在高氮、磷浓度的清溪和护城河水体中有较大生长量,说明斜生栅藻对氮、磷的需求高于铜绿微囊藻;两种藻共培养时,清溪水体中斜生栅藻占优势,护城河和玄武湖水体中铜绿微囊藻占优势,但其他水体中两种藻均不能生长,说明氮、磷浓度过高或过低都不利于蓝藻形成优势.对低营养水平的玄武湖、琵琶湖、月牙湖和前湖水体进行氮、磷加富后,两种藻均能较好地生长,且各组没有显著差异,说明藻类在这些水体中生长受到氮、磷的限制,氮、磷浓度升高会增加水华发生的风险.本研究将野外调查和藻类生长潜力实验相结合,深入探究了蓝藻优势形成与水体氮、磷营养水平的关系,揭示了蓝藻水华是湖泊富营养化发展到特定阶段的产物,水体氮、磷浓度过高或过低均不易产生蓝藻优势.