武汉市南湖大型底栖动物的时空分布和氮磷评价

通过对南湖大型底栖动物的时空分布研究表明,南湖中现在的优势种主要为耐污性强的种类,其季节分布:霍甫水丝蚓以5月份密度最大,8月份密度最低;刺铗长足摇蚊和红裸须摇蚊的幼虫均以11月份密度最大.水平分布:霍甫水丝蚓密度依次为V＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ;刺铗长足摇蚊幼虫密度依次为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅳ＞V.垂直分布:寡毛类和摇蚊幼虫最大分布深度为25cm,主要集中在0-20cm深度范围内,此深度范围内的生物量占到30cm柱样中同类总量的99%以上.软体动物在湖心区已很难采到活体标本,但在岸壁上能采到一些腹足类.南湖寡毛类生物量鲜重为176759.35 kg,摇蚊幼虫为46810.30kg,腹足类为899.34 kg;其所含的TN量和TP量分别为3463.61 kg和350.91 kg.研究表明,利用大型底栖动物转移或清除南湖中的N和P是一条重要途径,但与南湖目前巨大的外源性和内源性营养盐来源相比,对N、P的清除量是有限的.     

太湖五里湖生态重建示范工程—大型围隔试验

五里湖是太湖北部富营养化程度最为严重的一湖湾．从2004年1月起,为了改善水质,重建五里湖生态环境,在五里湖南岸建立了一个面积为10×104m2示范工程试验区,采用多技术措施集成应用,开展湖泊生态重建技术研究．经过近2年的生态重建研究与实践,在示范工程试验区内建立了挺水植物、浮叶植物和沉水植物群丛23个,水生植物种类从生态重建前的零上升至15科、22属、32种,水生植物的多样性指数(Shannon-Wieher index)达到2．33,覆盖度达到40％- 55％．水质监测结果表明,示范工程区内水体的TN、TP、NH4-N、NO3-N、NO2-N及PO4-P的平均值分别比示范工程区外下降了20．7％、23．8％、35．2％、21．1％、45．6％和54．0％,TN、TP分别下降至2．50mg／L、0．080mg/L以下,水质得到明显改善,达到或低于“浅水湖泊稳态转换理论”指出的向“稳定清水态”转换的临界值,水体透明度(SD)平均值也有较大幅度提高,平均从0．39m提高至0．70m;初步实现湖泊水体从藻类占优势浊水态向大型水生植物占优势的清水态转变．因此重建与恢复湖泊生态系统要从沿岸带着手,首先重建湖滨带结构与功能,通过湖滨带水生生物一系列反馈机制, 逐步改善湖泊水质,最终实现沉水植被恢复;湖泊敞水区应主要采用生物操纵技术措施来实现湖泊生态恢复．     

2007年太湖五里湖浮游植物生态学特征

研究了2007年太湖五里湖浮游植物的生态学特征.结果表明:五里湖共检出浮游植物8门123种;其中绿藻种类最多,共57种,占浮游植物总种数的46.3%;硅藻次之,共23种,占浮游植物总种教的18.7%;浮游植物种数以冬春季多、夏秋季少.调查期间.浮游植物数量和生物量分别变化在386.2×10~4-5581.9×10~4cells/L和0.541-3.491mg/L,均以绿藻最高;浮游植物数量的季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季;且除绿藻外,浮游植物的季节演替规律与PEG模型基本一致.相似性分析显示,五里湖1、3、4、5月份的生境相似,6、7、8、9、11月份的生境相似.优势度分析显示,五里湖各个月份的浮游植物优势种都在2种以上,优势种主要有小球藻(Chlorella vulgaris)、小球衣藻(ChLamydomonas microsphaera)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginisa)等14种,优势种种数较多且优势度不高,变化在0.02-0.78之间;多样性和均匀度分析显示,五里湖浮游植物多样性指数和均匀度指数分别变化在1.5-2.7和0.26-0.59之间,多样性和均匀度都较好:表明2007年五里湖浮游植物群落结构比较复杂、处于较完整状态.     

太湖湖滨带类型划分及生态修复模式研究

太湖湖滨带岸线总长405 km,73%以上被防洪大堤所包围,其余部分临近山体,属于典型的大堤型湖滨带.按照湖滨带地形地貌分为大堤型、山坡型、河口型三类,根据水文条件和露滩情况,又将大堤型分为长期露滩、间歇露滩、无滩地型,山坡型分为有滩地型、无滩地型,形成6种类型的湖滨带.根据以上太湖湖滨带划分类型,结合湖滨带生境、气候、水文条件以及植被分布现状等因素,分别采取生态保育、生态修复、生态重建的对策,设计了不同类型的太湖湖滨带生态修复模式,并分别提供了形象的修复模式示意图,以期为太湖及其类似湖滨带的生态修复提供一定的借鉴.     

浮游植物对湖泊水体生态重建的响应——以太湖五里湖大型围隔示范工程为例

根据太湖五里湖湾生态重建大型围隔示范工程的现场观测结果,分析了湖泊生态重建措施对浮游植物的影响,结果显示:(1)在生态重建的第一年,尽管生态重建区内种植了大量水生植物,水体氮磷含量也有较大幅度的下降,水体透明度也被提高了近一倍,但是藻类却大量生长,并暴发了蓝藻水华;第二年,生态重建区的环境条件逐渐对藻类(包括蓝藻和其中的微囊藻)产生了抑制作用,开始出现藻类生物量下降趋势;表明生态重建措施(以水生植被重建为中心的生态系统重建组合措施)可以在较短时间内(当年)建立起一定规模的水生植物群落,有效降低水体氮磷营养盐,提高水体透明度,但要在较短时间内(2年内)完善一个较大的水生态系统结构、有效降低藻类生物量(特别是夏季)有一定困难.(2)尽管氮磷营养盐对水体藻类总量增加有较大影响,但并不是蓝藻大量暴发的决定因素,上行作用力对蓝藻的控制(bottom-up effort)表现弱于下行作用力(top-down effort).(3)较低的TN/TP比值(15.9-35.6,平均30.5)既是蓝藻水华暴发的原因,也是其作用的结果,其可能有利于蓝藻的大量暴发.(4)生态重建措施较大幅度地改善了水环境,但并没有显著提高藻类多样性指数(Shannon index),因此,单凭藻类多样性指数并不能完全反映水环境改善状况,在评价水环境质量方面需要结合其它多种指标进行综合评估.     

太湖梅梁湾沉积物中氮铁硫转化细菌的毫米级垂向分布及对氮磷迁移转化的潜在影响

本研究在太湖梅梁湾采集沉积柱,采用一种自制的毫米级柱状沉积物自动垂向分层切割装置对表层50 mm沉积物进行垂向切割(间隔2 mm),结合高通量测序技术分析沉积物中细菌群落的毫米级垂向分布;同时采用毫米级高分辨透析技术和薄膜扩散梯度技术(DGT)分析溶解态和DGT可获取态铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)、Fe、P的垂向分布特征。结果显示,沉积物中细菌群落与溶解态和DGT可获取态氮铁磷浓度在垂向上呈现显著的异质性。细菌硝酸盐还原主要发生在-16～0 mm沉积物深度,这可能导致了溶解态和DGT可获取态NO₃^--N含量在该沉积物深度的明显减少。细菌铁还原主要分布在-32～-18 mm沉积物深度,细菌硫酸盐还原主要分布在-50～-34 mm的沉积物深度;细菌硫酸盐还原是导致沉积物溶解态和DGT可获取态铁磷浓度从-32 mm随沉积物的深度增加而显著增加的主要原因。本研究加深了对富营养化湖泊沉积物中细菌影响氮磷在垂向上迁移转化的认识。     

太湖五里湖水体悬浮物中水溶性有机质(WSOM)的荧光光谱组分鉴别及其与氮形态的关系

采用三维荧光光谱-平行因子法(EEMs-PARAFAC)分析太湖五里湖水体悬浮物中水溶性有机质(WSOM)的荧光光谱特征,研究其组分类型、分布规律以及来源,进一步探讨悬浮物中水溶性有机氮和无机氮含量与WSOM荧光组分之间的关系.结果表明,悬浮物中WSOM荧光组分主要由2个类腐殖质(C1、C2)和1个类色氨酸类蛋白质(C3)组成.总荧光强度在57.56~200.01 R.U./g之间,平均为115.42 R.U./g,其中C1、C2、C3的相对比例分别为35.55%、34.05%和30.40%;空间上由西向东逐渐增强,东五里湖高于西五里湖,沿岸区高于湖心区.荧光指数和生物源指数变化范围分别在1.48~2.34和0.65~0.87之间,反映了悬浮物中WSOM主要来源于微生物、藻类的自生生物源.多元回归统计分析结果表明,悬浮物WSOM与氮元素的迁移转化密切相关,且有机氮与WSOM荧光组分的相关系数大于无机氮.     

太湖水体氮、磷浓度演变趋势(1985-2015年)

分析了太湖水体氮、磷浓度1985-2015年的演变趋势.结果表明,近30年来,全太湖水体氮、磷指标总体呈先恶化、后好转的波动变化趋势.总氮（TN）浓度年均值在1.79～3.63 mg/L之间,30年平均值为2.62±0.03 mg/L,总磷（TP）浓度年均值在0.04～0.15 mg/L之间,30年平均值为0.086±0.001 mg/L,1996年全太湖TN （3.84 mg/L）和TP （0.15 mg/L）浓度年均值均达历史峰值.氮、磷逐月浓度变化情况显示,TN浓度呈明显季节性变化规律,最高值集中出现在3、4月,概率分别为67%和33%,最低值则分布在8、9、10、11月,概率分别为18%、41%、29%和12%,而TP浓度则没有明显的季节性变化规律.太湖各湖区水体氮、磷浓度变化空间异质性明显,西部水域和北部水域变化幅度大于东部水域、南部水域和湖心区.太湖水体氮、磷浓度的长期变化趋势显然和流域经济发展及各项环保管理措施的实施密切相关,同时也受到重大水情变化的影响.此外,在相对封闭的局部湖湾水体可以通过水利调度等综合治理措施短时期内改善氮、磷指标,但大太湖水质的改善任重而道远.     

太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素含量垂向分布特征

为探究太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素（MC-LR、MC-RR、MC-YR）含量的垂向分布特征,于2018年5月采集梅梁湾6个点位表层水、上覆水、混合水、间隙水以及柱状沉积物样品,并采用超高效液相色谱-串联质谱法分析样品中微囊藻毒素的含量.分析结果表明：水体中（表层水、上覆水、混合水以及间隙水）MC-LR、MC-RR、MC-YR的浓度范围分别为11.80~1297.14、2.50~818.40、1.80~176.00 ng/L,表层水、上覆水以及混合水中MC-LR的浓度高于MC-RR和MC-YR,MC-RR和MC-YR之间差别较小,而间隙水中MCs三种异构体浓度大小顺序为：MC-LR > MC-RR > MC-YR;垂向分布上,间隙水中MCs异构体（MC-LR、MC-RR、MC-YR）浓度均远高于表层水、上覆水以及混合水,表层水MCs异构体浓度略高于上覆水,混合水MCs异构体浓度介于表层水和上覆水之间.对沉积物的研究发现,1~10 cm表层沉积物中MC-LR、MC-RR、MC-YR含量范围分别为0.60~26.95、0~0.90、0~8.10 ng/g,且1~10 cm层中MCs三种异构体平均含量大小顺序为：MC-LR > MC-YR > MC-RR,其中MC-LR、MC-RR、MC-YR的检出率分别为100%、70%、92%;垂向分布上,MC-RR含量较低且变化不大,而MC-YR和MC-LR含量均随沉积物深度的增加先升高后降低.相关性分析结果表明,表层水和混合水中MCs与总磷浓度呈显著正相关,而与总氮浓度无显著相关性;上覆水、间隙水以及沉积物中MCs与总氮、总磷浓度均呈显著正相关.     

太湖不同富营养水平湖区轮虫季节变化的比较

2003年10月-2004年9月对太湖不同富营养水平湖区(太湖大太湖湖区、梅梁湾和五里湖)轮虫的季节变化进行了研究.五里湖营养水平最高,太湖大太湖湖区最低;轮虫的种类数、数量和生物量都是五里湖最高,太湖大太湖湖区最低.回归分析表明,轮虫数量与总氮和叶绿素a浓度呈显著正相关;轮虫生物量与叶绿素a浓度呈极显著正相关.结果表明,太湖三个湖区轮虫群落结构显著不同,同时表明太湖水体富营养化对轮虫的群落结构有明显的影响.     

典型城市湖泊五里湖底栖动物群落演变特征及其生态修复应用建议

底栖动物作为湖泊生态修复中常用的淡水生物类群,对维持和稳定湖泊生态系统结构与功能具有重要作用,探明底栖动物群落演变特征对湖泊生态修复实践具有重要的指导意义.本研究于2007—2017年对太湖五里湖底栖动物群落结构开展了11年的长期调查,结合底栖动物历史数据以及水体、沉积物和浮游植物等相关资料的分析,探讨了五里湖底栖动物群落结构演变特征及潜在的影响因素.在综合分析底栖动物及环境因子变化特征的基础上,结合五里湖开发与修复工程的特点和发生时间,发现五里湖底栖动物群落演变过程总体可划分为自然演变、快速退化、生境修复和缓慢恢复4个阶段.在自然演变阶段,生境特征为底栖动物群落演变的直接影响因素,如水深、溶解氧和底质类型等;在快速退化阶段,人类活动干扰(如围湖造田)剧烈成为此阶段底栖动物群落演变的主要影响因素;在生境修复阶段,五里湖内开展的综合整治(包括生态清淤、污水截流、退渔还湖、动力换水、生态修复、湖岸整治和环湖林带建设等工程)等各项生态修复工程成为群落演变的主要影响因素,但在此阶段底栖动物优势种仍为耐污种;自2014年以来进入缓慢恢复期,软体动物投放成为底栖动物群落演变的一个重要影响因素,铜锈...