太湖水域“湖泛”及其成因研究

针对2007年和2008年太湖贡湖和无锡宜兴近岸水域及近年来太湖北部湾区域发生的"湖泛"现象,通过实测监测和历史资料分析,揭示出太湖湖体污染负荷高、水体藻类死亡,太湖的流泥分布,风场、气温、水位等要素的组合,是"湖泛"产生的主要原因,这为进一步研究"湖泛"机理和防治提供了科学基础和途径。     

太湖及其主要入湖河流沉积磷形态分布研究

选择了我国第三大浅水湖泊--太湖及其主要入湖河流进行沉积磷形态的连续提取研究.太湖湖区沉积磷中不稳态磷(LP)及铝结合态磷(Al-P)含量很低,其余形态磷为铁结合态磷(Fe-P)＜钙结合态磷(Ca-P)＜有机磷(Org-P).河流沉积物中有机磷的相对含量高于湖泊沉积物,绝对含量平均值约为湖泊沉积物的3.9倍,铁结合态磷的绝对含量约为湖泊沉积物的3/4,湖区沉积物Fe-P含量与水体中PO3-4-、Chla呈显著正相关关系,同时与间隙水的氧化性呈显著负相关关系.太湖各湖区沉积物的磷形态表现为空间差异较大,活性组分的差异性要大于活性较差的组分.总的来说北部湖区沉积物中Fe-P和Org-P含量高于其他湖区,这与太湖北部湖区水体高营养级和藻类爆发关系密切.湖区沉积磷的垂直分布规律较复杂,既有随深度增加的,也有随深度降低的,河流沉积物同样如此.这与太湖及河流生态条件、污染物排放以及沉积动力学条件不同有关.     

江汉平原江陵湖泊沉积物粒度特征及气候环境意义

以江汉平原江陵湖泊沉积物为研究对象,结合沉积物岩性、粒度组成、孢粉和有机碳同位素等,分析了江陵湖泊沉积物粒度组成特征及该区域近9 000 a来的气候环境变化。研究发现,江陵湖泊沉积物记录了该区湖泊水体逐渐减小直至消亡的过程,气候环境变化大致可分为以下5个阶段：（1）8 900～6 300 a B.P.为水体较深、面积较大的开阔湖阶段,气候暖湿;（2）6 300～4 700 a B.P.为面积较小、水体较浅的潴水湖阶段,气候干旱;（3）4 700～3 400 a B.P.为面积更小、水体更浅的洼地湖阶段,气候偏暖偏湿;（4）3 400～2 500 a B.P.为湖沼泥炭发育阶段,气候暖湿;（5）2 500 a B.P.以来,由湖泊及湖沼堆积转化为洪水漫滩堆积,古云梦泽开始萎缩,气候变干。江陵湖泊沉积物粒度所记录的区域气候干湿变化与国内邻近区域（特别是鄱阳-洞庭湖区）显示出较好的一致性,沉积物粒度研究是恢复区域古降水等气候环境变化的有效途径。     

平水期洞庭湖不同形态磷赋存特征

通过现场调查和室内实验,对平水期洞庭湖24个断面上覆水-沉积物磷的污染程度、分布特征进行研究;同时,分析了各形态磷间的相关性,探讨了磷的赋存形态对水体富营养化的影响、沉积物释放量和释放风险。结果表明,水体内总磷分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖,东洞庭湖以颗粒态磷为主,西洞庭湖、南洞庭湖、大通湖均以溶解态磷、无机磷为主。沉积物中总磷的分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖。东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖则以Ca-P为主,大通湖以Fe/Al-P为主。Ca-P与Fe/Al-P呈现较显著的负相关关系。大通湖释放风险较大,可释放量大;东洞庭湖有一定的可释放量,应对这两个湖泊给予较多的关注。与国内其他湖泊比较,洞庭湖沉积物中TP处于中下水平,IP在沉积物中占据较高比例。湖区沉积物中Fe/Al-P与水体中DIP、DTP、TP均具有较显著的负相关关系,存在磷的内源释放。     

太湖全新世沉积物的古盐度指标及其环境意义

沉积物中的Ｃａ／（Ｆｅ＋Ｃａ）比值和硼含量随水体含盐度的高低而相应增减，它们都是较好的古盐度指标。本文对太湖全新世的沉积物进行了古盐度指标的分析。并与现代湖泊和海洋沉积物作了对比，结果反映东太湖为陆相沉积环境，而西太湖则主要为海相沉积环境。此结论与古生物化石的结论一致，从而证明了太湖地区于全新世期间经历了大规模的海侵，并形成海湾－湖环境。同时也证明了这些古盐度指标是行之有效的。     

南海湖沉积物重金属形态分布及其对水质影响的研究

通过对包头市南海湖沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd的形态、AVS和SEM、上覆水、上覆过滤水及沉积物间隙水重金属的系统分析，结合南海湖为黄河新成牛轭湖的特点，与黄河进行了对比，研究了重金属在固、液两相间的迁移转化规律，结果表明南海湖与黄河沉积物中重金属的残渣态非常接近，反映了沉积的同源性，Pb和Cd次生相则明显在南海湖发生富集，上覆水中重金属81.0%以上均结合在悬浮物上，南海湖水质长期Cu超标的现象是由沉积物的释放造成的，研究证明间隙水为重金属向上覆水迁移起到桥梁通道作用；有机络合物的络合作用超过AVS的沉淀作用，是导致Cu向水相扩散迁移的主导因子。     

太湖湖盆冲击成因假说的演变及研究进展

本文的主要目的是回顾太湖湖盆成因假说,并重点介绍太湖湖盆冲击成因假说的研究历史,首先对各类太湖湖盆非冲击类成因假说做简单的介绍和评述,这些假说包括潟湖说、构造说、堰塞说、火山爆喷说及综合成因说,然后重点回顾太湖湖盆冲击成因假说的演变过程.太湖湖盆冲击成因假说的第一阶段在20 世纪 90 年代初,根据太湖地区砂岩中存在大量石英变形纹现象提出冲击假说,因认知不足,渐渐势微;第二阶段是 21 世纪初,太湖湖底淤泥层赋存大量奇特富铁质结核的新发现再次复兴了冲击假说,但太湖冲击坑确定的结论并不成熟,证据并不充分,遭到质疑;第三阶段自2012 年开始,认识到工作中的失误和冲击假说的难点,再次聚焦富铁质结核的矿物学成因及所处淤泥层位的沉积学特征研究,以此为基础提出了太湖空爆冲击成因假说.最新研究结果显示太湖存在一层含富铁质结核的泥质层;富铁质结核的形态和内部特征有可能提供太湖湖盆成因的相关信息.富铁质结核可能是湖盆形成初期时大水面下淤泥空隙沉积结核物,也可能是空爆气柱合成产物和回落物.太湖湖盆空爆成因假说研究具有非常重要的科学意义,值得深入研究.     

波流作用下太湖水体悬浮物输运实验及模拟

利用室内外实验和数学模型对波浪和湖流共同作用下太湖水体悬浮物输运过程进行了研究.结果表明:当太湖日平均风速在2~8m/s时,水体悬浮物再悬浮通量与平均风速符合正相关关系;太湖悬浮物沉降属于絮凝沉降.悬浮物浓度较低时,其沉降速率与浓度无明显的相关关系;而浓度较高时,沉降速率随浓度升高而增大.悬浮物浓度和沉降速率符合Logistic函数;将太湖湖流模型和波浪模型耦合,有效地反映了太湖的水动力过程;在太湖悬浮物模型中,引入底泥起悬条件,将底泥的起悬量与沉降量分开处理,有效地模拟了太湖悬浮物的输运过程.模拟结果表明太湖悬浮物沿岸区域受湖流的影响较大,湖心区域受波浪影响较大.     

海湾水库沉积物对水体咸化影响的时间尺度

为预测海湾水库沉积物盐分释放对库水咸化影响的持续时间,建立了描述沉积物孔隙水盐分剖面分布的非稳态数学模型,并优化选取模型的边界条件与关键参数(沉积物孔隙水盐分的扩散系数)。稳态与非稳态条件下沉积物盐分释放的对比分析表明,在计算污染沉积物对其上覆水水质的影响时间时,按非稳态释放更符合实际情况。非稳态盐分释放的计算结果表明,拟建沐官岛海湾水库沉积物中盐分释放对库水咸化的影响时间将大于600年,该影响时间远长于水库的寿命;表明在水库的整个生命周期内,均需要定期监测海湾水库底层水的盐分浓度,并需采取有效措施预防水体的突然泛咸,而不能仅在建库初期关注咸化问题。     

黄浦江沉积物中砷的分布和形态特征

黄浦江作为上海的最重要的河流,具有多种功能.关于黄浦江微量元素污染的公开资料零星地分散在有关长江口的研究论文中[1-2],近年来发现黄浦江江水和沉积物中汞含量明显偏高,输入长江的汞逐年增加[3].沉积物与上覆水体之间通过频繁的交换作用,被污染的沉积物还可能成为水体再次污染的潜在来源.为此,本文对黄浦江江水和沉积物中砷的分布、形态进行了研究,并讨论了可能的影响因素.     

Detection of algal bloom and factors influencing its formation in Taihu Lake from 2000 to 2011 by MODIS

Time-series MODIS data were used to extract and characterize algal blooms from the Taihu Lake study area. Water quality data including total nitrogen, total phosphorus, and dissolved oxygen; local meteorology data; and global climate trends were examined to reveal the factors influencing the formation of the algal blooms. Results for the 2000–2011 study period show that the annual algal bloom typically begins between March and May in Taihu Lake. All large-scale blooms originate from northern Taihu Lake (Meiliang Bay and Zhushan Bay). Some small-scale blooms originate from southwestern Taihu Lake, but the duration of these blooms is very brief because of episodes of turbulent mixing due to high wind speed. Nutrient supply is the main factor influencing algal mass propagation during bloom periods, and temperature changes may trigger algal recovery. The algal bloom area significantly decreased when wind speed is greater than 4 m/s, causing turbulence and changes in algal buoyancy. A strong East Asian summer monsoon transporting warm air to the lake is shown to extend the duration of algal blooms in Taihu Lake, as occurred in 2007.     

太湖富营养化与蓝藻水华引起的饮用水危机——原因与对策

[ZW（*][HT6H]〓收稿日期：. 〓作者简介：[HT6SS]（1963 ）,男,江苏苏州人,研究员,主要从事水环境研究.[WT6HZ]E mail:[WT6BZ]qinbq@niglas.ac.cn[ZW)] [HT4F][HT5K]()[JZ）] [HT5H][GK2] 摘〓要：[HT5K]2007年5月份发生在无锡太湖蓝藻水华引起的自来水危机事件进一步凸现我国湖泊富营养化的严峻局面和蓝藻水华频发的现状。从分析太湖富营养化发生、发展,蓝藻水华爆发的原因和机制入手,提出湖泊富营养化治理和蓝藻水华控制的途径和措施。研究表明,太湖富营养化之所以如此严重而且治理起来异常艰难,主要是由于太湖发育于长江中下游洪泛平原,营养本底高;由于水浅和沉水植被的退化使得频繁的风浪扰动造成内源营养盐负荷维持在一个非常高的水平;而流域内社会经济的高速发展,进一步加剧了太湖富营养化进程。蓝藻水华爆发一方面与蓝藻本身的生理特征有关,如固碳、伪空泡、光吸收及营养盐利用的能力;另一方面则与系统内物理、化学、生物环境有关,如独特的浅水湖泊水下光场结构和低的捕食压力。太湖的富营养化治理需遵循控源截污、湖泊生态修复和流域管理的原则,具体措施包括前置库和人工湿地的面源污染物控制技术;物理机械和生物去除内源营养盐削减技术;沉水植被恢复的湖泊生态修复技术。而蓝藻水华的控制技术则包括围隔拦截和导流的物理工程方法、絮凝沉降和抑藻物添加的化学工程方法以及生态浮床和生物操纵的生态工程方法。具体使用时,需要先诊断、后治理。       

影响太湖流域的台风演变规律分析

基于台风发源地、运动路径,以及对太湖流域影响范围、降雨量等特征的分析,提出影响太湖流域台风的刻画标准。据此从1949～2010年的台风资料中遴选出230场影响太湖流域的台风。采用非参数统计、累积距平曲线及Morlet连续小波分析等方法,剖析影响太湖流域台风的频次、年内最早及最晚影响时间等参数的趋势、突变和周期性,并分析了台风与ENSO现象的关系。结果表明:影响太湖流域台风的频次和最早影响时间变化的趋势性不显著,而最晚影响时间则有显著推后的趋势;台风频次的变化呈现"少-多-少-多"波动时演变特性,并可能存在21～22a、6～8a的振荡周期;研究对太湖流域防洪减灾具有一定的指导意义。     

"引江济太"工程对太湖及周边地区的影响分析

引江济太是近年来太湖流域实施的一项重要调水工程。本文应用监测资料,分析了太湖流域实施引江济太工程对太湖及其周边地区水资源量和质的影响,说明了引江济太工程有效增加了太湖流域水资源的供给,改善了太湖水体水质和用边河网地区的水环境,提出了需加强引水期水资源量质监测,并建议研究增加新的调水线路,扩大引江济太效果。     

长江中下游典型湖泊近代环境变化研究

选择长江中下游的典型湖泊洪湖、巢湖、石臼湖和太湖,采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、总磷,并采用210Pb和137Cs定年以研究湖泊近代环境演变。根据洪湖137Cs蓄积峰得到过去50 a里洪湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程,1963~1986年之间沉积速率最大,达0.174 cm/a,这可能是因为当时湖区大规模开垦有关。巢湖钻孔核素的研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,可能与流域内水土流失逐步加重有关。对营养盐的分析表明,洪湖50年代以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖70年代以来营养元素开始增加,在太湖中体现为80年代,石臼湖中则为近百年来营养元素开始快速增加。从营养盐增加的幅度来看,草型湖的洪湖、石臼湖要大于藻型的巢湖以及太湖藻型区域。本文尝试利用总有机碳、总磷获取了湖泊环境变化的速率。研究表明总有机碳和总磷的变化速率存在波动性,这可能与湖泊的自我调节有关。而总有机碳的变化速率在最近时间阶段内基本呈正值,对于洪湖来说在80年代初,石臼湖在1970年左右,太湖在80年代初,巢湖在60年代。总有机碳、总磷变化速率的振荡幅度与周期也许对理解当今湖泊处于何种位置,由此采取何种湖泊管理手段提供重要认识。     

傍江备用应急地下水源地建设及意义

根据太湖水源水质富营养化现状和长江地表水源所处的地理位置,论述长江两侧地带系第四纪以来古长江河道沉积区,孔隙含水层厚度大、储存资源丰富、水质好,有江水天然补给条件,具备建设若干个江南、江北区域备用应急地下水源地的条件。建议开展沿江两侧地带备用应急水源地勘察评价,为长江三角洲地区应对地表水供水水源遭遇突发污染事件,提供备用应急地下水源,保障城乡居民饮用供水安全。     

太湖湖体总氮平衡及水质可控目标

通过对2007~2010年环太湖水文巡测及降水调查,进行了湖体总氮平衡分析,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域总氮污染削减率,利用构建的太湖流域及湖体水环境数学模型模拟污染削减后的太湖湖体总氮浓度场,并提出水质可控目标。结果表明:太湖出入水量共127.8亿 m3,其中通过降水进入太湖的水量为24.9亿 m3,占入湖总水量的19.5%;全年总氮收支量达到4.47万t,其中通过干湿沉降进入太湖的总氮量为0.70万t,占入湖总通量的15.5%,可见干湿沉降进入太湖的污染物不容忽视,其变化趋势与太湖地区降水特征相关性较好。同时通过模型推算,定出2015年太湖湖体不同功能区总氮的可控目标,整个湖体平均值约为2.3 mg/L,为太湖总量控制提供科学依据。     

梅梁湾、大太湖夏季和冬季CDOM特征及可能来源分析

基于2004年夏季水华暴发期和冬季在梅梁湾及大太湖各2次采样,分析了夏季、冬季CDOM的特征及其可能的来源,发现夏季CDOM吸收系数、叶绿素a浓度均明显高于冬季,DOC浓度、CDOM吸收系数a(355)的变化范围分别为5.17～12.42 mg/L、2.57～6.77 m-1,最大值均出现在冬季(12月15日)的直湖港入湖口.CDOM吸收系数与DOC浓度、定标后的荧光值一般都存在显著正相关,但夏季由于受浮游植物降解的影响,与DOC浓度和荧光的相关性明显低于冬季.表征CDOM组成和来源的参数比吸收系数、M值、S值存在显著的季节差异,夏季吸收系数a*(355)值明显要大于冬季,而S值、M值则要小于冬季.夏季水华暴发时CDOM吸收系数与叶绿素a浓度空间分布较为一致,吸收系数与叶绿素a浓度存在正相关,浮游植物降解产物可能是水体中CDOM的重要来源;相反,冬季CDOM吸收系数呈现从梁溪河入湖口、湾内往湾口递减的趋势,其来源可能主要以陆源为主,受入湖河流的影响较大.     

长江中下游湖泊沉积物铅污染记录——以洪湖、固城湖和太湖为例

2002～2005年在长江中下游的洪湖、固城湖和太湖分别采集了沉积物柱样钻孔,测定了总有机碳（TOC）和金属元素包括Pb,Al,Fe,Ti等,并采用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs进行了近代沉积物定年。研究结果表明,洪湖钻孔平均沉积速率为0.15cm/a,固城湖平均沉积速率在0.067cm/a,太湖平均沉积速率为0.35～0.41cm/a。根据湖泊沉积物中铅元素与参考元素（Al,Fe和Ti）浓度和TOC的相关关系建立了回归方程,线性关系极显著（p<0.001）。根据回归方程获取了钻孔中铅的背景值变化,研究表明近代沉积物中金属铅不仅仅来源于自然的作用,而人类活动导致铅的累积发生时间都在20世纪70年代,从一个侧面也说明利用沉积物铅含量变化进行断代存在可能性。对太湖钻孔而言,其污染程度要高于洪湖和固城湖。研究结果表明近30年来洪湖和固城湖人为造成湖泊沉积物铅累积量在不断增加,其沉积物铅污染有进一步加重的趋势,应受到科学家和管理部门的关注。