太湖底泥悬浮中营养盐释放的波浪水槽试验

波浪水槽中研究了小波掀沙(波高8.77cm,波周期0.8s)和大波掀沙(波高12.31cm和13.29cm,波周期1.0s)对太湖沉积物悬浮及N、P营养盐释放的作用规律.结果显示:小波掀沙时,底泥并未发生大量悬浮,SS浓度最高时仅13.6mg/L;大波掀沙时,底泥大规模悬浮,SS浓度最高达达245.2mg/L水体悬浮物、营养盐浓度变化滞后波高变化1h以上.当波高改变1h后,水体悬浮物、N、P营养盐浓度才改变到相应的平衡浓度.除总磷浓度显著提高外,小波掀沙对水体N、P浓度的影响很小,大波掀沙则显著提高了水体总氮、总溶解氮、总磷、总溶解磷、氨氮(NH4 -N)、溶解性活性磷(SRP),其中NH4 -N、SRP最大增幅达30％和20％.小波和大波掀沙过程中,水体溶解氧浓度均持续增加,掀沙2h后增高2mg/L,溶解性有机碳持续下降,2h后下降33％-51％.试验结果表明,掀沙过程中水体充氧及颗粒物的絮凝、吸附作用可能是限制NH4 -N、SRP浓度增高的重要因素之一.     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅱ.内源氮释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源氮释放的控制效果.研究结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中有机质含量与孔隙水中NH4+含量.在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的NH4+通量分别为5.3至18.6mg/(m2·d)与-9.4至67.5mg/(m2·d),疏浚柱沉积物-水界面的NH4+通量总体上低于未疏浚对照的通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年5-12月疏浚柱沉积物-水界面NH4+释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的NH4+的释放潜力低于未疏浚对照沉积物.研究结果表明,在外源得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源氮负荷有效的技术手段.     

湖泊底泥疏浚环境效应：II．内源氮释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源氮释放的控制效果．研究结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中有机质含量与孔隙水中NH4^＋含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的NH4’通量分别为5．3至18．6mg／（m2·d）与-9．4至67．5mg／（m2·d）,疏浚柱沉积物-水界面的Nm＋通量总体上低于未疏浚对照的通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年5-12月疏浚柱沉积物-水界面NH4^＋释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的NH4^＋的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源氮负荷有效的技术手段．     

水动力条件下底泥中氮磷释放通量

在环形水槽内模拟了水动力条件下底泥的起动规律,分析了底泥运动的不同状态。该环形水槽内水体流速基本均匀,水槽转速与槽内水体流速能够精确的相互转换,实验中通过改变水槽转速模拟了不同扰动强度下底泥悬浮和释放的规律．以太湖底泥为例,通过上覆水中TN、TP浓度的变化,建立了底泥中TN、TP的释放通量(y)与水流(x)的关系,其表达式为TN：y=137．88e^0.06x(R^2=0．94);TP：y=36．78e^0.56x(R^2=0．97);并将该实验结果应用在太湖的水量水质模型中,取得了比较满意的效果．     

湖泊底泥疏浚环境效应：Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果,结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不同形态磷含量与孔隙水中PO43-p含量,在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO43-P通量分别为-143.8至14.4与-237.3至3047.6μg(m2·d),疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物,研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段.     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果．结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不f司形态磷含量与孔隙水中PO4^3-P含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO4^3-P通量分别为-143．8至14．4与-237．3至3047．6μg／（m^2·d）,疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段．     

太湖西北部典型疏浚/对照湖区内源性营养盐释放潜力对比

通过采集太湖西北部闾江口、八房港、月亮湾和竺山湾疏浚区与未疏浚对照区8个样点共32根沉积物柱状样于室内进行内源负荷模拟研究和沉积物基本性质分析发现,除闾江口疏浚区沉积物总磷和可交换态磷含量高于未疏浚区外,其余指标如烧失量、总氮、可交换态氮等均表现为未疏浚区沉积物高于疏浚区沉积物的特征,说明疏浚区沉积物营养盐的释放潜力低于未疏浚对照组.八房港、月亮湾以及竺山湾疏浚区沉积物铵态氮、正磷酸盐的潜在释放速率均比相应未疏浚对照区沉积物低,疏浚区沉积物铵态氮的潜在释放速率分别是未疏浚区的65.3%、88.8%和21.9%,正磷酸盐的潜在释放速率分别是未疏浚区的-26.6%、11.3%和50.2%.而闾江口疏浚区沉积物铵态氮和正磷酸盐的潜在释放速率却远高于未疏浚区(疏浚区分别为未疏浚区的2.6倍和6.4倍),这可能与闾江口水体呈现弱还原环境及沉积物中有机质含量高有关,另外也可能与闾江口沉积物污染物的赋存深度和疏浚工程的疏浚深度有关.     

湖泊底泥疏浚对沉积物再悬浮及营养盐负荷影响的模拟

选取太湖梅梁湾污染底泥为研究对象,利用沉积物再悬浮发生装置,通过室内模拟实验研究太湖夏季常规风情下底泥疏浚对沉积物再悬浮及上覆水营养盐动态变化的影响.结果表明,在模拟的风情扰动过程结束时(5 h),扰动过程未疏浚与疏浚处理水柱总悬浮颗粒物(TSS)含量变化差异显著,未疏浚对照水柱TSS含量是初始值的7.7倍,而疏浚水柱TSS在第2 h达到峰值,为初始值的3.8倍;未疏浚水柱TSS含量沉降过程最初1 h迅速降低了84.0%,而疏浚水柱TSS含量在沉降3 h后趋于平衡.伴随着沉积物的再悬浮过程,疏浚与未疏浚对照水柱中TP含量均在第5 h达到最大,分别增加负荷78.6和92.2 mg/m2.就短时效而言,底泥疏浚后沉积物的再悬浮过程显著受到抑制,并能够显著地减小沉积物再悬浮过程中溶解性磷酸盐的释放;但对水柱中总磷、总氮、铵氮、硝酸盐和亚硝酸盐含量变化影响较小.     

风浪作用下太湖悬浮态颗粒物中磷的动态释放估算

用振荡试验方法模拟了不同风速对太湖沉积物扰动产生的悬浮颗粒物(SPM)量, 研究了SPM中磷的物化形态转化和生物矿化衰减过程, 定量估算了动力扰动作用下, SPM中磷转化对太湖磷负荷贡献. 结果表明: SPM中以物化形态转化为可溶性活性磷(SRP)为主的释磷作用对太湖水体磷负荷的贡献为0.44 t/a, 因生物矿化作用为主的磷衰减对水体磷负荷的贡献量约425.8 t/a, 占太湖外源入湖总量的15.0%, 约为河道SRP入湖量的4.7~7.5倍, 因此是太湖内源动态释放量的最主要来源. 在风浪影响相同情况下, 易悬浮颗粒物中有机磷含量及其生物可转化性是决定湖体内源动态负荷量的主要因素.     

太湖底泥垂向构成类型及底泥-水界面组成物质

针对太湖中底泥-水界面上物质的状态、性质及其对水质的影响问题,本文通过对太湖8个湖区39个采样点的现场调查取样和实验室检测,分析太湖底泥状态和垂向上的构成、不同区域底泥-水界面物质的差异及底泥与磷释放和湖泛之间的关系.结果表明:太湖底泥-水界面上存在3种物质:粉质硬黏土、淤泥质粉土和悬浊水层.粉质硬黏土(硬底板)是太湖...     

Wind-induced hydrodynamic changes impact on sediment resuspension for large,shallow Lake Taihu,China

The internal sediment release is a key factor controlling eutrophication processes in large,shallow lakes.Sediment resuspension is associated with the wave and current induced shear stress in large,shallow lakes.The current study investigated the wind field impacts on sediment resuspension from the bottom at Meiliang Bay of large,shallow Lake Taihu.The impacts of the wind field on the wave,current,and wave-current combined shear stresses were calculated.The critical wind speed range was 4–6 m/s after which wave and current shear stress started to increase abruptly,and onshore wind directions were found to be mainly responsible for greater shear stress at the bottom of Lake Taihu.A second order polynomial fitting correlation was found between wave(R^2 0.4756)and current(R^2 0.4466)shear stresses with wind speed.Wave shear stress accounted for 92.5% of the total shear stress at Meiliang Bay.The critical wave shear stress and critical total shear stress were 0.13 N/m^2 for sediment resuspension whereas the current shear stress was 0.019 N/m^2 after which suspended sediment concentrations(SSC)increased abruptly.A second order polynomial fitting correlation was found between wave(R^2 0.739),current(R^2 0.6264),and total shear stress(R^2 0.7394)with SSC concentrations at Meiliang Bay of Lake Taihu.The sediment resuspension rate was 120 to 738 g/m^2/d during 4–6 m/s onshore winds while offshore winds contributed ≥ 200 g/m^2/d.The study results reveal the driving mechanism for understanding the role of the wind field in sediment resuspension while considering wind speed and direction as control parameters to define wave and current shear stresses.     

Sediment resuspension under action of wind in Taihu Lake,China

A field study was undertaken to investigate the changes of the current speed, wave parameters and sediment resuspension under different wind speeds in the Taihu Lake. The Acoustic Doppler Current Profi...     

太湖沉积物再悬浮模拟方法

由于风浪对浅水湖泊底泥的强烈扰动作用,底泥再悬浮的生态效应研究成为目前国际研究热点之一.但方法的缺乏极大地限制了有关底泥再悬浮环境效应的深入研究.本研究应用一种新的沉积物再悬浮装置,模拟了太湖南部长兜港水域不同风浪影响下悬浮物的垂向分布,获得水柱总悬浮物量(T)与扰动频率(n)的定量关系:T=19.77×exp(n/2.61)-71.7.结合现场实测风情下的水柱总悬浮物量,建立了室内水动力条件、水柱总悬浮物量和现场风情的定量关系.研究2004年10月至2005年10月太湖全年代表性小风、中风及大风与再悬浮装置的扰动频率对应关系,估算了小风、中风和大风常规风情引起的总悬浮物量分别为159、230、425 g/m2.结果表明,模拟获得的太湖悬浮物垂向分布规律与现场状况较为接近,是目前较为适用的浅水水体沉积物再悬浮模拟方法.     

太湖草源性"湖泛"水域沉积物营养盐释放估算

于太湖草源性"湖泛"暴发期,采集柱状沉积物并应用peeper被动采样装置获得"湖泛"区原位沉积物间隙水.泥水样品分析表明:"湖泛"发生水域表层(0~7 cm)沉积物的含水率、孔隙度和有机质含量均明显高于对照区,其中有机质含量更是对照区样品的4倍左右,沉水植物残体促使表层沉积物物化性质改变的作用明显;"湖泛"发生水域表层沉积物间隙水中铵态氮(NH+4-N)、溶解性反应磷(SRP)及Fe2+含量远高于未发生区,植物残体降解对沉积物厌氧环境的营造显著.运用分子扩散模型对沉积物释放通量估算:"湖泛"发生区沉积物NH+4-N、SRP和Fe2+的释放速率分别是对照区的49.8、15.3和123.1倍.研究认为,草源性"湖泛"水体氮、磷等营养物含量升高的主要原因是沉积物的释放,而"湖泛"所营造的厌氧环境是氮、磷释放急剧增加的主要驱动因素.     

鄱阳湖历史时期水面扩张和人类活动的环境指标判识

对东太湖三种类型９个样品的沉积物－上覆水柱状原样在滤除藻类,蔽光,室温,微量充气条件下连续培养５０ｄ,上覆水中的Ｐ＾３－４－Ｐ浓度在起初１５ｄ内增高了２个数量级,在随后的３３ｄ中又下降了１个数量级并趋于稳定。这一过程有别于一般意义上的沉积物磷释放,本文提出另外一种解释。     

太湖春季浮游动物磷释放的初步研究

浮游动物是湖泊生态系统的主要组成之一,于2004年3月至5月间调查了太湖梅梁湾、五里湖浮游动物数量,并在实验室条件下分别测定了浮游动物正磷酸盐(PO4-P)的释放率．结果表明,研究期间梅梁湾的枝角类密度都高于五里湖,五里湖的轮虫数量高于梅梁湾,两水域桡足类密度上的差异不明显;梅梁湾和五里湖浮游动物PO4-p释放率的范围分别为0．20-O．43 mg／(g(DW)·h)和0．19-0．54 mg／(g(DW)·h)．因此浮游动物营养盐释放对湖泊生态系统营养盐循环具有一定的作用．