近70年来太湖水体磷浓度变化特征及未来控制策略

分析湖泊中磷浓度的变化特征,揭示其变化的驱动机制,是有效实施湖泊水体磷浓度控制的前提.本文整理分析了太湖70年来(1949-2020年)水体磷浓度监测历史资料,对比了太湖不同湖区、不同时间尺度水体磷浓度的差异性及波动性,发现影响太湖磷浓度变化的原因既有人为的因素,也有自然的因素.无论是污染较轻的1950年,还是污染负荷...     

抚仙湖沉积物多指标记录的过去5000年湖泊环境变化

我国西南地区湖泊众多,利用湖泊沉积物已开展了大量全新世植被、降水、温度和水位等的重建工作.然而,代用指标的季节性差异和气候演变的区域差异使得不同代用指标和地区重建的古气候结果存在较大差异,需要更多可靠记录来相互佐证和构建我国西南地区气候变化的详细图景.本文以云南抚仙湖FXH-6钻孔沉积物为研究对象,对正构烷烃和色度指标作了分析,在厘清其来源及环境指示意义的基础上,重建过去近5000年抚仙湖有机质的来源和湖泊水位的变化,探讨了湖泊环境变化与区域气候变化的关系.结果表明,抚仙湖沉积物中正构烷烃n-C₂₃和n-C₃₁可有效指示内源沉水植物和外源陆生植物.近5000年抚仙湖湖泊环境经历了3个阶段:在5000—2300 cal a BP阶段,沉水植物广泛分布,湖泊水位处于高位;在2300—2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积环境快速变化,内源沉水植物生物量锐减,水位快速下降;2000 cal a BP至今,沉水植物生物量持续减少,湖泊水位保持低水位;同时,人类活动也影响了该阶段(2000 cal a BP至今)陆源植物的输入.本研究重建的抚仙湖持续降低的水位变化和湖泊生产力趋势与过去5000年西南地区的年平均温逐渐降低、年平均降水量逐渐减小的总体趋势相对应,表明区域气候变化是湖泊沉积环境变化的主要驱动力.     

近40年来贝加尔湖区气候变化及其对湖泊水位的影响

气候变化对湖泊水位的影响是湖泊研究的关注热点.作为欧亚大陆最大淡水湖,贝加尔湖水位变化深受自然因素和人类活动的共同影响.在全球变暖背景下,贝加尔湖水位升降将对维系流域生态系统与社会发展至关重要.为此,基于湖区气象站、水文站和湖泊水位观测数据,采用突变检验、变异系数检验等方法,分析了过去40年贝加尔湖周边气候变化及其对水...     

1990—2021年东太湖网围养殖规模变化下的水质变化特征及成因分析

2019年,东太湖30 km2养殖网围实现清零,结束了长达34年的太湖网围养殖历史。系统整理东太湖30年来(1990 2021年)水体氮、磷等营养盐浓度监测资料,对比分析14个监测点位水质在不同网围利用和整治时期的时空差异性及影响因素,判识网围拆除后水体营养盐变化趋势及存在问题对东太湖生态修复与保护具有重要意义。结果表明,东太湖30年来水体营养盐浓度年际变化随养殖结构(主养鱼到主养蟹)和养殖规模(过度利用到网围整治和拆除)的变化而变化,网围养蟹因其有效的水生植物管控和生态混养相对于主养鱼类水质较优,但水质均随着养殖强度的增大而变差,网围规模缩减对改善水质有正面效应。总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_Mn)和叶绿素a(Chl.a)浓度分别由1990年的0.53 mg/L、0.014 mg/L、3.58 mg/L和2.90μg/L上升到2021年的1.87 mg/L、0.128 mg/L、5.72 mg/L和28.09μg/L,TN是主要的污染因子。原网围区和湖心区因较高的水生植被覆盖度,TN、TP、磷酸盐、悬浮颗粒物(SS)30年来变化不大,原网围区透...     

现代湖泊沉积物中磁性矿物的研究及其环境意义

通过固城湖沉积物中高分辨率的岩石磁学取样及其实验研究,取得了环境磁学参数及各种磁参数的比值随深度的变化曲线,结合其他气候指标和同位素年龄结果,表明湖泊沉积中磁参数及其比值的变化能与末次晚冰期以来的古气候变化很好地相对应,尤其是在４．００ｍ和１２．０３ｍ的气候转折点上,沉积物中环境磁参数及其比值同样出现明显的变化,有力地说明沉积物中磁参数及其比值能很好地记录湖泊沉积物沉积时的古气候变化,并且可用来认识古环境突变的界线．     

现代湖泊沉积物中磁性矿物的研究及其环境意义

通过固城湖沉积物中高分辨率的岩石磁学取样及其实验研究，取得了环境磁学参数及各种磁参数的比值随深度的变化曲线，结合其他气候指标和同位素年龄结果，表明湖泊沉积中磁参数及其比值的变化能与末次晚冰期以来的古气候变化很好地相对应，尤其是在４．００ｍ和１２．０３ｍ的气候转折点上，沉积物中环境磁参数及其比值同样出现明显的变化，有力地说明沉积物中磁参数及其比值能很好地记录湖泊沉积物沉积时的古气候变化，并且可用来认识古环境突变的界线．     

西昆仑山南红山湖沉积反映的过去150年湖区环境变化

采用～２１０Ｐｂ和～１３７Ｃｓ方法对西昆仑山南红山湖 ２号孔（长 １．０７ ｍ）湖泊岩芯进行了定年和沉积速率研究，获得了分辨率达１．４年的过去约１５０年（１８５０～１９９７年）连续湖泊沉积环境序列．该沉积柱子的总有机碳、总氮、元素地球化学、碳酸钙、粒度、介形虫丰度等变化表明，这些环境代用指标具有很好的一致性，反映了湖区环境具有１９世纪下半叶的冷湿、１９世纪末期到２０世纪２０年代的暖湿和２０年代开始的暖干变化背景．２０年代以来又具有次一级的冷暖／干湿波动，可以划分为１９２２～１９６０年间的冷干／暖湿波动、１９６０年以来的强烈暖干化以及出现于７０年代中期到８０年代末期的短暂冷湿过程．其中，７０年代中期至末期的湿润时期和８０年代中期开始的干旱环境在邻近地区的器测气象记录中得到证实，粒度数据与器测降水记录具有较好的相关性．与同一地区的古里雅冰芯记录对比，该孔指示环境冷暖的代用指标（ＴＯＣ）与冰芯中代表温度变化的δ～１８Ｏ变化具有很好的对应关系，但指示干湿程度的指标与冰芯中代表降水大小的冰川积累量变化关系较差．该孔湖泊沉积记录表明，选取的代用指标具有明确的环境意义，湖芯序列能够反映高分辨率的气候环境变化．     

太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站2005-2018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410～1098t之间,56个季度的平均值为688t,其中冬季(12-2月)、春季(3-5月)、夏季(6-8月)、秋季(9-11月)平均值分别为68...     

西藏普莫雍错不同岩芯环境指标的对比研究及其反映的近200年来环境变化

在西藏南部普莫雍错不同位置处采集了四支岩芯沉积物,对其中一支利用~(210)pb和~(137)Cs方法建立了沉积物的年代序列,并对其他三支岩芯的上部沉积物进行了总有机碳、无机碳、粒度及化学元素含量的分析.结合沉积物年代,对不同岩芯的环境代用指标进行对比,讨论了该地区近200年来的环境变化状况.结果表明,不同位置处采集的岩芯其环境指标变化趋势在整体上具有一定的可比性,但在细节变化与环境指标的数值上仍具有明显的差异,显示了湖泊内部沉积状况的空间差异性,这可能是由于采样点水深、水下地形以及与主要补给河流距离的不同而造成的.PY04岩芯环境指标显示普莫雍错湖区环境在约1900AD之前较为稳定;在约1900-1940AD之间湖区环境波动加剧,地表侵蚀增强,沉积速率加快;湖区环境在1940AD左右发生了明显的变化,温度显著升高,沉积物粒度增大,湖泊处于退缩状态,表明湖泊环境向暖干化方向发展.     

太湖水质时空特性及其与蓝藻水华的关系

以太湖2005-2007年的连续监测资料为基础,运用聚类分析和自相关分析方法,针对总无机磷,总无机氮、水温等环境理化因素与叶绿素a进行时空序列分析,初步归纳了当前太湖水质指标变化的空间特点、时问周期性及其与蓝藻水华暴发的关系.结果表明,太湖水质的空间分布大致分为三个人湖河口、四个湖湾、湖心区、西部湖区、东部湖区等十个区...     

太湖蓝藻爆发与水温的关系的MODIS遥感

利用MODIS高光谱遥感数据动态监测太湖地区蓝藻水华发展过程,并结合水温环境因子,探讨蓝藻爆发的环境条件.首先,通过简单的比值植被指数,实现蓝藻生物量的遥感估算;根据六期遥感估算结果,监测太湖蓝藻动态发展过程.然后,利用MODIS热红外波段(31和32),采用分裂窗算法,同步反演出的太湖表面水体温度,探讨蓝藻爆发的水温条件,及蓝藻生长与水-温度之间的关系.研究结果表明,在水体富营养化前提下,水体温度是影响蓝藻生长的重要环境因子;合适的水体温度(24-30℃)是蓝藻爆发的必要条件;大于30℃的高温,对蓝藻的生长有明显的抑制作用.     

太湖不同生态型湖区枝角类组成和丰度长期变化的差异性

枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程.     

缓冲带径流污染物净化效果研究及其与草皮生物量的相关性

2006—2007年对东太湖网围养殖区及航道水生植物种群结构和水环境状况进行了调查．结果表明：采样区内共有水生植物10种,其中沉水植物6种、浮叶植物3种、漂浮植物1种;养殖区植物种类较单一,耐污染、再生能力强以及水质净化能力好的金鱼藻、狐尾藻和伊乐藻在养殖区呈优势种分布;航道和敞水区优势种类为苦草和马来眼子菜．从水生植物生物量变化来看,9月生物量最高,平均为2882．4±748．8g／m^2;养殖区水生植物生物量高于航道和敞水区,两个网区平均可达1251．2±1012．7g／m^2、993．9±968．6g／m^2．水生植物与水环境相互关系来看,温度、透明度和pH等水体物理环境因子对水生植物季节生长和光合作用具有重要影响;水生植物具有吸收水体氮磷营养盐和抑制藻类生长的作用,从而改善了东太湖水质,同时植物季节性生长以及空间分布差异也影响水质时空差异．     

底泥和藻体对太湖湖泛的诱发及水体致黑物的供应潜力

为确定底泥和藻体在太湖湖泛形成过程中对致黑物形成的贡献,采用室内模拟系统,研究底泥、蓝藻以及底泥+蓝藻3种处理,模拟湖水在不同厌氧程度下湖泛特征参数(黑度、铁及硫形态)的变化,分析不同处理以及受不同聚藻程度影响区(八房港、焦山)底泥对湖泛的诱发作用及致黑物供给潜力.结果表明,各处理组诱发太湖湖泛发生的难易顺序为:底泥+蓝藻处理组底泥处理组蓝藻处理组.底泥+蓝藻处理组中Fe2+浓度为蓝藻处理组的11~94倍,其平均浓度为后者的33倍,而底泥+蓝藻处理组中还原性硫浓度为其他处理组的2~56倍.研究还发现,聚藻区底泥较非聚藻区更易发生湖泛,这是由于聚藻区底泥富集了更高浓度的铁、硫等还原性物质,但厌氧处理与非厌氧处理在诱发湖泛发生的风险差异不明显.以上结果证实,厌氧环境下低价铁硫供应潜力的差异是决定湖泛发生的主要物质来源,加强对聚藻区底泥及蓝藻的控制是有效防控太湖湖泛发生的主要措施之一.     

太湖生态与环境若干问题的研究进展及其展望

本文着重就太湖水动力及其生态环境效应、太湖沉积物及其内源污染问题和太湖生态系统结构与功能及其蓝藻水华等热点问题近十年来的研究进展进行了回顾.在水动力及其生态环境效应方面,初步摸索出一套适合太湖这样大型浅水湖泊的研究方法,即通过沉积物悬浮过程的研究,把风浪与水体光照透明度、内源释放、水土界面的氧化还原环境等过程和要素联系起来,获得了太湖理化要素随深度变化的内部结构特征,确立了三维水动力模拟模型在太湖应用中的必要性.建立了太湖光照和透明度与悬浮物的关系,及基于悬浮物浓度的太朔初级生产力计算模型.在太湖沉积物与内源污染问题上,初步弄清了太湖沉积物分布与污染物质分布的特征,太湖沉积物悬浮的动力作用的来源与大小.太湖水动力对内源释放的影响,进一步提出了适于太湖内源污染控制的判断方法.对于太湖生态系统结构与功能及其蓝藻水华问题,在蓝藻水华爆发过程假设的基础上,进一步通过营养盐阈值、休眠孢子复苏等方面对此进行了完善.研究还发现了富营养化导致生态系统退化,生物趋于小型化且多样性下降的现象,营养盐循环速率加快,加重水体富营养化程度.进一步通过附着生物的研究,揭示了富营养化导致草型生态系统向藻型生态系统转化的原因.在此基础上,提出了生态恢复应该首先降低营养盐负荷、其次才是生态恢复的新观念,以及湖泊治理必须先控源截污、后生态恢复的新思路.最后,就这几个方面的进一步发展做出了展望.     

巢湖、太湖蓝藻湖靛及其提取物的动物毒性初步研究

对国内淡水湖泊巢湖、太湖中的蓝藻湖靛及其提取物（藻胆蛋白）,进行了动物毒性实验。实验动物为昆明种小白鼠,采用灌胃法给药。给药后小白鼠均无中毒症状,一周内无死亡。说明巢湖、太湖中蓝藻湖靛及其提取物,对以小白鼠为代表的哺乳类动物消化系统,基本不产生毒性。这对于开发两湖中的蓝藻作为鱼、家禽等饲料和提取其中的植物蛋白（藻胆蛋白）作为营养食品添加剂等有一定意义。     

浅水湖泊湖沼学与太湖富营养化控制研究

自2007年无锡暴发饮用水危机事件以来,太湖经历了前所未有的高强度、大规模治理,各种治理措施累计投资已经超过千亿元.监测显示,在治理初期太湖的氮、磷浓度下降明显,水质有所好转,但最近几年关键水质指标总磷与浮游植物叶绿素α浓度出现了波动,蓝藻水华有所反弹.研究表明,太湖的外源负荷并没有减少,这与城镇用水量增加、污水排放标准偏低、面源污染削减不足有很大的关系;同时,内源负荷也因为蓝藻水华的持续而加重,浅水湖泊水深浅、扰动强的特点强化了磷的循环利用效率,加剧了内源负荷对湖泊富营养化和蓝藻水华的影响.气候变暖叠加营养盐富集的复合效应、流域风速下降以及暴雨事件频次和强度增加等气象水文条件变化,都促进了太湖蓝藻水华的暴发;蓝藻水华的时空分布特征则受湖泊水动力的决定性影响.太湖治理的曲折过程,凸显了大型浅水湖泊湖沼学研究的不断深入与发展,未来需要继续加强多学科交叉研究,特别是基于湖泊-流域系统的气象水文、生物地球化学和生物生态学的学科交叉.对于太湖生态环境的综合治理和管理,既要注重湖泊与流域相结合,更需要重视自然科学和人文科学的有机融合,才能真正达到控制太湖富营养化、维护流域水环境安全与社会经济可持...