滆湖磷迁移过程研究(二)——磷平衡及磷迁移的预测

在滆湖磷的来源途径调查和磷迁移过程模型建立的基础上,计算了磷的平衡及磷浓度的变化趋势。结果表明,滆湖磷的年入湖量为270t,年出湖量为174．5t,滞留系数为0．35。在适当控制和合理利用磷资源的情况下,滆湖水体将继续维持目前的中营养水平;反之,隔湖磷浓度将逐年上升,湖水富营养化的进程将会大大加快。     

Ge湖氮,磷平衡研究

Ｇｅ湖位于江苏省常州市西南１３ｋｍ处，水面面积１６４ｋｍ＾２，平均水深１．２６ｍ，是太湖湖洋的重要组成部分。其氮、磷平衡研究结果表明：①入湖氮、磷总量分别为４１２０．２９ｔ／ａ和２７０．０３ｔ／ａ；其中以河道入湖量最大，分别占入湖总量的７１．９％和５７．１％，其次是养殖投饵，分别占入湖总量的１２．４％和２９．９％；氮、磷的滞留系数分别为０．３６和０．３５，年滞留量分别为１４８１．６ｔ和９４．８２ｔ     

Ge湖磷迁移过程的研究（一）：磷迁移模型的建立

通过Ｇｅ湖磷的来源途径和湖体各要素中磷迁移过程调查资料的分析，建立了描述磷在上述各要素中迁移过程的数学模型。经实测资料验证，模型的计算值与实测值的相对误差在９．９％－１８．６％，基本反映了磷的我过程及动态变化规律，对 该湖磷浓度度预测及磷资源合理利用具有重要的意义 。     

Ge湖沉积物理化特征及磷释放模拟

对Ｇｅ湖表层底泥、柱状层样和间隙水进行理化分析分析，模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明，０￣２０ｃｍ深度范围内，各项理化指标变化较大；大于２０ｃｍ后差异较小。当提高沉积物－水体系温度、降低氧含量（或Ｅｈ），提高ｐＨ及施以水动力作用时，可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为１０．６５ｔ／ａ和９．４０ｔ／ａ，其中湖面网围区释放     

滆湖磷迁移过程的研究（一）──磷迁移腜偷慕

通过滆湖磷的来源途径（入湖河道、湖区径流、湖面沉降、养殖技饵、底泥释放）和湖体各要素（水体、浮游植物、大型水生植物、鱼类等）中磷迁移过程调查资料的分析，建立了描述磷在上述各要素中迁移过程的数学模型．经实测资料验证，模型的计算值与实测值的平均相对误差在9．9％－18．6％．基本反映了磷的迁移过程及动态变化规律，对该湖磷浓度预测及磷资源合理利用具有重要的意义．     

骆马湖营养盐收支

根据对骆马湖1998年度营养盐（氮,磷）收入和支出的研究,结果表明,入湖氮,磷量分别为15764．78t和1035．53t,其中通过河道入湖的氮磷量最大,其年入湖氮磷量分别为13598．05t和942．35t,分别占总来源量的86．3％和91．0％,氮,磷在骆马湖湖体中的滞留量和沉降量较,滞留量分别为1532．65t和221．63t,分别占总来源量的9．7％和21．4％,沉积量分别为205．47t和199．95吨,分别占总业源量的1．3％和19．3％,湖水氮,磷蓄积变化大,湖水浓度升高较快,氮磷负荷较大,年平均负荷量分别为总氮42．04％g/m^2和总磷2．76g/m,^2。     

滆湖磷迁移过程的研究(一)——磷迁移模型的建立

通过滆湖磷的来源途径(入湖河道、湖区径流、湖面沉降、养殖技饵、底泥释放)和湖体各要素(水体、浮游植物、大型水生植物、鱼类等)中磷迁移过程调查资料的分析,建立了描述磷在上述各要素中迁移过程的数学模型.经实测资料验证,模型的计算值与实测值的平均相对误差在9.9%-18.6%.基本反映了磷的迁移过程及动态变化规律,对该湖磷浓度预测及磷资源合理利用具有重要的意义.     

特大洪水对浅水湖泊磷的影响:以2016年太湖为例

2016年太湖发生特大洪水,水位达到历史第二,入湖水量比平均年多60.8亿m³.而从2016年开始太湖磷指标改变了2010年以来平缓下降的趋势出现回升,也就是出现所谓“磷反弹”的问题.为了研究磷反弹和特大洪水之间的关系,本研究从2016年入湖水量、水质、磷通量、水中磷存量以及磷在太湖中的迁移过程出发,对大洪水前后太湖磷的变化进行分析.结果表明：洪水期间入湖河道带来大量的磷是引起磷反弹的主要原因.由于洪水的影响,2016年磷净入湖通量比往年平均水平多出579.2 t,约达到1683.0 t.其中,两次洪水贡献极大,约占全年水平的50%（6-7月和10月的洪水分别带入580.5和268.2 t磷）.磷反弹的另一个原因在于太湖存在较高的磷滞留率,磷在入湖后很难经由出湖河道排出.从入湖后磷的归趋上看,洪水过程中高磷浓度水块尽管存在由太湖西北部向东、南部迁移的过程,但途中水体磷浓度出现显著降低（即滞留现象）,导致高磷浓度水块未能到达出湖排泄区（太浦港、望虞河等）.全年净入湖磷通量中仅有小部分（205.3 t）直接引起水体磷浓度上升,而其余的大部分则滞留于底泥之中,明显高于往年水平.2016年滞留在太湖内的磷很可能破坏了往年底泥-上覆水的磷平衡,对后续水质的变化产生间接的影响.     

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对“引江济太”工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明：2016年前后,“引江济太”年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m³,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,“引江济太”与2016年后太湖总磷反弹相关性不强.“引江济太”调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,“引江济太”调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,“引江济太”调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前“引江济太”工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保“引江济太”对太湖继续产生良性的影响.     

不同深度鱼塘水温状况分析

滆湖位于江苏省常州市西南13km处,水面面积164km~2,平均水深1.26m,是太湖湖群的重要组成部分。其氮、磷平衡研究结果表明:①入湖氮、磷总量分别为4120.29t/a和270.03t/a;其中以河道入湖量最大,分别占入湖总量的71.9％和57.1％,其次是养殖投饵,分别占入湖总量的12.4％和29.9％;氮、磷的滞留系数分别为0.36和0.35,年滞留量分别为1481.6t和94.82t。②湖水的氮、磷负荷较大,但由于水草的吸收净化作用,湖水水质仍能保持较低水平。③网围养殖区底泥氮、磷释放强度大。非网围区水草根系的吸收对底泥氮、磷释放起到一定的抑制作用。     

2010-2017年太湖总磷浓度变化趋势分析及成因探讨

近年来,太湖流域各省市政府加大治理力度,流域水体水质取得明显好转,氨氮浓度和总氮浓度呈大幅度下降趋势,然而太湖水体总磷浓度呈上升趋势.为探讨太湖总磷浓度升高的原因,采用太湖流域管理局2010年以来的水质水量实测数据、遥感监测数据等,分别从太湖入湖河流污染负荷量、水生植被和蓝藻与总磷浓度的关系3个方面进行相关性分析.结果表明,入湖河流总磷浓度高于太湖水体总磷浓度,且磷不易出湖,逐年总磷净入湖量持续累积与太湖总磷浓度有明显的正相关性,入湖污染负荷量大是太湖总磷浓度居高不下的根本原因;水生植被可吸收湖泊沉积物中的营养盐,并抑制底泥再悬浮从而降低内源性营养盐的释放,东太湖水生植被的大量减少,一方面减少了沉水植物对磷元素的吸收,另一方面增加了风浪对底泥的扰动再悬浮,造成磷元素释放,是造成湖水总磷浓度升高的重要因素;近年来太湖蓝藻密度呈上升趋势,受其影响,总磷浓度也有上升,蓝藻水华加快湖体磷循环,藻类密度增加也是太湖总磷浓度升高的影响因素之一.     

鄱阳湖区水体氮、磷污染状况分析

通过系统测定鄱阳湖湖水、主要入湖口河水及部分农田水、地下水及城市污水氮磷含量,对其氮、磷污染状况进行了分析,同时对湖水及河水的氮、磷来源进行了初步讨论.结果表明,鄱阳湖区水体已达到一定程度的氮、磷污染,特别是饶河段氮含量较高(0.89-3.15mg/L),信江磷含量较高(0.098-0.22mg/L),而湖体的总氮、总磷含量也分别达到1.06±0.28mg/L和0.067±0.042mg/L,已具备富营养化的条件.     

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20052018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0.113 mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077 mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036 mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015 mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410~1098 t之间,56个季度的平均值为688 t,其中冬季(122月)、春季(35月)、夏季(68月)、秋季(911月)平均值分别为683、604、792和673 t,夏季湖体磷赋存量明显高于其他季节.统计分析表明,蓝藻水华态势和水情要素(水位)对水相总磷、颗粒态磷等主要形态磷的赋存量影响显著,蓝藻水华态势的影响可能大于水量变化的影响.本研究表明,在水体营养盐浓度仍然充分满足蓝藻水华发生的背景下,气象水文波动所造成的湖泊水华面积及生物量的变化及大型水生植被消长带来的内源交换变化能引起水体总磷浓度剧烈变化,太湖水体磷浓度的稳定控制也依赖于蓝藻水华态势的稳定控制,由于太湖当前的蓝藻水华态势受气象水文条件变化影响甚大,短期内太湖水相总磷浓度稳定控制到0.05 mg/L的水质治理目标较难实现.治理策略上,若要实现太湖水体磷浓度的进一步明显下降,一方面需要大幅度削减外源磷负荷,另一方面需要大面积恢复沉水植被等.管理策略上,由于湖体磷浓度变化包括了较大的非人为因素影响,应将太湖总磷治理目标考核重点放在流域磷减排强度、入湖负荷等方面,科学看待气候波动等非人为因素影响下的水相磷浓度波动.     

滇池入湖河流磷负荷时空变化及形态组成贡献

研究了2013年滇池主要入湖河流总磷(TP)及各形态磷浓度的时空变化与入湖负荷特征,并探讨了不同形态磷的入湖负荷贡献.结果表明:(1)滇池河流入湖TP浓度在0.11~1.93 mg/L之间,以溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)为主,溶解性有机磷(DOP)浓度较低;(2)滇池河流入湖磷负荷总量为280.51 t/a,绝大多数河流主要以DIP形态入湖,平均贡献率为43.48%;PP形态入湖负荷次之,平均贡献率为31.64%;DOP入湖负荷较低,平均贡献率为24.88%;(3)DIP入湖负荷贡献率较高值出现在3、4和11月的枯水期,平均入湖负荷贡献率达到55.30%;PP入湖负荷贡献率较高值出现在1和7月,平均入湖负荷贡献率为56.14%;DOP入湖负荷贡献率月变化差异较小,最高值出现在12月,贡献率为21.85%;(4)研究滇池入湖河流污染负荷不仅要考虑溶解态无机磷的贡献,而且需要重视PP和DOP负荷,控制滇池入湖河流污染负荷需要考虑不同河流不同形态磷负荷组成及月变化差异特征,有针对性地采取相应措施.     

滆湖沉积物理化特征及磷释放模拟

对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0~20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2~35.4%。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。     

滆湖沉积物理化特征及磷释放腄

对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0～20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2～35.4％。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。     

云南阳宗海大气氮、磷沉降特征

大气氮、磷沉降是湖泊水体氮、磷入湖的重要途径之一.为了解阳宗海氮、磷沉降对湖泊富营养化的潜在影响,于2012年5月-2014年4月通过监测阳宗海大气氮、磷沉降,估算氮、磷的大气沉降通量,揭示阳宗海大气氮、磷沉降随时间变化的特征,分析其来源、影响因素等.由于阳宗海是磷限制湖泊,本研究在估算大气氮、磷沉降通量的基础上,特别比较了大气磷沉降入湖量与非点源磷的入湖量,以此评估大气沉降输入磷对湖泊富营养化的潜在影响.研究结果表明:阳宗海总氮年平均沉降通量为248 mg/m~2,春、夏、秋和冬季平均分别为200、306、274和214 mg/m~2,其中夏季沉降通量最大,原因与降雨量增加有关;总磷年平均沉降通量为24 mg/m~2,春、夏、秋和冬季平均分别为18、31、19和27 mg/m~2.大气磷沉降与输入阳宗海的总磷量相比很小,对阳宗海富营养化影响较小.     

镧改性膨润土对浅水湖泊水体磷浓度和沉积物磷形态的影响

分析湖泊沉积物磷形态的变化是揭示控制沉积物磷释放机理的关键.本研究分析了暨南大学南湖加镧改性膨润土前后水体磷浓度和沉积物磷形态变化,以探讨镧改性膨润土对削减水体磷浓度的效果.结果显示,镧改性膨润土添加后,上覆水磷浓度波动较大,总体呈下降趋势;至60 d时,水体总磷、颗粒态磷、总溶解磷和溶解性反应磷分别比添加前下降了45.1%、44.1%、48.2%和85.3%;沉积物中的弱结合态磷和氧化还原敏感性磷含量减少,更稳定的磷灰石结合态磷和残渣磷含量增加,而金属氧化物磷和有机磷含量变化较小.本研究表明镧改性膨润土能改变沉积物磷形态,使活性磷转化为稳定的磷形态,从而提高沉积物对磷的滞留能力、降低湖水磷含量,改善水质.     

太湖水体中胶体磷含量初探

室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a．     

太湖不同营养水平湖区沉积物磷形态与生物可利用磷的分布及相互关系

采用EDTA螯合剂法和不同的化学提取法,研究了太湖3个不同营养水平湖区中8个位点表层沉积物总磷、各组分磷及生物可利用磷的含量分布,探讨了太湖不同营养水平湖区表层沉积物的释磷潜力和生物可利用磷的来源．结果表明,太湖不同营养水平湖区表层沉积物总磷、无机磷和生物可利用磷含量分布差异较大,且与各湖的营养水平相一致．有机磷含量与有机质和含水率显著相关;沉积物中Fe-P和Ca-P对生物可利用磷的贡献较大,这部分磷具有较大的潜在释放风险．