强弱风浪扰动下太湖的营养盐垂向分布特征

在一次风速12m/s的强风浪过程中及在连续多天弱风浪之后,对太湖梅梁湾一浅水区营养盐、悬浮物等的垂向分布进行了观测和分析。结果表明,在水底沉积物约20cm的情况下,强风浪期间与弱风浪期间相比,湖水中悬浮物浓度提高了10倍,总磷浓度提高了3 6倍。而强风浪期间与弱风浪期间的水体溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)的浓度无显著差异。说明尽管强风浪过程引起沉积物大量悬浮,水体悬浮颗粒态营养盐显著增高,但是由于悬浮过程营养盐释放与沉降机制作用十分复杂,活性营养盐的浓度未必能提高。无论强风浪还是弱风浪期间,水体的表层至水土界面上50cm层的悬浮物浓度、营养盐浓度没有明显的分层现象,但明显低于水土界面上50cm内的悬浮物浓度和总磷浓度。无论是强风浪期间还是弱风浪期间,表层到底层水体SRP浓度无显著差异。     

风浪扰动引起湖泊磷形态变化的模拟试验研究

为了解一次完整的大风浪过程(包括风浪扰动及扰动后的静风期)水体中各形态磷的变化情况及其影响因素,进行了室内模拟风浪扰动的试验研究。结果显示大风浪扰动初期水体中悬浮物(SS)、总磷(TP)、颗粒态磷(PP)和溶解性总磷(DTP)的浓度大幅增加,扰动持续半天后水体SS、TP、PP的浓度均达到最大值,扰动停止后,至少需要10d时间水体中SS、TP、PP的浓度才能回复到扰动前水平;扰动期间水体DTP浓度居于高值,但风浪停止后立即降低;整个风浪过程水体中溶解性反应磷(SRP)浓度变化不大。试验表明,扰动初期沉积物中Fe、Mn结合态磷能快速释放到水体中,但随着扰动的持续,水体复氧,释放到水体中的溶解性活性磷又能与Fe、Mn结合随悬浮物沉降到水底。扰动期间及随后静置1d时间内,水体中悬浮颗粒物的中值粒径连续下降,意味着悬浮颗粒物对磷的吸附能力在不断增强。但水体静置较长时间后,扰动引起的悬浮物几乎全部沉降,絮凝等作用导致水体颗粒物粒度增大。本研究说明虽然大风浪扰动初期能引起浅水湖泊中颗粒态和溶解态营养盐浓度的迅速提高,能够为水华蓝藻的快速生长提供大量可直接利用或酶解的营养盐,但随着风浪扰动的持续,由于水体复氧、水中颗粒物粒度不断细化、颗粒物中的有机成分比例不断增高等,悬浮颗粒物对活性磷的吸附能力也相应提高,两种作用相互削减使得风浪扰动后期水体活性磷浓度的增幅并不明显。     

太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素

为揭示大型浅水湖泊水温分层特征及其影响因素,采用温度链,高频观测太湖水温分层的周年变化过程.结果表明:太湖水体水温的垂向温差绝大多数处在0～l℃,部分处于l ～4C,偶尔超过4℃;太湖水体水温垂向温差存在季度、月、日差异,相应的分层位置也不同;水温分层影响因素包含太阳辐射、气温、风速、水密度和比热、藻华堆积等.随着太阳...     

波浪扰动对太湖底泥磷释放影响模拟

为揭示波浪扰动对湖泊底泥磷释放的影响,在波浪水槽中模拟了不同波高情况下扰动对水体、水土界面、底泥间隙水的磷、溶解氧等的影响.结果显示,在大波扰动下,沉积物大量悬浮,水体总磷随之增加,溶解性磷增加却不显著;波浪扰动显著增加了水体和沉积物界面的溶解氧浓度,并增加了溶解氧在沉积物的侵蚀深度;波浪扰动降低了沉积物表层10 cm内间隙水中的磷浓度,而10 cm以下沉积物中间隙水中磷浓度基本保持不变.研究表明,波浪扰动可迅速增加水体中颗粒态的营养盐,但是对于溶解态营养盐,尤其是水体中活性磷浓度的影响,则受沉积物性质、水-沉积物间隙水磷浓度差,以及水-沉积物中氧含量等多方面因素的影响.     

浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征

对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。     

太湖波浪与湖流对沉积物再悬浮不同影响的研究

基于有关太湖湖流、波浪和水化学指标的实测资料，对太湖中由于风强迫作用和底层湖流分别产生的湖底切应力进行了计算，发现二之间量级相差很大，得出了在风扰动情况下，由于波动而产生的湖底切应力对沉积物的再悬浮起着主导作用的结论，并估算了其临界值。     

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。       

太湖疏浚前后波浪扰动下的底泥再悬浮特征

在室内波浪水槽中,研究不同底泥容重、不同波浪动力条件下底泥的再悬浮特征.结果表明:静止状态下,水体垂向悬浮物浓度差别不大,小波作用时底泥未普遍起动,各层悬浮物浓度增加不明显.随着大波浪的作用,底部切应力远大于底泥起动临界切应力,水体悬浮物浓度急剧增加,10 min内悬浮物浓度增加10 ～ 15倍,60 min内再悬浮量...     

太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的分布特征

利用连续提取法(SEDEX)详细调查了太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的组成和分布特征。结果显示：其中磷的含量较高，受人为污染输入的影响较大，并且已经有了一定的释放。总磷的变化范围为2．05～4．05mg/g。平均约为2．80mg/g。总磷主要由无机磷组成(70％～90％)，大多数无机磷为CDB溶液提取的铁结合态磷(75％～85％)。CDB溶液的n(Fe)／n(P)都较小(2．0～5．3)。说明CDB溶液提取的铁主要是以无定形态存在的，并且铁与磷酸盐之间的吸附可能已经达到了平衡状态。除底部个别样品以外。多数样品n(Gorg)／n(Norg)较小(8．8～10．6)，所有样品的n(Gorg)／n(Porg)都较大(135～320)，表明沉积物在早期成岩作用过程中，湖泊内源自生有机质降解时有机磷优先释放。无机磷，特别是铁结合态磷，在氧化还原条件变化的情况下。能够通过沉积物一水体界面被再次释放到水体中去，这可能对湖泊的水体质量和营养状况有一定的影响。     

再悬浮条件下沉积物内源磷迁移-转化机制研究进展

对沉积物再悬浮的驱动力及其耦合效应、再悬浮-内源磷迁移转化机制及主要影响因素进行了阐述,探讨了该领域未来可能的研究方向。相关研究发现,沉积物再悬浮的各种驱动力既可以单独作用也可相互耦合,其耦合效应具有显著的时空变异性;再悬浮使还原态沉积物暴露于有氧环境,沉积物中铁、锰的氧化以及沉积物颗粒的吸附促进了内源水溶态无机磷(SRP)的去除,而进入水体的内源有机磷则通过生物矿化和光化学分解转化为SRP;沉积物物化特征、水动力、水生生物以及水体理化性质等因素控制着再悬浮过程中内源磷的迁移和转化。指出再悬浮条件下沉积物内源磷迁移转化的多过程耦合效应、沉积物中磷形态的转化及其生物有效性、内源有机磷矿化与光化学分解机制及其调控因素将是本领域需要进一步研究的重点。     

Concentrations and contamination trends of heavy metals in the sediment cores of Taihu Lake,East China,and their relationship with historical eutrophication

To assess the contamination trends and potential bio-availability of sediment-bound heavy metals, concentrations of heavy metals in acid-leaching fraction and in bulk sediments from the two typical bays (the Meiliang Bay and Xuhu Bay) of the Taihu Lake, East China, were studied. Pb and Zn showed elevated concentrations in the sediments from both areas, although sedimentation history and degree of pollution are different between the two bays. In the Meiliang Bay, both Pb and Zn pollutions started in the late 1970’s, the same time as the beginning of eutrophication of the lake, while the in the Xuhu Bay the metal contamination started since recent 10 years. The concentrations of acid-leachable Pb in the sediments from the Meiliang Bay are correlated with the historical eutrophication process. Before the eutrophication and heavy metal pollution, the chemical properties of the lake sediments were the same as the source compositions of the Xiashu loess. Both Pb and Zn in the sediments mainly occur in leachable forms by nitric or hydrochloric acid, whilst most of Cu is in residual fraction. The results indicate that both Pb and Zn may have higher mobility and bioavailability in water and biology than Cu.     

水动力作用下太湖底泥起动规律研究

在环形水槽内模拟了太湖底泥的起动规律,分析了太湖底泥运动的不同状态,以及上覆水中总磷(TP)浓度随流速的变化关系,实验得出的太湖底泥在3种起动标准下对应的起动流速分别为35、45和60cm/s,并观察到上覆水中TP浓度在3种不同起动流速处出现了较大的跳跃;然后利用泥沙起动的理论模型计算了太湖底泥在3种不同起动标准(个别动、少量动、普遍动)下的起动流速和起动切应力,其值分别为37.9、46.7、59.8cm/s和0.428、0.636、1.042N/m2。两种方法得到的起动流速值比较接近,基本上反映了太湖底泥起动的实际状况。     

太湖大浦湖区近百年来湖泊记录的环境信息

通过对太湖TJ-2钻孔的137Cs、粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及化学元素等多指标综合分析,探讨了太湖大浦湖区近百年来的环境演变特征。研究结果表明,20世纪50年代以前,沉积物中大部分金属元素如Al、Mn、Cu、Cr、Ni、Zn与粘土含量具很好的相关性,相关系数在0.74～0.82之间。此阶段湖泊生产力不高,水环境较好,沉积物以较低的营养元素含量为特征。50—90年代,是太湖向现代湖泊环境转化的显著时期,湖区生产力大幅提高,人为活动对湖泊系统严重干扰,湖区迅速达到富营养化。在沉积物中表现为Fe/Mn值下降,有机碳、总氮、总磷与重金属元素急剧上升,且重金属元素变化明显不同于沉积物粒度及Al元素变化曲线。90年代以后,湖区一直持续着富营养化状态,富营养趋势渐缓,沉积物中粘土含量上升、营养元素稍降及重金属指标变化不明显的趋势很好地体现了这一特征。TJ-2钻孔显示的环境信息与湖泊实际环境监测结果基本一致。     

应用MODIS影像估测太湖水体悬浮物浓度

以太湖为研究区域,同步获取悬浮物浓度实测数据、水体反射光谱数据和MODIS卫星影像数据,构建基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)的悬浮物遥感估测模型.为了削弱大气效应,对MODIS影像了进行了粗略大气纠正.通过悬浮物特征光谱分析,将MODIS各敏感波段及波段组合与悬浮物浓度实测值进行相关分析,并应用实测光谱数据进行验证.在此基础上,运用回归分析建立半经验反演模型,并对模型进行了评价和应用.研究结果表明,MODIS影像可以很好地对大型内陆湖泊的悬浮物浓度进行遥感估测.250 m波段2 500 m波段4与1 000 m波段14是探测悬浮物的敏感波段.波段组合上,500 m组合因子r4/r3、r4-r3估测悬浮物含量的精度很高,适于构建反演模型;1 000 m波段8、11、131、4的多元组合也是构建模型的较好选择(R2均不低于0.85).     

贵州阿哈湖物质循环过程中的铁同位素地球化学及其指示意义

使用AGMP-1氯化物型阴离子交换树脂(100--200目)对夏季贵州阿哈湖流域水体悬浮颗粒物等样品进行了化学分离,并在多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)上进行了铁同位素分析.分析结果表明,夏季阿哈湖湖水分层期间湖水悬浮颗粒物及各端员环境样品的铁同位素组成变化较大:湖水悬浮颗粒物的δ56Fe为负值,分布范围为-1.36‰～-0.10‰之间;各支流河水悬浮颗粒物的铁同位素组成在-0.88‰～-0.16‰之间;大气颗粒物的平均铁同位素组成为 0.06‰±0.02‰;而未经化学清洗的浮游藻类的铁同位素组成为 0.08‰.对比研究表明,湖水悬浮颗粒物的铁同位素组成不仅受各输入端员的影响,湖泊内部复杂的生物地球化学过程也对颗粒物的铁同位素组成产生了重要影响.陆源输入的颗粒有机结合态铁使得湖泊表层悬浮颗粒物的铁同位素组成偏低,而大气沉降颗粒物和湖泊表层的浮游藻类整体上对铁同位素组成的影响并不显著."ferrous wheel"铁循环对于氧化还原界面附近水层中铁同位素的重分配起到了主要的控制和影响作用.δ56Fe值与Fe/A1呈现良好的负相关关系,也显示出活性铁的循环迁移是造成氧化还原界面附近水层中悬浮颗粒物的铁同位素组成变化的重要原因,表明铁同位素与Fe/A1可能可以作为表征水体生物地球化学环境的良好指标.     

太湖流域某地区浅层地下水有机污染特征

对太湖流域某地区浅层地下水有机污染特征进行了总结,并就污染来源、污染途径和典型污染源附近浅层地下水有机污染特征等问题进行了研究。研究结果表明,该地区浅层地下水中各组分的检出率较高,但检出浓度较低,除苯在个别采样点处超出美国环保局(EPA)饮用水标准外,其余卤代烃和单环芳烃组分均没有超标;平面分布上,卤代烃和单环芳烃各组分的浓度高值点大都集中于该地区东南部的工业区内,这种空间分布特征与工业区的分布具有明显的一致性;垂向上有浅部地下水的污染程度相对较重、深部地下水较轻的特点;典型污染源周边浅层地下水的污染程度较重,但随着采样点远离污染源,地下水中各有机污染组分的浓度迅速衰减。     

Carbon and nitrogen isotope records in sediments of Lake Taihu, China, and their paleoenvironmental significance

Lake sediments can provide important historical information on records of paleoenvironments and paleoclimates and their changes.This study deals with the sedimentary history of the westem Taihu Lake based on seven geochemical indices measured in an 89-cm long sediment core. The core, corresponding to a time period from 6870 a B.P. to the present, was analyzed for δ^13Corg, δ^15N, TOC, TN, TP, C/N ratio and radiocarbon dates. Comparison of these multiple geochemical tracers helps to improve interpretations of the paleoenvironmental changes. All of the geochemical proxies used in the study change regularly, and show four major time scales that suggest different environments. During 6870-6532 a B.P., the values of all parameters slightly varied. δ^13Corg values increased in a wave pattern from -25.9‰ to -20.7‰. Similarly, δ^15N values increased from 1.6‰ to 4.5‰. TOC, TN and TP concentrations remained around 0.8%, 0.1%-3.2% and 0.5%, respectively. C/N ratios varied from 20.6 to 6.6. At 6370 a B.P., the sediment record profile showed dramatic variations in all parameters. δ^13Corg and δ^15N values dropped to -26.9‰ and 1.3‰, respectively.     

太湖流域梅雨时空演变规律研究

了解和掌握太湖流域梅雨特性,对预测未来流域水文水资源情势变化,制订流域水资源利用和防洪决策等具有重要意义。本文根据1954~2009年共56年的梅雨特征量资料,采用经验正交函数分解(EOF)、非参数统计方法和Morlet连续小波等方法全面分析了太湖流域梅雨空间分布、长期变化趋势、丰枯变异和周期振荡等时空演变特征。研究结果表明:56年来,太湖流域梅雨主要有两种分布型态,梅雨特征量中,梅期长度与梅雨空间差异度具有显著增长的趋势,出梅日期、梅雨期长度、梅雨量、梅雨强度和梅雨集中度均在20世纪60年代末期具有明显的突变特征,太湖流域梅雨量在经历了5个阶段的丰枯变化之后,预计在2010年之后将进入偏丰期。