太湖浮游植物功能群季节演替特征及水质评价

2013年10月-2015年7月对太湖分季节共进行8次采样,以分析太湖浮游植物功能群组成、时空变化及其理化影响因子.结果显示：调查期间共鉴定出20组功能群,其中主要代表性功能群11组,分别为M、Y、C、J、P、S1、D、H1、T、MP、W1.两年的数据显示太湖浮游植物功能群的季节演替变化明显,其中富营养水体的代表性功能群M、C、Y组在各季节均占优势.RDA分析显示,以M、C功能群为主的夏、秋季功能群分布主要受到透明度的影响;以Y功能群为主的春季功能群分布主要是受到总氮浓度的影响.Pearson相关性分析显示基于功能群计算的Q指数和Shannon-Wiener指数与水温、氨氮浓度存在显著关系,两种评价方法之间也呈显著正相关.对比Q指数、Shannon-Wiener指数以及TLI指数3种水质评价方法,发现Q指数评价方法能更好地反映水体的营养状态.综上所述,功能群能直观反映太湖浮游植物季节演替特征,更能客观指示太湖水质状况.     

太湖不同湖区风浪的季节变化特征

为明晰太湖风浪的空间分布及季节变化,在湖心区设立波浪观测站,利用其记录的波浪数据证明SWAN模型能够较好地模拟太湖风浪.基于所建模型,对2013年自然风场条件下太湖不同湖区风浪季节动态进行模拟分析,结果表明:受岸线、地形和岛屿等地理因素影响,大太湖的风浪总是最强,其有效波高均值为0.523 m;而东太湖风浪最小,有效波高均值为0.305 m.受盛行风场季节变化影响,太湖春、夏季有效波高均值明显大于秋、冬季.太湖波浪的能量主要来源于风场,其有效波高随风速增大而增大,两者呈极显著正相关.而风向则可以通过改变风区长度来影响风浪生消.在偏东风作用下,太湖湖西区的风浪大于东部湖区;而受盛行于冬季的偏北风影响,太湖南部水域风浪要大于北部.同时,太湖风浪的时空分布特征是造成太湖水质参数、沉积物和水生植物空间分布差异的重要原因之一.     

2007年太湖五里湖浮游植物生态学特征

研究了2007年太湖五里湖浮游植物的生态学特征.结果表明:五里湖共检出浮游植物8门123种;其中绿藻种类最多,共57种,占浮游植物总种数的46.3%;硅藻次之,共23种,占浮游植物总种教的18.7%;浮游植物种数以冬春季多、夏秋季少.调查期间.浮游植物数量和生物量分别变化在386.2×10~4-5581.9×10~4cells/L和0.541-3.491mg/L,均以绿藻最高;浮游植物数量的季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季;且除绿藻外,浮游植物的季节演替规律与PEG模型基本一致.相似性分析显示,五里湖1、3、4、5月份的生境相似,6、7、8、9、11月份的生境相似.优势度分析显示,五里湖各个月份的浮游植物优势种都在2种以上,优势种主要有小球藻(Chlorella vulgaris)、小球衣藻(ChLamydomonas microsphaera)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginisa)等14种,优势种种数较多且优势度不高,变化在0.02-0.78之间;多样性和均匀度分析显示,五里湖浮游植物多样性指数和均匀度指数分别变化在1.5-2.7和0.26-0.59之间,多样性和均匀度都较好:表明2007年五里湖浮游植物群落结构比较复杂、处于较完整状态.     

太湖西北湖区浮游植物和无机、有机氮的时空分布特征

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口至湖心区设置5个采样点,于2012年10月至2013年10月逐月采集表层水体样品,测定了水温、溶解氧和浮游细菌丰度,并分析了浮游植物群落结构的组成、溶解性无机氮(DIN)和有机氮(DON)浓度以及氮磷比.研究结果表明,太湖西北湖区浮游植物主要由蓝藻、硅藻、绿藻和隐藻组成.可能由于风、浪等混合作用使太湖西北湖区不同采样点之间蓝藻细胞密度没有显著差异.蓝藻生物量在浮游植物中所占比例最高为34%±15%,春季部分点位隐藻生物量高于50%,表明隐藻与蓝藻的相互竞争趋势显著.CCA排序图结果表明,DIN、DON浓度以及总氮∶总磷比(TN∶TP比)是影响西北湖区浮游植物优势属分布的重要环境因子.5个采样点铵态氮(NH_4~+-N)与DIN浓度具有显著差异,与DON浓度没有显著差异.夏季蓝藻水华暴发期间,可能由于蓝藻的吸收利用引起NH_4~+-N和硝态氮(NO_3~--N)浓度迅速降低.此外,由于NH_4~+-N浓度还可能受到沉积物NH_4~+-N释放的影响,因此,蓝藻细胞密度与NO_3~--N的相关系数和显著水平均高于NH_4~+-N.夏季TN∶TP比和DIN∶TP比降至最低,表明该湖区浮游植物,尤其是蓝藻的生长可能受到氮限制.蓝藻细胞密度与DON浓度呈显著负相关,表明在氮限制条件下,DON可能是蓝藻氮素利用的重要补充.     

太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史

通过对太湖北部开阔湖区沉积岩芯粒度、营养盐、重金属元素等指标的分析,结合硅藻分析结果,讨论了该湖区近100年来沉积环境变化特征、营养演化规律及重金属元素污染历史.结果表明,20世纪20年代前后,流域人为活动方式的改变及强度加大使沉积物特征开始发生变化,沉积物粒度变粗,重金属元素及TP含量减少.20世纪50年代～20世纪70年代末期,受人为污染影响,沉积物及水体TP含量逐渐增加,湖泊处于中等营养水平.20世纪70年代末期以来,沉积物中TOC,TN含量升高,C/N比值增大,沉积物中人为排放的外源有机成分所占比例增加,沉积物及水体中TP含量明显升高,硅藻组合以富营养型种属为主,湖泊水体发生显著富营养化;同期,随着重金属元素人为污染程度的加重,Cu,Mn,Ni,Pb和Zn等元素总量及有效结合态含量升高,并具有一定程度的潜在生物毒性.     

东太湖浮游植物与浮游动物群落的嵌套性及其互作网络的季节特征

浮游生物主要由浮游植物和浮游动物组成,是湖泊生态系统的重要组分.嵌套性结构及物种间的互作关系对群落的分布格局、功能乃至稳定性都具有重要意义,然而到目前为止,我们对此仍知之甚少.为此,本研究以东太湖为研究区域,在2019-2020年期间进行了春、夏、秋、冬季的观测调查,根据浮游生物群落的组成和多样性特征,结合群落分布矩阵和二分网模型研究浮游生物的嵌套性格局及其互作关系,并探讨其驱动机制.结果显示:(1)在时间上,春、秋、冬季水体的理化特征较为相似,但与夏季的水质差异显著.在空间上,西南部区域的综合污染指数显著高于东北部;(2)环境异质性使得浮游植物呈现出明显的嵌套性分布,即秋、冬季群落是春、夏季群落的子集.然而,浮游动物并未呈现该分布特征;(3)浮游生物的互作关系具有明显的季节特征:冬季的互作网络组成最简单,物种竞争最激烈,物种的特异性关系、物种脆弱性和一般性最小,说明浮游生物群落的稳定性在冬季最弱.综上所述,水环境的时空差异性造成的生态位分离可能是造成浮游生物嵌套性及其互作网络季节性变化的主要机制.     

太湖不同富营养水平湖区轮虫季节变化的比较

2003年10月-2004年9月对太湖不同富营养水平湖区(太湖大太湖湖区、梅梁湾和五里湖)轮虫的季节变化进行了研究.五里湖营养水平最高,太湖大太湖湖区最低;轮虫的种类数、数量和生物量都是五里湖最高,太湖大太湖湖区最低.回归分析表明,轮虫数量与总氮和叶绿素a浓度呈显著正相关;轮虫生物量与叶绿素a浓度呈极显著正相关.结果表明,太湖三个湖区轮虫群落结构显著不同,同时表明太湖水体富营养化对轮虫的群落结构有明显的影响.     

太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征

为研究太湖浮游植物和各形态无机氮的时空分布特征及其相互关系,于2010年3月至2011年2月在太湖全湖范围内选取9个采样点进行每月采样分析,结果表明:太湖无机氮主要以硝态氮和铵氮形式存在,前者占76%,后者占22%;太湖北部靠近西北沿岸的湖区以及竺山湾的铵氮和亚硝态氮浓度通常要明显高于其他点位.太湖各采样点TIN(总溶解性无机氮)的季节变化趋势很相似,都表现为春季最高,夏秋季降低,冬季又有所升高;夏季北部湖区TIN降幅明显大于南部,使得前者TIN/TSP(总溶解性磷)远小于后者.春季太湖南部的微囊藻复苏量大于北部,但夏秋季微囊藻的暴发主要发生在太湖北部,此时微囊藻大暴发的点位(如梅梁湾)通常都伴随着很低的硝态氮浓度和TIN/TSP,使得这些点位比其他地方更容易发生N限制;Chl.a/浮游植物的比值与浮游植物总数呈极显著负相关,而与TIN/TSP的比值呈极显著正相关,这说明当藻类大量暴发而TIN/TSP下降时,浮游植物单个细胞内的平均Chl.a含量会有所下降,这种现象的原因有待进一步研究;绿藻、硅藻、裸藻和隐藻在时空分布上有一定相似性,而这四种藻与微囊藻则有较大差异.     

太湖宜溧河水系沉积物的重金属污染特征

用ICP方法分析了太湖宜溧河水系沉积物中主要重金属含量,以太湖宜溧河口下层沉积物作背景样品,用均根法对沉积物中重金属进行了污染综合指数计算,并根据划分的污染等级对宜溧河水系沉积物污染状况进行了分析和评价。结果表明：宜溧河及其入湖口沉积物平均呈轻污染状态,北部支流未受污染,南部支流和太湖沿岸呈轻污染,干流河段污染最为严重,呈偏中度污染水平,在个别测点综合评价已达到重度污染状态。全水系Cu,Zn,Cd和Pb的污染指数略高。其中仅有Cd含量高出我国土壤一级自然背景值,表现为Cd污染型,其原因能与该地区水泥制造业和有色金属冶炼的污染排放有关。     

太湖长刺溞对浮游植物摄食的生态学研究

实验用食物浓度差减法研究了太湖长刺潘（Daphnia longispina）对浮游植物的摄食率及影响因素．在食物为原位湖水中的浮游植物,温度为200C,光照为2．98~10^3 lux（光暗比 12：12）条件下,测得长刺潘对水柱中浮游植物的摄食率为0．0011--0．0245μg／（ind．h）．长刺涵摄食率随其种群密度增大而先增后降,呈良好抛物线分布（膏为0．8836）．长刺潘摄食率随食物浓度的增加而增大,呈良好的线性关系（R^2=0．8586）长刺溢在黑暗条件下的摄食率高于光照条件Y（P〈0.05,t检验）．长刺潘可有选择性地摄食栅列藻和小环藻等,选择指数分别为0．5425、0．5079,而对丝藻的选择指数为-0．7039．     

南太湖区域表层沉积物中有机氯化合物及重金属污染现状

对南太湖水域表层沉积物中的19种有机氯化合物及6种重金属的含量、分布及其生态风险进行了研究和评价.所测样品中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)含量范围分别为0.51 -4.98、1.49-15.15ng/g(dw),与国内其它水域沉积物中OCPs、PCBs的含量相比处于较低水平.OCPs中的主要污染物是α-六...     

太湖草/藻型湖区沉积物-水界面环境特征差异

在太湖草、藻型湖区进行冬、夏两季多点采样,分别对采样点的水环境特征、泥面以上5 cm上覆水中营养盐以及沉积物的含水量、中值粒径、有机碳、氮、磷、金属元素和溶解氧进行测定.结果表明:夏季藻型湖区表层水体pH高于中、底层,冬季草型湖区各层水体pH高于藻型;草型湖区水体浊度夏季低于藻型,冬季反之;藻型湖区上覆水中的硝态氮和磷酸根浓度显著高于草型;草型湖区沉积物中含水量冬季显著高于夏季;草型湖区沉积物中总有机碳显著高于藻型;Fe、Zn、Ca、Pb、Na和K等元素在草、藻型湖区间差异显著;沉积物中溶解氧表现为冬季深于夏季,藻型深于草型的规律.     

太湖长刺溞对浮游植物摄食的生态学研究

实验用食物浓度差减法研究了太湖长刺潘(Daphnia longispina)对浮游植物的摄食率及影响因素.在食物为原位湖水中的浮游植物,温度为20℃,光照为2.98×103 lux(光暗比12:12)条件下,测得长刺潘对水柱中浮游植物的摄食率为0.0011-0.0245μg/(ind·h).长刺溞摄食率随其种群密度增大而先增后降,呈良好抛物线分布(R2为0.8836).长刺溞摄食率随食物浓度的增加而增大,呈良好的线性关系(R2=0.8586).长刺溞在黑暗条件下的摄食率高于光照条件下(P<0.05,t检验).长刺溞可有选择性地摄食栅列藻和小环藻等,选择指数分别为0.5425、0.5079,而对丝藻的选择指数为-0.7039.     

太湖浮游植物细胞裂解速率的酯酶活性法初步研究

本研究从2009年8月至2010年10月,每月采集太湖3个不同富营养化湖区水样,运用酯酶活性法,测定了颗粒态酯酶、溶解性酯酶活性以及酯酶衰变周期,估算了太湖浮游植物细胞裂解速率.研究结果表明,太湖颗粒态酯酶活性为0.58～35.15 nmol FDA/(L.h),溶解性酯酶活性为0.55～7.59 nmol FDA/(L.h),酯酶衰变周期为7～75 h,细胞裂解速率为0.02～0.77 d-1,三个采样点细胞裂解速率没有显著差异.颗粒态酯酶活性与叶绿素a浓度之间具有显著的线性关系,说明运用酯酶活性法估算太湖浮游植物细胞裂解速率是可行.此外,叶绿素a浓度与温度变化趋势基本一致,梅梁湾和湖心叶绿素a浓度具有显著差异.贡湖湾叶绿素a浓度与细胞裂解速率之间具有显著的反比例关系,说明细胞裂解速率也是影响太湖藻类生物量的重要因素.     

Variation characteristics of heavy metals and nutrients in the core sediments of Taihu Lake and their pollution history

The sedimentary environment change, trophic evolution and heavy metals pollution history of the northern Taihu Lake in the last 100 years are studied according to the sedimentary geo-chemical proxies of the core sediments, such as grain size, nutrients, heavy metals, diatom, etc. The nutrients in the sediments depended mainly on the lake internal circulation and the heavy metals were from natural geogenic sources before the 1920s, which were not influenced by human activities generally, and grain size was one of the key factors influencing heavy metals content in the sediments. The alternation of manner and strength of human activities in Taihu Lake catchment before and after the 1920s made the lake sediments coarser, and hence heavy metals and TP content decreased contrasted with that before the 1920s. TP content in sediments and water increased from the 1950s to late 1970s due to anthropogenic pollutants discharge, and the lake belonging to mesotrophic state. TN and TOC content and C/N ratio increased due to the increasing external pollutants into Taihu Lake by human activities, TP content also increased obviously in water and sediments, and the diatom association was dominated by eutrophic species since the late 1970s, indicating the eutrophication state of Taihu Lake in this period. Meanwhile the increasing in heavy metals content, such as Cu, Mn, Ni, Pb and Zn, and their proportion of valid fractions in the sediments indicates that they all result from human pollutants since the late 1970s. The heavy metals in the surface sediments have certain potential biological toxicity due to the higher SEM/AVS ratio.     

太湖流域西氿湖沉积岩芯中重金属污染及潜在生态风险

通过对太湖流域西沈湖沉积物岩芯XJ2中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属元素总量的分析,结合测年结果,揭示了不同时间段重金属污染物的分布特征,并利用Hakansen潜在生态风险评价法对沉积物岩芯的污染状况及潜在生态风险的历史变化进行了研究.结果表明岩芯受Cd元素污染最重,其它4种元素较Cd则轻得多,因此Cd元素是影响该地区沉积物潜在生态风险的绝对主导因素.从20世纪初叶开始,沉积物中的重金属元素污染及其相应的潜在生态风险开始上升,并且上升幅度不断加剧,到20世纪90年代达到最大值,沉积物污染及潜在生态风险级别均为"很高",随后便开始迅速下降,然而直到2004年这两个参数仍然维持在"很高"级别.     

太湖流域滆湖底泥重金属赋存特征及其生物有效性

为了探讨太湖流域滆湖底泥重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)的赋存特征及其生物有效性,对底泥重金属总量、形态以及生物富集量进行了分析.结果表明,6种重金属含量的空间分布表现为北部湖区最高,其次为南部湖区,中部湖区最低,重金属Ni、Cu、Zn和Pb含量显著高于沉积物背景值,分别是背景值的4.77、3.89、2.96和2.76倍,重金属总量与沉积物中的黏土成分含量具有显著相关性.采用三级四部提取法对重金属形态进行分析表明,6种重金属的生物有效态(弱酸结合态、可还原态和可氧化态之和)含量顺序为CdCuZnPbNiCr,其中Cd、Cu、Zn和Pb的生物有效态含量分别占总量的84.15%、78.47%、76.50%和64.29%.Cu和Zn在铜锈环棱螺中富集含量要显著高于其他金属元素.相关性分析表明,6种重金属中仅Cr和Pb的生物富集量与有效态含量具有显著相关性,这表明,重金属在生物体内的富集不仅与有效态含量有关,还与底泥重金属总量有关.因此,评价滆湖重金属的生态风险时需要综合考虑重金属的总量及生物有效态含量.