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。     

湖泊沉积物-水界面磷的迁移转化机制与定量研究方法

湖泊磷循环主要指磷在沉积物、上覆水和生物体间的迁移转化,而沉积物-水界面磷的迁移转化作为富营养湖泊磷循环的关键过程,备受关注.本文就国内外研究进展,综述了磷在上覆水、沉积物中的赋存形态和生物有效性,沉积物-水界面磷迁移转化的机制与定量研究方法.探讨沉积物性质、环境因子和生物特性对界面磷迁移的驱动机制,以及磷在浅水湖泊、深水湖泊中迁移转化机制的差异,指出现阶段迁移机制的研究多集中在单因素和定性化方面,而对多因素和定量化的研究还相对缺乏,未来可深入探究多因素耦合作用下磷的迁移规律.分析了野外调查、模拟实验、质量衡算和模型等研究方法的优缺点及适用情况,提出未来可将野外调查、模拟实验和模型法相结合,借助野外调查识别磷的迁移过程,模拟实验验证磷迁移的机制,并以野外调查和模拟实验的数据和结论为基础,构建模型量化具体迁移过程及其对湖泊磷循环的贡献,从而全面认识磷迁移转化规律.最后,提出了未来湖泊沉积物-水界面磷迁移研究需要关注的几个方面.     

换水率和营养水平对太湖流域横山水库硅藻水华的影响

为探讨水文过程对水库硅藻异常增殖的影响,对江苏宜兴横山水库的硅藻生消过程中浮游植物、水质、降水、水位、气温等指标进行观测研究.结果表明,横山水库硅藻年际生物量波动很大,9月出现明显的异常增殖,总生物量达到14.27 mg/L,硅藻的优势属为针杆藻(Synedra)、小环藻(Cyclotella)、曲壳藻(Achnanthes)和直链藻(Melosira),以针杆藻的优势度最高;浮游植物生物量与营养盐浓度关系不明显,与总氮浓度甚至呈负相关,但小环藻生物量与水体溶解性磷浓度呈正相关;水库的换水率与浮游植物生物量、硅藻的异常增殖过程和营养盐浓度水平均密切关联,总氮、溶解性磷浓度与水库换水率呈正相关,而硅藻生物量与水库换水率呈指数负相关.数值拟合分析显示硅藻生物量可以用换水率和磷浓度推算而得.研究表明,对于中营养水平的水库,硅藻生物量变化可能受水文过程与水质条件共同控制,在水库的硅藻水华防控中,既要加强营养盐水平的严格控制,也需考虑水文过程的调控手段.     

富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法——以太湖为例

本文建立了一种富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法.选取表征藻源性湖泛的代表性指标叶绿素a和溶解氧浓度作为预测变量,以天气预报中的风场为驱动力,求解浅水湖泊三维水动力水质耦合数值模型,计算未来3 d浅水湖泊叶绿素a和溶解氧浓度的时空分布,然后结合未来3 d的气象因子信息建立经验公式,计算湖泛易发水域发生湖泛的概率,并进一步确定湖泛发生位置和面积.以太湖为例,采用构建的方法于2013 2014年夏、秋季对太湖7段湖泛易发水域的湖泛发生概率及发生面积进行未来3 d的预测预报,预报正确率在80%以上.     

太湖现代沉积物中磷的沉积通量及空间差异性

在水文状况、水质状况、生态类型均显著不同的三个太湖典型湖区, 利用^210Pb定年测定了近百年来沉积物及磷的沉积通量.结果发现, 三个湖区磷的沉积通量及其变化规律相差很大.发生蓝藻水华暴发的梅梁湾近百年来沉积物和磷的沉积通量都比较小, 只是在近十几年来才有明显增加的趋势; 太湖上游的夹浦沉积物沉积速率近百年来持续增加, 只有表层有所下降, 但表层12cm沉积物中磷的沉积通量却显著下降; 处于太湖下游草型化的胥口湾湖区, 在20世纪60年代以前沉积物沉积通量呈增加趋势, 之后呈下降趋势, 磷的沉积通量则呈振荡下降趋势.研究表明, 太湖沉积物中磷的累积通量具有明显的空间异质性.     

利用陆基高光谱遥感捕捉太湖蓝藻水华日内快速变化过程

受蓝藻自身垂直迁移和频繁风浪扰动影响,太湖蓝藻水华漂浮混合和迁移堆积等变化迅速,在传统的湖面定位和断面监测中总感觉蓝藻水华有些"来无影、去无踪",限制了对其形成过程、驱动机制和防控治理的深入认识.卫星遥感可以实现蓝藻水华空间分布同步观测,但由于观测频次的限制很难捕捉蓝藻水华快速动态变化过程.本文利用与杭州海康威视数字技术股份有限公司联合自主研发的陆基（地基、岸基或者平台、船舶、桩基等能固定安装的均可）高光谱多参数水质遥感监测仪,架设于中国科学院太湖湖泊生态系统研究站（简称太湖站）水上观测场,通过对叶绿素a浓度及其他关键水质参数秒-分钟级的连续观测,有效捕捉了一天内蓝藻水华短期突然和快速变化过程.研究结果显示,在微风和小风条件下蓝藻容易在表层水体漂浮,盛行西北风驱动湖面开敞水域蓝藻水华快速漂浮集聚到太湖站岸边,短短半小时内表层水体叶绿素a浓度可以由10 μg/L快速攀升到100 μg/L以上,一天内会出现多个叶绿素a峰值,清晰展示了蓝藻快速日内动态变化过程.受蓝藻快速日内变化影响,透明度、总氮、总磷和高锰酸盐指数等水质参数也呈现出快速日内变化,叶绿素a浓度与透明度存在极显著负相关,与总氮、总磷和高锰酸盐指数存在极显著正相关,叶绿素a能解释总氮、总磷80%以上的变化,说明蓝藻短期内的漂浮和集聚深刻影响到湖泊水质.     

太湖水体氮、磷赋存量的逐月变化规律研究

基于中国科学院太湖湖泊生态系统研究站2005~2009年对太湖逐月叶绿素a、氮、磷各形态因子及水深的监测,结合太湖大浦水文站的逐日水位数据,估算出2005~2009年太湖的逐日水量,并运用泰森多边形法,估算出太湖水体总氮（TN）、总磷（TP）、溶解性总氮（TDN）、溶解性总磷（TDP）、硝态氮（NO3）、铵态氮（NH4）、亚硝态氮（NO2）、反应性活性磷（PO₄）、颗粒态总氮（TPN）、颗粒态总磷（TPP）、浮游藻类叶绿素a（Chla）的逐月动态变化过程。结果表明:（1）太湖2005~2009年TN、TDN、NO₂、NO₃、NH₄、TP、TDP、PO₄、TPN、TPP、Chla的平均赋存量分别为1.36×104t、1.02×104t、0.02×104t、0.37×104t、0.25×104t、514.34 t、147.30 t、51.44 t、0.34×104t、367.04 t、7.92 t,不同月份、年际之间变化剧烈,变幅分别为106%、142%、657%、252%、233%、95%、196%、276%、236%、131%、276%;（2）2007年6月无锡贡湖水厂"饮用水危机"事件之后,截止到2009年12月,太湖水体各形态氮及总磷赋存量的下降趋势不明显,溶解性总磷、反应性活性磷的赋存量反而增高,反映出营养盐控制任务的艰巨性。本研究表明,对于年水量变幅巨大的大型湖泊,全湖水体营养盐赋存量在评估水体营养盐污染状况中是一个有价值的指标;对于太湖流域的污染控制效果,仅从浓度角度评价具有一定的缺陷,有必要从水体营养盐赋存量的变化规律上探讨其治理效果。     

沉积物中有机质的环境行为研究进展

水体沉积物是重金属,有毒有机化合物等环境污染物及C,N,P等营养元素的汇和释放源,而有机质对灾些污染物和营养元素在沉积物中的迁移,转化等地球化学行为中起着至关重要的作用,本文就近期有关沉积物中有机质的环境地球化学行为为方面的研究进行了综述,重点评述了有关沉积物中有机质本身的来源,性质,迁移和矿化及其环境效应等方面的研究进展。     

太湖梅梁湾冬季湖流特征

2003年元月在盛行西北偏北风的情况下,对位于太湖北部的梅梁湾进行了面上湖流调查,发现梅梁湾湾口的湖流较为稳定,以向南流为主,且流速相对较大,最大达8cm/s,梅梁湾西岸有稳定的向北流,而从五里湖口至拖山附近的梅梁湾东线湖水由北向南流动,且在中部附近分为两支,一支向西,再流向北以补偿西岸的向北流,另一支扩散至整个梅梁湾南部,向南流经湾口进入太湖.在梅梁湾东北部,发现有弱辐合中心,该范围内Chl.a和TP、TN的含量明显高于周围水域.从所有点的垂直运动判断,梅梁湾水流以弱上升运动为主,大小为2cm/s以下.从水量平衡分析,以梅梁湾流入太湖为主要特征,水量补给主要来自于北部的五里湖和直湖港及武进港.