富营养化高原浅水湖泊持续多年生态修复工程效果分析——以滇池大泊口为例

大泊口位于滇池草海南部,水域面积0.52 km²,平均水深约2 m,作为滇池草海重富营养化水域生态修复示范区,大泊口分别于2015和2019年开展了两期生态修复工程,经过近年来的系统治理,大泊口水生态治理效果初步显现。为分析探究成功修复湖区水质改善、生态系统企稳向好的原因,本研究选择2015年2月—2021年12月共7年的连续监测数据,根据工程开展情况以及水生态状况将大泊口水域划分为4个部分(A1～A4水域),首先分析4个区域内主要的水质指标(悬浮物(SS)、化学需氧量(COD_Cr)、总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a))的变化趋势和相关性,其次探究不同类型生态工程的修复效果,最后与草海和外海水域进行对比,分析大泊口的治理效果。结果表明,治理后大泊口A1～A4水域的COD_Cr、TP和Chl.a稳定下降,COD_Cr分别降低18.65、27.96、25.26、40.92 mg/L,TP分别降低0.11、0.10、0.11、0.14mg/L,Chl.a分别降低0.037、0.068、0.06...     

微囊藻CO2-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO2的竞争效应

由于具有高效的CO₂-浓缩机制,蓝藻在低CO₂浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO₂浓度急剧增加,蓝藻CO₂-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO₂-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO₂-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO₂浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO₂-浓缩机制基因微进化对CO₂的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO₃^-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从...     

1988-2016年洞庭湖大型底栖动物群落变化及驱动因素分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖泊,其水文条件对湖泊湿地生态系统健康的维系发挥着不可替代的作用.近年来,水环境恶化日益威胁湖区水生态系统健康.然而,有关底栖动物水生态健康评价的研究仍然停留在物种群落结构方面,缺乏底栖动物群落功能对水污染响应的研究,尤其在较长时间尺度上.因而,本研究分析了19882016年近30 a来洞庭湖的水质和底栖动物群落数据,探寻底栖动物群落功能对水环境恶化的响应规律.结果表明,洞庭湖水体总氮浓度是威胁底栖动物物种和功能群落变动的主要因素.此外,不断恶化的水环境驱动底栖动物物种和功能群落结构改变,表现为敏感水生昆虫的比例下降,寡毛类、小型软体动物比例的上升,并伴随着体长为1.00~1.99 cm、背扁型、侧扁型、不移动等功能性状类别比例的下降.同时,水环境恶化降低物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵多样性.基于距离的冗余分析结果显示,水体氮营养盐、重金属离子和有机污染物共同驱动底栖动物物种群落结构的变异,而营养盐类与无/有机污染物决定着其功能群落结构的变异.鉴于洞庭湖水质不断恶化的状况,本研究建议采取一系列措施,包括合理管控湖区周边废水直排入湖、取缔湖区内的非法采砂以及调控枯水季洞庭湖水位等.生物监测和评价方面,建议将底栖动物物种和功能群落一并纳入评价体系,且优先选用物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵指数评估换水周期较短的大型浅水湖泊水质变化对底栖动物物种和功能多样性的影响.     

基于多指标综合评分法筛选地表水环境优先污染物——以湖北涨渡湖为例

人类活动和社会经济迅速发展导致大量化学品排放进入地表水环境,对水生生态系统和人类健康产生诸多不利影响,如何从众多的化学品中筛选识别出具有潜在危害的优先污染物是水污染治理和管控的关键.本研究基于污染物环境暴露水平、持久性、生物累积性、生态风险和人体健康风险5个评价参数,构建多指标综合评分法定量筛选识别地表水环境优先污染物类别,并应用于涨渡湖水体中优先污染物清单的建立.污染物环境暴露水平基于靶向分析综合考虑了污染物环境实测浓度和检出频率.目标污染物持久性和生物累积性毒害性参数分别采用生物降解系数和正辛醇-水分配系数来表征.此外在物种敏感度分布法和评估因子法的基础上计算生态风险熵以定量表征生态风险,人体健康风险则由终生致癌风险指数或危害指数来表征.基于该多指标综合评分法可于涨渡湖水体7类151种特征污染物中筛查出41种优先污染物,主要包括11种多氯联苯、8种有机氯农药、6种多环芳烃、4种邻苯二甲酸酯、4种挥发性有机物和8种金属元素.鉴于不同地表水环境污染状况不同,通过多指标综合评分法可建立因地制宜的优先污染物清单,从而有利于形成以保护水生生物和人类健康为最终目标的优先污染物水质基准,为地表水环境污染物管控及治理提供方法学支撑和科学依据.     

滇池不同湖区浮游动物群落稳定性及其驱动因子分析

为了揭示滇池不同湖区浮游动物群落稳定性及其驱动因子,于2020年对滇池草海、大泊口、外海3个具有一定空间分隔的区域,按季度进行4次采样调查。结果表明,大泊口区域的溶解氧、透明度指标显著高于外海,总氮、总磷、悬浮物、叶绿素a和化学需氧量等指标浓度显著低于外海,草海理化因子浓度介于大泊口与外海之间。研究期间3个区域共鉴定出浮游动物41属(枝角类12属、桡足类8属、轮虫21属),轮虫种类和密度均占较大比例。浮游动物年平均密度大泊口(7771.3 ind./L)>草海(2901.1 ind./L)>外海(634.8 ind./L);年平均生物量草海(3.72 mg/L)>大泊口(2.15 mg/L)>外海(2.09 mg/L)。非参数多元方差分析(PERMANOVA)与相似性百分比分析(SIMPER)结果表明,滇池3个区域间浮游动物群落结构差异极显著,导致大泊口与草海、外海群落结构呈极显著差异的属种为轮虫类群的种类,导致草海与外海群落结构呈极显著差异的属种为枝角类和轮虫类群的种类。此外,浮游动物群落稳定性与物种多样性呈显著的正相关关系,且经过生态修复后水质有所改善的湖区...     

太湖水体和沉积物细菌群落分布格局及其驱动因素

水体和沉积物是湖泊生态系统中迥异但又紧密相连的两类生境,栖息在这两类生境中的细菌在维持生态系统平衡和驱动元素循环中起着关键性作用。为了探究湖泊水体和沉积物细菌群落的分布格局,本文对太湖四个湖区水体和沉积物中细菌群落进行调查,基于高通量测序技术和统计分析手段,分析这两类生境中的细菌群落组成和多样性水平、分布特征及其驱动因素。结果表明:放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)是水体细菌群落中最主要的细菌门,而沉积物中Proteobacteria占据优势地位。在两类生境中,太湖西部区域细菌群落丰富度和独特性(LCBD)相对较高,各区域群落结构表现出显著性差异。对水体而言,电导率、pH值、PC1(重金属组成)和沉积物孔隙度是驱动细菌丰富度的重要因子,PC1、水温及pH值是影响细菌群落LCBD的重要因子,而细菌网络复杂性随pH值的增加而增加,且在高pH环境中占主导地位;对沉积物而言,其丰富度和LCBD的重要影响因子均是沉积物中总磷和锂,细菌网络复杂性随金属元素施加的环境压力增大而降低,但随总磷、磷酸盐和铵态氮浓度的...     

近百余年(1900—2020年)洞庭湖湿地演化驱动因素分析

自20世纪以来,在自然以及人类活动共同作用下,洞庭湖湿地面积与格局发生显著变化。本文在综合大量历史资料、相关文献以及数据的基础上,采用分段线性回归方法将近百余年(1900—2020年)洞庭湖湿地面积与格局变化划分为4个阶段,并重点分析了各阶段影响湿地演化的驱动因子及相互作用关系。1900年以来,洞庭湖湿地面积变化可分为1900—1949年的明显下降期、1950—1978年的快速萎缩期、1979—1998年的稳定期以及1999年至今的略微回升期,湿地景观格局变化经历了新中国成立前的相对稳定阶段、1950s—1990s的水域向洲滩转化阶段以及21世纪以来的洲滩向水域转化阶段。不同时期,由于社会经济与生产力水平的差异,湿地演变的驱动因素存在差异,导致湿地演变的速率与方向有所不同。围湖垦殖与退田还湖是导致湿地面积发生改变的主要因素,气象波动、水库建设、湖区采砂以及河道整治等则通过改变入湖水文泥沙情势影响湿地格局变化,并影响围湖垦殖与退田还湖等活动。为满足经济发展要求,政府在湿地演变中的参与度逐渐增加,对围湖垦殖的态度发生了“鼓励—参与—禁止—还湖”的转变,为近百余年洞庭湖湿地演化的核心驱动要素...     

基于水质荧光指纹法的湖泊污染溯源研究——以太湖流域滆湖为例

随着社会经济和城市化进程的快速发展,湖泊水环境污染问题日益突出,加剧了湖泊原有功能的退化和丧失,因此污染治理成为了湖泊功能恢复和可持续发挥的必要条件,但如何实现污染精准溯源又是污染治理的重要前提。为此,本文以太湖流域滆湖为例,采用一种新兴技术——水质荧光指纹法开展湖泊污染溯源。于2021年累计采集滆湖周边70个农业、13个生活、3个企业排口的瞬时出水构建污染源荧光指纹库,连续12个月采集滆湖湖体8个样点水样分析水体荧光组分。通过平行因子分析共解析出4种污染源指纹和滆湖5种水体组分,经荧光相似度(塔克同余系数)分析进一步明确滆湖主要受到种植业面源、生活源和工业源的影响。此外,荧光强度与叶绿素a浓度和藻密度的强相关性表明藻类繁殖活动也会影响滆湖。从不同污染源对滆湖的时空影响特征来看,种植业面源主要在春、夏季影响西部、中部水域,生活源主要在夏、冬季影响西部、北部水域,工业源主要在特定月份(3 4月、10 12月)影响西部水域,藻类繁殖活动主要在夏季影响湖体。通过荧光组分与水质参数的时空相关性分析得到农业源和总磷、总氮,生活源和氨氮、有机物参数(BOD₅、COD_...     

近50a洱海水环境演变特征及其主要驱动因素

基于1971 2020年近50年洱海湖区主要水质指标的监测数据,采用M-K检验和GAMs模型定量解析了洱海水质的年际变化趋势,采用多元回归法综合分析了洱海水环境演变的驱动因素。结果表明,近50年来,在流域发展与湖泊保护双轮驱动的作用下,洱海水质年际波动明显,主要水质指标浓度也呈现出多个显著变化的趋势过程。1980s初至1985年间水质指标浓度显著上升,主要与流域南部城镇化发展有关;1986 1980s末显著下降,与南部截污干渠(管)建设密切相关;1990s末至2003年间显著上升,主要与南部城镇工业发展、农业种植结构调整等重要发展策略有关;20042008年间显著下降,主要与中心城区截污治污、环洱海湖滨带修复等重要工程实施有关。在此期间洱海发生过两次较为严重的规模化藻华事件,1996年在水质优良的情况下洱海首次发生蓝藻水华,这与长期低水位运行、网箱养鱼和银鱼引种等导致湖泊生态系统严重受损密切相关;2003年在水质污染加重、生态系统尚未恢复情况下洱海再次发生蓝藻水华。2次藻华事件也改变了流域发展政策,对洱海的科学认识和保护治理力度不断加大,特别是2016年以来高强度的湖泊保护工作,促使洱...     

近三十年保安湖大型底栖动物群落结构演变及其构建机制

保安湖是江汉湖群的一个典型浅水湖泊。近几十年来,随着经济的快速发展,保安湖面临多重人类压力影响,富营养化问题日趋严重。历史上曾开展过数次的保安湖底栖动物调查,但有关群落结构的长期变化及其驱动机制改变的认知仍为空白。本研究基于30余年（1986 2019）的多次调查数据,探索保安湖底栖动物的群落演变规律及其群落构建机制。研究共记录保安湖底栖动物5门10纲25目49科110属170种（历史记录154种,现场调查51种）。总物种数由1992年的107种降为2019年的51种;平均密度由1992年的433 ind．/m2增加到2019年的2177.6 ind．/m2;平均生物量由2001年的160.6 g/m2降低为2019年的26.7 g/m2。优势种在1987年有寡毛类、水生昆虫和软体动物多个类群,其后逐步演变为现阶段少数几种耐污的寡毛类和摇蚊类,如霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）、红裸须摇蚊（Propsilocerus akamusi）等,而多年生大型软体动物衰退明显。PERMANOVA和SIMPER分析结...