长江中下游浅水湖泊历史时期营养态演化及湖泊生态响应--以龙感湖和太白湖为例

通过长江中游龙感湖和太白湖浅钻沉积硅藻的高分辨率分析研究,利用区域硅藻-总磷转换函数结果,重建了这两个湖泊的硅藻植物群演化和湖水总磷变化的历史.龙感湖在过去200年来,总磷浓度变幅较小(在36～62μg/l之间),湖泊一直维持在中等营养态水平.硅藻组合演替反映了草型湖泊的变化特点,其中19世纪期间,相对增高的总磷浓度与底栖硅藻种的增多对应;20世纪初期以来,附生种含量的阶段性上升指示了水生植被不断发育,水体总磷也表现出两次阶段性降低过程.太白湖在1953年前,总磷浓度稳定在50μg/l左右,硅藻由兼浮游类型Aulacoseira granulata迅速向附生类型组合演替,指示了水生植被的一次快速扩张;1953～1970年期间,附生种类的大量减少和浮游种的逐渐增多指示水生植被覆盖度明显减少,推导的湖水总磷第一次出现明显的增高趋势,标志着湖泊富营养化的发生;20世纪70年代以来,浮游种类的持续增多,该湖已处于富营养状态.进一步对比分析表明,水生植被对水体营养物质的内在调节和净化功能.两个湖泊在20世纪60年代以来环境演化发生分异,反映了湖泊对人为干扰响应的两种方式.太白湖沉积硅藻清楚地记录了湖泊由草型向藻型阶段转变的过程,其过渡状态的总磷浓度变化范围,可能就是两种稳定态系统发生变化的营养临界区间(总磷浓度在68～118μg/l之间),该初步推论尚需其它富营养藻型湖泊的沉积记录加以证实.不同湖泊过去湖水总磷的重建及水生植被演化的比较研究,为富营养湖的生态治理提供了科学依据.     

SIMULATIONS OF SEDIMENT YIELD AND PHOSPHORUS YIELD FROM A WATERSHED IN TAIWAN, CHINA

1 INTRODUCTION Sediment and nutrients from a watershed may adversely affect a downstream reservoir by reducing its capacity or degrading water quality. Among the output nutrients, phosphorus is often a growth-limiting element for aquatic organisms and pla…     

天目湖沙河水库溶解氧分层的季节变化及其对水环境影响的模拟

溶解氧(DO)是水体能否维持生态平衡的重要指标,是湖泊初级生产力与水动力条件的综合反映.研究DO及其分层的季节变化对认识湖库的富营养化过程有重要意义.本研究以天目湖沙河水库为例,运用西澳大学开发的三维水动力水质模型——ELCOM-CAEDYM对天目湖的水温、DO和总磷(TP)进行了为期1年的数值模拟.结果表明,模型较好地模拟出了水体温度和DO分层过程以及TP的时空分布,3个指标在水体表层、中层和底层的模拟值与实测值拟合良好,均方根误差分别在1.8℃、1.8 mg/L和0.003 mg/L以内,Nash-Sutcliffe有效性系数均在0.7以上,相对误差均低于10%.沙河水库不同季节的DO垂向分层与温跃层协同变化:冬季垂向混合;春季(4月)温跃层开始发育,底部出现氧不足;夏季(7月)温跃层位于4~10 m之间,同时底部低氧区(DO<2 mg/L)面积达35%;秋季(9月末)低氧区随着温跃层的消失而消失;冬季再次垂向混合.全湖DO和TP的时空分布表明,南半库区磷的来源主要是外源输入,而北半库区磷的来源主要是由水体底部低氧导致的磷内源释放.DO季节分层还有可能通过影响藻类活动而对水环境造成影响.     

内蒙古乌梁素海叶绿素a浓度时空分布及其与氮、磷浓度关系

采用2005-2007年乌梁素海监测数据,对乌梁素海水体中叶绿素a浓度的时空分布进行分析,并对叶绿素a浓度与总氮、总磷浓度相关关系进行研究,结果表明:乌梁素海叶绿素a浓度具有明显的时空分布特征,在时间上,5月份>7、8月份>10月份>9月份>6月份,可以看出5月份、10月份叶绿素a浓度偏高,其原因是乌梁素海特殊的地域性,补水来源主要为河套灌区的农田退水,5月份、10月份正处于春浇秋灌时期,农田退水携带充足的氮磷元素进入乌梁素海,使藻类迅速增长繁殖;在空间上,北部区>南部区.通过分析得出,2006年叶绿素a与氮、磷浓度的相关关系在5月、10月存在明显的相关性,8月份相关性较小,其他月份无明显相关性.     

时间序列分析法在太湖总磷含量动态模拟中的应用

以太湖为研究对象,根据其营养水平进行分区,使得不同区域内磷的浓度不同,而同一区域磷的浓度大体一致。利用GIS技术对每个区域内未采样点的总磷浓度进行插值,取区域内所有栅格的平均值作为其最终浓度。应用时间序列分析法对太湖1998—2004年每月的总磷含量进行动态模拟,建立各湖区的预测模型,结果表明:中营养区Ⅰ和轻富营养区Ⅱ符合AR(1)模型,中富营养区Ⅲ和富营养区Ⅳ符合AR(2)模型,重富营养区Ⅴ符合ARMA(2,3)模型。预测2005年各湖区总磷含量,经前10个月实测数据验证,说明所建模型能真实反映太湖总磷的动态变化趋势。     

巢湖近代沉积硅藻种群变化与富营养化过程重建

根据巢湖西部湖心40cm长的沉积柱放射性核素定年和化石硅藻分析,结合长江中下游湖泊硅藻-总磷转换函数模型,重建了其过去200年来硅藻组合演替与湖水总磷浓度变化的历史.研究结果表明,巢湖硅藻经历了从Aulacoseira granulata优势组合(1826-1978年)向耐营养种Cyclostephanos dubius优势组合(1978年以来)变化的两个重要阶段.1978年前,水体总磷浓度在60-75μg/L之间;此后迅速增高(80-100μg/L),为明显的营养富集时期;至2000年以来总磷浓度进一步上升(110μg/L),硅藻组合以Cyclostephanos dubius占绝对优势.硅藻数据的最大变率与总磷浓度的关系反映硅藻生态主要响应于营养富集的变化,但历史时期水动力条件对硅藻种群也有一定影响.20世纪70年代以来,工农业以及生活污水排放是硅藻种群转变和富营养化发生的主要根源,而巢湖闸的建立引起的水文条件的改变也是水体营养富集的诱因.21世纪开始富营养化进一步加重可能与生活污水排放、营养内负荷释放以及增温有关.     

丰水期鄱阳湖水体中氮、磷含量分布特征

以2011年7月份鄱阳湖实测数据为参考,对鄱阳湖丰水期总氮(TN)、总磷(TP)空间分布特征及其影响因素进行了分析,并就鄱阳湖氮、磷营养盐结构特征及其与叶绿素a的相关性进行了探讨.结果表明:鄱阳湖氮、磷含量已经达到了发生富营养化的条件,且TN含量呈现由东向西、由南向北逐渐降低的趋势;TP在几个主要的采砂区,尤其是南北湖交界处污染最严重.鄱阳湖以磷限制为主,氮污染相对比较严重,且氮、磷不是鄱阳湖藻类生长的限制性因素.TN同时受悬浮泥沙和水流作用的影响,在上游航道受水流影响较大,在入江水道则主要受陆源污染的影响.TP含量则主要受悬浮泥沙和采砂活动的影响,受水流作用影响相对较小.     

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.     

洪湖湿地生态系统演变及稳态转换关键驱动因子阈值研究

利用1990—2020年洪湖水环境监测数据和2011—2020年洪湖沉水植物调查数据,探讨洪湖湿地生态环境演化规律,识别稳态转换关键驱动因子并确定其阈值。研究结果表明:1990—2020年以来洪湖水质变化主要总结为5个阶段和3个时期,整体上呈现出不断恶化的趋势;2011—2020年以来洪湖沉水植物Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson和Pielou均匀度指数分别降低32%、59%、60%和46%,特别是2016年洪涝灾害后沉水植物出现严重衰退;洪湖生态系统发生稳态转换的关键时期是2002和2011年,总磷是洪湖湿地生态系统稳态转换的关键驱动因子;清水态向浊水态转换的总磷阈值为0.092 mg/L,浊水态向清水态转化的阈值为0.051 mg/L。本研究可为洪湖入湖污染负荷削减量估算提供参考,为洪湖湿地生态修复的营养盐优先控制策略提供指导。     

美国Apopka湖的富营养化及其生态恢复

本文系统地回顾了美国佛罗里达州大型浅水湖--Apopka湖富营养化和生态恢复的过程.流域水文状况的改变,围湖种植和向湖排放农业污水是Apopka湖从"草清型"转变为"藻浊型"湖泊的根本原因.50多年来,尽管内源控制的手段几经改变,但是,控制外源营养输入一直是Apopka湖整治的主要措施之一.Apopka湖富营养化的研究主要包括Apopka湖原始状态分析,浮游植物区系,生长限制因子,初级生产力,沉积物的理化特征和再悬浮,碳、氮、磷蕴藏量和释放率,富营养化的古湖沼学证据,外源磷负荷和恢复指标等.目前,Apopka湖生态恢复主要采取降低外源磷输入,通过人工湿地清除湖中悬浮物和颗粒磷,捕鱼除磷和生物操纵,种植水生植物和提高水位变动幅度等措施.最后介绍了围绕Apopka湖的富营养化及其恢复的学术争论.最后,还讨论了该湖研究和整治一些可能的存在问题和建议.