阳宗海硅藻群落对水体污染和水文调控的长期响应模式

在人类活动持续干扰的背景下,云南部分湖泊面临着污染物输入增加的环境压力,特别是营养盐富集和重金属污染。以云南地区遭受过严重工业污染的阳宗海为研究对象,通过沉积物硅藻群落、砷浓度、营养元素与稳定同位素、粒度等多指标分析,结合文献记录和湖泊调查结果,揭示了阳宗海硅藻群落对湖泊富营养化和砷污染的长期响应特征,并识别了不同时期的主要环境压力与其驱动强度。结果表明：长期的营养盐累积使得浮游硅藻逐渐占据优势地位,且耐污染的底栖硅藻种的快速增加与砷污染出现的时段一致。在阳宗海长期富营养化的背景下,当水体砷污染物浓度达到一定阈值水平后,硅藻群落结构的改变和多样性的降低都指示了湖泊生态系统发生了灾难性的转变。同时1965年开始的湖泊引水工程导致了贫营养种的突然增加。因此,水体富营养化、重金属污染与湖泊水文调控是导致阳宗海硅藻群落长期变化的主控因子,对阳宗海的生态修复与综合治理需要综合考虑不同胁迫因子的长期影响与驱动作用。     

煤烟型大气污染的湖泊沉积记录研究

通过阳宗海柱状沉积物中硅藻、介形类研究和磁参数机理解释, 以及对酸性硅藻与湖水瞬时最低pH值的相关性分析和代用标志的综合判别, 确认20世纪50年代湖泊环境优越; 1960年始受煤烟型大气污染危害, 1965~1980年间污染强度最大时湖水瞬时最低pH值可降低至5~6; 1983~1999年间污染强度有减少趋势, 但依然是环境修复的主要障碍. 酸沉降引起的耐酸物种扩展和贝壳生物消亡, 以及水土界面pH-Eh环境变化引起的铁磁性矿物流失, 是导致代用指标垂向变化和进行环境重建的理论依据.     

云南阳宗海沉积物重金属污染时空特征及潜在生态风险

分析了阳宗海柱状及表层沉积物中Al、Fe、Mn、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、As、Cd、Pb等金属元素的含量,结合沉积年代学,研究了沉积物重金属污染的时空变化和潜在生态风险特征.结果表明,表层沉积物中重金属含量具有一定的空间差异性,As、Cd、Cu、Pb和Zn在中东部湖区含量较高,而Cr、Co、Ni含量高值位于南、北湖区的近岸区域;柱状沉积物中,1990s之前As、Cd、Cu、Pb和Zn含量较为稳定,1990s中后期以来,其含量逐渐增加,并在2009-2010年前后达到最大值,此后逐渐下降;而柱状沉积物中Cr、Co、Ni含量变化趋势与Al、Fe相似,总体上由下向上逐渐降低,这主要与沉积物质地(粒度)逐渐变粗有关.重金属富集系数表明,阳宗海沉积物中主要污染元素为As、Cd、Cu、Pb和Zn,1990s中后期污染程度快速增加,2009-2010年前后达到峰值,此后污染程度逐渐降低;表层沉积物中Cu为未污染至"弱"污染水平;Zn、Pb为"弱-中等"污染水平,As为"中等-强"污染水平,Cd为"弱-强"污染水平,中东部湖区污染程度高于其他湖区,这可能与该湖区缺少入湖径流、自然碎屑物质沉积速率较低以及砷污染事件等人为源的重金属贡献影响更为显著有关.生态风险评价结果表明,在2002-2010年前后沉积物重金属达到"中等-强"潜在生态危害,主要贡献因子是Cd和As,近年来其生态风险等级逐渐降低;表层沉积物中重金属在中东部湖区具有"中等"程度潜在生态危害,而其他湖区表层沉积物重金属具有较低程度的潜在生态风险.     

云南阳宗海电厂场地的地震地质条件评价

云南阳宗海火电厂地处小江强震带内,其地震烈度原定为Ⅸ度,严重地影响了该厂改扩建工程的可行性。近几年有关单位,作了厂址的地震地质、工程地质和地震危险性分析,使该厂能以基本烈度为Ⅷ度标准设防扩建。本文简要地介绍该电厂场地的地震地质条件,旨在以此为例,表明即使在强震的高烈度地区,经过严谨的科学论证,仍可选出国家建筑抗震设计规范所允许的火电厂厂址,可供今后类似工程参考     

高原深水湖泊水温日成层对溶解氧、酸碱度、总磷浓度和藻类密度的影响:以云南阳宗海为例

弄清深水湖泊夏季水温分层及其对水体各理化指标的影响对于湖泊的保护和治理有重要意义.以云南阳宗海为例,在夏季选择湖泊内有代表性的6个样点,以1 m为间隔对每个样点不同水深的水温、藻蓝蛋白、DO、pH和叶绿素a含量进行同步测定,同时在实验室测定TP.结果表明:(1)夏季晴天阳宗海上午没有明显的分层,中午开始慢慢形成4层,随后转化到3层,在14:00时达到分层相对稳定,稳定时温跃层出现在水深9~13 m处,湖表层与深水层的最大温差为7.8℃;(2)随着水温出现分层,DO和pH呈现出与水温分层相似的垂直分层结构,而这种分层过程基本上与水温成层过程同步;(3)藻类和浮游植物随水温分层而逐渐成层,但有迟滞性,迟滞时间约2 h;(4)TP对水温分层不敏感,只有接近湖底的水体总磷浓度才明显升高,9 m以上的水层总磷浓度分布均匀,水温的分层与消失过程不影响上层水的总磷浓度,全湖泊的总磷平均浓度为0.033±0.03 mg/L.     

阳宗海砷污染背景下浮游植物的时空分布特征及其驱动因子解析

人类活动导致的重金属污染是湖泊水体面临的主要环境压力之一.云南高原湖泊阳宗海于2008年暴发了砷污染事件且水体砷浓度目前仍然超过生活饮用水卫生标准,严重影响了水安全和生态系统健康.本研究于2015年4月-2016年2月每两月对阳宗海南、中、北部湖区进行采样调查及分析,共鉴定出浮游植物7门44属68种,绿藻门种数最多.蓝藻门占绝对优势,其中伪鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）、浮丝藻（Planktothrix sp.）、束丝藻（Aphanizomenon sp.）为全年的优势种,这与已有调查显示的阳宗海砷污染后浮游植物群落中蓝藻占优的基本特征一致.方差分析结果表明浮游植物生物量在时间尺度上呈现显著的变化特征,最大值出现在8月（14.06 mg/L）,最小值出现在12月（1.23 mg/L）,而空间差异不显著.Pearson相关分析显示,浮游植物总生物量与水温、pH呈显著正相关.而与砷、透明度、锰、钠、钾和总磷浓度呈显著负相关,冗余分析结果表明,水温、砷、钙、锰、钾共同解释了阳宗海浮游植物群落结构变化的57.18%.方差分解的结果进一步表明,水温、钙离子和砷三者作用共同解释了浮游植物群落结构变化的32.05%,其中水温和钙离子分别独立解释了群落变化的12.45%和8.28%,水体砷浓度仅独立解释了2.33%,但与水温共同作用解释了9.46%.因此,我们推测水温的季节性波动导致了湖泊水体热力分层的明显变化,其中水体混合作用的增强可能会促进底泥释放过程并增加表层水体的砷浓度,进而影响了浮游植物群落的季节性变化.研究结果有利于评价重金属污染对湖泊的长期生态效应,并为砷污染湖泊的环境修复提供重要的科学依据.     

云南程海和阳宗海季节性分层及其消退对冬季水华的潜在影响

基于2014年10月2016年7月在云南程海和阳宗海开展了4个季度(秋季,10月;冬季,1月;春季,4月;夏季,7月)的调查,研究了两个湖泊的水体分层特征,探讨了热力分层及其变化与其他环境因子对浮游植物生物量的潜在影响,结果显示:程海和阳宗海水体分层的特征均为冬季混合、春季形成分层、夏秋季分层稳定,两湖均属暖单次混合型湖泊;程海分层期温跃层的平均深度(顶界)、厚度和强度分别为17.70±3.89 m、5.54±4.44 m和0.67±0.43℃/m,阳宗海的分别为12.53±3.35 m、8.25±4.85 m和0.53±0.43℃/m.在热力分层稳定期,两湖底层达到缺氧甚至厌氧状态,底层的电导率总体较表层高.调查期间,两个湖泊水柱表层浮游植物生物量(以叶绿素a浓度表征)均在冬季出现峰值,程海和阳宗海的分别为19.22±11.08和45.82±9.41μg/L;进一步分析发现,热力分层的消退可能是导致水体表层无机营养盐升高(底层供给)的重要原因,加之适宜的光热条件可诱导两湖冬季水华的发生;在其他季节转化期间,浮游植物生物量变化的主要影响因子亦具有一定的共性及湖泊与季节异质性.     

云南阳宗海大气氮、磷沉降特征

大气氮、磷沉降是湖泊水体氮、磷入湖的重要途径之一.为了解阳宗海氮、磷沉降对湖泊富营养化的潜在影响,于2012年5月-2014年4月通过监测阳宗海大气氮、磷沉降,估算氮、磷的大气沉降通量,揭示阳宗海大气氮、磷沉降随时间变化的特征,分析其来源、影响因素等.由于阳宗海是磷限制湖泊,本研究在估算大气氮、磷沉降通量的基础上,特别比较了大气磷沉降入湖量与非点源磷的入湖量,以此评估大气沉降输入磷对湖泊富营养化的潜在影响.研究结果表明:阳宗海总氮年平均沉降通量为248 mg/m~2,春、夏、秋和冬季平均分别为200、306、274和214 mg/m~2,其中夏季沉降通量最大,原因与降雨量增加有关;总磷年平均沉降通量为24 mg/m~2,春、夏、秋和冬季平均分别为18、31、19和27 mg/m~2.大气磷沉降与输入阳宗海的总磷量相比很小,对阳宗海富营养化影响较小.     

滇池、抚仙湖、阳宗海长期水位变化(1988-2015年)及驱动因子

水位变化影响湖泊水质、水量和生态系统功能,是研究湖泊演变的重要内容,但目前针对滇中高原湖群水位变化特征还少见系统报道.本文选择滇池、抚仙湖、阳宗海3个滇中高原湖泊作为研究对象,基于1988-2015年实测水位数据和Mann-Kendall趋势检验法评估了3个湖泊水位变化特征;运用RClimDex模型获得了流域极端降水指标,结合其他指标构建了基于极端气象因子的湖泊水位驱动力指标体系;采用主成分-多元回归模型,解析了极端降水、蒸发等气象因子对滇中高原湖泊水位变化的贡献.结果表明：①滇池、抚仙湖、阳宗海水位年际波动不突出.滇池的年平均水位总体略呈上升趋势,年均上升0.025 m.阳宗海和抚仙湖水位无明显变化.②滇中高原湖泊流域的极端降水指数年际变化趋势不明显.滇池的蒸发量呈明显减小趋势,年均减小21.05 mm.抚仙湖蒸发量呈明显增加趋势,平均每年增加5.52 mm.阳宗海蒸发量的变化不明显.③气象指标可解释滇池水位变化的49.7%,滇池水位变化受气候变化和人类活动的综合影响;阳宗海和抚仙湖水位变化主要受气象条件控制,蒸发量、综合降水指标和连续降水指标对阳宗海水位变化的解释率高达93.3%;综合降水指标和干旱状况指标可以解释抚仙湖水位变化的64.5%.极端降水指标对解释高原湖泊水位变化具有重要作用.     

砷污染治理背景下阳宗海浮游植物生物量的时空分布模式及驱动因子

在社会经济发展和流域开发持续的背景下,砷污染已成为我国部分水体面临的重要环境问题,目前对砷污染防控的生态效应与修复效果评价仍缺乏系统识别。湖泊生态系统中浮游植物是重要的生产者,砷等重金属污染可以直接影响浮游植物生长、物种演替和初级生产力水平,浮游植物已成为指示砷污染水平及其生态效应的敏感指标。本研究以长期受到砷污染胁迫并经历污染治理的阳宗海为研究对象,设置南、中、北3个调查位点,于2015年4月-2019年12月对浮游植物和水质因子开展季节调查和空间分析,通过识别浮游植物生物量的时空分布模式与驱动因子,评价了砷污染与治理下浮游植物生物量的变化机制和生态修复效果。调查结果显示,采样期间阳宗海浮游植物以蓝藻门为主,浮游植物的生物量范围为0.7~30.4 mg/L,平均生物量在2016年最低((3.0±1.8) mg/L)、在2017年最高((10.5±8.9) mg/L)。ANOVA分析结果显示,浮游植物生物量存在显著的季节差异而空间差异不明显。相关分析结果显示,阳宗海浮游植物生物量与砷浓度和透明度呈显著负相关,而与水体温度和pH呈显著正相关。多元线性回归分析进一步显示,砷和水温是驱动阳宗海浮游植物生物量变化的显著环境因子。由此可见,在重金属污染湖泊经过修复后,水体砷遗留物的毒性效应仍然对浮游植物生长产生了明显的抑制作用,表明了水体重金属污染物可能具有长期的沉积物释放作用与持久的生态毒理效应。