太湖浅层底泥营养盐污染特征评价

基于已有底泥营养盐污染评价方法与成果、最新太湖大范围底泥勘察监测数据,提出了太湖底泥营养盐污染分级判别依据,评价了太湖浅层(0～30 cm)底泥TP、TN、OM(有机质)的污染情况,分析了不同营养盐之间的相关性以及重度污染区域状况。结果表明：太湖浅层底泥中不同营养盐空间分布差异较大,TN与OM分布特征较为相似,TP分布特征较为不同,TP污染以竺山湖最严重,TN污染、OM污染以东太湖最严重;TN与OM之间呈极强正相关(r为0.918～0.937,p<0.01),TP与OM之前呈弱相关(r为0.245～0.328,p<0.01);重度污染区域主要分布在竺山湖、贡湖北部、湖心区靠近竺山湖与梅梁湖处、东太湖、东部沿岸区以及西部沿岸区局部地区、南部沿岸区局部地区;0～10,10～20,20～30,0～30 cm不同深度的底泥重度污染区域面积分别为216.14,222.64,147.31,145.37 km²。研究成果可为太湖底泥污染治理与富营养化防治提供一定参考和依据。     

太湖底泥主要营养物质污染特征分析

为进一步推进太湖流域水环境综合治理工作,给太湖水生态清淤提供决策参考,结合太湖流域管理局2018年组织开展的太湖污染底泥勘察项目调查结果,对太湖底泥中的有机质、氮磷等营养物质的含量及其平面分布、垂向变化情况进行了分析,并与2003年底泥调查结果进行了对比。结果表明:总磷主要集中分布在竺山湖底泥0~30 cm深度内,高含量的总氮和有机质主要分布在竺山湖和东太湖;在外源污染有效控制后,生态清淤工程有利于降低湖区表层底泥的营养物质含量。     

竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属分布特征及其生态风险评价

对竺山湖及太湖西沿岸北段底泥沉积物中6种重金属Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的质量比进行分析,结果表明,底泥沉积物中Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的平均质量比分别为1.23 mg/kg、10.28 mg/kg、82.98 mg/kg、0.074 mg/kg、35.27 mg/kg和33.9 mg/kg,分别是各自背景值的4.6倍、1.1倍、1.0倍、0.7倍、2.2倍和1.8倍;底泥沉积物中重金属的垂向分布特点是:随底泥沉积物深度的增加,重金属质量比逐渐降低,并在底泥沉积物50 cm深处表现出明显的重金属质量比降低拐点。利用潜在生态风险指数法对竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属生态风险进行评价,结果表明,该区域重金属生态风险值范围为34～444,平均值为117,太湖西沿岸大浦口区域的生态风险较大,Cd是生态风险的主要贡献元素。建议对竺山湖以及太湖西沿岸区大浦口区域Cd的污染进行必要的疏浚控制,疏浚深度在底泥50 cm深处,以有效去除该区域的Cd污染。     

基于马尔科夫模型的太湖水质综合评价

对2000—2005年太湖整个湖区水质监测资料进行分析,得出不同湖区水质浓度均值,采用灰色聚类法对各湖区水质进行评价,并根据马尔科夫模型计算各湖区水质季节变化的相对进步度。结果表明:太湖水质的时空差异性较大,竺山湖和梅梁湾的水质最差,为Ⅴ类,而东太湖和东部湖区水质相对较好,为Ⅱ类;不同的水质指标中,NH3-N的空间差异性最大,TN、TP,CODMn的空间差异性相对较小,表明城镇污水是太湖的主要外源污染;竺山湖和梅梁湾的水质季节性变化最大,在夏秋季水质相对较好,冬春季水质相对较差,其他湖区的水质季节性变化很小。     

太湖富营养化主要指标及营养水平变化分析

分析了太湖1980-2011年富营养化水质指标的变化情况,同时利用水质富营养化评价结果,分析了2002-2011年不同湖区营养水平的变化特征。结果表明:太湖富营养化水质指标整体呈上升趋势,虽然TN和TP在1996年后开始降低,但仍处于较高水平;NH+4-N和Chl-a的最高值出现在2006年;TN和NH+4-N具有相似的月间变化特征,但是NH+4-N的极值较TN提前一个月出现;CODMn和Chl-a呈单峰的月间变化特征,而TP的月间变化呈双峰特征。西部沿岸区和五里湖的水质改善明显,梅梁湖、竺山湖和南部沿岸区水质改善不明显,东部沿岸区和东太湖水质呈恶化趋势。太湖不同湖区富营养水质出现频次的月变化特征也非常明显。     

洪湖沉积物碳氮磷分布特征及污染评价

洪湖是中国第七大淡水湖,富营养化问题日益突出。全面了解洪湖沉积物氮、磷、有机质的含量及分布特征,对掌握其富营养化现状与氮磷污染生态风险具有重要意义。在湖区布设了8个采样点,2019年10月采集50 cm柱状沉积物,分别测定不同深度沉积物总氮(TN)、总磷(TP)以及有机质(OM)含量,分析了TN、TP 和OM 含量的空间分布特征及相关性,并运用综合污染指数法评价其对应的污染程度。结果表明:洪湖沉积物TN含量在467.8~8 454.5 mg/kg之间,平均值2 167 mg/kg,为重度污染,其中近一半的采样点表层沉积物TN含量>5 000 mg/kg;TP含量在502.7~1 252.4 mg/kg之间,平均值693.8 mg/kg,除杨柴湖为重度污染外,其他大部分地区为中度污染;有机质含量占比在5.0%~24.9%之间,平均值9.6%,为重度污染。在垂直空间上,TN、TP 和OM 均在沉积物表层垂向深度0~20 cm存在明显的积累,其含量随垂向深度的增加而迅速降低。研究成果可为洪湖富营养化的控制与治理提供科学数据支撑。     

乌梁素海底泥营养盐分布特征及其环境意义

针对乌梁素海富营养化日趋严重的现实,系统地研究了乌梁素海底泥中营养盐的空间分布特征及其环境意义.结果表明:乌梁素海表层底泥中营养元素TN、TP和有机质均存在一定的富集现象,在水平方向上呈现出北高南低、西高东低的差异;垂向上,尽管TP含量有所波动,但总体上营养盐含量随着深度的加深有减小趋势;TN、TP含量在大部分湖区已具有生态毒性效应,部分地区已具有严重的生态毒性效应.     

竺山湖清淤工程生态效益研究

项目针对竺山湖清淤区,结合太湖贡湖湾、胥口湾等水源地的生态清淤、东太湖网围航道清淤等相关的综合治理工程,通过对不同清淤时期、不同清淤区域水质、底泥理化特性、水生植被、浮游植物、浮游动物群落结构等环境因子的调查,评估底泥清淤对区域水生态环境的影响,评价清淤工程的生态效应,取得如下成果: (1)探明了竺山湖清淤后水质、沉积物理化特性及水生生物群落的演变规律,科学分析了清淤的生态环境效应; (2)构建底泥清淤评估指标体系,提出了竺山湖分区清淤方案建议.     

太湖竺山湖湖流和水体迁移规律研究

太湖竺山湖是新孟河引江济太的重要通道,目前总体水质较差。文章采用水动力数值模型,研究竺山湖的湖流和水体迁移规律。结果表明,竺山湖湖流复杂,不同风况条件下,竺山湖水体会经过不同湖区流向东太湖,同时竺山湖的污染和悬浮物会随着水体迁移至其他湖区,对太湖水质产生不利影响。因此,加强竺山湖水环境治理是太湖水环境综合治理的关键。     

太湖水质评价计算方法及近年来水质变化分析

以2000~2005年太湖水质监测资料为基础,结合算术平均法、算术平均法与湖区面积加权综合运用、监测点代表面积与湖区面积加权综合运用等3种不同的湖区水质评价计算方法,对太湖水质状况及其近年来的变化趋势进行了分析。分析了这3种计算太湖水质指标方法的特点和存在问题,并选用监测点代表面积与湖区面积加权综合运用的方法,对太湖水质状况进行评价分析,避免由于个别测站水质状况有较大的差异而影响湖区评价结果。评价结果表明,太湖污染严重区域为北部梅梁湖、竺山湖和五里湖,但水质恶化趋势在2003年后总体上得到了有效的遏制,近年来太湖湖体水质总体稳定,太湖东部沿岸区、东太湖和南部沿岸区水体水质满足饮用水水源地水质标准。     

藻华聚积及污水入流对太湖上下层水体营养盐含量的影响

通过采集太湖水体鲜藻和入湖区混合常见污水,应用再悬浮发生装置,室内模拟有底泥参与的不同藻类聚积和不同CODCr含量污水进入条件下,太湖西北竺山湖区水质上下层水体中SS,NH3-N及PO43-质量浓度的变化过程。分析结果表明:在7 d的常见风浪模拟环境中,无论加入藻类还是加入污水,太湖上下层水体中SS质量浓度均呈下降趋势,表明颗粒物有向水底沉降的可能;水体中的NH3-N和PO43-质量浓度并未因藻量增加而上升,反映出鲜藻此时对水体中的N和P呈吸收作用;污水添加量的增大则使试验水柱中NH3-N和PO43-质量浓度上升,并大致随时间的增加呈逐步上升的趋势。     

红枫湖水库底质污染物富集现状分析

通过测定红枫湖水库底质样品中有机碳、总氮、总磷、氨态氮、有机氮和亚铁的含量,对红枫湖水库底质与湖泊富营养化的关系进行了评价分析。结果表明:有机质质量比平均值为38.43 g/kg,含量丰富;总磷质量分数平均值为0.140%,含量高且在湖中各点差异明显;湖泊底质氮质量分数为0.574%,总体偏高;总有机碳和总氮的相关系数r1=0.219(p0.05),相关性不显著,有机碳与总磷的相关系数r2=0.809(p0.01),具有显著相关性;底质有机指数较高;底质中碳氮比值表明其中的有机质主要来源于藻类等浮游生物,总氮和总磷主要来源于外源污染物的排入。     

ASTER卫星影像在太湖水质空间分异分析中的应用

利用ASTER卫星影像针对太湖的部分水域水质进行研究,首先根据夏季与影像同期太湖水体主要为竺山湖水域和梅梁湖水域中的水质实测数据,进行聚类分析和主成分分析,发现太湖水体主要受到悬浮物和藻类物质的污染,其他污染指标与它们之间存在着紧密的联系,所以针对水质的遥感分析也以这两类污染指标为主。对太湖的部分水域水质的遥感影像进行处理,用水体指数掩膜将水体从背景中分离,监督分类将水体按污染物成分与含量不同分成6类:近岸水(相对干净水体)、泥沙污染(泥沙较多)、泥沙和藻类混合、混沙水(泥沙少量)、混藻水(藻类少量)和藻类污染(藻类较多)。分类的总精度为84.796 5%,Kappa系数为0.817 4,统计出各污染类型水域的面积,发现太湖的污染物主要为泥沙类,其次为藻类。在太湖沿岸水域受泥沙污染较严重,且具有一定的扩散趋势;太湖中、东部受藻类的污染较严重。用NDVI提取藻类污染区,结果与监督分类的相符。最后结合遥感图像水体周围状况以及实际统计资料对太湖水质的污染成因作了分析。     

苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献率

为了解苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献,基于一维平原河网水量、水质数学模型,模拟计算了2011年受苏南运河影响的主要入湖河流的入湖污染物通量(COD、氨氮、TN、TP),量化分析了苏南运河对主要入湖河流入湖污染物通量的贡献率。研究结果表明:苏南运河主要影响湖西区的太湖主要入湖河流,对湖西区主要入湖河流入湖通量的总体贡献率约为23%,其中对太滆运河的贡献率最大,约42%,漕桥河次之,约23%,对太滆南运河、社渎港、陈东港污染物通量的贡献率由北向南依次减小。     

Effects of temperature and nutrients on phytoplankton biomass during bloom seasons in Taihu Lake

Long-term variations of phytoplankton chlorophyll-a (Chl-a), nutrients,and suspended solids (SS) in Taihu Lake, a large shallow freshwater lake in China, during algal bloom seasons from May to August were analyzed using the monthly investigated data from 1999 to 2007. The effective accumulated water temperature (EAWT) in months from March to June was calculated with daily monitoring data from the Taihu Laboratory for Lake Ecosystem Research (TLLER).The concentrations of Chl-a and nutrients significantly decreased from Meiliang Bay to Central Lake. Annual averages of the total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and Chl-a concentrations, and EAWT generally increased in the nine years. In Meiliang Bay, the concentration of Chl-a was significantly correlated with EAWT, ammonia nitrogen (NH4+-N ), TN, the soluble reactive phosphorus (SRP),TP, and SS. In Central Lake, however, the concentration of Chl-a was only correlated with EAWT, TP, and SS. Multiple stepwise linear regression revealed that EAWT, dissolved total phosphorus (DTP), and TP explained 99.2% of the variation of Chl-a in Meiliang Bay, and that EAWT, NH4+-N, and TP explained 98.7% of the variation of Chl-a in Central Lake. Thus EAWT is an important factor influencing the annual change of phytoplankton biomass. Extreme climate change, such as extremely hot springs or cold springs, could cause very different bloom intensities in different years. It is also suggested that both nutrients and EAWT played important roles in the growth of phytoplankton in Taihu Lake. The climate factors and nutrients dually controlled the risk of harmful algal blooms in Taihu Lake. Cutting down phosphorus and nitrogen loadings from catchments should be a fundamental strategy to reduce the risk of blooms in Taihu Lake.     

瓦埠湖沉积物中氮与磷赋存形态分析

利用连续提取法研究了瓦埠湖沉积物中磷的赋存形态和氮的组成特征。结果显示:瓦埠湖沉积物中总磷含量为293～874 mg/kg,平均为470 mg/kg,总磷主要由无机磷组成;在沉积物的提取磷中铁结合态磷为主要赋存形态;铁磷、钙磷、铝磷的相对百分含量指示出该湖泊的磷源自污染较少的区域。瓦埠湖沉积物中总氮的含量为208～464 mg/kg,平均为265 mg/kg,氮的主要组成为有机氮,有机氮、有机指数等显示该湖泊属于清洁类型,未遭受污染。瓦埠湖流域的社会与自然状况的调查结果、湖泊底泥的有机碳氮比等均表明湖泊营养物质来自面源,各指标含量在空间分布的特点与相关性的差异,说明了物质沉积存在重力分离与水动力作用的过程。