围隔模拟生态系统中藻类生长的磷酸盐浓度阈值研究

藻类的过度生长是湖泊富营养化的显著特征之一。一般认为,在富营养化水体中降低磷的负荷能有效控制藻类生长并改善水体的富营养化状态;在我国巢湖,两次调查显示出总氮与总磷浓度比分别为15.4:1和16.3:1,远远超过巢湖优势藻微囊藻的最适生长氮磷比9:1,说明磷比氮更能限制藻类的生长。然而最近一些研究却显     

松花湖富营养化发生的阈值判定和概率分析

湖泊、水库富营养化是目前国内外环境科学领域关注的热点,也是我国面临严峻的水环境问题。选择松花湖为研究对象,以2002~2004年松花湖水体中与富营养化相关指标的特征为依据,运用多元相关分析和多元逐步回归分析以及室内藻类模拟实验和蒙特卡罗随机模拟的方法,围绕松花湖富营养化主要限制因子识别、富营养化发生的阈值判定和概率分析开展研究。结果指出:总磷和总氮是松花湖富营养化的主要限制因子,总磷是水体富营养化的第一限制因子;松花湖富营养化发生的阈值为:总磷含量0.065mg.L-1、总氮含量0.843 mg.L-1和叶绿素a浓度11.90μg.L-1;松花湖水体发生富营养化的概率为0.69,其中,无风险的区域占19.21%、一级的区域占9.79%、二级占20.31%、三级占16.5%、四级占25.8%、五级占8.39%,可见,松花湖大部分区域处于轻度富营养化阶段,小部分区域处于中营养阶段。该结论对全面、合理地了解松花湖富营养化的现状以及有效地预防和控制松花湖富营养化的发生和保护湖泊水质具有重要的参考价值,也为水体富营养化的定量化和制定富营养化的标准提供了可行的途径和方法。     

滇池、红枫湖沉积物中总磷、分态磷及生物硅形态与分布特征

通过对不同富营养化程度的湖泊（滇池及红枫湖）沉积柱剖面进行不同形态磷以及生物硅含量分析,对比了磷及生物硅的沉积分布特征,并探讨了其与湖泊富营养化演化的关系。结果表明：滇池沉积物中碎屑磷和有机磷在总磷中占50.5%～80.8%,是影响总磷趋势的主要原因;红枫湖中有机磷对总磷的贡献较大,占总磷的53%～60.9%;且两湖各形态磷均随深度的增加而减少;两湖总磷、有机磷、铝磷以及滇池沉积柱中的碎屑磷等的快速增长,表明其主要来源于人为污染;生物硅含量呈现从下层沉积物向上逐渐增加,在上层沉积物中逐渐减少的趋势;总磷、有机磷、铁结合态磷、铝结合态磷、弱结合态磷以及生物硅都能较好地反映富营养化污染的演变和现状。     

白洋淀湿地水华暴发阈值分析

水体富营养化阈值分析可为控制水华暴发,确定合理的污染物控制水平提供科学依据.以白洋淀湿地为例,利用2000-2009年水质监测数据,选择表征水体富营养化的主要指标进行主成分聚类分析,划分出低溶氧高营养型和不稳定型2类水域;并针对不同水域类型,以叶绿素a为因变量,以pH值、水温、透明度(SD)、CODcr、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮、硝氮和溶解态无机磷为自变量,采用逐步回归方法,分别建立了水质指标与叶绿素a的多元线性关系式,以此确定了白洋淀湿地水体水华暴发阈值.根据叶绿素a为30μgL-1为水华暴发的临界值,白洋淀低溶氧高营养型水域CODcr应控制在37.31mg·L-1,不稳定型水域TP应控制在0.12mg·L-1.     

太平湖水库的浮游藻类与营养型评价

研究了太平湖水库的浮游藻类与营养类型。共发现藻类175种。绿藻门的种类最多(87种),占种类总数的50％。硅藻和蓝藻次之(分别为34和33种),各占19.4％和18.8％。其它5门藻合计21种,仅占种类总数的11.8％。根据营养型分析结果,太平湖目前水质优良,属中营养型水体;但是藻类的优势种类和总氮含量两项指标已达富营养水平,而且微囊藻(Microcystis)水体较多出现,表明该水体已有向富营养化发展的趋势。含磷量较低(总磷0.012mg/L)是浮游藻类进一步大量繁殖的限制因子。为防止水质恶化,除了应控制含氮化合物的污染外,限制磷的输入尤为重要。     

洱海入湖河流弥苴河下游氮磷季节性变化特征及主要影响因素

入湖河流携带污染物对洱海水环境的影响日益明显,对洱海入湖水量最大的河流——弥苴河下游水体氮磷进行了连续采样分析,以期为河口湿地建设和水质改善提供基础数据.结果表明:1)弥苴河水质介于地表水Ⅲ-Ⅴ类之间,主要污染物为氮和磷,其中总氮平均浓度为1.17 mg/L,最高浓度达到2.00 mg/L;总磷平均浓度为0.06 mg/L;2)弥苴河下游总氮、总磷浓度丰水期高于枯水期,并呈现出季节性变化规律;3)弥苴河下游水体总氮、总磷年均浓度远高于洱海水体总氮、总磷年均浓度,其中总氮高出2.10倍,总磷高出2.90倍;4)弥苴河下游河段非点源污染占据主导地位.     

太湖五里湖生态修复示范区水质改善效果分析

鱼类清除和沉水植被恢复常是富营养化浅水湖泊生态系统修复的重要手段。为探讨这种生态系统修复方式对亚热带富营养化浅水湖泊太湖五里湖水质的改善效果,论文研究了五里湖生态修复区与未进行任何修复的对照湖区为期6个月(2010年7～12月)的水质监测数据。数据分析结果表明,生态修复区总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素-a(Chl-a)以及悬浮质(TSS)浓度显著降低,分别比对照区低43.4%、48.3%、65.5%和78.9%,透明度则明显升高,约为对照区的3倍。本研究表明以鱼类清除和沉水植被恢复为主要手段的生态系统修复措施能够有效改善亚热带富营养化浅水湖泊水体的水质。     

基于大型底栖无脊椎动物确定河流营养盐浓度阈值——以西苕溪上游流域为例

水体富营养化是一个全球性的问题,中国也面临严重威胁.目前,中国的水体富营养化研究主要集中在湖泊和水库,对河流的研究极少.根据大型底栖无脊椎动物的群落结构对营养盐胁迫的响应,运用非参数转变点分析方法计算西苕溪上游营养盐浓度突变点.结果表明:总氮和总磷的突变点分别为1.409mg·mL-1和0.033～0.035mg·mL-1.参照点的总氮和总磷浓度基本都低于阈值,城市干扰点则全部高于阈值,而当总氮和总磷超过各自阈值时会导致大型底栖无脊椎动物群落结构的严重退化.通过建立与水生生物群落结构有关的水体营养盐标准,可充分发挥生物监测在水环境管理中的作用,为计算水体中总氮和总磷的最大日负荷总量提供科学数据.     

底栖藻类对氮、磷去除效果研究

通过模拟实验探讨了污水处理中底栖藻类的群落结构、生长状况及其对氮(N)、磷(P)的去除能力。实验期间,被试藻类(丝状绿藻占优势)在污水中生长良好,培养5 d后收获的藻类生物量可达14.36±0.72 g;污水总氮(TN)、总磷(TP)含量分别由36.97±0.26 m g.L-1、2.88±0.02 m g.L-1降至1.44±0.09 m g.L-1、0.07±0.01 m g.L-1,对氨氮(NH4-N)和硝氮(NO3-N)的去除率亦达95%以上;藻体总凯氏氮(TKN)和TP含量分别为5.75±0.20%和1.5±0.22%。实验证明,底栖藻类对污水中的N、P营养有明显的去除效果,在污水的三级处理以及水体富营养化的防治方面具有较大的应用潜力。     

五种沉水植物对富营养化水体的净化效果

为达到净化水质的目的,采用移栽沉水植物控制富营养化水体中营养盐含量和浮游藻类生物量。本研究在夏季藻类密度较高的富营养化水体中移栽5种长江中下游流域常见沉水植物,比较不同沉水植物去除营养盐和控制藻类总量的能力。研究结果:5种沉水植物对水体总氮含量去除率的大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>苦草>微齿眼子菜>菹草,对总磷去除率大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>微齿眼子菜>苦草>菹草;竹叶眼子菜控制水体中藻类总量的效果最佳,苦草、微齿眼子菜及菹草次之,黑藻对水体总磷和浮游植物的去除效果均极显著(p≤0.01),而对总氮含量的作用影响不明显(p=0.209)。综合营养盐吸收作用和藻类控制效果来看,竹叶眼子菜在整个实验过程中生长状态良好并达到较为稳定的净化作用,是夏季治理浅型富营养化静水水体的理想物种之一。     

An ecological study of two shallow,equatorial lakes: Lake Mburo and Lake Kachera,Uganda

Lake Mburo and Lake Kachera are shallow, eutrophic lakes in mid‐western Uganda. Lake Mburo recorded higher values of Secchi and eutrophic depths and lower extinction coefficient (k) values. The lakes showed a ‘red shift’ phenomenon in maximum light transmission. The average values of electrical conductivity in Lake Mburo and Lake Kachera were 136 and 244 μS cm^?1, respectively. The pH values indicated high photosynthetic activity. Dissolved oxygen concentration averaged 6.9 and 7.8 mg l^?1 in Lake Mburo and Lake Kachera, respectively. The lakes had high total nitrogen (TN) : total phosphorus (TP) ratios averaging 200 and 280 in Lake Mburo and Lake Kachera, respectively. The lakes are dominated by cyanobacterial blooms that reduce light penetration to less than 1 m. Lake Mburo had a lower algal biomass than Lake Kachera. Chlorophyll a concentrations correlated positively (r = 0.73, P < 0.05) with the extinction coefficient in Lake Mburo but not in Lake Kachera. The correlations between chlorophyll a and TN and TP were also high. Both lakes recorded high primary productivity, Lake Mburo showing higher values. The study highlighted the need to investigate the organism–community interrelationships in the two water bodies.     

Nutrient-phytoplankton relationships in a tropical meromictic soda lake

Seasonal variation through one year in total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), phytoplankton biomass, phytoplankton species composition and other environmental factors were examined in Lake Sonachi, a tropical meromictic soda lake. Mean concentrations of TN and TP were 11 000 µg N l^-1 and 100 µg P l^-1, respectively. Maximum concentrations of TN and TP occurred in the monimolimnion. Phytoplankton biomass ranged from 350 to 1260 mg m^-3. Synechococcus bacillaris, a small coccoid cyanophyte, dominated the phytoplankton. The mean chlorophyll a concentration of 37 mg · m^-3 was a modest value when compared with those of other tropical soda lakes. High TN:TP ratios indicated phosphorus limitation in the lake.     

浅水富营养化湖泊生态修复过程中大型沉水植物群落结构变化以及对水质影响

实现富营养化浅水湖泊生态修复的根本途径是一个完善的生态系统的建立,而实现这一途径的核心则是沉水植物群落的恢复。因此,研究生态修复过程中沉水植物群落结构变化以及水质变化,对富营养化浅水湖泊的生态修复具有重要意义。本研究从2007年12月至2008年7月,对惠州西湖南湖生态修复过程中沉水植物群落结构变化以及对水质的影响进行了研究,以期为富营养化浅水湖泊生态修复提供重要的理论依据和实践指导。研究结果表明:5月份之前,南湖中黑藻比例明显高于苦草,分别为65%和30%左右;之后,在鱼类调控以及人为干扰等措施下,黑藻比例急剧下降,降至约5%以下;而苦草则大幅增到95%左右。沉水植物覆盖率也从40%增加到约95%左右。由此可见,南湖已由先锋物种黑藻为主的生态系统逐步过渡到以苦草为主生态系统。在沉水植物群落结构变化过程中,水中TN、TP以及chl a浓度变化趋势基本一致。在群落结构变化之前都保持较低水平,在5月份达最大值后迅速降低。其可能原因是沉水植物群落转变过程中,生态系统内部各因子变化剧烈,由原来以吸收水体中营养为主的黑藻生态系统逐步过渡到以底泥中营养为主的苦草生态系统,加之鱼类搅动及此过程中人为、降雨等因素干扰,导致营养盐水平和chl a浓度增加,但随着生态系统的逐步稳定,经过大型沉水植物对营养盐的竞争、悬浮物抑制以及克藻效应等因素,水体质量又逐步得到改善,TN、TP 浓度迅速降到0.840mg·L^-1和0.028 mg·L^-1L,chla则降到2.562μg·L^-1左右,透明度增加到120cm。由此可见,南湖已由修复前浮游植物主导的混浊态,经过一个短暂的黑藻为主的生态系统,逐步过渡到已苦草为主且较稳定的清水态生态系统。     

阳宗海和滇池中紫色非硫细菌数量和种群结构的比较

在2002年平水期对高原湖泊阳宗海和滇池中的紫色非硫细菌(PNSB)数量和种群结构进行了比较研究。对两湖中的各因子进行t检验,发现各因子和PNSB数量都有极显著差异,富营养化湖泊滇池中的PNSB数量远远多于贫营养化湖泊阳宗海;两湖中PNSB的优势种是红假单胞菌属,也有少数的红螺菌属。两湖种群结构的区别是滇池有红微菌,而阳宗海有大量红细菌。     

基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略

生态化学计量学是评价水体营养状态的重要手段,利用其氮磷比指标探讨了我国太湖主要入湖河流苕溪的营养状态。野外监测结果显示,苕溪水体氮素超标严重,磷素污染轻度,硝酸盐、颗粒态磷为氮磷的主要赋存形态,且氮磷浓度呈现相似的季节变化规律,表明苕溪主要受农业面源污染影响。氮磷比分析表明,苕溪水体春、秋季处于磷素限制状态,夏季适合藻类生长,冬季低温条件下不利于藻类的大量繁殖;苕溪生物量增长受磷素限制,线性拟合亦显示其氮磷比主要受磷素波动的调控;苕溪干流大面积暴发蓝藻水华的风险较部分支流及死水区低,苕溪水入湖后,特别是夏季其暴发风险将显著提高。针对苕溪水体的富营养化现状,提出若干条水质改善应对策略。     

再生水补给河道内芦苇的光谱特征及其对水体氮和磷含量的响应

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

Spectral Characteristics of Phragmites australis and Its Response to Riverine Nitrogen and Phosphorus Contents in River Reaches Restored by Reclaimed Water

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

Total inputs of phosphorus and nitrogen by wet deposition into Lake Taihu, China

Lake Taihu suffers from eutrophication caused by riverine nutrient inputs and air deposition. To characterize wet deposition of phosphorus (P) and nitrogen (N) to the lake, precipitation collection and measurements of total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) and other components at five cities around Lake Taihu were made from July 2002 to June 2003. TP and TN concentrations and deposition rates exhibited strong spatial variation in the whole catchment. An inverse correlation between station-averaged TP and TN concentrations and precipitation amount was found. Maximal TP concentration in rainfall was found in Suzhou, and maximal TN in Wuxi. However, highest wet deposition rates of TP and TN were found in Suzhou, which suggests that atmospheric nutrients are mostly from the east and northwest area of Lake Taihu. Mean TP and TN deposition rates were 0.03 and 2.0 t km⁻² year⁻¹ respectively in Lake Taihu, which are greater than reported values in other areas by comparision. Total N and P contributed to the lake by wet deposition were 75 and 4720 t per year, respectively, which represent about 7.3% and 16.5% of total annual N and P inputs via inflow rivers. Wet deposition, especially N, could have significant effects on eutrophication in the lake, which shows that air deposition should be taken into account while reducing the external nutrients in the lake.     

Estimating Summer Nutrient Concentrations in Northeastern Lakes from SPARROW Load Predictions and Modeled Lake Depth and Volume

Global nutrient cycles have been altered by the use of fossil fuels and fertilizers resulting in increases in nutrient loads to aquatic systems. In the United States, excess nutrients have been repeatedly reported as the primary cause of lake water quality impairments. Setting nutrient criteria that are protective of a lakes ecological condition is one common solution; however, the data required to do this are not always easily available. A useful solution for this is to combine available field data (i.e., The United States Environmental Protection Agency (USEPA) National Lake Assessment (NLA)) with average annual nutrient load models (i.e., USGS SPARROW model) to estimate summer concentrations across a large number of lakes. In this paper we use this combined approach and compare the observed total nitrogen (TN) and total phosphorus (TN) concentrations in Northeastern lakes from the 2007 National Lake Assessment to those predicted by the Northeast SPARROW model. We successfully adjusted the SPARROW predictions to the NLA observations with the use of Vollenweider equations, simple input-output models that predict nutrient concentrations in lakes based on nutrient loads and hydraulic residence time. This allows us to better predict summer concentrations of TN and TP in Northeastern lakes and ponds. On average we improved our predicted concentrations of TN and TP with Vollenweider models by 18.7% for nitrogen and 19.0% for phosphorus. These improved predictions are being used in other studies to model ecosystem services (e.g., aesthetics) and dis-services (e.g. cyanobacterial blooms) for ~18,000 lakes in the Northeastern United States.