3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究

针对五里湖富营养化水体,在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究,试验采用现场中试规模,水力负荷为0.8 m3/(m2.d).结果表明,垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%;对总氮的平均去除率分别为52.3%5、0.1%和19.2%;对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%;对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%;对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%9、6.1%和55.3%.可见,垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好,潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好,但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小,表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看,垂直流人工湿地出水水质最稳定,潜流次之,表面流最差.

人工浮岛技术及其应用

人工浮岛是一种生长有水生植物或陆生植物的漂浮结构,由于其独特的特点,能够被应用于多种类型的滨水区,且能提供重要的生态功能。人工浮岛单元易于调整空间配置形式,固定方式多样。太湖五里湖的工程实例表明:(1)人工浮岛上植物生长迅速,很快就能形成美丽的景观;(2)湖滨工程区内营养盐的浓度被大幅度消减,工程区内外透明度分别为80～120cm和40～50cm,浊度分别为15.9NTU和53.4NTU;(3)河口段浮岛边营养盐去除率为TP51.86%、TN39.64%、NH4+-N66.92%,浮岛撤除后,河口的净化效果变差,其对营养盐的去除率仅为TP18.2%、TN9.2%、NH4+-N27.8%。

背角无齿蚌(Anodonta woodiana)在五里湖中的重金属富集

通过对2003年2～3月采自五里湖水域代表样点的背角无齿蚌(Anodontawoodiana)及用于对照的水样、底泥中重金属的测试,初步得出了Zn、Cu、Pb、As和Cd在这3类样本中的浓度范围。虽然水样中各重金属均未超过国家渔业水质标准(GB1160789),但底泥和背角无齿蚌的结果显示出Pb,特别是Zn、As的污染比较明显。背角无齿蚌作为生物指示物观察和评价该水域Zn、Cu、As、Pb、Cd的污染状况是可行的。结果反映该水域已不适用于渔业生产。作为食用贝类,其Pb、Cd,特别是Zn、As的残留有可能带来毒性影响。

调水工程对五里湖水环境影响分析

建立了五里湖二维水流水质耦合模型,并对模型参数进行率定.应用该模型模拟五里湖在不同计算工况下的CODMn浓度,分析调贡湖水入五里湖时五里湖水质的改善状况.计算结果表明:(a)各引排水方案下五里湖水质均能逐步达标,但所需引排水时间不同.(b)陆典桥处不抽水时,五里湖西部区水质很难得到改善.(c)考虑底泥释放时五里湖水质达标时间较未考虑时长3～4d.建议对五里湖进行清淤.

太湖五里湖水域背角无齿蚌中汞的残留

作为建立淡水环境下持久性污染物"背角无齿蚌观察"体系的又一尝试,利用NIC汞分析仪(MA-2000型)对采自太湖污染最严重水域——五里湖代表样点的背角无齿蚌(Anodonta woodiana)及用于对照的底泥中重金属汞的残留进行了测定。结果显示,汞在背角无齿蚌和底泥样本中的浓度平均值分别为0.005mg.kg-1干重和0.135mg.kg-1干重;浓度范围分别为0.000～0.011mg.kg-1干重和0.063～0.227mg.kg-1干重。蚌样和底泥样本中汞的残留浓度均明显低于国家相关的食品卫生(GB2762—1994)、限量标准(NY5073—2001),或农用淤泥(GB4284—1984)、土壤环境质量(GB15618—1995)标准。另外,底泥样本中汞的地积累指数(Igeo)仅为-1.96。两类样本中汞的残留状况一致反映出目前太湖五里湖水域汞的污染程度很低。近年来五里湖全湖水域的清淤工程应该是导致这种现象的原因。不同样点汞浓度的地理差异仅在底泥样本中达到显著水平。

基于“标准化”背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对太湖五里湖重金属污染的主动监测

将人工繁育的"标准化"背角无齿蚌(Anodonta woodiana)移殖至太湖五里湖,并以仍养殖在未受污染的中国水产科学研究院淡水渔业研究中心南泉基地的同批蚌作为对照,进行为期9个月的主动监测研究.每3个月回收一次蚌样,应用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定15种重金属(Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ag、Cd、Ba、Tl和Pb)的含量.结果表明,南泉基地对照组和五里湖移殖组的蚌样对重金属均产生了明显的生物积累.培养3个月的五里湖移殖组蚌样中As的含量显著高于同期南泉基地对照组,而前者Mn、Fe、Zn和Ba含量显著低于后者;培养6个月的五里湖移殖组蚌样中Al和Pb的含量显著低于同期南泉基地对照组;培养9个月的五里湖移殖组蚌样中Pb含量显著低于同期南泉基地对照组.然而,南泉基地对照组和五里湖移殖组蚌样中重金属(Cr、Cu、As、Cd和Pb)含量均低于我国及国际上的相关标准.培养3、6和9个月的南泉基地对照组及五里湖移殖组蚌样的重金属污染指数分别为1.8、1.8,2.4、2.1和8.3、16.8,均值综合污染指数分别为0.0218、0.0289,0.0337、0.0218和0.0560、0.0732,属于正常背景水平,并且两水体蚌样的重金属污染指数和均值综合污染指数无显著差异,提示五里湖和南泉基地均未受到明显的重金属污染.

太湖五里湖沉降通量及其有机质分解率研究

为了进一步探索重富营养化湖泊水质形成机理，１９９６年７月１９日－９月２日，在太湖北端湖湾重富营养化水体──五里湖中层水体进行了试验。通过对微分方程的积分与数理统计分析，确定了该湖区该时段平均沉降通量为４０５ｇｄ^（－１）ｍ^（－２），其中有机质沉降通量是无机沉降通量的 ３倍，有机质初始分解率为０．０１２ ５１ｈ^（－１），长期分解率为 ０．００６ ６２ｈ^（－１），１个月的时间就有８０％的有机质分解掉。这种作用造成许多重富营养化湖泊，当悬浮物以死亡的藻类为主时，就会出现透明度低而叶绿素并不高的现象；藻类死亡后，逐步沉降并矿化分解，其残体与矿化物又可返回水体，其中的营养盐又被新生的藻类再次吸收利用，导致富营养化湖泊水质的变化长期处于恶性循环，这一现象在当前富营养化湖泊的治理中应予重视。

太湖五里湖叶绿素-a与环境因子的灰关联分析

运用灰色系统理论对淡水湖泊太湖五里湖中叶绿素-a与环境因子的关系进行研究,采用灰关联分析方法探讨太湖五里湖的部分理化因子对叶绿素-a浓度影响的大小排列顺序。结果表明,影响太湖五里湖叶绿素-a的“优势”因子包括溶解氧DO、高锰酸盐指数CODMn、湖水温度和pH。

五里湖鱼类资源群落结构及生物多样性的时空分析

于2008年5月至2009年4月,在太湖北部湖湾-五里湖设置10个监测站点,对该湖的鱼类群落结构进行了调查,采用生物多样性指数对该湖鱼类生物多样性的时空变化进行了分析,并分析了五里湖鱼类资源的种类组成、优势种以及物种多样性水平。结果表明:调查期间,达氏鲌Erythroculter dabryi dabryi和湖鲚Coilia ectenes taihuensis为各个监测站点的绝对优势种;各个站点鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数(H′)介于1.759～3.011,据此判定五里湖鱼类资源群落的多样性和丰富度尚处于相对正常水平。各个监测站点间的鱼类群落结构差异不大,即五里湖的鱼类空间分布比较均匀。渔父岛与鹿丁山以及渔父岛与水上明月间多样性指数在夏、秋季节间以及春、秋季节间差异均显著(P<0.05)。

不同调水方案对太湖五里湖水动力特性的影响分析

调水方法是改善封闭式浅水湖泊水动力条件的重要手段。以太湖流域典型封闭式浅水湖泊五里湖为实例,通过建立二维水动力数学模型,以分析引排水方式、出入流量、风场、底质条件等对湖区水动力特征的潜在影响,为优化调水方案提供技术依据。数值研究表明,引排水方式对湖区空间流态分布起主要作用,在限定引水量的条件下,由南部和东部两处节制闸同时排水有利于改善水动力条件的空间分布,避免出现局部死水区。此外,在湖区水体交换率方面,引排水出入流量起着关键作用,但风场和湖底条件也有不可忽视的影响,在实施调水管理时候应予以充分重视。

五里湖淤泥现状及生态清淤

对五里湖淤泥现状进行了调查,表明影响五里湖水质的主要污染源是五里湖湖底的淤泥,目前淤泥平均厚度为0.6m～0.8m,淤泥量约360万t。根据淤泥中有机质、TN和TP的水平分布,有机质平均值为40.37g/kg,TP平均值为2.61g/kg,TN平均值为1.19g/kg,均超过了太湖和梅梁湖底泥中有机质、TN和TP的平均值,五里湖底泥的有机污染已相当严重。指出淤泥是湖体营养盐和污染物的聚集地和储存仓库,不断向水体释放营养物质和污染物质,淤泥所产生的的二次污染已成为五里湖湖水富营养化和藻类爆发的主要原因之一。提出为改善五里湖水质,应采用生态清淤治理五里湖淤泥污染,同时将生态清淤与交通、绿化和生态农业建设有机结合起来,合理利用清出的淤泥,提高生态清淤的综合效益。