秋冬季温度降低对微囊藻衰亡和沉降的作用机制

为明确温度降低对微囊藻衰亡和沉降的影响,对贡湖微囊藻水华的消退过程进行了监测,同时开展了室内低温培养试验。结果表明:室内试验模拟结果与野外秋冬季的现象基本吻合,微囊藻一般在温度低于15℃时衰亡,低于12.5℃大量沉降;温度降低造成群体粒径显著减小,与群体内死亡的藻细胞数量有关,当死亡率达到25%~45%时,大群体普遍开始解体并分散成小群体;微囊藻在低温下重力密度持续增长,最终失去自主上浮能力;秋冬季降温初期微囊藻沉降主要由群体小型化和松散化导致,重力密度增大很可能是降温后期微囊藻沉降的主要原因。

太湖贡湖湾2-甲基异莰醇(2-MIB)时空变化特征及影响因子

湖泊水体丝状蓝藻的大量出现会产生嗅味代谢物,引发由2-甲基异莰醇(2-MIB)主导的嗅味问题,威胁饮用水安全。太湖贡湖湾是苏州市、无锡市的重要饮用水源地,近年由2-MIB引起的水体嗅味问题时有出现,但相关研究鲜有报道。为掌握贡湖湾2-MIB时空变化特征及影响因子,研究分别于2022年3—12月和高温期间(7月29日—8月29日)开展逐月及高频调查。逐月调查结果显示,贡湖湾2-MIB浓度变化季节性差异显著,夏季浓度最高,可达124.3 ng/L。贡湖湾各点2-MIB的空间分布无明显差异。高频调查结果发现,高温期间贡湖湾入湖口附近水域2-MIB浓度变化剧烈,最高值可达1385 ng/L,超其嗅阈值(10 ng/L)近140倍。本文研究借助人工镜检及功能基因高通量测序技术,首次揭示拟浮丝藻是高温时段贡湖湾2-MIB的主要来源。主成分分析及相关性分析结果表明,水温、月均太阳辐射、总磷和叶绿素a是影响贡湖湾2-MIB逐月变化的关键环境因子。高温时段贡湖湾拟浮丝藻的时空变化主要受水温、日均太阳辐射、风力、硝态氮和溶解性总磷及微囊藻多个环境因子共同影响。

夏季典型风场下引江济太工程对贡湖湾水动力特征的影响

为探究引江济太工程对贡湖湾水动力特征的影响规律,以贡湖湾为例,基于太湖风生流物理模型分析了夏季典型风场下不同风速和望虞河引水流量作用时对贡湖湾的水动力特征影响范围和湾内垂向流速、平面环流分布的影响规律。结果表明,望虞河引水流量的变化对贡湖湾水动力特征的影响范围主要在近区和中区,对大太湖影响较小;引江济太工程的实施能显著改变近区和中区内望虞河出口轴线上的垂向流速分布特征,但对交界断面处垂向流速分布特征无影响;贡湖湾内平面环流特征受风速和引水流量的共同影响,风速和引水流量的变化对平面环流的面积、位置和形状影响显著。研究结果可为评价引江济太工程对贡湖湾水环境的影响提供水动力方面的理论支撑。

太湖沿岸水体CDOM吸收光谱特性

有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特性研究对于水色定量遥感反演具有重要作用.通过2007年6月10日至6月18日太湖沿岸68个CDOM吸收光谱曲线和水质参数实测数据,分析了CDOM吸收光谱曲线特征以及ag(440)、Sg值及其相关关系等,结果表明:太湖沿岸水体CDOM吸收光谱曲线表现为两种类型,贡湖湾CDOM吸收系数明显高于太湖其他沿岸水域,ag(440)最高值即出现在贡湖湾;同时,梅梁湾、贡湖湾、镇湖湾、光富湾等ag(440)高于沿岸水体平均值,而南部3个湖湾皆低于平均值.另外,贡湖湾Sg值较小,且与ag(440)呈现出较好的关系;而沿岸其它水体Sg值与ag(440)虽然呈现负相关,但关系不明显.这对于了解太湖水体CDOM特性以及定量反演有一定的意义和作用.

五里湖和贡湖不同粒径沉积物吸附磷实验研究

通过研究五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线,分析了不同粒径沉积物氮、磷和有机质含量以及化学组成等理化特征对其吸附磷的影响,初步得出如下结论:五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线具有相似的变化趋势;贡湖沉积物每一粒级的吸附量、吸附速率和吸附效率均高于五里湖沉积物;各粒级的变化趋势均为粘粒级>细砂粒级>粗砂粒级>粉砂粒级;各粒级中粉砂粒级SiO2含量最高,可能是造成其对磷的吸附量、吸附速率和吸附效率在各粒级中最低的原因。

太湖典型区2010-2017年间水质变化趋势及异常分析

自2007年太湖蓝藻水华引起无锡供水危机后,在太湖流域及湖区开展了一系列综合治理措施以改善太湖水环境质量.本研究在太湖梅梁湾和贡湖湾各设置3个采样点,自2010年4月起每月2次监测太湖水质.结合水文气象数据及无锡市环境监测站和太湖局的同期数据,明确太湖自2010年以来,水质整体良好,总氮浓度在波动中呈现下降的趋势,总磷浓度在2014年前也是在波动中呈现下降的趋势,但在2015和2016年有所回升,回升比例约为15%~20%.2015和2016年总磷浓度出现回升的主要原因是这2年的2次大洪水过程携带大量N、P进入太湖湖区,洪水消退过程中,N大多以溶解态排泄出湖区,而P则由于大多数以颗粒态存在,逐渐沉积到湖泊中,随着微囊藻生长消耗水体溶解态P以及水体p H和溶解氧的变化逐渐释放到太湖水体中.

贡湖水质富营养化综合评价及初步预测

对1996年7月贡湖三次调查资料进行的水质和富营养化现状综合评价显示：贡湖水质以Ⅲ-Ⅳ类为主，局部已出现V类，凯氏氮、非离子氨和总磷为主要污染物；营养类型以中营养和中富营养类型分布面积较广，富营养化水域出现在与梅梁湖相邻区，中营养水域则多位于水草生长茂盛的东部区域。从1987—1996年间夏季总磷、氨氮、CODMn、叶绿素a和藻类生物量变化趋势分析认为：贡湖氮、磷和有机物污染程度呈上升态势，水华渐增，且近期明显。用线性回归关系式预测2005年夏季，贡湖氨氮、CODMn和藻类生物量将分别达0．569mg／L、7．36mg／L和16．7mg／L，相当于或超过目前梅梁湖含量水平。

五里湖与贡湖不同粒径沉积物中有机质、总氮和磷形态分布研究

研究了五里湖与贡湖不同粒径沉积物的化学组成,总氮、总磷、有机质、各形态磷含量及其在粒径组成中所占比例。结果表明:五里湖与贡湖沉积物不同粒径磷含量的差异主要在无机磷,而有机磷含量相差不大;各形态磷含量均为五里湖大于贡湖;五里湖沉积物总氮和总磷、有机质以及各形态磷的85%以上分布在细颗粒中,贡湖沉积物仅有50%～60%左右分布在细颗粒中,而分布在粗砂粒中的比例均最低。

夏季短期调水对太湖贡湖湾湖区水质及藻类的影响

贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,湖湾水体生态环境的变化是对调水工程净水效果的最好响应,因此本文针对贡湖湾一次夏季短期调水展开调查研究,分别取2013年7月24日(调水前)和2013年8月18日(短期调水后)两次监测水样的水体理化指标和浮游藻类群落数据进行了对比分析,并对浮游藻类群落与环境因子做了相关性分析.结果表明:受来水影响,短期调水后监测区水体的p H略有下降,溶解氧、浊度、硝态氮、总氮、总磷以及高锰酸盐指数等水体理化指标浓度均较调水前有所升高;其中受调水影响最为显著的区域为望虞河的入湖口区、湾心区.两次监测调水前后湖区水体优势藻种属未发生变化,仍以微囊藻为主,但蓝藻种属比例有所下降,绿藻和硅藻等种属比例则有所上升.望虞河入湖口区和贡湖湾湾心区的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数受调水的影响升高.同时,浮游藻类群落结构与受水水体理化参数的冗余分析结果表明,此次监测的短期调水后,太湖贡湖湾监测湖区水体p H、溶解氧、硝态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等环境因子与浮游藻类的群落分布呈显著相关,是影响受水水体中藻类群落的主要环境因子.

蓝藻水华暴发期间太湖贡湖湾某水厂水源水及出厂水中微囊藻毒素污染分析及健康风险评价

水体富营养化导致的有害蓝藻水华仍是目前全世界普遍面临的水环境问题,而有害蓝藻水华所引起的饮用水安全问题亦受到人们的广泛关注.为了解太湖水源地水源水及自来水厂出厂饮用水中微囊藻毒素(MCs)的污染现状,于2014年8月期间对贡湖湾某水厂水源水及出厂水中浮游植物胞内及胞外MCs浓度进行了调查,并同时检测了相关的理化指标.结果表明,水源水中胞内MCs总浓度平均值为7165.5 ng/L,以MC-LR和MC-RR为主,平均浓度分别为3408.7和3398.8 ng/L,其中MC-RR占总MCs比例的平均值为56.1%;而胞外溶解性MCs浓度相对较低,平均浓度为142.6 ng/L,最高浓度仅为512.8 ng/L.水厂出厂水中胞内MCs的检出浓度(平均值为0.77 ng/L)和检出频率都很低,去除率达99.8%以上;而胞外溶解性MCs的检出浓度(平均值为21.71 ng/L)和检出频率相对较高,但浓度仍远低于国家标准1.0μg/L,其去除率相对较低,仅为62.9%~81.8%.数据分析发现,水源水中胞内与胞外MCs浓度之间呈显著正相关,胞内MCs浓度与总氮(TN)浓度、铵态氮(NH+4-N)浓度、总磷(TP)浓度、高锰酸盐指数(CODMn)和浊度呈显著相关,而胞外MCs浓度与TN浓度、TP浓度、CODMn、浊度和叶绿素a浓度呈显著正相关;逐步回归结果显示,TP对胞内MCs浓度变化的解释率最高,而胞外MCs浓度变化主要与胞内MCs浓度相关.最终,通过对出厂饮用水中MCs浓度非致癌风险指数的计算发现,出厂饮用水对人类健康的威胁较小,但致癌风险相对较高.

太湖贡湖湾水生植被分布现状(2012年)

贡湖湾是无锡和苏州两市的重要水源地,随着近些年太湖水质的急速恶化,贡湖湾蓝藻暴发现象日益严重,危及饮水安全.为提供贡湖湾水资源管理的理论依据,于2012年开展贡湖湾水生植被野外调查.对8个断面进行为期5天的调查,结果表明:(1)共记录贡湖湾水生植物20科27属34种,单子叶植物和沉水植物分别为优势分类群和生态型;(2)贡湖湾水生植被分布区面积占总水域面积的45.35%,为典型半草型湖泊;(3)共有8种水生植物群落分布,其中马来眼子菜群落分布区面积和生物量最大;(4)贡湖湾水生植被总体表现出北部无水生植被分布,东部生物量高、群落及物种组成复杂,其他区域生物量小、群落组成单一的分布格局.水质恶化和插网捕鱼对贡湖湾水生植被分布现状存在影响,过度清淤可能是造成北部水域裸露的原因.结合贡湖湾水生植被分布现状分析结果,建议在贡湖湾水生植被管理中要开展北部裸水区植被修复,促进湾口区域马来眼子菜群落生长,加强对"引江济太"工程上游来水和贡湖湾水质的监测,并注重外来入侵植物尤其是水盾草群落的监测.

太湖北部隐藻生物量时空动态

利用2005-2009年每月一次的监测资料,对太湖竺山湾、梅梁湾和贡湖湾理化因子和浮游植物,特别是隐藻生物量周年季节变化进行比较研究,探讨环境因子以及蓝藻变化对隐藻生物量的影响.结果显示,竺山湾内隐藻平均生物量(1.89 mg/L)高于梅梁湾(0.87 mg/L)、贡湖湾(0.43 mg/L).2008 2009年隐藻平均生物量(2.12 mg/L)高于20052007年平均生物量(0.28 mg/L).通过与环境因子的时空差异比较分析,竺山湾内高营养盐浓度、高有机质浓度和高悬浮质浓度使得隐藻更具有竞争优势,而贡湖湾内浮游动物的摄食作用可能限制了隐藻生物量.同时,太湖隐藻与蓝藻的竞争演替趋势明显,春夏季高温和蓝藻的过度繁盛可能对隐藻的生长产生抑制作用.

太湖贡湖湾食物网特征研究

应用稳定性同位素技术(δ^(13)C和δ^(15)N)研究了太湖贡湖湾食物网特征,结果显示由于食物来源变化多样性影响,导致贡湖的食物网结构和营养级关系变化较为复杂,贡湖主要生物类群δ^(13)C、δ^(15)N值表现出较大的种间差异。消费者δ^(13)C值从摇蚊幼虫的–32.3‰到锯齿米虾的–22.1‰,其值大小与营养级的关系没有规律性。消费者平均δ^(15)N值从褶纹冠蚌的10.3‰到位于顶端间下鳙的19.0‰,随营养级位置而升高。群落中所有种类的δ^(15)N、δ^(13)C值之间没有相关性(r=0.1835,P>0.05),表明该食物网是非线性食物网。研究结果验证了杂食性生物有机体普遍存在于富营养化的贡湖水域生态系统中,且δ^(13)C结果表明,浮游植物、固着藻类以及沉水植物为贡湖食物网中大多数生物有机体的主要碳源。贡湖食物链长度为4.44营养级。

太湖高等水生植物稳定碳、氮同位素特征

高等水生植物的稳定碳、氮同位素能够反映其生理生态学信息.从太湖贡湖湾和梅梁湾采集高等水生植物,分析两湖湾高等水生植物的稳定碳、氮同位素值时空变化和种类差异.结果显示:水生植物的稳定碳、氮同位素值因时间、空间和种类而发生变化,总体上时间变化规律不明显,空间变化有一定规律性:梅梁湾中穗花狐尾藻、马来眼子菜、苦草、凤眼莲的δ^(15)N明显高于贡湖湾,挺水植物芦苇的δ^(15)N差异不显著,反映了梅梁湾较贡湖湾有较高的营养水平;贡湖湾中穗花狐尾藻、苦草的δ^(13)C显著高于梅梁湾,其它种类没有显著差异.从种类特征来看,贡湖湾和梅梁湾浮叶植物与挺水植物芦苇、凤眼莲、菱的δ^(13)C偏低,而微齿眼子菜、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、伊乐藻、穗花狐尾藻等沉水植物的δ^(13)C值较高,这与它们所处的环境和碳源有关.

贡湖湾水陆交错带中磷污染现状研究

于2012年11月和2013年5月分别对贡湖湾水陆交错带进行底泥和水体理化因子的采样调查,对比研究了水体和底泥中磷浓度的变化趋势。结果表明,贡湖湾水陆交错带退圩还湖后,随着植被自然恢复时间的延长,水体中磷的污染程度有所降低。总磷在各采样点的浓度均值由2012年11月的0.117 mg/L降到2013年5月的0.074 mg/L,溶解性总磷在各采样点的浓度均值由2012年11月的0.055 mg/L降到2013年5月的0.022 mg/L,水质从Ⅴ类提高到Ⅳ类。贡湖湾水陆交错带退圩还湖后未淹水区和淹水区底泥中总磷的浓度均呈增加趋势,未淹水区各采样点底泥中总磷的浓度均值由130.91 mg/kg增至524.79 mg/kg,淹水区各采样点底泥中总磷的浓度均值由49.28 mg/kg增至400.78 mg/kg。

生源性湖泛水体主要含硫致臭物及其产生机制

由水生生物残体诱发的湖泛发生过程中水体高浓度的含硫致臭物质对水生态安全以及人类健康造成严重危害,这些致臭物质的来源途径及其产生机制至今尚无详细报道.通过使用藻类、浮游动物、鱼类、底栖动物以及水生植物等多种生物残体进行了模拟实验,结果发现各类生物残体均能导致湖泛的发生,其中藻类残体中含有的大量含硫氨基酸导致水体挥发性有机硫化物浓度升高尤为突出.使用蛋氨酸作为前驱物质进行模拟实验发现,影响蛋氨酸降解的非生物因素主要为光照和厌氧条件,其中光照的影响更大.对蛋氨酸降解率与铵态氮浓度变化的关系进行研究后发现,无论有无生物作用二者均有显著的相关性,表明蛋氨酸降解的第一步应为发生脱氨基作用.对α-羟丁酸、α-酮丁酸和4-甲硫基-2-氧代丁酸等中间产物在体系中的变化进行研究后发现,4-甲硫基-2-氧代丁酸在体系中很难积累,而α-羟丁酸和α-酮丁酸则有较明显的累积过程,说明脱甲硫基作用可能在脱氨基作用后很短时间内发生,或二者同时发生,由此产生甲硫醇,甲硫醇再通过各种途径转化为二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚以及硫化氢等.

太湖贡湖湾鲚(Coilia ectenes taihuensis Yen et Lin)食物组成的季节变化

鲚(Coilia ectenes taihuensis Yen et Lin)是太湖主要的鱼类之一,其产量随水体富营养化程度的加重呈上升趋势.本研究于2009年4-12月用刺网(a=10 mm)在太湖贡湖湾采集了鲚,分析了其胃含物中食物组成的季节变化以及鲚对食物种类的选择性.结果表明,鲚在各月中主要以浮游动物为食,同时也摄食幼鱼、幼虾和水生昆虫等.鲚的食物组成具有明显季节变化,4月份以桡足类为食,其中桡足幼体、汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii Brehm)和剑水蚤(Cyclops spp.)所占的平均个数百分比相当;6、8和10月份主要以枝角类为食,其中6月以裸腹溞(Moina spp.)为主,而8和10月以象鼻溞(Bosmina spp.)为主.食物选择性方面,鲚对大型浮游动物表现出主动选择;当环境中出现溞(Daphnia spp.)和透明薄皮溞(Leptodora kindti Focke)时,鲚对它们表现出很强的选择性摄食,但透明薄皮溞只出现在6月鱼类食物中;个体较小的裸腹溞也是鲚主动选择的重要食物,在整个调查期间鲚对裸腹溞都表现出较高的主动选择性;象鼻溞虽然在各月份食物中的出现率最高,但除10月份鲚对其表现出主动选择外,其它月份表现为主动回避或随机选择.本研究结果有助于我们了解鲚对浮游动物群落影响的季节变化,为制定合理的湖泊与渔业管理方案提供依据.

太湖贡湖湾虾类种类组成与时空分布特征

分别于2005年4月、7月、10月利用蹦网对贡湖湾虾类种类组成和时空分布进行调查.共采集到虾类9605尾,属于2科3属5种,分别是秀丽白虾(Exopalaemon modestus)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)、锯齿新米虾中华亚种(Neocaridina denticulata sinensis)、细足米虾(Caridina nilotica gracilipes)、细螯沼虾(Macrobrachium superbum).其中,秀丽白虾的数量占总数量的63.79%、细足米虾占13.93%,锯齿新米虾中华亚种占12.69%,日本沼虾占9.46%,细螯沼虾占0.11%.虾类密度分布随生境类型和季节不同而有差异,不同生境中虾类密度分布由大到小顺序是:微齿眼子菜区、混合植被区、马来眼子菜区、沿岸少草区及裸地区,生物量分布的大小顺序是:微齿眼子菜区、马来眼子菜区、混合植被区、沿岸少草区及裸地区.季节分布中,虾类密度和生物量分布最大的均为夏季(7月),其次为春季(4月)和秋季(10月).

引水对太湖贡湖湾有机污染时空变化的影响

外源输入与蓝藻水华是太湖水体有机污染的重要来源,为探究引江济太对太湖有机污染时空变化特征的影响,选取2013-2014年丰水期、平水期和枯水期,分析对比各季节望虞河引水期太湖贡湖湾西岸、湾心以及东岸水域叶绿素a、高锰酸盐指数以及总有机碳含量的时空差异。结果表明,引水期望虞河河水有机污染指标的浓度低于太湖水体,引水期从望虞河入湖口至贡湖湾口水域叶绿素a、高锰酸盐指数以及总有机碳含量均呈现递增趋势,引水能显著降低贡湖湾水体有机污染的含量。受东南季风与引水作用影响,夏季贡湖湾西岸叶绿素a含量与高锰酸盐指数显著高于其它水域;秋季引水对湖湾有机污染物相对削减率最高,叶绿素a、高锰酸盐指数与总有机碳含量相对削减率分别高达51.4%、83.4%和57.9%,冬季次之,夏季对叶绿素a的削减效果更为显著。望虞河引水对太湖有机污染的改善效应呈现显著的空间与季节性差异。

太湖贡湖湾(望虞河以西)主要河口区域水质状况评价

为探讨贡湖湾(望虞河以西)河口区域的水质状况,采用WQI(水质综合指数)在夏季(2017年8月)和冬季(2018年3月)对其8个河口区域的31个点位进行了水质状况评价,并计算WQImin(最小水质综合指数),识别主要水质因子。WQI将水质状况分成5个等级进行评价,即WQI>90为非常好,70<WQI≤90为好,50<WQI≤70为中等,25≤WQI≤50为差,WQI<25为非常差。研究表明:①研究区域的水质状况具有显著的季节性差异,夏季的水质状况总体评价为中等(WQI为54.62),冬季总体评价为好(WQI为73.63);②河口之间的水质状况具有区域性差异,夏季闸门内外水质状况差异明显,河道的水质状况优于湖泊,小溪港河口区域水质状况相对最差(WQI为47.50),冬季壬子港河口区域的WQI最小,为62.84;③总磷(TP)、总氮(TN)、溶解氧(DO)和高锰酸盐指数(CODMn)等4个水质指标是影响研究区域水质状况的关键性因子。研究显示:贡湖湾(望虞河以西)河口区域的水质状况具有明显的时空差异,WQI的分级评价和关键因子识别能为研究区域的水环境治理提供参考依据,并有助于为相关管理部门对同类河口的水生态修复提供决策思路。