沿江城市中小型闸控通江湖泊总磷变化特征及成因分析——以安庆市石塘湖为例

长江中下游沿江城郊闸控湖泊普遍面临总磷浓度偏高的现象,解析其总磷时空变化特征及影响驱动机制成为精准治理与修复此类湖泊前亟待解决的关键性问题。本文基于安庆市沿江城郊中小型闸控湖泊——石塘湖实测气象降雨、水文、河湖水质等数据,采用多因子相关性分析、变异系数法和主成分分析的方法,研究各指标因子与湖泊总磷浓度时空变化的响应关系。结果表明:(1)湖泊水质呈现丰(58月)、平(34月和910月)、枯(11次年2月)水期聚类效果显著,但湖泊空间差异不明显;湖泊水质的季节性变化受总磷浓度变化控制,其他理化指标影响较弱。(2)高强度降雨和汛期闸站调度下的水动力变化决定污染物迁移速率,是导致湖泊总磷浓度在丰水期更容易受入湖河流输入影响而达到峰值的主要驱动因子。(3)高强度人类活动导致入湖河流季节性输入是石塘湖总磷上升的决定性因素,从单位土地利用类型产生单位总磷负荷来看,农业用地远大于城镇建设用地,林地和草地充当污染物进入湖泊的预前“汇”。因此,从治理策略和途径来看,可在控制外源输入的同时,适当调节闸站以减弱丰水期水动力强度,减少入湖河流总磷输入影响的同时,发挥湖泊营养盐的滞留净化能力。本文主要从人类活动导致的外源污染及闸站抽排调度角度分析沿江城郊闸控湖泊石塘湖总磷变化、影响因素及驱动机制,可以为此类城郊中小型沿江闸控型湖泊污染治理提供理论参考。

安徽省石塘湖过去百余年湖水总磷浓度的定量重建

湖水总磷浓度对湖泊富营养化有很好的预警作用,历史湖水总磷浓度的定量重建能揭示湖泊营养演化历史。依据安徽省石塘湖沉积物钻孔的高分辨率硅藻研究结果,结合长江中下游湖泊硅藻-总磷转换函数模型,定量重建了其过去百余年来硅藻组合演替与历史湖水总磷浓度的变化过程。结果表明:石塘湖硅藻经历了从颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)优势组合(1867—1981年)向富营养属种高山直链藻(Aulacoseira alpigae)优势组合(1981年以来)的变化。1981年以前,水体ρ(总磷)为50～60μg.L-1,湖泊一直维持在中等营养水平;1981年之后水体ρ(总磷)呈现明显升高趋势(>100μg.L-1),硅藻组合以高山直链藻占绝对优势,同时伴有喜好富营养环境的属种如极微小环藻(Cyclotella atomus)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)和汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)等的增加,标志着湖泊富营养化的发生。20世纪80年代以来,农业及城市生活污水排放、农业化学肥料的大量使用以及过度养殖是硅藻种群转变和富营养化发生的主要根源。增温在一定程度上也影响着硅藻群落变化和富营养化的加重。根据重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出石塘湖治理的营养物基准水体ρ(总磷)为60μg.L-1,为该湖整治和修复方案的制定提供可参考的目标,也为当地大量类似湖泊的治理提供重要参考。

石塘湖溶解氧分布特征及相关因素分析

通过对2014年安庆石塘湖溶解氧DO数据分析,探讨该湖DO的水平和垂直分布特征,以及DO与水温、电导率、高锰酸盐指数的相关性,进一步引申出目前城市浅水湖泊存在的富营养化问题。结果表明:石塘湖表层DO值≥5mg/L,水质呈优良状态。水平分布特征是深水区点位DO值高于浅水区值,垂直分布特征为水温较低时,表层、中间层和底层DO值差别不大,但在水温较高时,差别较大。7、8月一些深水区点位出现底层厌氧、叶绿素a升高的情况,表层CODMn≥8mg/L,水质呈富营养化状态。DO与T、电导率、CODMn相关性均呈显著性意义,其中DO与T相关性最好,为非常有显著意义。

安徽省石塘湖过去150年来枝角类亚化石记录及环境演化

近百年来长江中下游地区普遍经历了气候变化及日益增强的人类扰动,在多重环境压力胁迫下,该区众多湖泊的环境生态功能出现了明显变化。枝角类是水生生态系统的重要组成部分,且处于湖泊食物网的中间环节,敏感地响应于湖泊及其流域的环境变化,因此湖泊沉积物中枝角类亚化石具有重要的环境指示意义。本文通过对安徽省安庆市石塘湖沉积柱中枝角类亚化石序列的建立,结合当地的历史资料和监测数据,揭示了该湖百余年来的历史环境演变过程及驱动机制。研究结果表明,石塘湖枝角类群落长期以象鼻溞(Bosmina)占优,湖泊环境在1980年左右发生明显的状态转变,枝角类属种从附生圆形盘肠溞(Chydorussphaericus)及底栖属种龟状笔纹溞(Graptoleberistestudinaria)为主的组合向尖额溞(Alonaintermedia、Alonarectangular等)及简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)的组合转变。1980年以前,自然环境条件为影响枝角类种群动态的主控因素,此后人类活动的影响越来越明显并最终成为枝角类种群动态的决定性因素。本研究揭示出浅水湖泊中枝角类亚化石对湖泊营养富集及人类活动扰动具有较好的指示意义。