基于水声学的阳宗海鱼类行为特征及其资源评估

阳宗海是云南九大湖泊之一,为评估其鱼类分布特征及资源现状,分别于2022年3、5、8和10月采集渔获物,并于6月20—21日昼夜利用鱼探仪进行水声学探测。结果显示,阳宗海共采集鱼类24种,隶属于7目14科23属,太湖新银鱼(Neosalanx taihuensis)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis)、子陵吻鰕虎(Rhinogobius giurinus)、䱗(Hemiculter leucisculus)、间下鱵(Hyporhamphus intermedius)为阳宗海鱼类优势种。其中,太湖新银鱼、子陵吻鰕虎等小个体鱼类,数量占比超90%。整体来看,鱼类水平空间分布无明显昼夜差异,高密度区均分布在南北2个浅水区。鱼类垂直分布、行为特征存在显著昼夜差异,表现为夜间大量弱声信号聚集于5~10 m水层,白天则分散分布;夜间75%的鱼类向上游动而昼间则相反,中小型鱼类在夜间小幅上浮,而大型鱼类在夜间垂直迁移更为活跃。初步估算,阳宗海鱼类昼夜平均密度分别为0.033和0.038尾·m−3。结果表明,目前阳宗海已形成了以外来鱼类为优势种、土著鱼类种类和数量不断减少的新群落结构。建议加大对太湖新银鱼等小型鱼类的捕捞,继续开展鲢、鳙和中上层土著肉食性鱼类的增殖放流来调整鱼类群落结构,以达到调控水质的目的。

湖泊系统治理的经验启示——以云南省阳宗海和滇池为例

湖泊是江河水系的重要组成部分,是蓄洪储水的重要空间,在防洪、供水、航运、生态等方面具有不可替代的作用。近年来,云南省依托河湖长制组织体系,全面加强高原湖泊保护治理:划定“两线三区”实行空间管控,搭建科技平台进行基础性研究和技术性攻关,制定地方性法规强化依法治理,统筹推进“湖泊革命”攻坚战。经过系统治理,综合施策,云南九大高原湖泊面貌显著改善。文章以阳宗海和滇池保护治理为例,梳理分析相关典型做法经验,为其他湖泊治理保护提供参考借鉴。

2012-2021年阳宗海水质变化特征及趋势分析

为了解近10年来阳宗海的水质变化特征及砷污染事件发生后砷的治理成效,对2012—2021年的水质监测数据进行了研究,结果发现:化学需氧量、总磷、总氮、砷等主要监测指标削减明显,综合污染指数和综合营养状态指标呈显著下降趋势,说明近10年来阳宗海水质有所改善,特征污染物砷治理成效显著。

“十三五”期间阳宗海富营养化状态评价及其变化特征分析

基于“十三五”期间(2016—2020年)阳宗海3个采样点位的pH、SD、TP、CODMn和Chla等理化指标例行监测数据,采用综合营养状态指数法对水体富营养化状态进行评价,借助Origin、ArcGIS和SPSS等软件,进行富营养化程度时空变化特征分析及Pearson相关性分析。结果表明,“十三五”期间阳宗海水体富营养化整体程度不高,营养分级为贫营养,但3个点位TP和TN浓度均值已接近或高于水华暴发阈值,存在潜在生态风险;时间变化上,阳宗海3个监测点位富营养化程度均呈现先上升后下降的趋势;空间变化上,阳宗海北部区域的富营养化程度相对较高,南部区域相对较低。Pearson相关性分析结果表明,阳宗海富营养化状态主要受TN和NH+4-N影响。

高原深水湖泊水温日成层对溶解氧、酸碱度、总磷浓度和藻类密度的影响:以云南阳宗海为例

弄清深水湖泊夏季水温分层及其对水体各理化指标的影响对于湖泊的保护和治理有重要意义.以云南阳宗海为例,在夏季选择湖泊内有代表性的6个样点,以1 m为间隔对每个样点不同水深的水温、藻蓝蛋白、DO、pH和叶绿素a含量进行同步测定,同时在实验室测定TP.结果表明：（1）夏季晴天阳宗海上午没有明显的分层,中午开始慢慢形成4层,随后转化到3层,在14：00时达到分层相对稳定,稳定时温跃层出现在水深9~13 m处,湖表层与深水层的最大温差为7.8℃;（2）随着水温出现分层,DO和pH呈现出与水温分层相似的垂直分层结构,而这种分层过程基本上与水温成层过程同步;（3）藻类和浮游植物随水温分层而逐渐成层,但有迟滞性,迟滞时间约2 h;（4）TP对水温分层不敏感,只有接近湖底的水体总磷浓度才明显升高,9 m以上的水层总磷浓度分布均匀,水温的分层与消失过程不影响上层水的总磷浓度,全湖泊的总磷平均浓度为0.033±0.03 mg/L.

云南阳宗海湖底沉积物重金属分布与来源

测定了阳宗海表层沉积物重金属Pb、Cu、Cr、Mn、Zn、As的含量,平均值依次为40.3mg/kg、97.6mg/kg、145.8mg/kg、617.9mg/kg、149.2mg/kg、31.4mg/kg。利用地积累指数法对重金属的污染程度进行评价。结果表明,沉积物中Cu的累积最严重,As、Zn、Cr也发生明显的累积。Mn的累积程度略低,为轻度至中度污染水平。Pb含量接近背景值,显示轻微污染。重金属污染程度顺序为Cu>As>Cr>Zn>Mn>Pb。分析认为,工、矿、旅游业排污等人类活动因素与岩石风化等地球化学过程是沉积物中重金属的两个主要来源,同时也是沉积物中重金属的水平分布产生两种不同特征的主要原因。

云南阳宗海表层沉积物有机质组成结构对磷赋存形态特征的影响

利用连续提取分级的方法定量分析阳宗海表层沉积物磷赋存形态,阐明了沉积物C、N、H和O组成及溶解有机质(DOM)紫外-可见光谱特征,探讨沉积物元素组成及DOM组成结构对不同形态磷含量的影响.结果表明:(1)沉积物潜在可移动磷含量在68.67~124.70 mg/kg之间变化,平均占总磷含量的9.81%,表现为BD-P>Na OH-nr P>NH_4Cl-P;沉积物稳定磷含量在496.73~908.28 mg/kg之间变化,平均占总磷含量的60.86%.(2)沉积物C、N含量和疏水性DOM光谱参数A_(240-400)表现出北部高、南部低的变化趋势,但H/C、O/C和(N+O)/C摩尔比和亲水性DOM光谱参数A_(240-400)变化趋势则与之恰好相反.(3)沉积物NH4Cl-P含量与C、N和H含量之间呈显著正相关,但与H/C、O/C、(N+O)/C摩尔比和亲水性DOM光谱参数E_2/E_3值之间呈显著负相关;NaOH-rP和BD-P+NaOH-rP含量均与O含量及O/H摩尔比呈显著负相关;NaOH-rP、BD-P+NaOH-rP和HCl-P均与疏水性DOM光谱参数A_(240-400)值之间呈显著正相关.因此,天然有机质元素组成及官能团结构是影响沉积物磷赋存形态的重要因素.

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。

阳宗海表层沉积物中的重金属生态风险评估

对从阳宗海湖底表层采集的25组沉积物样品中的10种重金属质量比进行分析,结果表明,Ti、Mn、Zn、V、Cr、Cu、Ni、Co、Pb和As的质量比平均值均超过了当地土壤背景值。而重金属系统聚类分析表明,Zn、Cr、Pb、As高度相关,其污染主要由于人类活动造成;Ti、Mn、V、Cu、Ni、Co的分布特征相似,其污染原因以岩石风化等自然因素为主。单因子富集系数评价表明,阳宗海10种重金属均达到了中度富集程度,其中As、Cu、Cr富集程度较为突出。用Hakanson潜在生态风险指数法评价阳宗海表层沉积物中重金属的生态风险,结果表明,阳宗海表层沉积物中重金属的生态风险总体属轻微程度,阳宗海南岸局部区域达到中等生态风险程度。几种重金属对阳宗海生态风险的贡献由大到小依次为As、Cu、Co、Ni、Pb、Cr、V、Zn、Mn、Ti,其中,As是阳宗海最突出的生态风险因子。

酸沉降影响的湖泊沉积学证据

以阳宗海为例 ,通过湖泊短柱状沉积物的磁参数、Fe、Al和化石生物的分析研究以及自然酸性湖泊沉积参数的对比验证 ,结果显示 :低频磁化率 ( χlf)、非磁滞剩磁 (ARM)的数值以及介形类、硅藻的属种与浓度变化灵敏地指示工业大气污染和酸沉降的起点、过程和环境变化趋势 ;Fe、Al的显著递减同步于较强酸沉降时段 ,是工业大气污染危害湖泊环境的标志。上述环境参数可作为识别湖泊酸化趋势的沉积学证据。酸性水体的元素地球化学作用及其对水生生物的影响———生物贫化和耐酸物种的扩张是湖泊沉积物重现酸沉降的历史和过程的理论依据。

铁盐絮凝法对阳宗海湖泊水体的除砷效果及底泥的稳定性考察

2008年,昆明阳宗海受到严重砷污染,砷浓度高达0.134 mg/L。项目组充分考虑其受污染水体容量大、砷浓度低的实际情况,提出了安全、廉价、高效的Fe Cl3絮凝法治理方案。实验室小试结果表明,提出的Fe Cl3絮凝法对As(Ⅲ)及As(V)均有理想的去除效果,并且湖水中大量存在的阴离子HCO-3可使治理过程中水体p H值基本保持不变。因此该方案摒弃了文献普遍报道所需要的预氧化及调节p H值的工艺步骤,将固体Fe Cl3·6H2O溶解、用湖水稀释后通过喷洒船将最终浓度为1%左右的Fe Cl3水溶液喷洒到湖面上,使湖水中的As O3-4及As O-2与Fe Cl3水解过程产生的Fe(OH)3胶体絮凝形成稳定的沉淀物被固定于底泥中。在对阳宗海进行降砷工程化治理期间,2009年11月—2010年9月砷浓度从0.117 mg/L快速下降到0.021 mg/L并可持续达到Ⅱ-Ⅲ类水标准(<0.05 mg/L),总除砷率高达82.05%。沉积物中的As绝大部分以残渣态的形式被固定在沉积物中,生态风险很低。

阳宗海、松华坝和云龙水库流域土地利用与水质变化

利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对阳宗海、松华坝及云龙水库流域1995年和2004年6种土地利用覆盖类型的遥感数据进行了制图及其叠加,通过对土地利用现状和变化情况的分析,并与库区的水质变化相结合,研究流域内土地利用结构及其变化与库区水质变化的关系。

阳宗海湖滨湿地沉积物中重金属的空间分布特征

以阳宗海不同湖岸湖滨湿地沉积物为研究对象,分析测定沉积物中7种重金属含量,评价不同湖岸重金属的污染程度,探讨在不同干扰方式下湖滨湿地沉积物中重金属的主要污染特征,为阳宗海重金属污染防治提供理论依据。结果表明:(1)阳宗海湖滨湿地不同湖岸7种重金属元素污染程度存在差异,表现为:东岸>北岸>南岸>西岸。As、Cd、Cr、Zn、Mn的最高值出现在东岸,Co、Cu、Ni的最高值出现在北岸,Pb的最高值出现在南岸。(2)不同区域湿地沉积物中,东岸(Cu、Ni、As、Cd)、南岸(Cu、Cd)、西岸(Cd)、北岸(Cu、Ni、Cd)的重金属含量明显高于土壤环境质量2级标准,是主要污染因子,Cu、Ni、As、Cd的含量分别为43.41~111.15、41.64~57.23、10.28~65.31、1.02~1.99 mg/kg;(3)阳宗海流域上游的铝厂、电厂等高污染企业产生的工业"三废"未经有效净化直接排放,流域周围生活污水、化肥和农药等农业面源污染是导致湖泊重金属污染严重的主要原因;(4)湖滨湿地沉积物中重金属与有机质、全磷之间相互影响,Cu、Ni、As和Cd与全磷呈显著正相关,相关系数分别为0.674、0.790、0.357和0.626(P<0.01),增加磷的含量,会增加沉积物对重金属的吸附量;Cu、Ni、As和Cd与有机质呈显著正相关,相关系数分别为0.393、0.451、0.406和0.497(P<0.01)。有机质的降解促进金属离子的释放,使沉积物中重金属含量增高。

昆明阳宗海沿岸农田土壤及农作物砷污染特征研究与评价

【目的】对云南省阳宗海沿岸胡家庄农田土壤、白菜及花椰菜进行野外调查采样,测定分析土壤、白菜、花椰菜中砷的含量。【方法】农作物砷含量采用单项污染指数法进行评价,土壤砷含量采用内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数及地累积指数法进行评价,并分析农作物和土壤中重金属污染状况相关性。【结果】研究区域土壤砷含量达到国家相关标准,污染风险低,重金属地累积指数评价结果属于轻度污染,潜在生态危害指数显示,采样点均为低风险。从采样点ZY01-ZY10土壤砷整体呈现下降趋势。白菜、花椰菜砷水平符合国家相关标准,白菜砷含量高于花椰菜,从采样点ZY01-ZY10白菜砷、花椰菜砷也呈现下降趋势。白菜砷含量和土壤砷含量的相关性不显著,花椰菜砷含量和土壤砷含量有显著的相关性。【结论】阳宗海水作为灌溉用水不会引起土壤、农作物砷超标,白菜及花椰菜砷含量达到食品卫生安全标准,可以放心食用。

阳宗海表层沉积物磷、氟、硫的分布与污染状况

对阳宗海表层沉积物中磷、氟、硫的含量进行了调查,并用单指标标准指数法对污染水平进行了评价。结果表明,阳宗海表层沉积物磷、氟、硫含量的平均值依次为1 041 mg/kg、1 075 mg/kg、2 743 mg/kg。生活、生产污水、工业废气,以及机动船只、网箱养鱼等活动是阳宗海表层沉积物中磷、氟、硫的主要来源。磷、氟、硫的标准指数平均值依次为1.74、1.34、1.31,表明其在沉积物中的积累已经严重影响了阳宗海的环境质量,对高污染地区污染源的控制与沉积物的治理工作亟待实施。

阳宗海沉积物中磷的分布及其影响因素

通过采集阳宗海150组沉积物的样品,研究了沉积物中磷的空间分布特征及其影响因素,并分析了磷的来源与污染历史.结果表明：阳宗海沉积物中磷的含量介于318～3 931 mg/kg之间,0～2 cm、2～4 cm、4～6 cm、6～8 cm及8～10 cm层位沉积物中磷的平均含量依次为1 151 mg/kg、1 126 mg/kg、1 138 mg/kg、1 057 mg/kg、893 mg/kg;沉积物中磷的垂向分布特征表现为沉积物由上至下磷含量呈逐渐降低的态势,水平分布特征表现为南北两岸沉积物中磷含量相对较高,自湖岸向湖中心其逐渐降低;20世纪80年代以前,阳宗海沉积物中磷的分布主要受pH值、氧化还原电位、有机质等天然因素影响,20世纪80年代之后,沉积物中磷的分布主要受排污位置所控;阳宗海沉积物中磷的来源经历了由局部向多源发展,且由点源污染逐渐向面源转变的过程,目前水土流失及农业面源污染是阳宗海沉积物中磷的主要来源.

阳宗海浮游生物群落结构研究

采用生物多样性指数方法,对2013年阳宗海湖泊的浮游生物群落结构进行研究。结果表明,阳宗海湖泊共检出浮游植物7门39属,蓝藻门的拟鱼腥藻和泽丝藻为优势种群;浮游动物鉴定出33种,轮虫为优势种;浮游植物和浮游动物的香浓多样性指数在1.10~2.83之间,均匀度指数在0.37~0.88之间,属于中度污染,阳宗海湖泊已处于中营养状态,并有向富营养化过渡的趋势。

阳宗海叶绿素a、磷、氮动态特征及富营养化趋势

分析2002—2012年阳宗海TN、TP、Chl-a、氮磷比的动态变化特征及相互关系,并用综合营养状态指数法评价阳宗海的富营养化状态。结果表明:阳宗海富营养化呈上升趋势,2007年从之前的贫营养级上升为中营养级;Chl-a、TN、TP浓度在2007年后均呈快速上升趋势。Chl-a浓度与TN、TP浓度呈正相关,且氮磷比越接近阈值16∶1,Chl-a浓度上升就越快。指出若营养盐输入得不到有效控制,预测阳宗海将在2017年前后达到富营养级水平,水质将进一步下降。

阳宗海外源氮磷负荷入湖量分析

湖泊的氮、磷入湖负荷解析是湖泊富营养化防治的前提，为有针对性地采取治理措施提供依据。在对阳宗海流域的工业废水、城镇和农村生活污水、外流域引水，化肥施用量、畜禽养殖、农业固废和生活垃圾等进行全面调查的基础上，测算了2010年流域内各污染源的总氮（TN）和总磷（TP）入湖负荷。结果显示：阳宗海流域2010年TN入湖量为293.30t，TP为40.11t；污染源以面源为主，面源TN和TP分别占其总入湖量的78.9％和95.5％；最大污染源为化肥，肥料氮和磷入湖负荷分别为133.66、26.10t，分别占其总入湖量的45.6％和65.1％，减少化肥的使用是湖泊富营养化防治的关键；以磷负荷所占比例排序，畜禽粪便为其次，再次是农村生活污水，二者贡献的磷负荷分别占总入湖量的16.1％和12.5％，所贡献的氮负荷分别占总入湖量的8.1％和23.6％；外流域引水贡献的TN和TP分别占其总入湖量的19.8％和3.5％；阳宗海为磷限制湖泊（N：P为20.4：1），但输入负荷中N：P为7.3：1，磷的占比较高，因此富营养化风险高。

阳宗海中紫色非硫光合细菌的生态研究

为得到高原深水湖泊中的微生物生态分布信息 ,运用统计学软件 ,在 2 0 0 2年对阳宗海中的紫色非硫光合细菌的数量进行了数学分析。影响湖泊中PNSB数量分布的主要因素是水平位点、深度和采水期 ,溶氧、温度、透明度、COD和叶绿素a含量等环境因子对PNSB数量也有影响。各环境因子如叶绿素a含量和透明度之间也有相关性 ,对其进行了分析并计算出环境因子之间关系的一元回归方程。