长荡湖、滆湖、竺山湾藻类功能群结构组成与环境因子的关系

为研究太湖流域上游长荡湖、滆湖、竺山湾三大典型浅水湖泊藻类功能群结构组成与环境因子的关系,基于2019年2月至2020年10月水文、水质及浮游植物数据,采用Q指数、香农-维纳多样性指数、TLI综合富营养化指数分析了3个湖泊的水质状况,采用非度量多维尺度变换(NMDS)分析了浮游植物群落结构组成特征,采用冗余分析探讨了浮游植物功能群与环境因子的关系。结果表明:长荡湖和滆湖水质整体属于轻度富营养化,竺山湾除冬季外,均属于中度富营养化;长荡湖、滆湖、竺山湾分别有浮游植物7门61属96种、8门75属129种和6门53属124种,分别划分为9、10和11个优势功能群;3个湖泊藻类功能群变化的共同环境因子是水温、高锰酸盐指数和总磷,而总氮和氮磷比对3个湖泊功能群结构变化的作用并不明显。

竺山湖隧道水上双排钢板(管)桩围堰施工技术及安全管控

以竺山湖隧道基坑围堰工程为例,其地处太湖水域,采用“水上双排钢板(管)桩”围护结构,抗渗要求高。对此,优化设计双排钢板桩加堰芯填土的结构形式、施工工艺,采用水上双排钢板(管)桩围堰施工技术,并且严格采取多项安全管控措施,从而解决了施工中的关键技术难题。

太湖重污染湖区底泥沉积物特性

对竺山湖及太湖西岸湖区底泥沉积物的粒径、含水率、有机质、TN、TP含量进行研究,探讨竺山湖湾东部、竺山湖湾西部、太湖西岸北部、太湖西岸南部底泥污染物表层及垂向分布规律。结果表明,竺山湖湾沉积物中有机质、TN、TP含量高于西沿岸湖区,底泥再悬浮释放污染物风险较大;西沿岸北段清淤区垂向有机质、TN含量无显著性变化,TP含量呈现表层高、下层低的趋势,为太湖重污染湖区制定清淤方案提供了依据。

直湖港、武进港关闸对太湖竺山湖水环境影响

建立了太湖风生流水量水质数学模型,并结合该地区的水文特征和实测数据,对流场和浓度场进行了模拟和对比.以竺山湖为研究区域,定量分析了直湖港、武进港关闸情况下不同风向以及不同污染物排放量对竺山湖水环境的影响,并计算了各种治理措施的改善效果.结果表明:采用太湖水量水质数学模型得到的太湖流场、浓度场计算值与实测值均相差不大,水量是污染物对竺山湖水环境影响的主要因素,而风向作用不明显;从雅浦港引水需约16d使竺山湖水质逐渐得到改善并最终稳定,同理从太滆运河引水需约25d.

竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属分布特征及其生态风险评价

对竺山湖及太湖西沿岸北段底泥沉积物中6种重金属Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的质量比进行分析,结果表明,底泥沉积物中Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的平均质量比分别为1.23 mg/kg、10.28 mg/kg、82.98 mg/kg、0.074 mg/kg、35.27 mg/kg和33.9 mg/kg,分别是各自背景值的4.6倍、1.1倍、1.0倍、0.7倍、2.2倍和1.8倍;底泥沉积物中重金属的垂向分布特点是:随底泥沉积物深度的增加,重金属质量比逐渐降低,并在底泥沉积物50 cm深处表现出明显的重金属质量比降低拐点。利用潜在生态风险指数法对竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属生态风险进行评价,结果表明,该区域重金属生态风险值范围为34～444,平均值为117,太湖西沿岸大浦口区域的生态风险较大,Cd是生态风险的主要贡献元素。建议对竺山湖以及太湖西沿岸区大浦口区域Cd的污染进行必要的疏浚控制,疏浚深度在底泥50 cm深处,以有效去除该区域的Cd污染。

太湖竺山湾底泥中有害物质含量与环境污染评价

对太湖竺山湾湖泊中重(类)金属、磷、硫元素、有机有毒物质的含量及放射性元素的放射强度进行了检测,通过对比雪堰段与周铁段的相关物质含量,分析了有害物质含量差异的原因,并对其环境污染进行了评价.结果表明:太湖竺山湾底泥中重(类)金属含量总体较低,其中雪堰段比周铁段含量高;有机毒物HCHs、DDTs、PCBs、PAHs由于来源不同,两地相关物质含量不同,但总体上含量较低;湖泊底泥中放射性元素铅、铯的放射性强度低,符合我国开放场址土壤中剩余放射性可接受水平的规定.湖泊底泥中含有较高的磷元素,清淤过程应减轻底泥中磷的释放对水体造成的污染.本结果对太湖底泥沉积物的测量,特别是对放射性元素放射强度的检测,有利于全面了解该湖泊沉积的环境污染现状;评价其污染程度,并为太湖污染治理、清淤底泥的后续利用、风险管理提供科学数据和决策支持.

竺山湖底泥疏浚对内源磷释放控制作用研究

竺山湖底泥疏浚表层50 cm模拟试验表明,疏浚与对照柱间隙水PO43--P浓度分别为3.6～40.8和9.2～715.6μg/L,沉积物-水界面PO34--P通量分别为-234.5～26.7μg/(m2.d)和-214.9～2 885.6μg/(m2.d),疏浚间隙水PO34--P浓度和沉积物-水界面PO43--P通量与未疏浚相比下降明显,说明底泥疏浚对竺山湖内源磷释放具有极好的控制作用。

太湖重污染湖区底泥内源释放量计算研究

在春夏秋冬4个季节不同风速段对竺山湖及太湖西岸湖区底泥内源释放进行了研究,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算了沉积物的再悬浮通量;对代表不同风浪作用下的悬浮物进行了静沉降实验,计算了悬浮物的静沉降通量。对太湖站33个观测站近10年的的风速资料进行统计分析并估算了太湖年均内源释放量。结果表明,竺山湖及太湖西岸湖区年平均内源释放量COD,TN,TP分别为4 100,647.8和23.0t。

考虑太湖水质指标的流域骨干工程调度方案

通过对多年实测资料的分析,研究了太湖水环境改善需求,明确了影响太湖水质改善的关键因子,设计了考虑太湖水质指标的流域骨干工程调度方案,并对调度方案的效果进行了分析。结果表明,考虑太湖水质指标的优化调度对竺山湖水质具有较为明显的改善作用,建议在新孟河江边枢纽调度中考虑太湖水质指标,通过改善竺山湖水质促进太湖总体水质提升。

环竺山湾湖小流域种植业面源污染减排潜力研究

农田面源污染一直被认为是竺山湾湖水质恶化的重要因素之一。采用实地调研农户的方法考察了环竺山湾湖小流域粮食作物(水稻、小麦)、蔬菜、果园生产在"十二五"初期养分投入状况,结合太湖流域"十一五"期间已获示范验证、可推广应用的环境友好型种植技术模式或实践,估算了环竺山湾湖小流域种植业生产控污减排能力。结果表明,基于目前的稻麦、蔬菜和果树种植面积,规模化应用稻-麦施肥减量技术和稻-绿肥技术轮作模式可分别实现无机N投入减量132.4、424.3 t·a-1和总N减排20、42.3 t·a-1;蔬菜种植优化技术模式可减少无机N投入993.7 t·a-1和减排总N 181.3 t·a-1;果园优化施肥与三叶草截流控害集成技术模式,至少可实现节省无机N投入1000 t·a-1和减排总N 116.8 t·a-1。综上,环竺山湾湖小流域种植业生产已较"十一五"时期无机N投入水平明显降低,但依然还有减量空间;有机肥施用量逐步提升,但符合竺山湾湖小流域的最适施用水平还有待深入研究。最后给出了环竺山湾湖小流域农田面源污染规模化防控建议,以期为改善竺山湾湖水质进而确保太湖水质安全提供支持。

太湖竺山湾湿地表层沉积物重金属的分布特征及其污染评价

为研究太湖竺山湾湿地沉积物重金属的污染状况,采样分析表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 7种重金属的含量,并运用地累积指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态危害进行评价,结果表明:As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均值分别为123.32、2.61、160.24、176.78、183.09、30.12和269.61 mg/kg,都明显高于各自的背景值;地累积指数法评价结果显示,As、Cd的污染程度比较严重,Zn的污染基本上为中等程度,Cr、Pb基本上为轻微污染,研究区不同程度地受到Cu和Ni的污染;潜在生态风险指数法评价显示,研究区大约80%的区域处于强与很强的危害程度,对潜在生态风险指数贡献最大的是Cd,其次是As,说明造成研究区重金属潜在危害的主要元素是As和Cd。

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.

太湖藻类水平漂移特征及其影响因素

采用原位观测平台,研究分析了太湖竺山湾风速、湖流流速、波高以及藻类水平漂移特征及其影响因素,结果表明日间藻类水平漂移速率呈锯齿式交替特征,日内藻类水平漂移速率变化幅度大;藻类水平漂移速率与风速之间呈显著线性正相关;当0.02 m<有效波高<0.1 m时,藻类水平漂移速率与有效波高呈显著线性负相关,当有效波高>0.1 m时,波浪会显著改变藻类运动方式,破坏藻类表层聚集形态;湖流对藻类水平漂移速率无显著性影响;藻类水平漂移方向受湖流流向和风向的共同作用;藻类水平漂移速率与风速、波高、湖流流速间关系可用多元线性方程表达,且拟合度良好,可为藻类水华预测模型构建提供依据.

竺山湖底泥疏浚对沉积物反硝化影响研究

通过竺山湖底泥疏浚表层50 cm模拟试验,疏浚柱间隙水硝态氮浓度为0.02～0.48 mg/L,高于对照柱0.05～0.08 mg/L,疏浚柱和对照柱沉积物反硝化速率分别为5.6～25.6和21.3～95.6 nmol/(g.h),疏浚柱反硝化速率降低,说明底泥疏浚对竺山湖沉积物反硝化具有负面影响。

太湖竺山湾水环境演变过程及环境问题分析

把竺山河口湾和太滆运河平原河网区作为研究对象,从环境监测、野外调查及分析的角度,分析太湖竺山湾的环境问题。首先,竺山湾14个监测站位年尺度水质资料分析表明,水体从"严重富营养"向"异常重富营养"方向变化;空间上表现很大的差异性;其次,竺山湾流域太滆运河水环境污染严重,大气的酸雨环境、土壤污染等促使竺山湾水体逐渐富营养化。十年尺度的水质分析结果表明:TN、NH3-N、TP浓度总体呈下降的趋势。另外,竺山湾在行政管理的边界、湖陆交互界面、底泥表层沉积物水界面存在问题,农田径流污染、大气湿沉降、底泥氮磷的释放、太滆运河入湖河口湖陆相互作用,构成竺山湾复杂的富营养化演变系统。

太湖竺山湾湖滨带沉积物中多环芳烃分布、来源及风险评价

采用GC-MS联用技术分析了太湖竺山湾湖滨带10个点位和湖中心1个点位沉积物中16种US EPA优控多环芳烃（PAHs）的浓度。结果表明，16种多环芳烃的浓度为61.2~2 032.3 ng/g，平均浓度为1 131.5 ng/g。湖滨带点位以4环和5~6环多环芳烃为主，所占比例分别为28.6%和60.9%；湖中心点位以2~3环多环芳烃为主，所占比例为88.1%以上。湖滨带沉积物中多环芳烃主要来源为煤、石油等化石燃料的高温燃烧，而湖中心沉积物中多环芳烃主要来自油类泄漏污染。生态风险评价表明，湖滨带表层沉积物并不存在严重的多环芳烃生态风险，但是部分区域的某些多环芳烃浓度超过多效应区间低值（ERL），可能存在对生物的潜在危害，需加强生态风险防范。

太湖竺山湾缓冲带鱼类资源现状及调控措施研究

为了解太湖竺山湾缓冲带内的湿地鱼类资源状况,于2015年夏季对缓冲带内的竺山湖湿地水域鱼类资源进行调查,并对鱼类生物群落的生物多样性等相关指数进行了分析.调查结果表明:当前区域共有鱼类20种,鱼类群落中以野生杂鱼种类居多,经济型鱼类较少.水域中的鱼类均为自然发育,并无放养历史,年龄结构上也主要以0+龄为主.食性结构上以杂食性鱼类为主,其次是肉食性鱼类,草食性鱼类数量最少.物种多样性指数中,Margalef丰富度指数为2.398,Shannon-Wiener指数H'、H″分别为2.289和2.236,Pielou均匀度指数J'、J″分别为0.764和0.746.可见,当前湿地生态系统正处于发育演替中,鱼类资源也达到较高的生物多样性,提升了湿地内食物网的复杂程度,与当前湿地水生植物生长的良好状况相适应.

生姜水分含量的可见-近红外光谱检测

近红外光谱技术具有简便、快速和无损检测等优点,应用可见-近红外光谱方法建立生姜水分含量(moisture content)的预测模型。利用可见-近红外光谱仪采集308个生姜的光谱,其光谱范围是350～1 800 nm。分别采用一阶导数(FD)、二阶导数(SD)、标准正交变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)4种方法对光谱进行预处理,结合偏最小二乘法(PLS),分别在430～1 000 nm、1 000～1 800 nm、430～1 800 nm 3个波段建立生姜水分含量的PLS预测模型。对实验结果进行分析表明,在波段范围430～1 800 nm使用一阶导数预处理方法建立的PLS模型最优。其验证组的相关系数为0.975 1,预测组的相关系数为0.959 7。结果表明,可见-近红外光谱可以准确、快速地对生姜的含水量进行检测。

竺山湖主要入湖口水质及富营养状态评价

[目的]以竺山湖主要入湖口为研究对象,评价其水质及富营养化状况。[方法]对3条入湖口水质开展了连续3年的监测,监测结果参照GB 3838—2002中IV类水质标准,采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法进行评价。[结果]单因子评价结果表明,只有沙塘港入湖口BOD5单项污染指数大于1.00,3条入湖口水质NH4＋-N和BOD5月均值超标范围分别为30.56%~41.67%和25.00%~52.78%,TP均未见超标。综合污染指数评价表明,3条入湖口水质平均综合污染指数均为0.70~1.00。殷村港入湖口和太滆运河入湖口水质优于沙塘港入河口水质。综合营养指数评价结果表明,3条入湖口水质营养状态指数为63.6~64.8,属于中度富营养状态。其中TN、TP和SD营养状态指数较高,Chl-a和CODMn营养状态指数较低。由于3条入湖河流汇集了大量的N、P,从而导致TN和TP的营养状态指数较高,对Chl-a和CODMn浓度控制得相对较好,从而在入湖口表现出这两项指标营养状态指数较低。[结论]造成竺山湖富营养化的主要外源贡献来自于入湖河流的TP和TN输入,应加大对入湖河流N、P污染物的削减治理。

基于高通量测序的冬季太湖竺山湾浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性研究

为了探究太湖竺山湾浮游细菌及沉积物细菌群落的结构及多样性变化,考察细菌与环境因子之间的生态耦合关系,基于16S rRNA基因的高通量测序技术,研究冬季太湖竺山湾的浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性,对相对丰度排名居前10位的优势浮游细菌属与p H值、溶解氧浓度、叶绿素a浓度、藻密度、总氮浓度和总磷浓度等环境因子进行冗余分析。结果表明,从门水平来看,水样和沉积物中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)平均相对丰度均较高,分别为46.95%和22.19%;从纲水平来看,水样中的优势细菌主要为未分类的放线菌纲(unidentified Actinobacteria)和未分类的蓝藻细菌纲(unidentified Cyanobacteria),相对丰度分别为31.87%和30.46%,而沉积物中则主要为Chloroplast(14.34%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,10.97%)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira,9.89%);从属水平来看,水样中微囊藻属(Microcystis)占优势,其次为hgc I clade,沉积物中微囊藻属和未分类的硝化螺旋菌属(unidentified Nitrospiraceae)占优势。通过研究发现水体中微囊藻属相对丰度最高,且与藻密度、溶解氧浓度和p H值呈正相关。