环太湖出入湖水量变化背景下东太湖水环境的水文影响要素

针对东太湖近年来出现的水环境质量下降、蓝藻水华事件频发的现象,根据1986年—2020年环太湖水文巡测资料与东太湖相关水文资料,从水文角度对影响东太湖水环境的潜在影响因素进行探究。研究表明,水质较差的湖西区入湖水量的增加,会向湖区输入更大的污染物负荷;而水质相对较好的浙西区在年内水资源调度期入湖水量的减少,也对湖区水环境的稳定造成了负面影响。在环太湖出、入湖水量整体增加背景下,太湖湖体交换周期明显缩短,这会限制水体循环过程中污染物的有效沉降,进而影响东太湖来水水质。此外,流域下游地区供水需求的增加,也会在一定程度上影响东太湖湖区的水动力条件,从而对湖泊底部沉积物造成更大的扰动,这还包括围网拆除之后湖面风浪扰动加强等因素的潜在影响。在后续东太湖水环境治理过程中,应对水文条件的变化予以重视,从合理规划太浦河取水量等方面入手,结合流域上游区控源截污等工作,帮助实现东太湖水环境的稳定提升,保障太湖下游地区供水安全。

净化湖泊饮用水源的物理-生态工程实验研究

我国许多历史上水质优良的湖泊水源区已遭污染或严重污染，净化饮用水源刻不容缓．本文介绍了自1991年以来在太湖进行的物理－生态工程（PEE）的部分研究成果．着重介绍在太湖的重富营养湖湾──五里湖无锡中桥自来水厂水源区的静态和抽水动态实验．阐明了PEE净化水质的原理，示范工程结构，若干水生植物生长规律，螺对水的净化作用及工程效果等．PEE能有效地除藻和净化水质．工程对水的浊度、铵氮、亚硝酸氮和色度的降解效果较好，1994年8月－1995年6月间工程输出水比工程外原水分别平均削减82％，60％，69％和46％．

东太湖水质污染特征研究

2008年8月至2009年7月研究了江苏东太湖网围养殖区、东茭咀、油车港等12个典型湖区的水环境特征,运用主成分分析法研究东太湖水质的空间异质性及主控因素.结果表明,东太湖水质在各区域存在显著差异,季节变化明显,主要表现为丰水期水质优于枯水期.12个水质指标简化成2个主成分,主成分I代表水体的总磷、溶解性总磷和磷酸盐水平,是东太湖水域最主要的污染因子;主成分II主要反映水体的有机污染状况,叶绿素a和高锰酸盐指数的贡献率较大.利用主成分得分进行聚类分析,将12个采样点分为4类,北部由于受东山镇生活污水影响,各入湖河道口污染较为严重,特别是油车港;网围养殖区由于人工栽植的水草较为茂盛,水质较好,同东茭咀、太浦河口等水域的水质一样.

东太湖CDOM吸收光谱的影响因素与参数确定

CDOM吸收特性是湖泊水色遥感的重要研究内容之一,影响着水体的遥感反射率;吸收光谱的形状一般符合波长的负指数关系,但不同水体的形态因子即S值是不同的.实地采集东太湖水样,实验室测量叶绿素、悬浮物质以及黄色物质的组份含量,室内测试计算水样的CDOM吸收光谱,根据光谱曲线形状,把样点分为三组,分别进行考察,结果发现对东太湖春季水体而言,浮游植物的降解对CDOM吸收具有重要甚至主导作用;水体中有机悬浮颗粒占有一定的比例,在测试或计算东太湖总的吸收或散射系数时,必须充分考虑有机悬浮颗粒的吸收与散射特性,否则会带来较大的误差;以500nm为分界点,把300—700nm的波段范围分为两个部分即300—500nm和500—700nm,分别定义CDOM吸收光谱的曲线斜率即S值,可以提高CDOM吸收光谱的估测精度,把S值定义为随波长线性变化的函数,可以进一步提高CDOM吸收光谱的估测精度,对东太湖春季水体而言,当:300≤λ<500nm时,S(μm-1)=-0.0193×λ+20.821,当500≤λ≤700nm时,S(μm-1)=-0.0121×λ+16.003.

东太湖水环境现状及保护对策

根据2002年4月至2003年4月东太湖的水质监测结果,分析了东太湖的水质现状、空间分布特征及变化趋势．其中TN变化范围0．57-3．91mg／L,平均值1．61 mg／L,NH4+-N变化范围0．01-0．42mg／L,平均值0．14mg／L,NO3--N 变化范围0．044-0．549mg／L,平均值0．16mg／L,而TP平均值为0.103mg／L,与以前的调查结果相比,TN、TP和NH4+-N 均明显增加,CODMn有所下降,水质状况总体较差,但不同水域因其影响因子不同,水质亦有明显差别,湖心区水质最好．目前,东太湖水体总体上处于中富营养状态,部分湖区已达到富营养状态．最后根据东太湖水环境的现状,提出一些措施和建议．

东太湖水生植物及其与环境的相互作用

2006-2007年对东太湖网围养殖区及航道水生植物种群结构和水环境状况进行了调查.结果表明:采样区内共有水生植物10种,其中沉水植物6种﹑浮叶植物3种﹑漂浮植物1种;养殖区植物种类较单一,耐污染、再生能力强以及水质净化能力好的金鱼藻﹑狐尾藻和伊乐藻在养殖区呈优势种分布;航道和敞水区优势种类为苦草和马来眼子菜.从水生植物生物量变化来看,9月生物量最高,平均为2882.4±748.8g/m2;养殖区水生植物生物量高于航道和敞水区,两个网区平均可达1251.2±1012.7g/m2、993.9±968.6g/m2.水生植物与水环境相互关系来看,温度、透明度和pH等水体物理环境因子对水生植物季节生长和光合作用具有重要影响;水生植物具有吸收水体氮磷营养盐和抑制藻类生长的作用,从而改善了东太湖水质,同时植物季节性生长以及空间分布差异也影响水质时空差异.

硫酸铝/PDM复合混凝剂对夏季太湖水的混凝脱浊

采用混凝烧杯实验，考察了硫酸铝（AS）／聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDM）复合混凝剂的复合比例、PDM特征黏度对夏季太湖含藻水脱浊效果及絮团沉淀性能的影响，并与预加氯工艺条件下的混凝脱浊效果进行了比较．结果表明，对浊度22-26NTU、温度28～30℃、藻含量2．5×10^7个几的太湖水，在与某市水厂混凝强度相近的搅拌强度下，PDM明显提高了AS的混凝脱浊效果与沉淀性能，且AS（以A12O3计）／PDM复合配比越低，PDM特征黏度越高，脱浊效果与沉淀性能越好．在达到2NTU沉淀出水剩余浊度的情况下，AS需4．27mg／L的投加量，而质量复合比例为20：1—5：1的AS／PDM的复合混凝剂需AS投加量3．99-2．07mg／L，减少6．56％～51．52％的AS投加量；在沉淀出水浊度要求提高至1NTU的情况下，AS需7．1lmg／L的投加量，而质量复合比例为20：1～5：1的AS／PDM复合混凝剂需6．61～3．38mg／L的投加量，减少AS投加量13．36％-52．46％．复合混凝剂能够在一定程度上取代预加氯的助凝脱浊功能，尽可能地减少预加氯投加量．

东太湖渔业发展对水环境的影响及其生态对策

东太湖网围养殖始于1984年,至今养殖面积达3 200hm^2,占东太湖面积的24％以上。网围养殖的盲目发展带来了湖泊的水质污染、沼泽化等环境问题。为保护东太湖水域环境,必须明确湖泊功能定位,减少湖泊污染源,并在此基础上进行人工调控、合理放养,完善湖泊生态系统结构。针对东太湖水生植被退化的趋势,应恢复和加强对优质水生植被的保护,促进湖泊生物多样性,恢复其良性生态。

东太湖四角菱(Trapa quadrispinosa)生长特性

通过室外受控实验,研究了在不同沉积物类型及不同水体营养水平条件下东太湖四角菱的生长特性。结果表明:沉积物类型对菱的各项生长指标均有显著影响。在营养相对丰富的湖泥中,菱的相对生长率、同化根与吸收根的生物量以及株高增长率分别为相对贫瘠的岸泥的4.3、2.4、7.3、2.5倍,菱盘直径增长率在湖泥中为16.5%,在岸泥中则为负增长(-13.2%)。水体营养盐浓度升高在一定程度上也促进了菱的生长,而且营养盐浓度(尤其是磷)升高对菱生长的促进作用在岸泥中要比在湖泥中显著得多。探讨了沉积物类型与水体营养水平对菱生长的作用机理,并认为水体富营养化的加剧及湖泊沼泽化所造成的氮、磷等营养物质在沉积物中的大量积累是东太湖菱种群迅速扩张的重要原因之一。

东太湖水环境质量调查及保护对策

根据1991年2月～1994年10月对东太湖的水质监测，分析了东太湖水质现状、变化及发展趋势，并提出一些保护水质的对策。结果表明，东太湖存在三种营养类型，即中、中一富、富营养型，湖水中TN、TP、BOD5、CODMn、Chla、NH3-N各月均借分别在0．27－2．46、0．014－0．025、0．37—1．91、1．49－5．11、1．36－7．28（mg／m3）、0．01－0．42mg／L之间变化；CODMn、PO4-P较60年代初有所下降，NH3－N有所升高，TN、TP与80年代初比较，变化不大。适当网围养鱼对东太湖水质影响不大，相反可延缓东太湖的沼泽化和富营养化进程。

PAC/PDM复合混凝剂对冬季太湖原水的除藻性能研究

采用由聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)与聚合氯化铝(PAC)制成的系列稳定PAC/PDM复合混凝剂,用于冬季太湖原水的除藻性能研究.通过混凝除藻试验,考察了复合混凝剂加药量、PAC与PDM复配质量比例(20∶1—5∶1)、PDM特征黏度(0.55—3.99dL/g)对除藻性能的影响,探讨了使用复合混凝剂替代预加氯工艺的可行性及深度处理时复合混凝剂的除藻性能.结果表明:(1)对原水使用PAC、PAC/PDM(0.55/20∶1—3.99/5∶1)复合混凝剂后的余浊达到2NTU的水厂沉淀出水浊度标准时,其加药量分别为3.05mg/L、2.91—2.24mg/L,除藻率分别为85.95%、87.26%—92.28%;加药量为3.05mg/L时,其除藻率分别为85.95%、88.03%—96.00%,余浊分别为2.00NTU、1.55—0.53NTU.(2)对加氯水的加药量为3.40mg/L时,PAC/PDM(1.53/10∶1)复合混凝剂对原水的处理效果优于PAC、PAC/PDM(0.55/20∶1)复合混凝剂对加氯水的处理效果;PAC/PDM(3.99/5∶1)复合混凝剂对原水的处理效果优于PAC、PAC/PDM(0.55/20∶1)、PAC/PDM(1.53/10∶1)复合混凝剂对加氯水的处理效果.(3)满足余浊<1NTU的深度处理要求时,PAC/PDM(0.55/20∶1—3.99/5∶1)复合混凝剂比PAC减少藻含量11.2%—59.2%,节省加药量6.7%—26.3%.因此,PAC/PDM复合混凝剂与PAC相比,余浊达标时节省加药量,加药量相等时提高处理效果.使用PAC/PDM复合混凝剂可以替代预氯化工艺中混凝除藻作用的部分功能,且是未来深度处理时有效的技术储备.

PPC强化去除太湖原水中稳定性铁、锰的生产性试验

太湖B支流河水属于低浊、高藻、高铁锰、高色度和高CODMn水质,其中铁、锰主要以溶解态和胶体态(铁、锰化合物胶体)存在。胶体态铁、锰被有机物膜包裹,和溶解态铁、锰形成了高稳定性铁、锰,常规给水处理工艺对其难于去除。为此,在前期小试的基础上进行了高锰酸盐(PPC)预氧化强化去除该原水中稳定性铁、锰的生产性试验。结果表明,高锰酸盐预氧化工艺出水经混凝沉淀后对锰的平均去除率为99%(较2004年同期常规过滤对锰的去除率提高了42%);对铁的平均去除率为75%(高于2004年同期常规过滤的62%);2004年常规工艺对CODMn的平均去除率为27.8%,而在2005年同期,预氧化、混凝沉淀工艺对CODMn的去除率达43%。对于原水水质与B支流河水水质相近的水厂,采用PPC强化处理是保障其出水水质的有效措施。

东太湖茭黄水发生原因与防治对策探讨

东太湖茭草分布面积35．47km2，年生长量（鲜重）127600t，收割利用率9．7％，残留量高达115204t，折合单位湖面干物质残留量1774g／m2,这些茭草残体遇高温时迅速腐烂分解，向湖水中释放大量有机污染物质和氮、磷等生物元素，引起水质腐败．腐烂后的茭草残骸沉积在湖底，加速了湖泊的淤积变浅．收割利用茭草可在一定程度上减轻茭黄水，剔除茭草、以沉水植物取而代之，则是根治茭黄水的有效途径．

γ-辐照预处理太湖源水的研究

γ-辐照是一种高级氧化技术。为考察γ-辐照对水华爆发时期太湖源水预处理的效果,采集了此时期水样进行了预处理研究。结果表明：采集的水样处于富营养化状态;水样直接进行γ-辐照,其中的微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR得到有效降解。在10kGy的辐照剂量下,微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR的降解率均大于63%,降解后微囊藻毒素-LR质量浓度低于国家规定标准。碳酸钠的加入促进了微囊藻毒素的降解,但是效果不是很明显,降解率提高最大幅度为7.8%。γ-辐照对源水中的其他有机物质具有一定的去除作用。水样经辐照后,pH值的变化幅度最大为0.4,但pH仍在7.0-8.0之间。辐照技术在水华爆发时期水源地水预处理方面具有应用价值。

太湖原水pH值季节性变化规律及突变成因探索

pH值高低波动是影响水厂制水生产的一大难题。通过对金墅水源地pH值变化规律及特性研究发现,太湖水体中pH值变化与温度、藻密度呈正相关关系,温度、藻密度偏高的季节pH值相对较高;pH值与水中浊度、溶解氧、碱度、氮、磷等营养物质呈反相关关系;pH值与水中耗氧量、氨氮的关联性不明显;水体中pH值的升高主要与水草、藻类等水生植物生长有关,生长越好,pH值越高。

改善东太湖水环境的水工程措施研究

东太湖历来是太湖水环境质量最好的湖区,但近3年东太湖出现水环境质量下降、富营养化加重的问题,通过对东太湖水文、水环境、水生态变化规律分析,结果表明下泄流量加大、底泥扰动、水生植被退化是影响东太湖水环境质量的主要原因,通过优化水利工程调度、构建消浪设施以及生态清淤和湖滨带建设等改善东太湖水环境质量的水工程措施,为东太湖综合治理工作提供技术支撑。

高pH值太湖原水应对技术研究及应用

高温季节原水p H升高是困扰浅水型湖泊水源水厂的一大难题,高p H值低碱度会引起混凝沉淀效果下降和出水p H波动的问题。针对上述问题,从预氯化、聚丙烯酰胺(PAM)助凝和碱度补充等几个方面进行了小试及中试研究。结果表明,对于太湖水低碱度高p H原水,预氯化可以直接降低水体p H值,提高混凝沉淀效果,从而节约混凝剂投加量;投加PAM可以降低混凝剂投加量,控制沉淀出水的p H值;补充碱度不仅可以降低混凝剂投加量,而且可以起到稳定沉淀池出水p H值的目的。

东太湖生态修复研究

东太湖是长江中下游典型的浅水草型湖泊,是上海及苏州区域重要的水源地。目前湖内密布养蟹池,水体呈轻度富营养化,且底泥淤积严重,对行洪、供水安全及生物多样性均产生不利影响。东太湖生态修复主要是从生态学角度对规划的退网(垦)还湖、行洪通道疏浚等工程结束后水域进行分析,结合综合整治工程的不同分区,从物种、遗传及景观等层次,提出了东太湖生态修复的方法,进而分区、分类型,次序地推进生态修复工作。

东太湖围网全面拆除前后水生植被及水质变化

针对东太湖围网拆除后水生植被及水质的变化,选择30 m分辨率的Landsat-8(OLI)数据作为数据源,对区域内水生植被进行监督分类,以现场水生植物调查数据作为水生植被分类评价依据,解译了围网拆除前后东太湖典型水生植被的变化,分析了2018—2020年主要水质指标及藻类生物量变化。研究表明,2019年底东太湖围网全面拆除后,2020年浮叶植物分布面积较2018年增加25.9%,挺水植物和沉水植物分布面积则分别减少11.8%和17.0%;沉水植物优势种由直立型种类转为冠层型种类,浮叶植物菱群丛、冠层型沉水植物金鱼藻群丛呈爆发式增长,生物量分别达6.84和9.90 kg·m^(-2)。2020年7—11月原围网区水体透明度仅为25.9 cm,较2018年同期显著下降,透明度下降不利于沉水植物生长,不利于东太湖草型清水态的维护;湖水叶绿素a和氨氮浓度显著上升,东太湖存在向藻型浑浊态转变的风险,应予重视。东太湖围网拆除后,湖泊生态系统变化较大,应加强湖泊生态研究和管理,人工辅助湖泊生态系统向草型清水态良性状态演替。

东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明:东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象; 2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8:00-19:00向水体放热增加或从水体吸热减少,19:00至次日8:00放热减少或吸热增加; 3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.