风浪扰动引起大型浅水湖泊内源磷暴发性释放的直接证据

在太湖水温最低的一周, 野外观测了太湖大风浪过程和静风期间水体悬浮物(SS)、总磷(TP)、总溶解性磷(DTP)、反应性活性磷(SRP)的含量及悬浮物中有机质(LOI)和藻类可利用磷(AAP)的含量变化. 所观测的2004年1月23, 24, 26和30日的风速分别为8, 12, 0和0 m/s. 结果表明, 23日8 m/s的风速持续1 h以后, 水体SS平均含量达258mg/L, 24日大风浪持续一天后并且风速增至12m/s时, 水体SS含量也增至507mg/L, 当风速减弱到2m/s以下持续半天后, 26日水体SS含量降至51mg/L, 而继续保持静风5天后, 30日水体SS含量又降至21mg/L. 说明8m/s以上的风速可以引起太湖沉积物的大量悬浮, 且悬浮量随风力的增加而增加. 伴随着底泥的大量悬浮, 大风浪期间的23和24日水体TP, DTP和SRP含量分别达0.210, 0.048, 0.035, 0.299, 0.054及0.026 mg/L, 而静风期的30日则分别为0.076, 0.045和0.017 mg/L, 说明风浪扰动引起的底泥悬浮也引起了内源磷的暴发性释放. 风浪引起的水体SRP含量变化可达100%. 另外, 23, 24和26日水体悬浮物中的AAP含量分别为132, 97和226 mg/kg. 大风浪也带入水体大量的AAP. 据此观测结果估算, 一次风浪过程可以增加水体987t的TP和80t的SRP以及167t的AAP. 太湖地区每年出现风速大于8 m/s且保持1 h以上的天数多达125天, 如此高的大风浪扰动频率, 势必使得水动力扰动成为太湖水体内源磷释放的主要方式, 对水体蓝藻水华暴发前营养盐的供给产生重要作用.     

湖泊富营养化及其生态系统响应

我国是一个多湖泊的国家.其中约三分之一是淡水湖泊,主要分布在长江中下游地区.这些湖泊中的绝大部分已处于中营养或富营养水平.湖泊富营养化是当前我国湖泊面临的主要生态环境问题之一.湖泊富营养化后会导致一系列的生态系统异常响应.这些响应包括沉水植物消亡、蓝藻水华频发、微生物的生物量与生产力增加,生物多样性下降,营养盐的循环与利用效率加快等.整个湖泊生态系统,也会伴随着富营养化的发展,呈现出生物多样性下降、生物群落结构趋于单一、生态系统趋于不稳定的现象.在浅水湖泊中,还会进一步导致从"清水态"的草型生态系统,逐步转换为"浑水态"的藻型生态系统.生态系统的这种演替机制,推测是水生植物与浮游植物利用营养盐的效率不同所致.而对于严重富营养化的湖泊,生态系统最终的演替趋势则是从浮游植物为主的自养型湖泊转化为以微生物、原生动物等为主的异养型湖泊.     

波浪对太湖梅梁湾底泥氧气侵蚀深度的影响

通过室内波浪水槽试验,利用溶解氧微电极研究了波浪对太湖梅梁湾底泥中氧气侵蚀深度的影响.结果显示:太湖梅梁湾底泥在水槽中一夜平衡后,氧气侵蚀深度约为5mm.经4 cm波高的波影响2 h后,表层底泥基本没有被侵蚀,而表层溶解氧质量浓度从原来的6.29 mg/L上升至6.90mg/L,氧气侵蚀深度约达6mm.初始值和4cm小波后两者拟合方程具有相近的斜率(-0.0777与-0.C728).经10cm波高的波影响2h后,可能受采泥管管壁形成的回旋涡流影响,底泥表层的物理侵蚀达到(1.33±0.15)cm.同时,氧气侵蚀深度降至3.2mm左右,其拟合方程的斜率减小为0.0123.由此可以表明:小波可以增加底泥表层溶解氧和氧气侵蚀深度;而大波能造成表层底泥受到严重的物理侵蚀并破坏原溶氧层而形成新的较浅的溶氧层,最终将可能影响微生物活动和营养盐释放.     

湖泊富营养化发生机制与控制技术及其应用

从湖泊富营养化的自然演化、湖泊沉积物中营养盐的释放及其内源污染机制、湖泊蓝藻水华暴发机理和湖泊富营养化控制与治理等方面进行了回顾与总结. 特别是围绕占中国淡水湖泊总数达70%左右的浅水湖泊富营养化机制与控制进行了探讨. 研究表明, 自然条件下湖泊也有可能富营养化, 特别是浅水湖泊更容易富营养化. 推断其原因可能与洪水有关. 浅水湖泊中的沉积物在风浪作用下发生悬浮, 致使沉积物中大量的营养盐释放出来并进入上覆水, 为生物生长所利用, 这是浅水湖泊内源污染负荷较深水湖泊重的原因所在. 蓝藻水华暴发是湖泊富营养化之后生态系统的一种异常响应, 其发生的原因与湖泊物理环境如光照(或透明度)、温度和适宜的水动力条件有关, 也与湖泊化学环境, 如氮、磷浓度及其氮、磷比值等有关, 还有形成水华的蓝藻本身的某些生理特性有关, 如伪空泡及抗拒紫外伤害的能力, 从而在对光照和营养盐的竞争中处于优势地位等特性, 这种竞争优势在浅水湖泊中尤为明显. 而浅水湖泊“水浅”的特性, 也使得营养盐负荷和蓝藻水华的控制难度加大. 对于湖泊富营养化的治理与控制应该遵循控源、湖泊生态修复和流域管理的原则. 对于湖泊沉积物中营养盐释放导致的内源污染控制, 既可以采用物理化学的方法、机械的方法和生物的办法, 甚至是仿水生植物的方法. 实施湖泊生态修复, 就是把富营养化的藻型湖泊生态系统转化为草型生态系统. 要实现这样的改变, 必须首先改善环境条件. 在现阶段, 把生态修复的重点放在水生植物种植上是有盲目性的, 而应该放在环境改善上. 由于各个湖泊类型不同, 因此, 各种治理的技术应该结合具体的情况来实施.     

太湖蓝藻水华“暴发”的动态特征及其机制

湖泊富营养化和有害藻类水华是目前全世界普遍面临的水域生态环境问题.太湖是典型的大型浅水富营养化湖泊,其富营养化导致的蓝藻水华"暴发"常常呈现时间和空间上的高度变异与不稳定性.以往的研究,无论是国际上流行的光合作用调节的藻类细胞上浮与下沉,还是国内流行的蓝藻水华"暴发"四阶段理论,都无法很好地解释太湖蓝藻水华"暴发"的时空动态变化特性.本文基于对太湖多次的野外观测与模拟实验,提出了关于太湖蓝藻水华"暴发"的全新概念性解释.在蓝藻细胞生长阶段,营养盐、温度、光照等环境因素影响较为显著,决定了蓝藻生物量的多少,为蓝藻水华"暴发"蓄积物质基础;在蓝藻水华暴发阶段,则主要受蓝藻细胞(团)浮力作用与水动力湍流作用的共同影响,决定了蓝藻水华出现后的规模、范围及位置.野外调查显示,在太湖这样的大型浅水湖泊,风浪作用条件下蓝藻细胞(团)在水柱中呈均匀分布;而当风浪消失后,蓝藻细胞(团)即迅速上浮形成水体表面可见的水华.蓝藻颗粒的上浮速度随着细胞团的增大而加快,适度的扰动促使蓝藻细胞团碰撞而形成更大的细胞团,更容易在水动力消失后快速上浮形成水华.湖流的辐合辐散是蓝藻水华上浮后形成可见的斑块形状、位置、漂移和聚集的决定因素.正是太湖地区风场高度多变与不稳定,才导致太湖蓝藻水华"暴发"的时空分布呈现多变的动态特征.上述研究结果澄清了长期以来一直困扰人们的太湖蓝藻水华难以监测、无法防控的问题,为蓝藻水华监测、预测预警、防控及应对措施的制定提供了科学的理论依据.     

多功能电子电路实验箱的开发

本文针对目前用于大学实验、实践教学的各种电子电路实验箱的功能单一、设计性和综合性体现不足等问题,介绍了一种多功能、并较好体现设计性和综合性思想的电子电路实验箱。文章介绍了该实验箱的设计思路、功能和用途,在中国计量学院的学生电子类课程实验、学生课外科技活动和电子设计竞赛培训中使用了该实验箱,取得了较好的教学效果。     

五里湖综合整治对湖水水质的影响

为探讨湖泊综合整治工程对城市湖泊水质的改善效果,利用国家野外科学观测研究站江苏太湖湖泊生态系统研究站1998-2009年的监测数据,结合湖体与环湖河道调查,分析了太湖五里湖综合整治工程对水质的改善效果,结果表明:综合整治之后,总氮、总磷及叶绿素a质量浓度平均值显著下降(P＜0.01),分别由6.06 mg/L,0.18...     

“蓝藻水华监测预警及湖泊水源地保护关键技术研发及应用”成果与思考

本文介绍了"蓝藻水华监测预警及湖泊水源地保护关键技术研发及应用"成果的意义和内容。该成果针对湖泊水源地蓝藻水华灾害防控需求,基于蓝藻生长四阶段理论,研发了湖泊水源地蓝藻水华"预测预警-智能拦截-高效清除"的成套技术与设备,并成功应用于太湖、巢湖以及其他湖泊和水库,为保障湖泊水源地供水安全提供了科技支撑,获得了显著的社会效益。在成果介绍的基础上,提出了湖泊蓝藻水华频发常态下该系列技术进一步发展空间,并提出了未来发展的建议。