蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布

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蓝藻与水体氮磷含量之间的关系研究

蓝藻与水体氮磷含量之间的关系研究

蓝藻与水体氮磷含量之间的关系研究水体中的蓝藻在生态系统中扮演着重要的角色,它们能够影响水体的氮磷含量,从而改变水质和水生态系统的健康状况。

在本文中,我们将探讨蓝藻与水体氮磷含量之间的关系,并进一步探究如何有效地监测和管理水体中的蓝藻。

蓝藻是一种能够进行光合作用的蓝色细菌,它们生长在水体表层,通过吸收阳光和营养物质来生长繁殖。

蓝藻在生态系统中起到非常重要的作用,能够吸收大量的氮和磷元素,从而减轻水体中的营养物质负荷,使水质得到改善。

但是,当水体中的氮磷含量过高时,蓝藻的生长也会加速,甚至形成大规模水华,对水生态系统和人类健康带来很大威胁。

许多研究表明,水体中的蓝藻生长与氮磷含量密切相关。

水体中的氮和磷是蓝藻生长所必需的营养元素,缺乏氮磷会限制蓝藻的生长,而过多的氮磷则会促进蓝藻的生长。

此外,蓝藻还能够通过固氮作用善于利用氮元素,因此在氮限制的条件下,蓝藻的生长能力仍然较强。

对于水体中的蓝藻管理,了解蓝藻与氮磷含量之间的关系是十分重要的。

监测水体中的氮磷含量可以帮助管理者及时了解水体中的营养物质负荷,有利于预防蓝藻水华的形成。

因此,建立高效、稳定、经济的氮磷监测体系是非常必要的。

目前,氮磷监测技术不断创新,基于遥感技术、化学方法、分子生物学等多种手段的氮磷监测方法得到广泛应用,这为蓝藻水华的预测与早期预警提供了帮助。

除了监测水体中的氮磷含量,管理者还可以采取一些措施来降低蓝藻水华的发生率。

首先,控制污染源是预防蓝藻水华的根本措施,减少排放污水和农业溢流,可以降低水体中的氮磷含量,从而减缓蓝藻的生长速度。

其次,对于已经出现的蓝藻水华,可以采取物理、化学和生物方法进行治理。

这些方法包括:水体深度加深、向水体中释放特定细菌、进行植被修复、进行药物浸泡等。

这些方法能够有效地减少水华的面积和数量,从而减少其对水环境和人类健康的影响。

综上所述,蓝藻与水体氮磷含量之间存在着密切的关系,了解这种关系对管理水体中的蓝藻水华非常必要。

2010—2021_年巢湖蓝藻水华暴发的动态变化规律及驱动因素分析

2010—2021_年巢湖蓝藻水华暴发的动态变化规律及驱动因素分析

2010 2021年巢湖蓝藻水华暴发的动态变化规律及驱动因素分析高芮,陈希子,钱圆,钱华㊀(安徽省巢湖管理局湖泊生态环境研究院,安徽合肥238000)摘要㊀为了解巢湖蓝藻水华暴发的动态变化规律及其影响因素,基于2010 2021年巢湖水华暴发面积㊁频次㊁藻密度及叶绿体a含量,分析了巢湖近10年蓝藻水华暴发的动态变化规律㊂结果表明,巢湖蓝藻在每年4 9月增殖较快,巢湖蓝藻水华暴发面积在2010 2018年呈上升趋势,2018年达434km2,为巢湖蓝藻水华暴发的拐点,此后水华面积下降㊂2017 2021年巢湖藻密度稳中有降,水华面积呈下降趋势,但水华暴发频次未见减少㊂基于近10年巢湖营养盐浓度㊁气温㊁水位㊁降雨量㊁日照时数数据与蓝藻水华暴发面积的相关分析表明,氮㊁磷营养盐是诱发巢湖藻类增殖的主要原因,气温㊁降雨量㊁日照时数㊁水位等气象水文因子为巢湖蓝藻水华暴发的驱动因素㊂关键词㊀巢湖;蓝藻水华;动态变化;驱动因素中图分类号㊀X524㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2023)18-0069-05doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.18.016㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):AnalysistoDynamicchangesandDrivingFactorsofCyanobacteriaBloomsinChaohuLakefrom2012to2021GAORui,CHENXi⁃zi,QIANYuanetal㊀(LakeEcologicalEnvironmentResearchInstituteofAnhuiChaohuManagementBureau,Hefei,Anhui238000)Abstract㊀TofindoutthedynamicchangesandinfluencingfactorsofcyanobacteriabloomsinChaohuLake,thedynamicchangesofcyanobac⁃teriabloomsinChaohuLakeinthepast10yearswereanalyzedbasedonthewaterbloomarea,frequency,algaldensity,andchloroplastcontenfrom2010to2021.TheresultsshowedthatcyanobacteriabloomsinChaohuLakeproliferatefasterfromApriltoSeptembereachyear,andtheareacyanobacteriabloomsshowedanupwardtrendfrom2010to2018,withatotalareaof434km2in2018,asaturningpointoftheoutbreakofcyanobacteriabloomsinChaohuLake.Followed,theareaofthebloomshasdecreased.From2017to2021,thedensityofalgaesteadilyde⁃creased,andtheareaofalgaehasshownadownwardtrend,butthefrequencyofcyanobacteriabloomsoutbreakshasnotdecreased.Basedonthecorrelationanalysisbetweennutrientconcentration,temperature,waterlevel,rainfall,sunshinehoursdatainthepast10yearsandtheout⁃breakareaofcyanobacteriablooms.TheresultshownedthatnitrogenandphosphorusnutrientsarethemaincausesofcyanobacteriabloomsinChaohuLake,andmeteorologicalandhydrologicalfactorssuchastemperature,rainfall,sunshinehours,andwaterlevelarethedrivingfactorsfortheoutbreakofcyanobacteriabloomsinChaohuLake.Keywords㊀ChaohuLake;Cyanobacteriablooms;Dynamicchanges;Drivingfactors基金项目㊀国家自然科学基金面上项目(52070063)㊂作者简介㊀高芮(1984 ),男,安徽庐江人,高级工程师,硕士,从事流域水环境治理和湖泊蓝藻水华防控研究㊂收稿日期㊀2023-05-30㊀㊀蓝藻是淡水湖泊中较常见的浮游植物种类,在适宜的气象条件和营养盐浓度下,就会暴发性地生长,形成蓝藻水华[1]㊂蓝藻水华导致水质恶化,继而破坏湖泊生态系统结构,引起水生态系统功能退化,造成严重的生态环境风险或直接的环境污染[2-3]㊂因此,掌握巢湖蓝藻水华的动态变化特征,对控制水华及建立预警机制㊁评价蓝藻生态环境风险㊁研究蓝藻水华暴发的原因非常重要㊂巢湖蓝藻水华历史悠久,可以追溯到19世纪末㊂据生长在巢湖周边群众反映,当地人沿巢湖一带每年捞取数百万担蓝藻作为农田肥料,称之为 巢湖之宝,禾苗之父 [4]㊂随着湖泊营养盐的累积,巢湖蓝藻水华自20世纪80年代逐渐加剧,至20世纪90年代初期,进入到蓝藻水华历史上的高峰期;自2005年,大规模水华发生的频度由原先集中在6月,发展至目前1 11月均有发生;从暴发范围上,从原先主要集中于西半湖,发展至目前扩延到东半湖龟山一带的全湖性水华暴发[5]㊂蓝藻水华的发生使得巢湖的生态服务功能和价值减弱,制约了区域社会经济可持续发展,因此有必要开展巢湖蓝藻水华近年来的动态变化特征研究㊂蓝藻水华暴发是湖泊受物理㊁化学㊁生物等因素综合影响的结果㊂一方面为内在因素,如较高的湖泊富营养化状态是蓝藻水华发生的根本原因,包括藻类生长需要的营养物质㊁藻类自身的生理结构[6]㊂另外一方面为外在因素,如在营养盐充足的情况下,环境因素对蓝藻水华的暴发和扩散起到重要作用[6-8],如风速㊁温度㊁降水等气象条件对蓝藻水华暴发有不容忽视的影响[9-10]㊂因此,有必要开展巢湖蓝藻水华暴发的驱动力因素研究,可结合风力㊁降雨㊁温度等环境条件,来提前预测巢湖蓝藻水华暴发现象,便于采取相关对策㊂该研究对2010 2022年巢湖蓝藻水华的时空变化特征进行分析,并进一步探究巢湖蓝藻水华暴发与气象因素间的响应关系,为巢湖蓝藻水华的预测预警及控制提供参考㊂1㊀材料与方法1.1㊀数据来源㊀为保证长序列数据分析的科学性和代表性,蓝藻水华监测数据采用2010 2021年安徽省巢湖管理局环境保护监测站对巢湖湖区的蓝藻应急监测数据,如藻密度均值㊁叶绿素a浓度均值㊁pH㊁DO㊁CODMn㊁氨氮㊁总磷㊁总氮;采用生态环境部卫星环境应用中心‘巢湖水华遥感监测日报“数据来统计2010 2021年巢湖蓝藻水华暴发频次㊁累积面积;累积气温㊁日降雨量及日照时数等气象数据采用巢湖湖区航标气象站自动监测数据;水文数据水位采用巢湖中庙水文站自动监测数据㊂所有自动监测数据经人工清洗后使用㊂1.2㊀分析方法㊀采用Origin2023软件对试验数据处理分析及作图;使用SPSS软件进行藻类指标与营养盐指标的Person相关性分析;使用Excel进行Chla与TN的相关性作图㊂安徽农业科学,J.AnhuiAgric.Sci.2023,51(18):69-73㊀㊀㊀2㊀结果与分析2.1㊀2010 2021年藻类密度㊁叶绿色a浓度的年际㊁月度变化特征㊀图1(a)显示,2010 2021年巢湖藻密度均值在277 1049万个/L,最大值出现在2015年,最小值出现在2021年㊂从总体趋势来看,巢湖蓝藻水华程度呈现先上升后下降趋势,峰值出现在2015年;2017 2021年巢湖藻密度稳中有降,水华程度有所好转㊂图1(b)统计2010 2021年巢湖蓝藻应急监测期间各月的藻密度及叶绿素a均值可以发现,藻密度和叶绿素均呈先上升后下降的变化过程,其中叶绿素在6月份相对较高,藻密度在8月份相对较高㊂根据蓝藻生长阶段理论,4月㊁5月是蓝藻开始复苏生长的季节,4 8月藻类生物量不断累积,至8月份藻类生物量达到极值,9月开始藻类进入消亡期,藻类生物量逐渐降低[5,11],可知该研究结果是符合蓝藻生长阶段理论的㊂图1㊀2010 2021年巢湖蓝藻水华藻密度年际变化(a)与藻类密度㊁叶绿素a年际月均变化(b)Fig.1㊀Interannualvariationofalgaldensityincyanobacteriabloom(a)andinterannualandmonthlychangesinalgaldensityandchloro⁃phylla(b)inChaohuLakefrom2010to20212.2㊀2010 2021年巢湖水华暴发频次㊁累积面积变化特征㊀由生态环境部卫星环境应用中心的水华遥感监测数据可知,巢湖蓝藻水华出现的次数与累积面积呈较大幅度波动,其中2011㊁2021年出现的次数较少,2011㊁2013年累积面积较小[12]㊂图2㊀2010 2021年巢湖蓝藻水华年际累积暴发面积㊁次数(a)与最大㊁平均暴发面积线性拟合(b)Fig.2㊀Interannualchangesinareaandfrequencyofaccumulatedoutbreakofcyanobacteriablooms(a)andlinearfittingofmaximumandav⁃erageoutbreakareas(b)inChaohuLakefrom2010to2021㊀㊀自2010年以来,巢湖蓝藻水华发生的最大面积呈逐渐增加趋势㊂2018年发生近10年来最大面积水华,水华发生面积达到434km2,其次是2015年,最大水华发生面积为322km2(图2)㊂从2010 2021年的蓝藻水华规模统计结果来看,2018年是蓝藻水华最严重的年份,蓝藻水华暴发次数㊁最大暴发面积㊁累积暴发面积㊁平均暴发面积均出现在该年;2011年是蓝藻水华情况较好的年份,其中水华暴发次数㊁累积暴发面积均最小,最大暴发面积和平均暴发面积相对较小㊂总体来看,巢湖水华发生规模呈上升趋势,分阶段来看,2018年是巢湖蓝藻水华暴发的拐点,近年来总体规模呈下降趋势,但暴发频次未见减少[13]㊂2.3㊀巢湖蓝藻水华驱动因素分析2.3.1㊀营养盐㊂从2010 2021年叶绿素a与各营养盐指标的多年月均变化情况分析可知(图3),氨氮和总氮从5月份开始呈下降趋势,10月份开始呈上升趋势,与叶绿素变化趋势相反,藻类的生长需要吸收水体中的营养盐物质,形成一种生物富集效应[11],因而除了随气温升高,水体生物脱氮和水体反硝化脱氮能力增强外,藻类的生长同样会影响水体中营养盐的含量,藻类生长导致水体中含氮营养盐浓度降低[12]㊂与水体中总氮及氨氮含量变化趋势不同,高锰酸盐指数和总磷从5月份开始呈上升趋势,10月份开始呈下降趋势,与叶绿素变化趋势相同[14]㊂巢湖为浅水湖泊,水体随风浪影响扰动大,理化条件的改变会很容易传导至巢湖底质上07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年图3㊀巢湖营养盐月均变化Fig.3㊀MonthlyaveragechangesinnutrientssaltsinChaohuLake覆水[13]㊂由于上覆水pH升高以及水体中总磷的生物富集,使得水体对底泥中的磷存在一种 泵吸作用 ,即底泥中磷的释放,导致水体总磷浓度上升[15]㊂㊀㊀表1 3分别采用2008年至2021年6月巢湖东西半湖及全湖的区域均值㊁各点位单次监测值㊁水温25ħ以上的单次监测值,用Person相关性分析方法,来判别藻类生长与各环境因子之间的相互关系㊂分析表明,水体中pH㊁DO与叶绿素a和藻密度呈显著正相关,说明藻类生长过程中藻类光合作用有利于水体中溶解氧的恢复,pH也随之上升[14]㊂叶绿素a与水体中CODMn㊁藻密度呈显著相关性,说明水体中CODMn主要来源于藻类生长产生的有机质㊂表1㊀巢湖藻类指标与营养盐指标区域均值矩阵Table1㊀CorrelationmatrixbetweenalgaeindexesandnutrientindexesinChaohuLake指标IndexpHDOCODMn氨氮NH3⁃N总磷TP总氮TN叶绿素aChlaDO0.674∗CODMn0.291∗0.299∗氨氮NH3⁃N-0.294∗-0.237∗0.103∗总磷TP0.091∗0.0410.333∗0.438∗总氮TN-0.170∗-0.080∗0.168∗0.636∗0.471∗叶绿素aChla0.105∗0.155∗0.276∗0.263∗0.297∗0.251∗藻类密度Algaldensity0.320∗0.345∗0.372∗0.0160.203∗0.101∗0.515∗㊀注:∗表示在0.05水平相关性显著;n=910㊂㊀Note:∗indicatesasignificantcorrelationatthe0.05level;n=910.表2㊀巢湖藻类指标与营养盐指标单次监测结果矩阵Table2㊀CorrelationmatrixofsinglemonitoringresultsofalgaeandnutrientindicesinChaohuLake指标IndexpHDOCODMn氨氮NH3⁃N总磷TP总氮TN叶绿素aChlaDO0.600∗CODMn0.236∗0.212∗氨氮NH3⁃N-0.220∗-0.172∗0.191∗总磷TP0.090∗-0.0080.426∗0.430∗总氮TN-0.181∗-0.081∗0.222∗0.700∗0.410∗叶绿素aChla0.144∗0.136∗0.340∗0.142∗0.272∗0.155∗藻类密度Algaldensity0.297∗0.321∗0.343∗0.0170.188∗0.063∗0.565∗㊀注:∗表示在0.05水平相关性显著;n=7055㊂㊀Note:∗indicatesasignificantcorrelationatthe0.05level;n=7055.表3㊀巢湖藻类指标与营养盐指标单次监测结果矩阵(水温>25ħ)Table3㊀CorrelationmatrixofsinglemonitoringresultsofalgaeindicesandnutrientindicesinChaohuLake(watertemperature>25ħ)指标IndexpHDOCODMn氨氮NH3⁃N总磷TP总氮TN叶绿素aChlaDO0.660∗CODMn0.247∗0.280∗氨氮NH3⁃N-0.177∗-0.135∗0.187∗总磷TP0.102∗0.070∗0.413∗0.452∗总氮TN-0.111∗-0.034∗0.253∗0.620∗0.477∗叶绿素aChla0.143∗0.174∗0.350∗0.170∗0.272∗0.198∗藻类密度Algaldensity0.289∗0.354∗0.337∗0.0260.179∗0.104∗0.567∗㊀注:∗表示在0.05水平相关性显著;n=4294㊂㊀Note:∗indicatesasignificantcorrelationatthe0.05level;n=4294.㊀㊀进一步筛选数据,选取水温>25ħ㊁藻密度>200万个/L时各指标监测值,取对数分析,结果见图4㊂ln(Chla)与ln(TN)㊁ln(TP)的正相关性表明了氮㊁磷营养盐是诱发藻类增殖的主要原因㊂2.3.2㊀气象因素㊂对巢湖气象数据进行分析,发现2010 2021年水华发生时对应的气温往往高于13ħ㊂将气温超过13ħ日均气温累加,作为适于巢湖蓝藻水华发生的活动积温,可以看出巢湖年累积气温和高于13ħ气温的年出现天1751卷18期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高芮等㊀2010—2021年巢湖蓝藻水华暴发的动态变化规律及驱动因素分析数均呈显著增长趋势(图5),这与前文分析的蓝藻水华规模总体趋势一致,表明巢湖蓝藻水华发生面积增大可能受全球气候变暖的影响[16]㊂图4㊀ln(Chla)与ln(TN)㊁ln(TP)的相关性Fig.4㊀Positivecorrelationbetweenln(Chla),ln(TN)andln(TP)图5㊀2010 2021年巢湖站高于13ħ的累积气温及高于13ħ出现天数Fig.5㊀Thecumulativetemperatureabove13ħandthenumberofdaysabove13ħinChaohuStationfrom2010to2021㊀㊀将2010年以来巢湖每年最大面积水华发生时间的前半个月的日降雨量及日照时数进行分析发现,最大面积水华发生前半个月基本均有集中降雨或暴雨事件(图6),推测可能是集中降雨造成的污染物集中入湖导致藻类的大量繁殖从而形成水华;另外还存在大面积水华发生前半个月无集中降雨或暴雨情况,但由图6可知,该种情况下水华发生前半个月基本都对应长时间的日照,适宜的光照条件加上适宜的温度也非常有利于蓝藻水华的形成[17]㊂图6㊀2010 2021年巢湖最大面积水华发生前半个月对应的日降雨量及日照时数变化Fig.6㊀ChangeofdailyrainfallandsunshinedurationcorrespondingtothefirsthalfmonthofthelargestareaofcyanobacteriabloomsinCha⁃ohuLakefrom2010to20212.3.3㊀水文㊂除气象㊁水质因素外,影响蓝藻水华发生强度及空间分布的还包括水位过程㊁湖泊换水周期等[18]㊂2010 2021年,巢湖最高水位为13.43m,发生在2020年7月22日,最低水位为8.13m,发生在2017年2月21日,二者相差5.30m,水位变幅较大(图7)㊂对比历年蓝藻水华面积可以发现,每年水位峰值过后,都会出现较为密集的蓝藻水华现象㊂这主要是因为水位峰值一般出现在汛期,持续降雨导致大量外源污染物汇入,加之持续高温,在静风条件下蓝藻水华极易暴发[19]㊂27㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年图7㊀巢湖水位变化情况Fig.7㊀VariationofwaterlevelintheupperreachesofChaohuSluice3㊀结论与展望(1)2010 2018年,巢湖蓝藻水华发生规模总体呈上升趋势㊂但是,2018年是巢湖蓝藻水华暴发的拐点,2018年巢湖水华发生面积达到434km2,此后水华面积下降㊂2017 2021年巢湖藻密度稳中有降,水华面积呈下降趋势,但水华暴发频次未见减少㊂巢湖蓝藻在每年4 9月增殖较快㊂(2)Person分析表明叶绿素a㊁藻密度与巢湖高锰酸盐指数㊁总磷㊁氨氮㊁总氮浓度显著相关㊂在水温>25ħ㊁藻密度>200万个/L条件下,2010 2021年Chla浓度对数值与TN㊁TP浓度对数值呈正相关性,表明氮㊁磷营养盐是诱发巢湖藻类增殖的主要原因㊂(3)2010 2021年巢湖水华发生时,大气气温在13ħ以上㊂巢湖年累积气温㊁气温高于13ħ的年天数㊁水华发生前半个月的降雨量㊁年日照时数㊁水位变化趋势与巢湖蓝藻水华面积动态变化趋势一致,表明气温㊁降雨量㊁日照时数㊁水位均与巢湖蓝藻水华暴发有关㊂结合巢湖水体营养盐浓度,温度㊁降雨㊁水位等条件,可提前对巢湖局部水体区域的水华暴发趋势进行预测,便于巢湖环境管理部门采取相关对策与应急措施,减轻水华危害,这对巢湖水污染防治及周边生态平衡保护具有积极作用㊂参考文献[1]徐颢溪.巢湖蓝藻水华现象诱因及其治理措施[J].滁州学院学报,2020,22(2):6-9.[2]胡旻琪,张玉超,马荣华,等.巢湖2016年蓝藻水华时空分布及环境驱动力分析[J].环境科学,2018,39(11):4925-4937.[3]苟婷,马千里,王振兴,等.龟石水库夏季富营养化状况与蓝藻水华暴发特征[J].环境科学,2017,38(10):4141-4150.[4]土壤农化教研组,陆艾五.巢湖湖靛的调查研究初报[J].安徽农学院学报,1959(2):91-99.[5]孔繁翔,高光.大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J].生态学报,2005,25(3):589-595.[6]蒋晨韵,唐晓先,王璨,等.气象因子对巢湖水源地蓝藻水华暴发的影响[J].江苏农业科学,2019,47(10):281-286.[7]吴珺,李浩,曹德菊,等.巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空动态及成因[J].农业环境科学学报,2013,32(10):2035-2041.[8]于洋,彭福利,孙聪,等.典型湖泊水华特征及相关影响因素分析[J].中国环境监测,2017,33(2):88-94.[9]李加龙,罗纯良,吕恒,等.2002 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蓝藻水华暴发机制

蓝藻水华暴发机制

教师:斌学院:城市建设与环境工程学院专业:环境工程小组成员:罗华瑞贾如雪孟秋怡汀阚世豪梁丽媛溆东立钟凯文中国﹒大学城环学院二〇一七年六月摘要:本文旨在介绍以太湖为例的蓝藻水华的爆发机制及控制对策。

文章简述了蓝藻的构成及对蓝藻水华的定义;从外两个方面深入探讨引起蓝藻爆发的原因;详述了如何以控污截源、生态修复、流域管理等手段控制蓝藻水华的持续爆发;并概括了蓝藻水华对当地水生态系统带来的危害及如何有效利用蓝藻水华。

关键词:太湖,蓝藻水华,爆发机制,控制对策Abstract:This paper aims to introduce the cyanobacteria outbreak mechanism and control countermeasures of Tai Lake, for example. This paper briefly describes the position of the cyanobacteria, as well as the definition of cyanobacteria and water bloom. Then, detailedly discusses the causes of cyanobacteria outbreak mechanism from the inside and outside; detailing the methods to utilize the measures of control pollution and stop the source, ecological restoration as well as river basin management to control the cyanobacteria outbreak; moreover, summarizing the harm for the local aquatic ecosystems due to cyanobacteria and water bloom, as well as the methods to effectively utilize cyanobacteria and water bloom.Keywords: Tai Lake, cyanobacteria and water bloom, outbreak mechanism, control countermeasures.1.蓝藻1.1基本特征1)细胞壁由纤维素(层)和果胶质(外层)组成,细胞外有的具胶被或胶鞘。

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性李如忠;李峰【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2011(024)008【摘要】在巢湖十五里河采集15个沉积物柱样,对表层(0~10 cm)沉积物生物有效性氮、磷含量和空间分布特征及相互关系进行研究.结果表明,十五里河表层沉积物的各形态[ IEF(离子交换态),WAEF(弱酸可提取态),SAEF(强碱可提取态)和SOEF(强氧化剂可提取态)]生物有效性氮、磷含量存在较为明显的空间变化性.w(生物有效性氮)占w(TN)的53.4%~ 67.9%,且w(SOEF-N) >w(IEF-N) >w(SAEF-N) >w(WAEF-N),其中w(SOEF-N)为411.35~ 965.47mg/kg,占w(TN)的33.4%~43.7%;w(生物有效性磷)占w(TP)的47.3%~89.4%,且w(SAEF-P)>w(SOEF-P)>w(WAEF -P) >w(IEF - P),其中w(SAEF-P)为311.74 - 960.33mg/kg,占w(TP)的33.O%~78.0%.不同形态生物有效性氮的相关性较差,其中w( IEF - N)与w(WAEF-N)和w(SAEF-N)呈负相关,相关系数分别为-0.042和-0.122;w(WAEF-N)和w(SAEF-N)和w(SOEF-N)的相关系数仅为0.320~0.513.生物有效性磷的相关性相对较强,其中w(IEF -P)与w( WAEF - P)呈显著正相关,相关系数为0.527,w(WAEF-P)与w(SAEF-P)呈极显著正相关,相关系数为0.653.不同形态生物有效性氮、磷的相关性不显著.【总页数】9页(P873-881)【作者】李如忠;李峰【作者单位】合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】X524【相关文献】1.滇池沉积物生物有效性氮和磷的分布及相互关系 [J], 朱元荣;张润宇;吴丰昌2.巢湖流域十五里河水体与表层沉积物生物可利用磷(BAP)研究 [J], 宗宁;龚莹;李玉成;郑刘根;罗军;谢毫;王宁3.巢湖表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价 [J], 苗慧;沈峥;蒋豫;石惠娴;张亚雷;蔡永久4.巢湖湖滨带生态修复湿地沉积物氮磷的时空分布特征 [J], 张祥霖; 黄百顺; 蒯圣龙; 尹程5.巢湖城区洗耳池沉积物磷及其生物有效磷的分布研究 [J], 金相灿;卢少勇;王开明;徐南妮;申新民;郭建宁;杜劲冬因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

巢湖典型农村流域面源氮磷污染模拟及来源解析

巢湖典型农村流域面源氮磷污染模拟及来源解析

巢湖典型农村流域面源氮磷污染模拟及来源解析巢湖典型农村流域面源氮磷污染模拟及来源解析一、引言随着农村经济的迅速发展,农村人口增加、农业生产规模不断扩大,导致了农业面源污染问题日益严重。

巢湖,作为我国重要的淡水湖泊之一,长期以来一直受到来自农业面源的氮磷污染的困扰。

为了深入了解巢湖典型农村流域面源氮磷污染的情况,本文将进行模拟及来源解析,以期为巢湖农村面源污染治理提供科学依据。

二、巢湖典型农村流域概况巢湖是位于中国安徽省中部的一片淡水湖泊,周围有许多典型的农村流域。

本文将重点关注其中一个典型农村流域,并选取其为研究对象。

该流域地处巢湖的上游地区,农田面积较大,农业活动频繁,是巢湖面源氮磷污染源的重要来源。

三、巢湖农村流域面源氮磷污染模拟为了模拟巢湖农村流域的面源氮磷污染情况,我们选取了该流域的典型农田进行监测和数据采集。

通过实地采样和实验室分析,获得了农田土壤中氮磷元素的含量数据,并结合土地利用和农业活动的情况,建立了一套适用于该流域的面源氮磷污染模拟模型。

模型考虑了农业面源的各种污染因素,如化肥施用、畜禽养殖、农田灌溉等。

通过对这些因素的量化和分析,模型得出了在不同季节和降雨条件下,农田面源氮磷污染的潜在程度。

模型还预测了农田面源氮磷污染对巢湖水体的影响,并给出了相应的风险评估。

四、巢湖农村流域面源氮磷污染来源解析通过模型的模拟结果,我们进一步分析了巢湖农村流域面源氮磷污染的来源。

根据模型预测的结果,主要的氮磷污染来源是农田施肥和农田灌溉。

在农田施肥中,化肥的使用量和施肥时间是主要的影响因素;在农田灌溉中,农药残留和灌溉水的污染是主要的排放源。

此外,畜禽养殖也是重要的面源污染来源之一。

解析农田施肥和灌溉的氮磷污染来源,我们发现主要是由于农民在使用化肥和灌溉时缺乏系统的技术指导和科学管理,导致了过量施肥和不当灌溉的情况。

此外,畜禽养殖过程中的粪便和养殖排放物也没有被充分利用,在处理不当的情况下成为了面源氮磷污染的一部分。

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究潘成荣1,2,汪家权3,郑志侠2,刘静静3,殷福才2 (1.河海大学水生态环境模拟中心,江苏南京 210098;2.安徽省环境科学研究院,安徽合肥 230061;3.合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥 230009)摘要:利用连续提取法研究巢湖沉积物中不同赋存形态P 、N 的组成和分布特征。

结果显示,巢湖沉积物中总P 含量为0.1110.655g ・kg -1,平均0.358g ・kg -1,主要由无机P 组成(65%72%),赋存形态以铁结合态为主;巢湖沉积物中总N 含量为0.2200.922g ・kg -1,平均0.532g ・kg -1,以有机N 为主,约占总N 的94.7%。

有机N 含量与有机指数等指标显示,巢湖处于清洁与尚清洁状态。

湖泊沉积物中有机质、总N 、总P 间相关分析表明,湖泊营养物质来源具同一性趋势;有机C /N 比值的研究结果显示,有机质主要来源于陆源。

关键词:P;N;有机质;沉积物;巢湖中图分类号:X142;P595 文献标识码:A 文章编号:1673-4831(2007)01-0043-05For m s of Phosphorus and N itrogen Ex isti n g i n Sed i m en ts i n Chaohu Lake .PAN Cheng 2rong1,2,WAN G J ia 2quan 3,ZHEN G Zhi 2xia 2,L I U J ing 2jing 3,YI N Fu 2cai 2(1.Center for Eco 2Envir on mental Modelling,Hehai University,Nanjing210098,China;2.Anhui I nstitute of Envir on mental Science,Hefei 230061,China;3.School of Res ources Science and Envir on ment Engineering,Hefei University of Technol ogy,Hefei 230009,China )Abstract:I n order t o investigate cycling and burial of phos phorus and nitr ogen in Chaohu Lake,the sequential extracti on method was used t o measure different for m s of phos phorus and nitr ogen in sedi m ents of the lake .It was f ound that t otal P in the sedi m ent ranged fr om 0.111-0.655g ・kg -1,averaging 0.358g ・kg -1,and was composed mainly of inorganic P(65%-72%),dom inated with Fe 2bound P .Total N in the sedi m ent ranged fr om 0.220-0.922g ・kg -1,averaging0.532g ・kg-1,and was composed mainly of organic nitr ogen (94.7%).A ll these indices signify that Chaohu Lake is inthe state of cleanness and al m ost cleanness .The very cl ose linear relati ons bet w een organic matter,t otal phos phorus and t otal nitr ogen in the sedi m ents indicate the nutrients in Chaohu Lake come fr om the sa me s ource .The mean T OC /N rati o of the sedi m ent suggests that the organic matter in Chaohu Lake originates fr om land .Key words:phos phorus;nitr ogen;organic matter;sedi m ent;Chaohu Lake 近年来日益严重的湖泊富营养化问题,使人们对湖泊环境中营养元素(N 、P 等)的含量、分布和迁移转化规律极其关注。

巢湖夏季蓝藻易爆发的原因

巢湖夏季蓝藻易爆发的原因

巢湖夏季蓝藻易爆发的原因2003年、2004年巢湖连续两年出现大面积蓝藻暴发现象。

2003年,巢湖局部水域蓝藻厚度最厚达1米以上,下面是精心为你整理的巢湖夏季蓝藻易爆发的原因,一起来看看。

巢湖夏季蓝藻易爆发的原因1、藻类生长与总磷、总氮等营养盐相对浓度有关。

大量湖库污染源调查资料显示,面源是营养盐的重要来源之一,巢湖周围有大量农田径流和河道径流汇入,由于面源分布广,污染控制难度很大;再加上巢湖湖体底泥淤积比较严重,底泥中含有大量的营养盐,成为巢湖蓝藻形成优势的主要原因之一。

巢湖中蓝藻优势种铜绿微囊藻生长的最适氮磷比值为11.18,据历年来的监测资料分析,巢湖水体中总氮与总磷营养盐比值在10-15之间,对于蓝藻的生长繁殖极为有利。

2、藻类大量繁殖及其持续的时段与气温变化密切相关。

铜绿微囊藻生长的温度范围在10-40摄氏度,最适温度为28.8-30.5度。

巢湖水体年均温为20度左右,夏季水温平均值可达29.5度,气温10度以上的月份在9个月以上,全年生长期日照时数高达1487.6小时。

巢湖的光强、光质或连续光照时间均能满足藻类光合作用的生理辐射要求。

3、藻类分布与风力、风向密切相关。

由于巢湖地区夏季东南风居多,漂浮在水面上的藻类受风的影响向下风向水域(特别是湖湾)聚集,所以,巢湖西半湖水域容易看到较多的藻类。

巢湖夏季蓝藻爆发怎么办该市市委、市政府以太湖水质污染为鉴,未雨绸缪,高度重视湖水水质变化情况,并采取多项得力措施,严格监控巢湖蓝藻的发生发展情况。

6月4日,该市各相关部门的负责人对巢湖城市饮用水取水、运作和湖中蓝藻状况进行现场调查。

该市决定,对巢湖水质实施24小时的全天候监控,严格掌握水质变化情况,对沿湖的所有工业企业排污和城市生活污水处理加强管理,做好减排工作,加大污染源治理力度;质检部门将每月一次水质检查改为每旬一次,发现重大异常、异动情况及时报告;各相关部门迅速制定应急预案,提前做好充分准备。

巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空动态及成因

巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空动态及成因

摘要:为了探讨巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空分布规律及其成因,对2008—2009年巢湖东半湖蓝藻密度、叶绿素含量及相关水质指标进行研究。

采用逐步剔除法和逐步回归法进行分析,获得巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空分布图。

结果表明,巢湖东半湖蓝藻暴发存在明显的时空分布差异,藻华形成(叶绿素a 含量、蓝藻密度)与透明度、高锰酸钾指数、氨氮以及总氮显著相关,结合多元回归分析可知,影响水华暴发的环境因子有水温、pH 、透明度和总氮。

关键词:蓝藻暴发;时空分布;相关性分析;多元回归;巢湖中图分类号:X171.5文献标志码:A 文章编号:1672-2043(2013)10-2035-07doi:10.11654/jaes.2013.10.019巢湖东半湖蓝藻水华暴发时空动态及成因吴珺1,李浩1,曹德菊1*,黄祥明2,赵富贵2,王光宇3,闫晓明3(1.安徽农业大学资源与环境学院,合肥230036;2.安徽省巢湖市环保局环境监测站,合肥238006;3.安徽省农业科学院,合肥230031)Tempo-spatial Dynamics and Cause of Cyanobacterial Blooms in East-half Part of Lake ChaohuWU Jun 1,LI Hao 1,CAO De-ju 1*,HUANG Xiang-ming 2,ZHAO Fu-gui 2,WANG Guang-yu 3,YAN Xiao-ming 3(1.School of Resources and Environment ,Anhui Agricultural University ,Hefei 230036,China;2.Chaohu Environmental Protection Bureau of Environmental Monitoring Station,Hefei 238006,China;3.Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,China )Abstract :To explore the tempo-spatial dynamics and cause of the cyanobacterial blooms in the east-half part of Lake Chaohu,the density of cyanobacterial,chlorophyll a,water temperature ,total nitrogen,total phosphorus and pH were measured during 2008—2009.Cyanobac -terial blooms generally appeared between June and August,and near the center (Zhongmiao )of the Lake.Cyanobacterial blooming (chloro -phyll a content and algal density )was significantly correlated with transparency index,permanganate index,ammonia nitrogen and total ni -trogen in water.Nitrogen in water was a critical factor leading to tocyanobacterial blooming.Suitable temperature facilitated this phe -nomenon.Keywords :cyanobacterial bloom;spatial and temporal dynamic;correlation analysis;multiple regressions;Lake Chaohu收稿日期:2013-02-27基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAD14B13);安徽省农业科学院科技创新团队项目(13C0203)作者简介:吴珺(1987—),女,江苏昆山人,在读硕士,主要研究方向为环境评价与规划。

巢湖污染现状及其治理

巢湖污染现状及其治理

巢湖污染现状及其治理巢湖,这个位于安徽省中部的大湖,曾经是一颗璀璨的明珠,然而如今却面临着严重的污染问题。

咱们就来好好唠唠巢湖污染的现状以及相关的治理情况。

我记得有一次去巢湖边上游玩,那场景真是让我心里“咯噔”一下。

原本想象中应该是波光粼粼、水鸟嬉戏的画面,结果看到的却是湖水浑浊,岸边漂浮着各种垃圾。

远处的水面上还漂浮着一层绿油油的东西,走近一闻,那股刺鼻的味道简直让人受不了。

先来说说巢湖污染的现状吧。

巢湖的水质问题一直是大家关注的焦点,富营养化严重得很呐!氮、磷等营养物质超标,导致藻类大量繁殖,水华现象频繁出现。

一到夏天,那蓝藻爆发起来,整个湖面就像被铺上了一层厚厚的绿毯子,而且还散发着难闻的气味,这不仅影响了湖水的美观,更威胁到了周边居民的生活和健康。

工业废水的排放也是巢湖污染的一个重要原因。

那些工厂为了追求经济效益,把没有处理达标的废水直接排进巢湖,里面含有的各种有害物质,对湖水的生态环境造成了极大的破坏。

农业面源污染也不容小觑。

周边农田里的化肥、农药随着雨水流入巢湖,这也是一股不小的“污染力量”。

再看看生活污水,随着城市的发展和人口的增加,大量的生活污水排入湖中。

特别是一些老旧小区,污水管网不完善,污水直排的情况时有发生。

不过,咱们也不能光看到问题就唉声叹气,巢湖的治理工作还是取得了一些成效的。

政府加大了对污染企业的监管力度,那些违规排放的工厂被严厉处罚,甚至被关停整改。

同时,也在积极推动产业升级,鼓励企业采用更环保的生产技术和工艺。

在农业方面,推广生态农业,减少化肥和农药的使用量,采用绿色防控技术,从源头上控制农业面源污染。

还建立了污水处理厂,对生活污水进行集中处理,提高污水的处理率和达标率。

为了改善巢湖的水质,还进行了大规模的生态修复工程。

比如在湖边种植水生植物,不仅美化了环境,还能吸收水中的营养物质,起到净化水质的作用。

投放一些有益的水生生物,构建更健康的水生态系统。

我真心希望,下次再去巢湖的时候,能看到湖水清澈见底,鱼儿欢快游弋,水鸟自由飞翔的美好景象。

巢湖城市内河沉积物不同形态磷空间分布特征

巢湖城市内河沉积物不同形态磷空间分布特征
城市 内河 ; 磷形态 ;空间分布 ;环境表征
中 图分 类 号 : 3 X11 文献标识码 : A
磷 的地球 化 学循环 过程 一直 是 环境 领 域 广 泛关
注 的话 题 , 方 面磷 是 生物所 必 须 的重 要 营 养元 素 , 一 同时过 量 的磷 可 能 导致 地 表 水 体 富 营养 化 l . 积 1沉 ] 物 是 内陆水 域 磷 循 环 的一 个 重 要 环节 , 过各 种 途 通 径进 入水体 的磷 , 在矿 物表 面 吸附 或 与铝 、 和 钙等 铁
Ke r :C a h i y wo ds h o u ct y; u b n rv r r a i e ;p o p o o s f r ; h s h r u o ms
d s rb t n c a a trs is n i n n 1i p i t n iti u i h r c e itc :e v r me t r l i s o o a e c o a
8 20 ~25 24 3 .9 7 .1mg・ g 之 间 , 中 以 F / IP为 主 , k 其 eA — 占
t e e r a e a d d fe e ts mp i g s ts h v i e e t e k h n d c e s , n i r n a l i a e d f r n a f n e f p d p h 。wh c c n e tS ih a we l n ia e u r u d n e v r n n l i d c t s r o n i g n i me t o s t s a d c a g s i o lto o d i t h ie . o h a t u n h n e n p l i n la n o t e rv r F r t e u s d me t f i e e t e t s t e e a e sg ii n P< 0 0 ) e i n s o f r n p h , h r r in fc t( d f d a . 1 p st e c r ea in e we n a l h s h r s f r , n h o ii o r l t s b t e l v o p o p o u o ms a d t e

太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复课件

太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复课件
蓝藻爆发累积面积从2007年的2.9万km2减少到2009年0.79万km2, 减少73%
蓝藻爆发最大面积从2007年979km2减少到2009年450km2,减少 54%
再未发生蓝藻爆发型严重“湖泛”,保证水源地安全供水
富营养程度大为减轻,2009年较2006年,TN削减29%;TP已改善为
藻毒素危害影响人体健康
严重遮阳和水体缺氧,影响水生物 生长,影响风景
当前治理蓝藻爆发是 治理已发生严重蓝藻 爆发湖泊的首要任务
严重影响生态和环境安全
2019/12/2
太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态
2019/12/2
修复
7
六、各湖泊生境不同,富营养化 湖泊蓝藻爆发情况不同
1、目前爆发严重 的大型湖 泊有:
“水华”可能以蓝藻为主,也可能以其它藻类为主 “水华”密度可能很大,每升几十亿个细胞,也可能不大 “水华”面积可能很大,数百平方公里,也可能不大
蓝藻爆发必然是“水华”,但“水华”不一定是蓝藻爆发
蓝藻爆发可消除也应消除,“水华”不可能完全消除也不必
完全消除
太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态
太湖150天巢湖05年滇池3年入湖污染负荷大大幅度或较大幅度超出湖泊环境容量芦苇湿地或湖滩地减少或大量减少生态系统退化或严重退化蓝藻爆发程度在我国最严重蓝藻爆发严重水域均发生在湖泊的西部北部20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复27分析中国富营养湖泊产生不同程度蓝藻爆发或甚至不爆发经治理蓝藻爆发不同程度减轻或基本消除总结治理太湖蓝藻爆发经验教训治理三湖水环境总体思路相类似其经验教训可相互借鉴20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复282012316治理河湖水环境的控源截污打捞蓝藻生态调水生态清淤生态修复五类综合工程技术措施和相应保障措施的集成经验为全国治理河湖水环境和蓝藻爆发创出一新路会议提出在全国推广无锡治理太湖水环境集成经验20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复29三湖的生态问题不含防洪防旱主要有蓝藻爆发富营养和生态退化这三者相互关联影响密不可分所以治理此三个生态问题须密切结合治理三湖首先要治理直至消除蓝藻爆发有利于治理富营养和生态退化并最终建立健康的水生态系统20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复30以往一般认为治理蓝藻爆发即是治理富营养化忽略了削减蓝藻数量的必要性p水平难以彻底消除np富营养化如tn05mgltp002mgl实践证明太湖和其他湖泊两方面措施结合蓝藻爆发程度大幅度减轻或基本消除如太湖蓝藻爆发的累积面积和最大面积2009年较2007年分别削减735420201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复31打捞蓝藻清淤除藻调水带走蓝藻大规模采用生物含生化除藻包括生物的种间竞争作用植物一般有抑藻功能蓝藻与植物间能相互抑制植物中目前仅发现紫根水葫芦有直接除藻作用芦苇湿地和湖滩地有直接除藻作用德林海杨湾藻水分离站秋景20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复32降低湖泊水体np浓度控源截污打捞蓝藻生态调水生态清淤生态修复五类工程技术措施均能够减轻富营养化控制蓝藻爆发的关键指标是tp但也必须控制tn20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复33如滇池1999年就开始打捞蓝藻但未超过蓝藻的自然增殖量所以至前几年仍然是蓝藻爆发越来越严重若清除蓝藻的数量不大于蓝藻的自然增殖量则蓝藻爆发程度一般不会减轻但能减少np和减慢蓝藻增殖速20201230太湖巢湖滇池蓝藻爆发治理和生态修复34一般归纳为控源截污打捞蓝藻生态调水生态清淤生态修复五类工程技术措施要不

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮,磷释放的影响

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮,磷释放的影响

第32卷第2期2011年2月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCEVol.32,No.2Feb.,2011太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响朱梦圆1,2,朱广伟1*,王永平1,2(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:在太湖草型区、藻型区及河口区采集原状泥柱进行加藻培养实验,监测培养过程中溶解氧(DO )、总氮(TN )、总磷(TP )、氨氮(NH +4-N )、磷酸根(PO 3-4-P )等相关指标的变化.结果表明,蔽光培养导致加藻体系中蓝藻大量死亡,形成水体极度缺氧环境(DO 接近0),沉积物氮、磷释放量改变,上覆水NH +4-N 、PO 3-4-P 浓度大幅上升;与未加藻的培养体系相比,水华衰亡分解在草型区、藻型区、河口区引起的沉积物TN 平均释放改变量分别为-0.1、31.1、9.5mg ·(m 2·d )-1,TP 平均释放改变量分别为-3.01、0.75、2.46mg·(m 2·d )-1,上覆水NH +4-N 浓度增加分别为3.62、5.10、6.57mg /L ,PO 3-4-P 浓度增加分别为53、219、418μg /L.沉积物氮、磷的释放改变量因湖区而异,藻型区及河口区释放量有较大的增长,草型区释放量则明显偏低.水相营养盐的增量与缺氧程度及蓝藻水华堆积的持续时间明显相关.研究表明,大型浅水湖泊中水华堆积衰亡引起沉积物营养盐的释放量增加可能是蓝藻水华状态自维持的机制之一.关键词:太湖;蓝藻水华;沉积物;氮;磷;内源释放中图分类号:X131.2文献标识码:A文章编号:0250-3301(2011)02-0409-07收稿日期:2010-02-10;修订日期:2010-04-24基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2008CB418103);国家自然科学基金重点项目(40730529);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07101-013)作者简介:朱梦圆(1987 ),女,硕士研究生,主要研究方向为湖泊富营养化过程与机制,E-mail :amyzmy1028@ *通讯联系人,E-mail :gwzhu@Influence of Scum of Algal Bloom on the Release of N and P from Sediments ofLake TaihuZHU Meng-yuan 1,2,ZHU Guang-wei 1,WANG Yong-ping 1,2(1.State Key Laboratory of Lake Science and Environment ,Nanjing Institute of Geography and Limnology ,Chinese Academy of Sciences ,Nanjing 210008,China ;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )Abstract :Sediment cores were sampled in macrophyte dominated zone ,phytoplankton dominated zone and river mouth in Lake Taihu and incubated with one half of them added algae in laboratory in August to reveal the influence of algal accumulation on the release of nitrogen and phosphorus in sediments.Concentrations of dissolved oxygen (DO ),total nitrogen (TN ),total phosphorus (TP ),ammonium ,phosphate and other parameters were determined during cultivation of the sediment cores in dark.There were differences in release of TN and TP in sediments and significant variations in changes of DO ,ammonium ,phosphate in overlying water after adding algae.When DO declined to nearly zero ,the changes of release of TN ,TP in sediments differed from different ecological types of Lake Taihu with minus numbers of -0.1,-3.01mg ·(m 2·d )-1in macrophyte dominated zone ,larger numbers of 31.1,0.75mg ·(m 2·d )-1in phytoplankton dominated zone and 9.5,2.46mg ·(m 2·d )-1in river mouth.The concentrations of ammonium in overlying water increased 3.62,5.10,6.57mg /L and phosphate increased 53,219,418μg /L in macrophyte dominated zone ,phytoplankton dominated zone ,river mouth ,respectively.The changes of nutrients have good correlations with the decrease of DO and duration.The release of nutrients from sediments caused by accumulation and decay of algae may be the way that algal bloom satisfied itself.Key words :Lake Taihu ;algal bloom ;sediment ;nitrogen ;phosphorus ;internal loading蓝藻水华已经成为我国湖泊主要的环境灾害之一[1].特别是2007年5月太湖贡湖水源地发生了因蓝藻水华堆积腐烂所致的“饮用水危机”事件之后,人们对蓝藻水华问题的关注由发生机制研究转向致灾机制研究及灾害的预警和评估[2],其中沉积物的内源释放是大型浅水湖泊蓝藻水华发生和成灾机制中比较突出的特点之一[3],蓝藻水华大量堆积对沉积物中污染物释放过程的影响成为当前研究的热点.蓝藻水华持续发生需要大量的营养盐补充,沉积物作为湖泊重要的蓄积库,在浅水湖泊中积极参与水体营养盐的分布和循环过程,造成的内源释放是水体营养盐的重要来源之一,在切断外源的情况下仍然可以维持藻类生长[4 7].研究表明,影响沉积物营养盐释放的因素有温度、溶解氧、pH 、风浪扰动等非生物因素,以及水生生物、底栖生物、微生物的种类活性等生物因素[8 11].浅水湖泊中蓝藻水华的大量堆积对这些因素可能产生明显的影响[12],这势必会强烈影响沉积物营养盐的内源释放过程.环境科学32卷为了解蓝藻水华大量堆积衰亡对太湖沉积物营养盐释放过程的影响,本实验采用室内模拟的方法,从太湖中采集泥柱进行加藻培养,研究蓝藻水华堆积衰亡对不同湖区沉积物氮、磷释放的影响,从而了解蓝藻水华的反复暴发机制,以及蓝藻水华发生在不同区域所产生环境效应.1材料与方法1.1样点布设与样品采集2009年8月,在太湖草型区(A )、藻型区(B )、河口区(C )3个采样点(图1)各采集11根泥柱(内径8.4cm ,高50cm ),尽量保持每根泥柱中沉积物高度均为30cm 左右,上覆水20cm 左右.同时在每个采样点采集沉积物-水界面附近水样20L 带回,作为实验中补充用水.图1太湖采样点分布Fig.1Distribution of sampling sites in Lake Taihu1.2样品处理与培养方法泥柱运回实验室后,立即以虹吸法小心抽出上覆水,经200目滤网反复过滤后,再以虹吸法缓慢加入相应泥柱中,尽量保持水柱高度一致,在管外标记液面高度.所有操作尽量不扰动界面.对泥柱各项操作顺序统一,保持抽出与加入上覆水的时间间隔一致.各采样点留取1根泥柱用于测定表层沉积物的背景值.每采样点取5根泥柱作为对照组,5根泥柱各加入50mL 藻浆(用滤网取自太湖)作为加藻组.以2007年太湖蓝藻水华暴发时期叶绿素a (chl-a )的浓度介于78.5 978.3μg /L [2]为依据,加藻组处理的上覆水加入50mL 藻浆后,相当于水柱中chl-a 浓度为430 540μg /L ,与太湖水华堆积的实际情况具有可比性.为保持各处理组温度的一致性,30根泥柱均放入同一个水浴桶中,水浴桶以铝箔包裹后再盖以黑布,蔽光培养,培养过程中水浴温度保持在29ħʃ1ħ,连续培养10d.实验过程监测:每日19:00用针筒抽取沉积物-水界面上1cm 处上覆水20mL ,测定氨氮(NH +4-N )、硝态氮(NO -3-N )、亚硝态氮(NO -2-N )及磷酸根(PO 3-4-P )浓度,取完水样后沿管壁缓慢补充上覆水至标记线.同时用YSI 6600V2水质探头测定上覆水温度、溶解氧(DO )、pH 等水质参数.第0d (初始值)和第10d 测上覆水总氮(TN )、总磷(TP )、溶解性总氮(DTN )、溶解性总磷(DTP )以及chl-a 浓度.培养结束后测定表层沉积物TN 和TP 含量.1.3测定方法溶解性营养盐NH +4-N 、NO -3-N 、NO -2-N 、PO 3-4-P 的浓度用Skalar 流动分析仪(荷兰)测定;水体TN 和TP 浓度分别以碱性过硫酸钾消解后紫外分光光度法和钼锑抗显色测定,DTN 和DTP 则在原水样过0.45μm 的Whatman GF /C 膜后,分别用TN 和TP 的方法测定;沉积物中TN 和TP 含量在精确称取15 30mg 泥样磨碎至通过150目筛孔后以去离子水定溶至25mL ,再用水体TN 和TP 的方法测定[13];chl-a 用热乙醇法测定[14].2结果与分析2.1沉积物氮、磷的变化培养后沉积物中TN 、TP 的浓度变化如表1所示.3个对照组中草型区沉积物TN 、TP 释放量最大,藻型区和河口区较小.草型区加藻组沉积物TN 释放量与对照组并无显著差异,TP 释放量则低于对照组;藻型区加藻组沉积物TN 、TP 释放量较对照组分别增长39%、17%;河口区则更为明显,加藻组TN 、TP 释放量较对照组分别增长80%、30%.2.2上覆水chl-a 的变化各采样点上覆水chl-a 本底值及加藻组培养前后chl-a 变化如表2所示.河口区chl-a 本底值较高,草藻型湖区较低.培养后各组chl-a 浓度均有大幅度降低,平均下降约90%,说明藻类大量死亡.2.3上覆水DO 的变化培养过程中上覆水DO 浓度的变化趋势如图2所示.培养开始时,同一采样点的对照组与加藻组之间DO 初始值比较接近.培养结束后,3个对照组的0142期朱梦圆等:太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响DO 浓度无大变化,相互之间差异不大;而3个加藻组的DO 浓度下降幅度较大,相互之间差异很小,但与相应对照组有明显的差异.培养开始时(1 5d )变化并不明显,下降量不到1mg /L ,中后期(6 8d )迅速下降,从5mg /L 降至1mg /L 左右,到最后2d (9 10d )已趋于平稳,值接近0.表1培养后沉积物TN 、TP 含量变化Table 1Variations of contents of TN and TP in sediments after cultivation采样点组别TN /mg ·g -1TP /mg ·kg -1培养前培养后减小值培养前培养后减小值草型区对照组 3.26 2.45ʃ0.200.81413259ʃ24154加藻组 2.46ʃ0.090.80273ʃ9140藻型区对照组 2.34 1.93ʃ0.130.41328305ʃ2423加藻组 1.77ʃ0.090.57301ʃ2127河口区对照组 2.382.33ʃ0.440.05506466ʃ6440加藻组 2.29ʃ0.310.09454ʃ5552表2培养后上覆水chl-a 浓度变化Table 2Variations of concentrations of chl-a in overlying waterafter cultivation采样点本底值/μg ·g -1加藻后培养前/μg ·g -1培养后/μg ·g-1培养前后差值/μg ·g -1下降率/%草型区 4.8543235.4ʃ7.839792藻型区 3.0746555.9ʃ19.640988河口区78.4553753.7ʃ19.548390A 、B 、C 分别表示草型区、藻型区、河口区,0、1分别表示对照组、加藻组,下同图2培养过程中上覆水DO 变化趋势Fig.2Trend of DO in overlaying water during cultivation2.4上覆水pH 的变化本实验培养条件未对上覆水pH 产生较大影响,基本维持在中性偏弱碱性状态,培养过程中有略微波动,变化不大.2.5上覆水氮的变化培养过程中NH +4-N 的变化趋势如图3所示.3个对照组变化情况很接近,NH +4-N 浓度基本无变化;3个加藻组与之有明显差异,NH +4-N 浓度大幅上升.与DO 变化速度相对应,1 5d 变化不明显,浓度基本在1mg /L 左右,5d 以后上升速度逐渐加快,且3个采样点之间的变化表现出了差异,河口区C的NH +4-N 增幅最大,最后浓度超过了7mg /L ,藻型区B 的增幅较小,约增至5mg /L ,草型区A 的最后浓度最低,不到4mg /L.图3培养过程中上覆水NH +4-N 含量变化趋势Fig.3Trend of the concentrations of NH +4-N in overlayingwater during cultivation培养过程中NO -3-N 的变化趋势如图4所示.与NH +4-N 浓度的变化趋势相反,各组NO -3-N 浓度都降低了,最后几乎都降至0点.培养过程中NO -2-N 的变化趋势如图5所示,河口区对照组与加藻组起始浓度稍高,其他各组NO -2-N 浓度始终很低,变化幅度也不大.和NO -3-N 一114环境科学32卷图4培养过程中上覆水NO -3-N 浓度变化趋势Fig.4Trends of the concentrations of NO -3-N in overlayingwater duringcultivation图5培养过程中上覆水NO -2-N 浓度变化趋势Fig.5Trends of the concentrations ofNO -2-N in overlayingwater during cultivation样,最终几乎都降至0点.2.6上覆水磷的变化培养过程中PO3-4-P 的变化趋势如图6所示,与NH +4-N 类似,3个对照组基本无变化,3个加藻组变化较明显,特别是河口区C 的加藻组,增加幅度非常大,第9d 的达到峰值733μg /L.1 5d 各组PO 3-4-P 浓度都没有较大变化,6 9d 加藻组PO 3-4-P 浓度迅速增加,最后1d 草型区A 和河口区C 反有下降.不同采样点之间同样表现出了对蔽光培养的图6培养过程中上覆水PO 3-4-P 浓度变化趋势Fig.6Trend of the concentrations of PO 3-4-P in overlaying water during cultivation不同响应,仍然是河口区PO 3-4-P 浓度增量最大.3讨论3.1水华堆积衰亡引起的沉积物氮、磷释放效应蓝藻水华堆积衰亡使沉积物氮、磷释放量改变:草型区释放量减少,藻型区和河口区增大(表1).王晓蓉等[9]在富营养化较严重的五里湖采样进行的模拟实验中发现,藻类存在增加沉积物中磷的释放,本实验相关结果与之相符.水华衰亡使上覆水DO 浓度显著降低(图2),氮、磷浓度明显增加,尤其是可溶性营养盐NH +4-N 、PO 3-4-P (图3、图6).培养期间各加藻组上覆水DO 、NH +4-N 、PO 3-4-P 浓度的改变与对照组成对样本t 检验(Paired-Sample t Test )的P t 值如表3所示.3组DO 检验的P t 值都接近0,表现出了显著差异.上覆水浮游生物的活性会引起水体DO 的改变[12,15],加藻组DO 浓度明显下降应是蔽光培养导致的藻类死亡引起的.加藻培养后表3加藻组上覆水中DO 、NH +4-N 、PO 3-4-P 浓度的改变与对照组的显著性分析Table 3Differences between changes of DO ,NH +4-N ,PO 3-4-P in overlying water in algae-added groups with controlled groups 采样点DO NH +4-N PO 3-4-P 草型区改变量/mg ·L -1-4.49 3.620.053P t 值0.0000.0700.061藻型区改变量/mg·L -1-5.45 5.100.220P t 值0.0010.0090.064河口区改变量/mg·L -1-4.41 6.570.418P t 值0.0020.0220.0612142期朱梦圆等:太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响NH +4-N 和PO 3-4-P 的浓度变化很大,尤其是河口区,分别达到了6.57mg /L 和0.418mg /L ,与对照组的t 检验也表现出了差异性.沉积物营养盐释放量的增加在一定程度上造成了上覆水营养盐浓度的增加.上覆水NH +4-N 浓度升高,可能有以下4个来源(图7).①沉积物释放:图7标出沉积物TN 释放增量,即加藻组与对照组沉积物TN 释放量之差(根据沉积物容重[16]将单位换算为mg /L ,本实验中草型区A 、藻型区B 、河口区C 表层沉积物容重分别为0.63、0.52、0.58g /cm 3),沉积物氮释放形态以NH +4-N 为主[17];②藻类分解:藻死亡后残体堆积分解,本身含氮量造成了水体氮浓度的增加,图7标出培养前加入藻浆的TN 值,其中有一部分转化为水体NH +4-N ;③硝氮减少:如DO 浓度下降使硝化作用减弱,NH +4-N 的消耗减少,且反硝化作用增强,NO -3-N 、NO -2-N 转化为NH +4-N 或N[17 19]2,图7标出NO -3-N 、NO -2-N 浓度减少量;④对照增加:受水体中其他生物影响,对照组中NH +4-N浓度也有少量增加,图7标出对照组增加的量.由图7所示,藻型区上覆水NH +4-N 增量中有相当一部分可能来自沉积物的释放,河口区也有一小部分可能来自沉积物,而草型区沉积物则可能发生了营养盐的吸附.图7上覆水NH +4-N 增量的可能来源Fig.7Probable sources of increment of NH +4-N in overlying water上覆水PO 3-4-P 浓度的增加也可能有部分来自沉积物的释放.草型区、藻型区、河口区上覆水PO 3-4-P 浓度分别增加0.053、0.220、0.418mg /L ,沉积物TP 释放增量分别为-0.460、0.115、0.376mg /L ,加入藻浆TP 值为0.740mg /L.草型区沉积物应是对磷产生了吸附,藻型区、河口区沉积物则向上覆水释放了磷.沉积物营养盐的释放量增加应是由蓝藻水华衰亡通过改变上覆水DO 浓度间接促进的,并引起上覆水营养盐浓度大幅提升.DO 是影响沉积物氮磷释放的主要因子之一,它通过控制水体氧化还原电位、水生生物种类及其活性、有机物的矿化过程[20,21]等因素间接控制氮磷的吸附和释放.沉积物在氧化作用、厌氧微生物作用、有机质分解和矿化作用下可产生大量NH +4-N 进入孔隙水,再通过浓度梯度作用迁移至表面氧化层或上覆水[17,21];沉积物在厌氧状况下容易发生Fe 3+→Fe 2+化学反应,P Fe 表面的Fe (OH )3保护层转化为Fe (OH )2,于是溶解释放PO 3-4-P [21,22].对各组泥柱中NH +4-N 、PO 3-4-P 浓度变化与DO 浓度变化进行线性回归分析得到的相关系数R 2以及P t 值如表4所示,很明显,3个对照组中营养盐的增量与DO 下降量的相关性相对较差,3个加藻组的相关性则较好,R 2较大,P t 值都小于1%.对照组中,DO 下降量很小,营养盐增量也很小,它们的改变可能由很多影响不大的复杂因素造成,且具有一定偶然性,故相关性较差;而加藻组中DO 下降量和营养盐增量都很明显,DO 浓度降低这一显著的水体环境变化成为导致营养盐增加的最主要原因,两者之间具有较大相关性.表4营养盐与DO 变化的相关系数Table 4Related coefficients between variations of nutrients and DO 处理组采样点NH +4-N 与DO PO 3-4-P 与DO R 2P t R 2P t 草型区0.6100.0220.2140.249对照组藻型区0.5940.0250.2650.192河口区0.5400.0380.3750.106草型区0.7860.0030.7480.006加藻组藻型区0.88500.7730.004河口区0.8790.0010.8590.0013.2不同湖区对水华堆积的响应不同湖区沉积物本身释放通量存在差异.从表1对照组释放量看,沉积物TN 释放量草型区>藻型区>河口区,TP 释放量则是草型区>河口区>藻型区.范成新等[23]以柱状原样模拟实验(未加藻)比较太湖不同湖区沉积物氮释放差异时,得出草藻型湖区的氮释放通量较外源污染严重水域大的结论,而张路等[24]则在太湖水土界面氮磷交换通量的研究中得出草型湖区比藻型湖区氮磷交换通量大的结论,本实验结果与之相符.草型区(东太湖)释放量较大的原因可能是存在较大的生314环境科学32卷物扰动作用[24],以及其表层沉积物有机质含量最高[23].本实验中测得草型区、藻型区、河口区3个采样点沉积物的背景有机碳值分别为1.69%、0.66%、0.81%.不同湖区的沉积物,在相同的蓝藻水华堆积强度情况下引起的营养盐释放增量也存在差异.加藻培养引起的上覆水NH+4-N、PO3-4-P增量以及沉积物TN、TP释放改变量如表5所示.草型区TN释放并未因加藻有显著改变,TP释放则反而相比对照组减少了,且上覆水中氮营养盐的增加也最小,可见藻华堆积对东太湖草型区沉积物的负面影响不大,这可能是由于草型区的大型水生生物对营养盐有较好的吸附作用,对水土界面的理化环境改变也有一定的缓冲作用.另外也有可能由于夏天草型区自身氮、磷释放量较大,加藻培养引起的改变量相对而言较小,所占释放总量的比例太小,因而在统计上不能体现差异,标准差较大.藻型区和河口区均对加藻有较为明显的响应.藻型区可能由于本身藻含量较高,藻体衰亡使水相有机质含量较高,促进了沉积物氮磷的释放.河口区则可能由于本身污染最为严重,且具有流水动力作用强烈、物质交换频繁、生物种类丰富等特点,对环境改变敏感[25],因此在DO强烈下降时表现出了较大的沉积物释放增量,以及最大的上覆水营养盐增量.表5加藻培养引起的上覆水NH+4-N、PO3-4-P增量以及沉积物TN和TP释放改变量Table5Variations of NH+4-N,PO3-4-P in overlying water and release of TN and TP from sediments by adding algae采样点上覆水NH+4-N增量/mg·L-1沉积物TN释放增量/mg·(m2·d)-1上覆水PO3-4-P增量/mg·L-1沉积物TP释放增量/mg·(m2·d)-1草型区 3.62ʃ0.53-0.2ʃ28.60.053ʃ0.041-4.78ʃ4.92藻型区 5.10ʃ0.6240.7ʃ10.10.219ʃ0.0250.98ʃ0.64河口区 6.57ʃ0.5913.9ʃ39.00.418ʃ0.044 3.60ʃ2.624结论(1)大量的蓝藻水华堆积衰亡大幅降低了上覆水DO浓度,形成极度缺氧的环境,使部分湖区沉积物营养盐的释放量增加,上覆水中NH+4-N、PO3-4-P浓度大幅上升.上覆水营养盐的增量与缺氧程度及蓝藻水华堆积的持续时间明显相关.(2)同样的蓝藻水华堆积程度在不同湖区造成了不同的沉积物释放效应,草型区营养盐释放量与没有藻华堆积时相比反而减小,河口区和藻型区的释放量都有增加,藻型区TN释放量增加较多,河口区TP释放量增加较多.大型浅水湖泊中蓝藻水华堆积衰亡引发的沉积物营养盐释放可能是蓝藻水华状态自维持机制之一.致谢:本实验采样过程中得到中国科学院南京地理与湖泊研究所谢纯刚及戴江玉的帮助,分析过程中得到南京地理与湖泊研究所的张成英以及太湖湖泊生态系统研究站薛静琛的室内实验协助,在此表示诚挚感谢.参考文献:[1]吴庆龙,谢平,杨柳燕,等.湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究[J].地球科学进展,2008,23(11):1115-1123.[2]Qin B Q,Zhu G W,Gao G,et al.A drinking water crisis in Lake Taihu,China:Linkage to climatic variability and lakemanagement[J].Environmental Management,2010,45:105-112.[3]刘国峰,钟继承,何俊,等.太湖竺山湾藻华黑水团区沉积物中Fe、S、P的含量及其形态变化[J].环境科学,2009,30(9):2520-2526.[4]范成新,王春霞.长江中下游湖泊环境地球化学与富营养化[M].北京:科学出版社,2007.13-14.[5]刘凌,崔广柏,王建中.太湖底泥氮污染分布规律及生态风险[J].水利学报,2005,36(8):1-7.[6]S ndergaard M,Jensen J P,Jeppesen E.Internal phosphorus loading in shallow Danish 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氮磷比(NP值)对蓝藻生长的影响有哪些,如何降低氮磷比?

氮磷比(NP值)对蓝藻生长的影响有哪些,如何降低氮磷比?

氮磷比(NP值)对蓝藻生长的影响有哪些,如何降低氮磷比?关于氮磷比对蓝藻生长的影响有五种观点1、认为在氮和磷浓度均较低的贫营养的水体中N/P值会对藻类的生长、繁殖产生明显的影响。

一旦氮、磷浓度达到一定水平,N/P值对藻类生长、繁殖的影响不再明显。

以铜绿微囊藻为例,由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数) 的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素。

2、认为根据N/P的不同,藻类生长的限制条件不同,生物量的增长模型也不一样,主要有将比值分为氮限制(小于10),稳定(10-40),磷限制(大于40)三个区间的观点。

3、认为氮磷比应该成合适比例,或者说是有最佳值,但是最佳值是多少却各有不同,有的学者认为总磷和总氮的浓度分别在0.14-0.62 mg/L、1.82-4.08 mg/L时,藻类繁殖较快,水华暴发迅速,氮磷比在20时最易发生蓝藻水华;有学者认为最适氮磷比值为11.18。

4、认为氮磷比不同时,占优势的藻类也不同。

Smith 和Bierman 认为氮磷比值22∶1是固氮蓝藻占优势的湖泊和其他藻类占优势的湖泊的边界。

5、认为低的氮磷比能导致蓝藻的暴发,一种解释是在缺氮时,所有的蓝藻比其他浮游生物更能争取得到氮。

但是可以肯定的是—氮磷输入的持续降低是有效地对蓝藻暴发长期控制与管理的必要条件。

如何保持氮磷输入的持续降低养殖水体在养殖过程中接受了大量废物,包含未食的饵料、养殖对象的排泄物和粪便以及其水体内部自身底泥等沉积物所释放的氮、磷营养盐,可以用以下方法进行改善:1、物理防治法利用简单的物理方法将养殖水体中的悬浮或浮游有机物尽可能的去除,如人工曝气、挖掘底泥、引水换水等。

2、化学防治法对养殖水体水源进行药物消毒,常用的有生石灰、漂白粉等。

3、生物法向水体中投放某些微生物(丰虾素、反硝化细菌纯粉、芽孢杆菌纯粉等)方式,将水体或底质沉淀物中的有机物、氨氮、亚硝酸氮分解吸收,转化为有益和无害物质,抑制有害细菌的生长。

巢湖流域表层土壤氮磷空间分布特征研究

巢湖流域表层土壤氮磷空间分布特征研究

巢湖流域表层土壤氮磷空间分布特征研究1王长春1,2范荣贵1储昭升*2陈书琴3周佳丽3金相灿2(1.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新 123000;2.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京 100012;3.安庆师范学院资源与环境工程学院,安徽安庆 246011)摘 要采用网格分区法在巢湖流域设置了60个采样点,采取表层土样分析了全氮(TN)、全磷(TP)的空间分布特征。

结果表明:(1)巢湖流域表层土壤TN平均含量1 027mg/kg,变化范围253mg/kg-2 273mg/kg,TP平均含量483 mg/kg,变化范围223 mg/kg -1 173 mg/kg。

(2) 流域表层土壤TN、TP高浓度地区主要集中在东巢湖区域的柘皋河、兆河流域,低浓度地区主要集中在西巢湖区域派河、南淝河—店埠河流域。

(3)与同时期测定的巢湖沉积物TN、TP数据表较表明,土壤氮素对东巢湖沉积物的贡献较大,土壤磷素对东巢湖和西巢湖底泥沉积物的贡献相近。

关键词巢湖;土壤;全氮;全磷;空间分布Abstract setting 60 sampling points use the methods of grid division, analysed the concentration of total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP)of surface soil. researched spatial distribution characteristics of surface soil in Chaohu basin,the results showed that:(1) average concentration of surface soil total nitrogen or total phosphorus in Chaohu basin was 1027mg/kg or 483mg/kg,range from 253mg/kg to 2 273mg/kg and 223mg/kg to 1 173mg/kg.(2)statistical analysis show that,surface soil TN and TP concentration in Chaohu basin had great difference, which have certain homologous.between 7 water systems in Chaohu basin,Zhegao river and Zhao river district surface soil TN and TP concentration relatively high, low concentration district was concentrate on PaiHe, NanFei-Dianbu etc.(3)comparing with contemporary sediment TN and TP, showed that soil N have great influence to sediment in east chaohu, influence of soil P to east chaohu and west chaohu is similar. (4) by comparing with Water quality data in 2005、2006、2007, water quality is worst in nanfei-dianben、paihe、hangbu-fengle basin which are the areas that have high concentration of total nitrogen and total phosphorus in surface soil , having great influence to water quality in located basin.Keywords Chaohu;Surface soil;Total Nitrogen;Total Thosphorus;Spatial distribution在陆地生态系统中,土壤是氮素和磷素等各种养分的主要储积库。

巢湖湖滨带生态修复湿地沉积物氮磷的时空分布特征

巢湖湖滨带生态修复湿地沉积物氮磷的时空分布特征
ZHANG Xiang-lin, HUANG Bai-shun, KUAI Sheng-long, YIN Chen
(Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power, Hefei231603,China)
Abstract:Taking the ecological remediation wetland in the lakeside of Chaohu Lake as the research ob­ ject, the contents of nitrogen and phosphorus in different water gradients, different time and depth of unrepaired wetland sediments are compared. The results show that the contents of TN, NH°+—N, NO3 —N and TP in the Eco~remediation area are all. Below the control area, the NH4+ —N reduction amount is the largest, reaching 41. 2%; the different nitrogen gradients in the sediments show a trend of near—water end > middle — water — end > distal ― water — end ; N让rogen and phosphorus content peaked in July, and then slowly decreasing. In the vertical distribution, TN, NO3—N and TP in sedi­ ments as the depth increases, NH4+ — N subsurface (5 —10 cm) is the highest. Key words: Chaohu, nitrogen, phosphorus, lakeside zone, spatial and temporal distribution

(整理)巢湖蓝藻爆发成因与解决方案.

(整理)巢湖蓝藻爆发成因与解决方案.

摘要2013年3月份安徽巢湖蓝藻爆发再次引起社会环保业的关注。

同时揭示我国环保面临的艰难境地。

从分析巢湖的营养化的发生,发展,蓝藻水华爆发的原因机制入手,提出湖泊营养化治理和蓝藻水华控制的途径与措施。

研究表明,巢湖之所以富营养化严重且难以治理,主要是地处长江与淮河两大河流之间,属长江下游左岸水系营养本底高;由于水浅和沉水植被的退化使得频繁的风浪扰动造成内源营养盐负荷维持在一个非常高的水平;而流域内社会经济的高速发展,进一步加剧了巢湖富营养化进程。

蓝藻水华爆发一方面与蓝藻本身的生理特征有关,如固碳、伪空泡、光吸收及营养盐利用的能力;另一方面则与系统内物理、化学、生物环境有关,如独特的浅水湖泊水下光场结构和低的捕食压力。

巢湖的富营养化治理需遵循控源截污、湖泊生态修复和流域管理的原则,具体措施包括前置库和人工湿地的面源污染物控制技术;物理机械和生物去除内源营养盐削减技术;沉水植被恢复的湖泊生态修复技术。

而蓝藻水华的控制技术则包括围隔拦截和导流的物理工程方法、絮凝沉降和抑藻物添加的化学工程方法以及生态浮床和生物操纵的生态工程方法。

具体使用时,需要先诊断、后治理。

关键字:巢湖蓝藻富营养化治理生态一.巢湖区位中国第五大淡水湖泊。

跨巢湖市、合肥市、肥西县、肥东县和庐江县。

因状若鸟巢和春秋战国时属楚境巢国,故名巢湖;又因西晋时属庐江郡居巢县,故又名居巢湖,俗称焦湖。

大致成湖于上更新世末至全新世初期(约12 000aBP)。

初时,巢湖范围西近六安双河镇,北抵今合肥市,南与庐江白湖相连,面积逾2 000.0km2。

后因入湖泥沙的不断淤塞和围垦,湖面逐渐收缩。

底质以岩性、粘土及沙土为主;东西长54.5千米,南北宽15.1千米,最大宽度21千米,湖岸线总长184.66千米,岸线发育系数1.89,岛屿率0.13%;当水位8~10米时,面积753~774平方千米,湖容17.2~32.3亿立方米,海拔高度一般在400~500米;巢湖流域河网密布,水系发育,33条河流分属7个水系,除裕溪河为巢湖与长江唯—自然通道外,其余6个水系呈放射状入巢湖,丰乐河-航埠河水系从西、南淝河-店埠河水系从北、白石山河水系从南3个方向流向巢湖,其年径流量占全流域径流总量的72.6%。

巢湖沉积物总磷含量及无机磷形态的研究

巢湖沉积物总磷含量及无机磷形态的研究

第21卷第4期2007年8月水土保持学报Journal of Soil and W ater Conservati onV ol.21N o.4A ug.,2007 巢湖沉积物总磷含量及无机磷形态的研究Ξ王绪伟1,王心源1,2,封 毅2,薛纪萍1(1.安徽师范大学环境科学学院,安徽芜湖241003;2.安徽师范大学国旅学院,安徽芜湖241003)摘要:以巢湖为研究对象,分析研究了巢湖沉积物总磷含量的水平、垂直分布以及磷的无机形态。

表明结果:巢湖表层沉积物中的总磷含量范围在013~111m g g间,平均含量为0155m g g。

总磷含量的水平分布有由北向南递减的趋势,河口沉积物总磷的垂直分布出现变化程度的差异。

巢湖沉积物无机形态的磷主要以Fe-P、Ca-P为主,两者之和为总磷的80%以上,但Fe-P与Ca-P表现出相异的空间变化特征。

关键词:巢湖; 沉积物; 磷形态;中图分类号:X524;X13113 文献标识码:A 文章编号:100922242(2007)0420056204Study on Con ten t of Tot a l Phosphorus and For m s ofI norgan i c Phosphorus i n Sedi m en ts of Chaohu LakeWAN G Xu2w ei1,WAN G X in2yuan1,2,FEN G Yi2,XU E J i2p ing1(11Colleg e of E nv ironm ent S ciences,A nhui N or m al U niversity,W uhu241003;21Colleg e of T erritorial R esources and T ouris m,A nhui N or m al U niversity,W uhu241003)Abstract:L evel and vertical distributi ons of to tal content of pho s pho rus and phos phorus s peciati on in the sedi2 m en ts in Chaohu lake w ere exa m ined and analyzed1T he results show ed that the con ten t of total pho s phorus in the surface sedi m en t w ere ranged from013m g g to111m g g,and the average content w as0155m g g1T he trend of level distributi ons decreased gradually from north to s outh1V ertical distributi on s in the sedi m ents of the river mouth ex isted the difference of change degree1T he iron and calcium bounded pho s phorus w ere the p reponderan t for m s in the surface sedi m ent,w h ich the to tals occup ied above80%of the total pho s phorus1But Fe-P and Ca-P had the character of contrary s pace distributi on1Key words:Chaohu lake; sedi m ents; phos phorus s peciati on沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库,营养物质在沉积物中不断累积,成为湖泊内负荷的主要来源[1~2]。

巢湖表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价

巢湖表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价

生态环境学报 2017, 26(12): 2120-2125 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目:国家自然科学基金项目(31670466);科技部基础性工作专项(2013FY111802);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07501-002-008)作者简介:苗慧(1993年生),女,硕士研究生,主要从事水处理研究。

E-mail: m1058161050@*通信作者,E-mail: caiyj@收稿日期:2017-09-05巢湖表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价苗慧1, 2,沈峥1, 2,蒋豫3, 4,石惠娴1,张亚雷2,蔡永久4*1. 同济大学国家设施农业工程技术研究中心,上海 200092;2. 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092;3. 江苏省生态环境评估中心,江苏 南京 210036;4. 中国科学院南京地理与湖泊研究所//中国科学院流域地理学重点实验室,江苏 南京 210008摘要:巢湖是中国第五大淡水湖,近年来富营养化问题严重,氮、磷、有机质增加是导致湖泊富营养化的重要驱动因素,而沉积物是湖泊氮、磷、有机质的主要归宿地。

因此,了解巢湖沉积物氮、磷、有机质的含量及分布特征,对探明巢湖沉积物营养物质的污染状况及其富营养化控制与治理具有重要参考意义。

在全湖布设了33个样点,对表层(0~10 cm )沉积物进行采样,分别采用重铬酸钾-硫酸硝化法、高氯酸-硫酸酸熔-钼锑抗比色法和烧失量法(550 ℃,焙烧5 h )测定沉积物总氮(TN )、总磷(TP )以及有机质(OM )含量,分析了TN 、TP 和OM 含量的空间分布特征及相关性,并运用综合污染指数法和有机污染指数法评价其污染程度。

结果表明,表层沉积物TN 、TP 和OM 的含量范围(以下均称为范围)分别为64~3005 mg ∙kg -1、333~2122 mg ∙kg -1、1.79%~10.38%,均值分别为1737 mg ∙kg -1、691 mg ∙kg -1、5.86%;空间上均表现为西湖区高于东湖区。

学术论坛:(一)湖泊富营养化治理——控磷?还是控氮?

学术论坛:(一)湖泊富营养化治理——控磷?还是控氮?

学术论坛:(一)湖泊富营养化治理——控磷?还是控氮?全文共5814字,阅读大约需要18分钟。

许博士课堂 | Algae-Hub 制作编者按湖泊富营养化是一个全球性的问题,其中氮磷控制是治理的重要手段。

然而氮磷控制策略不仅在学界一直争论不休,在实践中也往往“胜负难料”。

因此,我们选择这一话题作为Algae–Hub学术论坛的开篇之作。

一方面,该话题是当前的热点,被多篇文章和报道热议,为了厘清理论的来龙去脉,同时将各种代表性的观点收集整理,以飨读者。

另一方面,恰闻许海博士最近在整理这方面的文献资料,所以这里请他主笔此文,供大家鉴赏。

Algae–Hub学术论坛将推出系列文章,敬请关注和期待。

1控磷控氮之争控氮控磷之争 | Algae-Hub 制作观点一:湖泊富营养化治理只需控磷,无需控氮。

基于37年的全湖实验结果,加拿大学者发现,单独控磷即可以显著抑制藻类生长,而单独控氮则会诱导固氮蓝藻的产生,固氮蓝藻可以通过固氮满足自身的氮需求,不能有效降低藻类生物量,由此提出湖泊富营养化治理只需控磷,无需控氮的观点。

控磷观点观点二:富营养化治理需要氮磷同时控制控磷观点在国际上引起了很大争议,很多学者对此持反对态度,他们在科学杂志上展开了激烈的争论。

以Conley 为代表的一批学者提出湖泊富营养化的治理需要靠两条腿走路,氮磷同时控制更有效果。

他们认为很多湖泊发生富营养化后,水体磷在底泥和水相之间快速循环,同时很多湖泊藻类往往以非固氮蓝藻为优势,同时控制氮磷可以显著降低藻类生物量,只控磷的策略不仅无法在一些富营养化湖泊中发挥作用,还会导致大量的氮进入海湾和海洋。

“Controlling eutrophication: nitrogen and phosphorus”Conley et al. Science 322: 1014-1015, Feb, 2009控氮控磷观点Shindler 等人立即回应,认为控氮还需要更多事例支持!质疑控氮:控氮还需要更多的案例支持!Shindler 等人认为通过控磷成功的案例有很多,控氮还需要更多的案例支持!Reply of Conley et al.'Eutrophication: More Nitrogen Data Needed'W. Schindler and R.E. Hecky. Science 2009, 24: 721-722.质疑控氮然而,水生态系统固氮并不是总能实现的,而且控磷措施在很多浅水富营化湖泊都没有成功。

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Influence of algae bloom on distribution of total and speciation of nitrogen and phosphorus in the surface sediments from Lake Chaohu. KONG Ming1,2 , ZHANG Lu1, YIN Hong-bin1*, CAI Yong-jiu1, GAO Jun-feng1 (1.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China ; 2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). China Environmental Science, 2014,34(5):1285~1292 Abstract:Surface sediment and overlying water from Lake Chaohu were sampled before (in April) and after (in July) algal bloom. Total and speciation of nitrogen and phosphorus in the sediments were analyzed, and their relationship with algal bloom was discussed. Algal bloom could increase the concentrations of nitrogen and decrease the concentrations of phosphorus from surface sediments, and therefore weaken the heterogenicity of sediment phosphorus concentrations. The algal bloom did not cause the obvious fluctuation of concentrations and proportion of nitrogen speciation (NH4+-N, NO3--N, Org-N), but decrease the concentrations and proportion of reactive phosphorus (LP and Fe/Al-P) rather than the proportion and content of Ca-bound P (Ca-P) in surface sediments. Meanwhile, algal boom decrease the concentrations of surface sediment bioavailable phosphorus (AAP) in whole lake. Correlation analysis indicated that the concentration of Chlorophyll-a correlated significantly with Fe/Al-bound P (Fe/Al-P) and organic phosphorus (OP) (P<0.05) but with the nitrogen forms (NH4+-N, NO3--N, Org-N) in surface sediments. These results indicated that phosphorus mainly Fe/Al-P and AAP in surface sediment played an important role in promoting algae bloom in Lake Chaohu and indicated that nitrogen and its fractions in surface sediment contributed less to the algal bloom in Lake Chaohu. Key words:algae bloom;sediment;nitrogen and phosphorus;speciation;bioavailability
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(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减 小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素 a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态 氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P 及 AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱. 关键词:蓝藻暴发;沉积物;氮磷;形态;生物有效性 中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:1000-6923(2014)05-1285-08
磷通常被认为是湖泊富营养化的主要限制因 子 ,而湖泊沉积物中磷的持续释放被认为是湖 泊富营养化问题得不到有效改观的直接原因. 通 常,沉积物中的磷形态分为弱吸附态磷、 铁铝结合 态磷、有机磷、钙结合态磷以及残渣态磷.湖泊水 体中磷的浓度与沉积物磷形态转化密切相关, 因 此弄清湖泊蓝藻水华与沉积物磷形态之间的关 系, 对于认识湖泊富营养化的产生机制具有重要
温保温箱内保存,于 24h 内带回实验室内 4℃下 冷藏.利用水质速测仪(YSI)现场测定水体 pH 值、 溶 解 氧 (DO) 等 理 化 指 标 . 水 样 于 实 验 室 内 用 0.45μm 过滤,冷藏待分析,滤膜用于叶率素 a(Chla)的分析.Chl-a 的测定采用热乙醇提取法[14];上 覆水总氮(TN),总磷(TP)采用过硫酸钾消解法[15]; 铵态氮 (NH4+-N) 的测定采用纳氏试剂分光光度 法[15]. 1.2.2 沉积物的采集及分析 采用彼得森采样 器采集表层沉积物(0~15cm)样品.各个采样点的 沉积物样品混匀后置于低温保温箱内保存 , 于 24h 内带回实验室内 4℃下冷藏.于实验室内,将 沉积物样品风干、研磨,过 100 目尼龙筛后,装入 样品袋封口备用. 采用 Psenner 的磷连续提取法[16 17],将磷形 态 分 为 弱 吸 附 态 磷 (LP) 、 铁 铝 结 合 态 磷 (Fe/Al-P)、有机磷(OP)、钙磷(Ca-P)和残渣态磷 1 材料和方法 (Res-P);生物有效磷(AAP 和 Olsen-P)采用 Zhou 1.1 研究区域 等的化学提取法[18],连续提取剂及生物有效磷用 于 2013 年巢湖蓝藻暴发前(4 月)和蓝藻暴发 钼蓝比色分光光度法测定;总氮(TN)采用碱性过 期(7 月),对巢湖进行 2 次现场调查和样品采集, 硫酸钾消解法[15];沉积物铵态氮(NH4+-N)和硝态 利用 GPS 全球卫星定位系统在全湖设 33 个采 氮(NO3 -N)分别采用 KCl 浸提-蒸馏法,酚二磺 样点位,采样点分布如图 1 所示. 酸比色法测定[19];浸提液中的 NH4+-N,采用纳氏 试剂分光光度法测定[15];有机质含量以沉积物干 样在 550℃下灼烧 6h 的烧失量(LOI)表示[20]. 2 2.1 结果与讨论
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者也提出了湖泊氮磷共同控制的策略[6 8]. 巢湖是我国第五大淡水湖泊,位于安徽省中 部,介于 302528N~314328N 和 1171654E~ 1175146E 之间,水域面积 760km2,平均水深约 3m,属于浅水型富营养化湖泊[9].近年来巢湖频繁 暴发严重的蓝藻水华,尤其是在夏季大量繁殖,西 半湖区域内繁殖更加旺盛 , 覆盖率可达湖面的 60%~80%,边缘厚度最高可达 20~30cm[10]. 以往研究主要集中在巢湖沉积物氮磷的赋 存形态以及底泥营养盐释放的影响因素[11 12].而 针对蓝藻暴发前后氮磷分布以及生物有效性的 研究涉及较少[13],沉积物不同形态氮磷与蓝藻水 华的关系尚不清楚.因此,本文研究了蓝藻暴发前 后沉积物氮磷及其形态含量的变化,分析不同氮 磷形态与蓝藻水华的关系,以便理解巢湖蓝藻水 华暴发的机制.
表 1 巢湖表层沉积物及上覆水理化性质 Table 1 Physicochemical properties in surface sediments and overlying water
上覆水 月份 参数 最大值 4 最小值 平均值 最大值 7 最小值 平均值 pH 值 9.03 7.36 8.50 9.28 7.71 8.67 DO (mg/L) 13.1 7.72 9.63 12.3 7.46 9.25 TN (mg/L) 5.28 1.23 2.48 3.01 0.67 1.75 TP (mg/L) 0.81 0.05 0.16 0.57 0.02 0.12 NH4+-N (mg/L) 1.177 0.128 0.489 2.005 0.090 0.437 Chl-a (mg/L) 17.16 2.54 10.59 135.4 2.30 33.56 沉积物 pH 值 7.36 6.89 7.11 7.55 7.01 7.25 LOI (%) 8.07 1.64 5.06 8.72 2.08体为对象,于蓝藻暴发前(4 月)和蓝藻暴发期(7 月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征, 并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布 的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、 NO3 -N 和 Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷
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