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太湖草型湖区沉积物中生物易降解物质组成与分布规律

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环境科学 2019年第10期40卷 4505-4512页

作者：祁闯方家琪张利民司泽君黄和笑王卓森李翔王磊王国祥南京师范大学环境学院南京210097 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏省环境演变与生态建设重点实验室江苏省水土环境生态修复工程实验室南京210023 华东师范大学计算机科学与软件工程学院上海200062

为研究富营养化条件下草型湖区水生植物碎屑快速沉积对沉积物中有机质组成及营养状态的影响,选取太湖胥口湾为研究区,采集沉积物柱状样,探究沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解物质的组成和分布规律.结果表明,胥口湾沉积物中色素、... 详细信息

为研究富营养化条件下草型湖区水生植物碎屑快速沉积对沉积物中有机质组成及营养状态的影响,选取太湖胥口湾为研究区,采集沉积物柱状样,探究沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解物质的组成和分布规律.结果表明,胥口湾沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解物质整体表现为表层富集特征,主要集中在沉积物表层15 cm;沉积物中氮负荷高于磷负荷,且存在显著的空间差异性;沉积物TN含量在127. 2~2 092. 8 mg·kg-1,沉积物TP含量在222. 1~528. 4 mg·kg-1,水生植物分布区(1 033. 6 mg·kg-1)氮负荷显著高于无植被区(325. 2 mg·kg-1).沉积物中生物易降解物质以糖类(3. 7 mg·g-1)为主,其次是脂类(2. 8 mg·g-1)和蛋白质(2. 3 mg·g-1);水生植物碎屑残体是沉积物中营养盐和易降解有机质的主要来源,水生植物分布区沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解有机质含量均显著高于无植被区(P <0. 01);胥口湾沉积物逐渐由中营养状态向富营养状态过渡,整体已经趋向于富营养化状态,在今后的湖泊管理和调控过程中需予以关注.

关键词：太湖生物易降解物质草型湖区沉积物营养盐

太湖藻型及草型湖区底泥内源污染及释放机制研究

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环境科学学报 2023年第6期43卷 247-257页

作者：张曼殷鹏支鸣强周珺尹洪斌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 中国科学院大学北京100049 江苏省水资源服务中心南京210029 江苏省太湖地区水利工程管理处苏州215128 无锡市河湖治理和水资源管理中心无锡214008

太湖是一个多生态类型的大型浅水富营养化湖泊,不同湖区底泥内源污染及释放特征差异显著.以太湖草型湖区贡湖湾和藻型湖区竺山湾为研究对象,研究分析草/藻型湖区底泥内源污染及其释放的季节性变化规律.结果表明,表层底泥(0~10 cm)总氮(... 详细信息

太湖是一个多生态类型的大型浅水富营养化湖泊,不同湖区底泥内源污染及释放特征差异显著.以太湖草型湖区贡湖湾和藻型湖区竺山湾为研究对象,研究分析草/藻型湖区底泥内源污染及其释放的季节性变化规律.结果表明,表层底泥(0~10 cm)总氮(TN)、总磷(TP)和有机质含量季节性变化明显,其中,藻型湖区底泥TN、TP含量在冬季较高,但在夏季急剧降低,而草型湖区底泥TN、TP含量在春季急剧降低.总体来说,藻型湖区碳、氮、磷含量年际波动均高于草型湖区,约是其含量的1.25倍.草型湖区沉积物间隙水中可溶性磷酸盐(SRP)在冬、春、夏季的均值分别为0.07、0.08、0.18 mg·L^(-1),间隙水中氨氮(NH_(4)^(+)-N)在冬、春、夏季的均值分别为1.41、1.59、3.19 mg·L^(-1),Fe^(2+)浓度分别为0.14、0.80、0.13 mg·L^(-1).藻型湖区沉积物间隙水中SRP在冬、春、夏季的均值分别为0.51、1.47、2.07 mg·L^(-1),间隙水中NH_(4)^(+)-N在冬、春、夏季的均值分别为1.45、1.84、3.56 mg·L^(-1),Fe^(2+)浓度分别为0.37、0.59、0.06 mg·L^(-1).草/藻型湖区底泥NH_(4)^(+)-N在冬、春、夏季的释放速率分别为0.34、2.36、3.23 mg·m^(-2)·d^(-1)(草型湖区)和2.50、3.66、2.96 mg·m^(-2)·d^(-1)(藻型湖区),磷酸根(PO43-)在冬、春、夏季的释放速率分别为0.01、0.07、0.22 mg·m^(-2)·d^(-1)(草型湖区)和0.79、4.41、5.03 mg·m^(-2)·d^(-1)(藻型湖区).藻型湖区沉积物氨氮释放速率的年均值为草型湖区的1.54倍,磷酸根释放速率是草型湖区的34.72倍.底泥磷形态分析表明,藻型湖区活性磷是草型湖区的1.74倍,且主要以铁磷构成为主,而草型湖区主要以惰性的钙磷为主,占TP的43.53%.草/藻型湖区底泥磷组分构成的差异可能是造成两者底泥释放差异的主要原因.以上研究结果对于深入理解草/藻型湖区内源污染及其活化机制具有重要的作用.

关键词：太湖草型湖区藻型湖区内源污染释放机制

太湖草、藻型湖区沉积物-水界面厚度及环境效应研究

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中国环境科学 2013年第1期33卷 132-137页

作者：王永平朱广伟洪大林秦伯强南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 中国科学院南京地理与湖泊所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008

在太湖草、藻型湖区采样,分别测定了1,3,5,10,15cm 5层沉积物和沉积物表面以上5,20,35cm处及水表面以下20cm处4层水的多项指标.结果表明：草型湖泊水柱中SS总、SS有机、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区;草型湖区水柱中S... 详细信息

在太湖草、藻型湖区采样,分别测定了1,3,5,10,15cm 5层沉积物和沉积物表面以上5,20,35cm处及水表面以下20cm处4层水的多项指标.结果表明：草型湖泊水柱中SS总、SS有机、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区;草型湖区水柱中SS总、SS有机、TN、TDN和TP都呈现出越往下浓度越高的趋势,而藻型湖区各水层间差异不明显.两类湖区沉积物的TN、TP、TOC和粒径都在3~5cm处出现拐点;草型湖区沉积物溶解氧层厚度（〈1mm）小于藻型湖区（〈2.5mm）.可见在不同的生境类型以及不同的指标体系下,沉积物-水界面的厚度也相应不同.

关键词：沉积物-水界面厚度草型湖区藻型湖区太湖

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太湖草藻型湖区磷赋存特征及其环境意义

环境科学 2019年第12期40卷 5358-5366页

作者：耿雪文帅龙孙培荣徐楚天李大鹏黄勇苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 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 中国科学院大学北京100049

研究草藻型湖区上覆水和沉积物磷赋存特征及环境意义有助于明晰磷在沉积物-水界面的迁移转化过程,对于深入理解不同类型湖区的富营养化过程及富营养化湖泊的治理具有重要现实意义.在太湖典型草藻型湖区进行四季多点采样,分析草藻型湖区... 详细信息

研究草藻型湖区上覆水和沉积物磷赋存特征及环境意义有助于明晰磷在沉积物-水界面的迁移转化过程,对于深入理解不同类型湖区的富营养化过程及富营养化湖泊的治理具有重要现实意义.在太湖典型草藻型湖区进行四季多点采样,分析草藻型湖区水体及沉积物中不同磷形态的时空差异,并揭示其环境意义.结果表明:①藻型湖区上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)显著高于草型湖区,时间分布上大都表现出夏秋高于冬春的特点,PP是TP的主要组成部分,占比71. 8%~89. 6%.叶绿素(Chl-a)浓度与上覆水中磷赋存形态呈相似的时空分布特征.②藻型湖区表层沉积物TP含量为372. 38~529. 64 mg·kg-1,草型湖区为304. 29~454. 27 mg·kg-1,藻型湖区表层沉积物TP含量明显高于草型湖区,冬季沉积物TP含量最高,夏季最低,这与外源污染的输入以及不同环境条件下内源磷在沉积物和上覆水间的迁移转化有关.③沉积物中不同磷赋存形态数量分布由小到大依次均为:NH4Cl-P、Fe-P、Org-P、Res-P、Al-P和Ca-P.表层沉积物Mobile-P(NH4Cl-P+Fe-P+Org-P)在TP中的占比藻型湖区为9. 10%~16. 93%,略高于草型湖区8. 11%~13. 50%,Res-P在TP中占比藻型湖区为10. 06%~14. 97%,草型湖区为11. 02%~20. 28%.藻型湖区内源磷释放风险大,不利于磷的固定与埋藏.不同类型的湖区富营养化程度明显不同,在磷的释放与埋藏中也表现出不同变化特点.藻型湖区因其较高的内源磷负荷和释放潜力,值得特别关注.

关键词：太湖藻型湖区草型湖区磷赋存形态分布特征

长湖草/藻型湖区浮游植物群落特征及与环境因子的关系

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水生态学杂志 2024年第2期45卷 102-110页

作者：章叶飞李滔张露胡琴刘章勇杨军长江大学农学院湖北荆州434025 长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心湖北荆州434025

研究长湖草型湖区和藻型湖区浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,为长湖草型湖泊生态系统的培植、水环境保护和生态修复提供理论支撑。根据长湖形态特征共设5个采样点,于2020年4、7、10月和2021年1月进行采样调查,测定水化学指... 详细信息

研究长湖草型湖区和藻型湖区浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,为长湖草型湖泊生态系统的培植、水环境保护和生态修复提供理论支撑。根据长湖形态特征共设5个采样点,于2020年4、7、10月和2021年1月进行采样调查,测定水化学指标并鉴定浮游植物样品,通过对湖泊内草型湖区(水生植物为主)和藻型湖区(水生植物分布较少或无水生植物覆盖)浮游植物群落结构进行对比分析。结果表明,草型湖区和藻型湖区分别鉴定出浮游植物80种和91种,以绿藻门种类数最多,分别为38种和50种。两类湖区均以小球藻属(Chlorella)和小环藻属(Cyclotella)为主要优势属。草型湖区和藻型湖区浮游植物丰度分别为0.59×10^(7)~2.34×10^(7)个/L和0.73×10^(7)~3.06×10^(7)个/L,生物量分别为8.98~18.98 mg/L和10.08~28.25 mg/L。藻型湖区多样性指数略高于草型湖区,两湖区水质整体为轻污染到中污染。冗余分析(RDA)结果显示,草型湖区浮游植物优势种主要受水温、DO、TN、TP和水位影响,藻型湖区主要受DO、TN、氮磷比和水位影响。

关键词：浮游植物环境因子草型湖区藻型湖区长湖

太湖草/藻型湖区沉积物-水界面环境特征差异

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湖泊科学 2013年第2期25卷 199-208页

作者：王永平朱广伟洪大林秦伯强南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 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

在太湖草、藻型湖区进行冬、夏两季多点采样,分别对采样点的水环境特征、泥面以上5 cm上覆水中营养盐以及沉积物的含水量、中值粒径、有机碳、氮、磷、金属元素和溶解氧进行测定.结果表明:夏季藻型湖区表层水体pH高于中、底层,冬季草型... 详细信息

在太湖草、藻型湖区进行冬、夏两季多点采样,分别对采样点的水环境特征、泥面以上5 cm上覆水中营养盐以及沉积物的含水量、中值粒径、有机碳、氮、磷、金属元素和溶解氧进行测定.结果表明:夏季藻型湖区表层水体pH高于中、底层,冬季草型湖区各层水体pH高于藻型;草型湖区水体浊度夏季低于藻型,冬季反之;藻型湖区上覆水中的硝态氮和磷酸根浓度显著高于草型;草型湖区沉积物中含水量冬季显著高于夏季;草型湖区沉积物中总有机碳显著高于藻型;Fe、Zn、Ca、Pb、Na和K等元素在草、藻型湖区间差异显著;沉积物中溶解氧表现为冬季深于夏季,藻型深于草型的规律.

关键词：沉积物-水界面草型湖区藻型湖区太湖

颗粒物沉降影响下草/藻型湖区沉积物-水界面氮交换特征及机制

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湖泊科学 2024年

作者：韩汶轩陈秋羽何煦谭立贤刘成张雷中国科学院南京地理与湖泊所湖泊与环境国家重点实验室中国科学院大学广西大学资源环境与材料学院

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象，开展了为期一年的野外月度调研，分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物—水界面交换特征，... 详细信息

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象，开展了为期一年的野外月度调研，分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物—水界面交换特征，研究了颗粒物沉降对草/藻型湖区沉积物—水界面氮赋存形态转变及迁移的影响。结果表明，草/藻型湖区水体总氮（TN）浓度年变化范围分别为0.50～1.51mg/L（均值为（0.97±0.23）mg/L）和1.77～6.12mg/L（均值为（3.67±1.36）mg/L），藻型湖区水体各形态氮浓度普遍高于草型湖区，且季节性变化更加显著。草/藻型湖区悬浮颗粒物中TN含量年均值分别为(6998.48±1413.87)mg/kg和(5162.63±2205.13)mg/kg，沉积物TN平均含量分别为(4219.75±216.62)mg/kg和(3187.88±103.07)mg/kg，呈现草型湖区显著高于藻型湖区、颗粒物显著高于沉积物的特征。NH3-N是两个湖区颗粒物和沉积物中有效态氮的主要赋存形式，藻型湖区沉积物中NH3-N的释放主要集中在夏季，而草型湖区则以夏、秋两季为主。有效态氮高度富集的颗粒物不断沉降是造成沉积物中氮含量改变的重要原因，且藻型湖区有效态氮所占比例（5.17%）在藻类水华季节高于草型湖区（4.34%）。草型系统向藻型系统的转变可能会升高水体颗粒物浓度并加剧沉积物颗粒再悬浮过程，颗粒物沉降和再悬浮交替加剧了沉积物—水界面处氮的交换过程，在未来的湖泊内源氮管理中应更加重视颗粒物的作用。

关键词：太湖草型湖区藻型湖区悬浮颗粒物内源氮负荷

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太湖草、藻型湖区水环境特征对比及成因分析

太湖草、藻型湖区水环境特征对比及成因分析

作者：张蓉河海大学

学位级别：硕士

东太湖和梅梁湾是太湖的两个典型湖区,虽然同处一个湖泊中,有着相似的物理、外源负荷和气象、气候条件,然而它们却分别处于两种截然不同的状态——“草型清水状态”和“藻型浊水状态”。这就是有名的富营养化浅水湖泊的“双稳态现象”。... 详细信息

东太湖和梅梁湾是太湖的两个典型湖区,虽然同处一个湖泊中,有着相似的物理、外源负荷和气象、气候条件,然而它们却分别处于两种截然不同的状态——“草型清水状态”和“藻型浊水状态”。这就是有名的富营养化浅水湖泊的“双稳态现象”。文章从趋势分析、营养水平评价、时空相关分析和主控因子分析四个方面对草型湖区和藻型湖区的水环境分别进行了分析。其中趋势分析采用2002年实测资料;营养水平评价参考太湖富营养化程度评价标准,采用基于层次分析的模糊评价方法;时空相关分析基于相关系数进行;主控因子分析基于主成分分析方法进行。结果表明:草型湖区水环境主要受“水体浊度”、“N、P营养水平”和“水深”的影响,受藻类生物量的影响较小;生长期内水质明显好于非生长期,生长期水质的空间分异也明显大于非生长期;春季水体营养水平最高,而藻类生物量却最低。藻型湖区水环境主要受“C、N、P元素”、“藻类生长和有机污染”、“水体浊度”及“水温”的影响,受藻类生物量的影响较大;生长期水质明显差于非生长期,生长期水质的空间分异也明显小于非生长期;水体中藻类生长与其营养水平一致。无论从全湖平均还是从典型点来看,草藻型湖区水体水环境差异都很显著。文章从两湖区藻类生物量及水体N、P元素含量角度分析了这种差异的形成原因。结果表明:两湖区N元素含量差异显著,草型湖区大大低于藻型湖区,但二者P元素含量差异不大;草型湖区水体藻类生长受N元素影响较大,P元素影响较小,藻型湖区却正好相反;春季草型湖区藻类生长的抑制可能与水体中可利用态N(NH-N、NO-N)含量的低值有关。查阅相关文献,文章还对近几十年来草藻型湖区的状态发展进行了分析。结果表明:目前东太湖的“草型清水状态”有所波动,而梅梁湾的“藻型浊水状态”却日趋稳定。这一方面警示人们维持草型湖区“清水态”的紧迫性,另一方面也说明了迫使藻型湖区跳出“浊水态”的艰巨性。

关键词：浅水湖泊双稳态草型湖区藻型湖区水环境

太湖草型/藻型湖区底栖微生物群落结构及其对碳源利用的比较研究

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太湖草型/藻型湖区底栖微生物群落结构及其对碳源利用的比较研究

作者：程冬梅暨南大学

学位级别：硕士

沉水植物和浮游植物分别是草型湖区和藻型湖区的主要初级生产者，对微食物网结构与功能有重要的影响。本文调查分析了太湖草型湖区（东太湖）和藻型湖区（梅梁湾）柱状沉积物样品垂直分层中环境因素的差别，采用磷脂脂肪酸（phospholipi... 详细信息

沉水植物和浮游植物分别是草型湖区和藻型湖区的主要初级生产者，对微食物网结构与功能有重要的影响。本文调查分析了太湖草型湖区（东太湖）和藻型湖区（梅梁湾）柱状沉积物样品垂直分层中环境因素的差别，采用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids, PLFAs）的图谱分析技术,比较分析了草型湖区和藻型湖区的底栖微生物群落结构的差异，并采用线性冗余分析（Redundancy analysis，RDA）解释了不同生境下微生物群落结构差异及其与环境变量之间的关系。结果表明：（1）东太湖湖区和梅粱湾湖区的微生物总生物量和多样性具有明显的垂直变化，随着深度的增加呈现下降的趋势。冗余分析（redundancy analysis, RDA）结果表明梅粱湾湖区表层沉积物的微生物群落与TOC、TN、TP和Chl a呈正相关关系，底层沉积物的则呈负相关关系。因此，TOC, Chl a, TN和TP的浓度是导致梅粱湾湖区微生物群落垂直差异的主要原因;（2）梅粱湾湖区的微生物生物量明显高于东太湖湖区的。RDA结果表明东太湖湖区底栖微生物群落结构与pH呈正相关关系;反之，梅粱湾湖区底栖微生物群落结构与pH呈负相关关系。因此，pH是影响东太湖湖区和梅粱湾湖区沉积物微生物群落的主要环境因子;（3）沉积物中细菌的相对丰度随着深度的增加呈上升趋势，18:2ω6和20:4ω6分别是真菌和原生动物的生物标记物，主要发现于表层沉积物中，说明细菌的相对丰度在一定程度上受到资源性竞争和捕食压力的控制。通过构建六组室内微型生态系统：草型沉积物系统：草型沉积物对照（草组），草型沉积物+苦草碎屑（草草组），草型沉积物+微囊藻碎屑（草藻组）;藻型沉积物系统：藻型沉积物对照（藻组），藻型沉积物+苦草碎屑（藻草组），藻型沉积物+微囊藻碎屑（藻藻组），研究了不同沉积物系统中不同碳源对底栖细菌群落的影响。试验结果表明：（1）藻型沉积物系统实验组对营养物质的消耗量显著多于草型沉积物系统实验组，说明藻型沉积物系统细菌的生产力高于草型湖区的。并且，添加蓝藻碎屑实验组的营养盐消耗量大于添加苦草实验组，说明蓝藻碎屑对细菌生产力的刺激效应大于苦草碎屑;（2）PCoA和聚类分析结果表明，草型系统的细菌群落在面临外界碳源压力时有更好的稳定性。（3）在各处理组中，Proteobacteria的相对丰度均为最高，但在藻型沉积物系统实验组的相对丰度高于草型沉积物实验组，说明Proteobacteria更喜欢利用藻类作为能量来源来维持自身生长的需求。本研究表明碳源的含量和质量以及环境因子是影响底栖微生物群落的重要因素。

关键词：草型湖区藻型湖区碎屑微生物群落结构环境因子