太湖流域營養(yǎng)物質(zhì)與砷汞的生物地球化學(xué)循環(huán)特征.pdf

1、太湖流域是我國長江三角洲地區(qū)經(jīng)濟和文化中心，社會和經(jīng)濟高度發(fā)展。太湖流域的人類活動導(dǎo)致了流域湖泊及濕地均面臨嚴重的環(huán)境問題，湖泊富營養(yǎng)化是該地區(qū)危害最大的環(huán)境問題之一。近年來，國內(nèi)外研究者已經(jīng)針對太湖流域湖泊河流以及太湖富營養(yǎng)化做了大量的研究，然而這些研究主要針對太湖典型的湖區(qū)以及流域主要入湖河流。本課題分別選取太湖流域湖蕩濕地和太湖全湖作為研究對象，首先，對太湖全湖主要生源要素（碳氮磷）的空間分布特征進行調(diào)查研究，探討了不同湖區(qū)沉積物

2、營養(yǎng)分布特征與藍藻水華的響應(yīng)機制、分析了沉積物主要生源要素磷累積過程及沉積特征;其次，對太湖流域湖蕩濕地進行調(diào)查研究，分析了湖蕩濕地沉積物和水體中主要生源要素的空間分布特征、評價了湖蕩濕地水質(zhì)狀況、富營養(yǎng)化程度以及沉積物中重金屬砷(As)和汞(Hg)的污染狀況。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)太湖表層沉積物各化學(xué)因子、主要生源要素以及磷形態(tài)含量在八個代表性區(qū)域分布特征如下，表層沉積物中總碳(Total Carbon，TC)、總氮

3、(Total Nitrogen，TN)、總磷(Total Phosphorus，TP)和燒失量(Loss On Ignition，LOI)的含量在太湖北部的竺山灣和梅梁灣湖區(qū)較大，湖心區(qū)含量較低;而在東太湖湖區(qū)表層沉積物中，TN、TC以及LOI含量是八個代表性區(qū)域中最高的。對太湖各湖區(qū)表層沉積物中各種無機形態(tài)磷含量分布特征的研究發(fā)現(xiàn)，在太湖北部的竺山灣湖區(qū)和梅梁灣湖區(qū)表層沉積物中， Ex-P、Al-P和Fe-P含量均相對較高，其次是東部

4、湖區(qū)，而湖心區(qū)含量最低;Oc-P和Ca-P的含量則呈現(xiàn)大致相反的趨勢，北部湖區(qū)的竺山灣、梅梁灣以及貢湖灣表層沉積物中含量較低，另外，Ca-P含量在東部湖區(qū)和南部湖區(qū)沉積物中相對較高，大致表現(xiàn)出從西北到東南逐漸升高的趨勢。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，表層沉積物中TP、Al-P和Fe-P與表層水體中TP存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而表層沉積物中Ca-P則與水體中TP有極顯著負相關(guān)關(guān)系。同時，水體中溶解性活性磷(SRP)與表層沉積物中TP、Ex-P、Al-P和F

5、e-P存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，水體中微囊藻生物量與太湖表層沉積物中TP存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。這表明沉積物中磷含量對水體中磷含量有顯著影響，進而影響太湖不同湖區(qū)藍藻水華的發(fā)生水平。
　　 (2)太湖三大典型湖區(qū)表層30 cm柱狀沉積物中TP、Ex-P、Al-P、Fe-P、Oc-P的垂直分布特征均表現(xiàn)出從底層到表層逐漸升高的顯著特征，而Ca-P則表現(xiàn)出相反的垂直分布規(guī)律。梅梁灣湖區(qū)柱狀沉積物中TP、Ex-P、Al-P和Fe-P的含量均

6、在18cm到1cm之間呈現(xiàn)出一個總體增加的趨勢，這主要是由于我國進入20世紀60年代以來，太湖西北部地區(qū)人類活動加劇、工農(nóng)業(yè)發(fā)展加速、城市化水平加快導(dǎo)致大量營養(yǎng)物質(zhì)和廢水進入梅梁灣湖區(qū)引起的;湖心區(qū)TP含量在21cm到表層之間也表現(xiàn)出顯著增加的趨勢，可見，湖心區(qū)自20世紀90年代開始，沉積物中TP含量持續(xù)升高，這主要與西北部湖區(qū)營養(yǎng)負荷持續(xù)變高，向湖心區(qū)過渡有關(guān);東太湖湖區(qū)柱狀沉積物中，TP、Ex-P、Al-P和Fe-P的含量從底層到表

7、層逐漸升高主要與近20多年來，東太湖湖區(qū)漁業(yè)發(fā)展較快，漁業(yè)規(guī)模不斷擴大，導(dǎo)致大量外源營養(yǎng)物質(zhì)進入東太湖有關(guān)。
　　 (3)無錫地區(qū)湖蕩濕地水體營養(yǎng)鹽的平均含量在五個研究區(qū)中最高，湖州地區(qū)湖蕩濕地水體營養(yǎng)鹽平均含量在五個研究區(qū)中最低;湖蕩濕地沉積物中營養(yǎng)鹽TC、TN和TP的平均含量均在湖州地區(qū)表現(xiàn)為最高;水質(zhì)評估結(jié)果顯示，無錫、宜興以及常州地區(qū)湖蕩濕地水質(zhì)均屬于劣Ⅴ類水，而蘇州和湖州地區(qū)湖蕩濕地水質(zhì)則屬于Ⅴ類水標準;富營養(yǎng)化評價的

8、結(jié)果表明，太湖流域湖蕩濕地富營養(yǎng)化程度普遍較高，無錫地區(qū)湖蕩濕地水體富營養(yǎng)化最嚴重，而湖州地區(qū)湖蕩濕地水體富營養(yǎng)化是五個研究區(qū)中最輕的。由此可見，五個研究區(qū)中無錫地區(qū)湖蕩濕地水體污染負荷最高，而湖州地區(qū)湖蕩濕地水體污染負荷則相對較輕。
　　 (4)湖州和無錫地區(qū)湖蕩濕地沉積物As的含量相對較高，且高于太湖流域As的環(huán)境背景值，各研究區(qū)域湖蕩濕地沉積物均未受到As的污染;常州地區(qū)湖蕩濕地沉積物中Hg的含量相對較低，0＜地累積指數(shù)(