太湖流域營(yíng)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(guó)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)和文化中心，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展。太湖流域的人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致了流域湖泊及濕地均面臨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是該地區(qū)危害最大的環(huán)境問(wèn)題之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)針對(duì)太湖流域湖泊河流以及太湖富營(yíng)養(yǎng)化做了大量的研究，然而這些研究主要針對(duì)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(duì)象，首先，對(duì)太湖全湖主要生源要素（碳氮磷）的空間分布特征進(jìn)行調(diào)查研究，探討了不同湖區(qū)沉積物

2、營(yíng)養(yǎng)分布特征與藍(lán)藻水華的響應(yīng)機(jī)制、分析了沉積物主要生源要素磷累積過(guò)程及沉積特征;其次，對(duì)太湖流域湖蕩濕地進(jìn)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(píng)價(jià)了湖蕩濕地水質(zhì)狀況、富營(yíng)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(gè)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(gè)代表性區(qū)域中最高的。對(duì)太湖各湖區(qū)表層沉積物中各種無(wú)機(jī)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(duì)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(shì)，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(duì)較高，大致表現(xiàn)出從西北到東南逐漸升高的趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)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(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，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(duì)水體中磷含量有顯著影響，進(jìn)而影響太湖不同湖區(qū)藍(lán)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(gè)總體增加的趨勢(shì)，這主要是由于我國(guó)進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來(lái)，太湖西北部地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢水進(jìn)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(shì)，可見(jiàn)，湖心區(qū)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，沉積物中TP含量持續(xù)升高，這主要與西北部湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷持續(xù)變高，向湖心區(qū)過(guò)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(lái)，東太湖湖區(qū)漁業(yè)發(fā)展較快，漁業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致大量外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入東太湖有關(guān)。
　　 (3)無(wú)錫地區(qū)湖蕩濕地水體營(yíng)養(yǎng)鹽的平均含量在五個(gè)研究區(qū)中最高，湖州地區(qū)湖蕩濕地水體營(yíng)養(yǎng)鹽平均含量在五個(gè)研究區(qū)中最低;湖蕩濕地沉積物中營(yíng)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(píng)估結(jié)果顯示，無(wú)錫、宜興以及常州地區(qū)湖蕩濕地水質(zhì)均屬于劣Ⅴ類(lèi)水，而蘇州和湖州地區(qū)湖蕩濕地水質(zhì)則屬于Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn);富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的

8、結(jié)果表明，太湖流域湖蕩濕地富營(yíng)養(yǎng)化程度普遍較高，無(wú)錫地區(qū)湖蕩濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化最嚴(yán)重，而湖州地區(qū)湖蕩濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化是五個(gè)研究區(qū)中最輕的。由此可見(jiàn)，五個(gè)研究區(qū)中無(wú)錫地區(qū)湖蕩濕地水體污染負(fù)荷最高，而湖州地區(qū)湖蕩濕地水體污染負(fù)荷則相對(duì)較輕。
　　 (4)湖州和無(wú)錫地區(qū)湖蕩濕地沉積物As的含量相對(duì)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(duì)較低，0＜地累積指數(shù)(