长江中下游地区浅水湖泊生源要素的生物地球化学循环

【摘要】：随着社会和经济的发展,人为活动导致的湖泊污染已经成为一个严重的环境问题。其中,湖泊富营养化是最为普遍,也是危害最大的环境问题之一。沉积物的内源释放是影响湖泊水体营养水平的重要因素,但是直到目前为止,浅水湖泊的内源释放机制还是不甚清楚。为了有效控制湖泊富营养化,就必须全面了解生源要素在浅水湖泊中的循环机制,以及湖泊富营养化发展过程中生源要素的演化规律,为浅水湖泊富营养化的控制和管理提供科学的理论依据。 长江中下游地区是我国浅水湖泊分布比较集中的地区,也是我国富营养化湖泊分布的主要地区。本论文工作以太湖、巢湖、龙感湖为研究对象,通过对氮、磷、硅等生源要素化学形态时空分布特征的研究,初步探讨了浅水湖泊水体营养盐的循环机制和沉积物内源营养盐的释放机制以及藻类在其中的重要作用;结合有机碳同位素、生物硅、聚磷酸盐等沉积记录的研究,初步揭示了太湖富营养化和生态环境的演变过程,以及聚磷酸盐在其中的重要意义。主要研究结果如下: 1.各个湖泊水体总磷(TP)的含量以太湖最高,巢湖次之,龙感湖最低,与湖泊的营养程度紧密相关。随着季节的变化,水体磷形态发生着明显的变化。冬季溶解有机磷(DOP)较夏季高出许多,而夏季溶解反应磷(SRP)也较冬季高出许多,这可能与夏季藻类旺盛的新陈代谢作用所导致的磷释放和磷转化有关。另外,通过研究发现,冬季各个湖泊浮游植物营养盐限制因子为P,夏季太湖和巢湖却有部分样点落入Si限制的范围,这与太湖营养盐结构和浮游植物种群结构演化的总体趋势基本一致。 2.夏季太湖北部藻类的密度较大,最大可达8.53×10~8个L~(-1),主要由蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻和隐藻等组成,以微囊藻为优势种,并且含有较多指示污染及富营养化程度的藻类种属,各种指标显示水体污染程度较为严重,属中营养—富营养化范畴,空间分布趋势与藻类分布类似。 3.与其它湖泊相比,浅水湖泊的水动力条件较强,悬浮物不易沉降,悬浮有机质的降解较高(98%)。藻类是藻型湖泊悬浮物的重要组成部分,因此,藻类的降解释放对湖泊水体营养盐的反复循环利用具有重要的影响。 4.通过有机C/N原子比值研究发现,各个湖泊沉积物中有机质的主要来源为湖泊自生有机物源,受陆生有机物源影响较小。另外,各个湖泊沉积物中的总有机碳(TOC)与总氮(TN)、TP、无机磷(Pin)、有机磷(Porg)之间都呈显著的正相关关系,说明各个湖泊沉积物中的N、P基本上都是来自与湖泊沉积