【摘要】：云南省是我國(guó)淡水湖泊的集中分布區(qū)之一,眾多的湖庫(kù)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的資源和環(huán)境基礎(chǔ)。然而,伴隨人類(lèi)活動(dòng)的加劇和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,云南部分湖泊受到水體富營(yíng)養(yǎng)化、重金屬污染等環(huán)境壓力的脅迫,出現(xiàn)了湖泊生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,嚴(yán)重影響了湖泊生態(tài)環(huán)境功能的發(fā)揮。位于滇中地區(qū)的陽(yáng)宗海是云南九大高原湖泊之一,是環(huán)湖及下游居民賴(lài)以生存與發(fā)展的重要水源保障。近年來(lái),流域污染物輸入負(fù)荷的增加導(dǎo)致湖泊水體污染程度日趨嚴(yán)重,尤其是2008年的陽(yáng)宗海砷(As)污染事件,嚴(yán)重影響了湖泊水體環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)健康以及流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前對(duì)陽(yáng)宗海生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究主要以水質(zhì)分析為主且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù),缺乏對(duì)湖泊水體環(huán)境季節(jié)變化、年際波動(dòng)特征的識(shí)別,缺少對(duì)典型生物群落響應(yīng)特征的甄別。硅藻作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者,是影響湖泊食物鏈組成和生態(tài)系統(tǒng)功能的重要生物門(mén)類(lèi)。硅藻生長(zhǎng)周期短,對(duì)水體環(huán)境特征及其變化十分敏感,且具有物種豐富度高及分類(lèi)系統(tǒng)完善等特征,已逐漸成為湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)和生態(tài)評(píng)價(jià)研究中重要的生物指標(biāo)。本研究以陽(yáng)宗海為研究對(duì)象,運(yùn)用湖泊現(xiàn)代調(diào)查方法對(duì)2015~2017年湖泊表層水體中現(xiàn)生硅藻的群落結(jié)構(gòu)與水環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)三年的監(jiān)測(cè),水環(huán)境指標(biāo)包括總磷(TP)、總氮(TN)、砷(As)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鈉(Na)、鉀(K)、氯化物(Cl)、硫酸鹽(SO_4)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、水溫(WT)、葉綠素a(Chl-a)、pH和電導(dǎo)率(Cond)。通過(guò)主成分分析(PCA)、冗余分析(RDA)、方差分解分析、Pearson相關(guān)分析、加權(quán)平均定量模型等多種數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法,首先識(shí)別了陽(yáng)宗海水環(huán)境與硅藻群落的時(shí)空變化特征,并進(jìn)一步判別了驅(qū)動(dòng)硅藻群落變化的主要環(huán)境因子及驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度,以期為砷污染湖泊的生態(tài)修復(fù)與環(huán)境保護(hù)提供重要的科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明:(1)主要水環(huán)境指標(biāo)具有較為明顯的季節(jié)性特征,而在空間尺度上的變化幅度較小。表層水體As濃度在7~129μg/L之間變化(平均值為50.71μg/L),2016年6月出現(xiàn)最大值,之后呈持續(xù)下降趨勢(shì)且到2017年12月下降到20μg/L左右。水體TP、TN分別在18.78~57.51μg/L、0.45~1.83 mg/L之間變化,平均值分別為38.42μg/L和0.86 mg/L,氮磷比大于16:1,總體處于中營(yíng)養(yǎng)水平且為磷限制型湖泊;TP、TN在冬春季偏高、夏秋季偏低。部分指標(biāo)(如pH與WT)均在夏季偏高而冬季偏低。Chl-a濃度(均值為13.89 mg/L)在春秋兩季含量偏高,硅藻生物量均值為0.32 mg/L,其變化趨勢(shì)與Chl-a具有較好的一致性。湖泊垂直水體溫度和溫躍層動(dòng)態(tài)變化特征表明陽(yáng)宗海屬于暖單次混合型湖泊,水體具有明顯的熱力分層現(xiàn)象,整體上從5月中旬至10月中旬處于分層狀態(tài),溫躍層厚度最厚可達(dá)3.76 m,深度最深可達(dá)15.8 m。其它月份水體垂向溫差較小,湖水處于混合或者微弱的過(guò)度階段。(2)陽(yáng)宗海水體中共鑒定出硅藻12屬22種,且以浮游種居多。主要優(yōu)勢(shì)種為Achnanthes minutissima、Fragilaria nanana、Fragilaria ulna、Cyclotella pseudostelligera、Cyclotella comta、Stephanodiscus hantzschii、Cyclotella meneghiniana、Aulacoseira granulata,硅藻群落變化具有季節(jié)變化明顯、空間差異不顯著的特征。在水體處于混合的12~4月期間,主要為個(gè)體較大的硅藻種占優(yōu)勢(shì),如F.ulna、C.comta、S.hantzschii和C.meneghiniana,重硅質(zhì)的A.granulata也僅在4月份出現(xiàn);而如A.minutisssima、F.nanana和C.pseudostelligera個(gè)體相對(duì)較小的硅藻種則主要在水體處于分層的5~10月期間占優(yōu)。硅藻物種豐富度在4~15之間變化且平均值約為9,整體為冬半年偏高而夏半年偏低。(3)多元統(tǒng)計(jì)分析表明,陽(yáng)宗海硅藻群落受多個(gè)環(huán)境壓力的共同作用影響。主要影響因子包括水溫(WT)、營(yíng)養(yǎng)鹽(TP、TN)、砷(As)及水化學(xué)離子(pH、K、Na、SO_4、Ca、Cond),分別解釋了硅藻群落變化的12.9%、6.1%、6.0%和23.4%;其中,水溫的驅(qū)動(dòng)作用主要是通過(guò)影響湖泊的熱力分層與混合特征對(duì)硅藻群落的構(gòu)建產(chǎn)生影響。季節(jié)變化上,驅(qū)動(dòng)陽(yáng)宗海硅藻群落變化的關(guān)鍵環(huán)境因子具有差異性,春季為Ca、Na和WT,分別解釋了硅藻群落變化的33.0%、21.4%和13.1%;夏季為Cond和K,分別解釋了14.1%和9.3%;秋季為As和WT且分別解釋了35.3%和29.0%;冬季為As、WT和TP,分別解釋了45.1%、39.9%和27.1%。As和Ca是驅(qū)動(dòng)硅藻物種豐富度變化的關(guān)鍵環(huán)境因子,分別解釋了物種豐富度變化的23.2%和8.2%,且硅藻的物種豐富度與As和Ca呈單峰響應(yīng)特征。Na和K是驅(qū)動(dòng)硅藻生物量變化的關(guān)鍵環(huán)境因子,分別解釋了硅藻生物量變化的19.7%和6.8%,且硅藻生物量與兩者均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。此外,A.minutisssima、F.nanana、F.ulna、C.pseudostelligera、C.comta、S.hantzschii、C.meneghiniana、A.granulata均具有較高的TP和As耐受值,可作為中富營(yíng)養(yǎng)水平或較高As濃度水體的指示性物種。總之,陽(yáng)宗海水體環(huán)境和硅藻群落特征在2015~2017年期間呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性和年際變化特征。其中,水體砷濃度變化與水體熱力分層的季節(jié)性波動(dòng)和底泥污染物的釋放過(guò)程明顯相關(guān),且隨著砷污染治理強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)。進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,硅藻群落結(jié)構(gòu)仍然受到水體較高砷污染水平的明顯影響,生物多樣性仍然處于較低水平。因此,嚴(yán)格控制流域污染物的輸入并促進(jìn)水體砷濃度的持續(xù)降低,是維持陽(yáng)宗海水環(huán)境功能與生態(tài)系統(tǒng)健康的重要前提和有效手段。
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X524
【圖文】：

1.4 研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)動(dòng)加劇，湖泊水體污染日趨嚴(yán)重的背景下，生態(tài)環(huán)境獲取可靠有效的湖泊生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，為湖泊的生態(tài)修據(jù)。本研究選擇典型砷污染湖泊陽(yáng)宗海為研究對(duì)象，獲得 2015 年 4 月到 2017 年 12 月的湖泊表層水體 6 個(gè)藻數(shù)據(jù)，并結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行系如下研究目標(biāo)：別陽(yáng)宗海水體環(huán)境、硅藻群落及生物多樣性的變化特別陽(yáng)宗海硅藻群落、物種豐富度及硅藻生物量變化的主別陽(yáng)宗海硅藻優(yōu)勢(shì)種對(duì)主要環(huán)境因子的響應(yīng)特征及耐內(nèi)容和研究目標(biāo)，本文采用了如下技術(shù)路線開(kāi)展研究

的修建及流域開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的增加，流域內(nèi)的大氣污染物、工農(nóng)業(yè)污染物、生活污染物以及其它碎屑等大都經(jīng)地表或地下徑流輸入湖泊，入湖污染物質(zhì)不斷增加，陽(yáng)宗海的營(yíng)養(yǎng)水平不斷上升并出現(xiàn)明顯的富營(yíng)養(yǎng)化特征[110]。例如，20 世紀(jì) 90年代以前，湖泊水質(zhì)能夠達(dá)到Ⅰ類(lèi)或Ⅱ類(lèi)的地面水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[18]。黎尚豪等[107]在 1957 年對(duì)陽(yáng)宗海的水質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示湖泊水體硝酸鹽和磷酸鹽含量較低且部分水體低于檢測(cè)限，透明度可達(dá) 3~6 m。然而，由于生活污水、工業(yè)廢水排放以及網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)等原因，20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始水體營(yíng)養(yǎng)水平明顯升高，導(dǎo)致1997~1998 年湖泊水面多次出現(xiàn)大范圍的藻類(lèi)水華事件[18]。而 2008 年 6 月的砷污染事件對(duì)湖泊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的影響并帶來(lái)了水產(chǎn)養(yǎng)殖與捕撈、飲用水源等公共安全問(wèn)題。例如，當(dāng)年 9 月，云南省政府便宣布了關(guān)于陽(yáng)宗海的三項(xiàng)禁令，即禁止飲用湖泊內(nèi)的水，禁止在湖泊內(nèi)游泳，禁止對(duì)湖泊內(nèi)的水產(chǎn)品進(jìn)行捕撈。目前，雖然三禁已經(jīng)解除，砷污染治理也已取得一定成效，但水體砷濃度仍然維持在 50 μg/L 左右[14,16,17,111]。這對(duì)陽(yáng)宗海湖泊生態(tài)系統(tǒng)及水體利用仍然存在長(zhǎng)期而持久的影響。

1陽(yáng)宗海各環(huán)境因子變化特征

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2784466