【摘要】：水體富營養(yǎng)化作為一個全球性的環(huán)境問題,越來越受到人們的關(guān)注。大量研究表明湖泊富營養(yǎng)化的發(fā)生不僅與水質(zhì)條件相關(guān),同時也與湖泊的地理特征和氣象條件以及自身的水力條件、水生態(tài)系統(tǒng)等因素相關(guān),不同區(qū)域湖泊固有的營養(yǎng)狀態(tài)水平、營養(yǎng)物入湖負荷和富營養(yǎng)化效應(yīng)之間的關(guān)系存在顯著的區(qū)域差異性。然而,到目前為止,我國還缺乏統(tǒng)一的湖泊營養(yǎng)物生態(tài)分區(qū)技術(shù)方法體系,對現(xiàn)有水生態(tài)區(qū)域的劃分多以水體現(xiàn)狀使用功能和行政區(qū)為基礎(chǔ)進行劃分,迫切需要根據(jù)不同區(qū)域特點和不同類型的湖泊,科學地進行分區(qū),而對全國各大湖區(qū)湖泊差異性進行調(diào)查研究則是湖泊分區(qū)的理論基礎(chǔ)。因此,本文在如下幾個方面進行了調(diào)查研究： 1.對分布于江蘇、云南、新疆、內(nèi)蒙古的25個湖泊的水質(zhì)進行調(diào)查,通過調(diào)查數(shù)據(jù),對這些湖泊的富營養(yǎng)化狀況進行了分析,在查閱大量的文獻資料基礎(chǔ)上,對這些湖泊的富營養(yǎng)化演變的歷史趨勢進行了探討。結(jié)果表明已發(fā)生富營養(yǎng)化和具備發(fā)生富營養(yǎng)化的湖泊占總調(diào)查湖泊的84%,其中新疆湖區(qū)湖泊富營養(yǎng)化程度較低,內(nèi)蒙古呼倫湖富營養(yǎng)程度最為嚴重,江蘇西部所調(diào)查湖泊營養(yǎng)狀態(tài)中等,而云南湖泊富營養(yǎng)化程度兩級分化嚴重。歷史資料和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明,絕大多數(shù)湖泊在近30年富營養(yǎng)化程度均有所提高,新疆、內(nèi)蒙古等半干旱地區(qū)富營養(yǎng)化主要由氣候暖干化引發(fā),而南方湖泊如太湖、和滇池等富營養(yǎng)主要是受人類活動干擾引起。 2.對2009-2010水文年中環(huán)太湖25條主要河流以及太湖梅梁灣、東太湖等典型湖區(qū)中營養(yǎng)鹽的年變化情況進行分析,并結(jié)合太湖出、入湖水量、藍藻人工打撈量和魚類產(chǎn)量等調(diào)查,探索了太湖營養(yǎng)鹽出、入湖通量和水體自凈能力。結(jié)果表明太湖氮素河道年輸入、輸出總量約為7.00萬噸和4.01萬噸,總磷年輸入、輸出總量約為3756噸和3746噸,均遠遠大于2000-2002年度。湖西區(qū)和浙西區(qū)環(huán)湖河道是太湖營養(yǎng)鹽主要來源,其總氮入湖量分別占河道總輸入量的71.2%和22.6%,而總磷入湖量則占河道總輸入量的61.2%和27.7%；湖東區(qū)是太湖氮磷的主要出口,約占總輸出量的55.6%和61.6%。在該水文年中,約3.22萬噸氮素從太湖水體中去除,其中約2.88萬噸氮素通過反硝化途徑去除,體現(xiàn)出湖泊強大的氮素自凈能力。太湖不同湖區(qū)、不同季節(jié)反硝化潛力體現(xiàn)出較大的差異性,因此氮素自凈能力在湖泊氮素遷移轉(zhuǎn)化中的重要作用值得進一步研究。 3.通過原位實驗及實驗室微宇宙模擬,研究了藻華暴發(fā)對湖泊反硝化能力的影響。結(jié)果表明藍藻水華使水體處于厭氧狀態(tài),并能夠提供大量有機碳源,這將促使反硝化在水體中直接發(fā)生,從而提高湖泊氮去除能力。傳統(tǒng)反硝化是硝態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化的最重要途徑。經(jīng)計算湖泊生態(tài)系統(tǒng)中109cells藻細胞的降解可提供足夠的碳源將0.53mmol硝氮完全脫除,因此反硝化可能是藻華暴發(fā)過程中降低氮素含量最重要的因子；藻華暴發(fā)對湖泊氮濃度具有負反饋效應(yīng),并能夠減輕因大量氮素輸入后藻華暴發(fā)的程度。 4.利用紫外-可見光譜、三維熒光、同位素和元素分析等技術(shù)對25個調(diào)查湖泊中可溶性有機質(zhì)(DOM)的組成特征進行了分析,并對各湖泊中可溶性有機碳的來源進行了探討。江蘇省西部各湖泊的DOM三維熒光圖譜中FI值和BIX值分別在1.17-1.30和0.47-0.67之間,顯示DOM具有極強的外源性。DOM的r(A,C)值及相關(guān)性研究結(jié)果均表明江蘇西部湖泊中DOM具有相似的來源,結(jié)合這些湖泊流域的經(jīng)濟發(fā)展水平可推斷入湖河流攜帶的由農(nóng)業(yè)廢棄物及其下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的有機質(zhì)是江蘇西部湖泊中DOM的主要來源。呼倫湖有機質(zhì)主要來源于陸源生物,而夏季湖泊內(nèi)源對湖泊有機質(zhì)也有一定的貢獻,結(jié)合呼倫貝爾地區(qū)氣溫變化及放牧狀況,可推斷氣候暖干化及特定地區(qū)的過度放牧使得湖泊湖泊DOM和營養(yǎng)鹽濃度升高。冬季太湖DOM內(nèi)、外源均占相當大的比例,表明太湖DOM內(nèi)源性較強；云南、新疆湖泊中星云湖、杞麓湖和滇池等富營養(yǎng)湖泊中DOM有較強的內(nèi)源性,而其它貧營養(yǎng)-中營養(yǎng)湖泊外源性較強。 5.建立了太湖、滇池和呼倫湖的藻類生長模型,利用此模型考察了三個湖泊對營養(yǎng)鹽輸入的響應(yīng)的差異性,結(jié)果表明營養(yǎng)鹽輸入響應(yīng)程度為呼倫湖太湖滇池。同時對湖泊富營養(yǎng)效應(yīng)的影響因素進行了分析,根據(jù)這些因素對所調(diào)查湖泊進行了初步分區(qū)、分類。 研究結(jié)果可以為中國湖泊營養(yǎng)物分區(qū)提供依據(jù),從而能夠合理地制定全國各湖區(qū)營養(yǎng)鹽的基準及標準。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X524
【圖文】：

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本文編號：2731364