洞庭湖表层沉积物营养盐和重金属污染特征及生态风险评价

为探究洞庭湖表层沉积物中营养盐和重金属的空间分布特征与生态风险,2012年2月和2013年4月在东、南、西洞庭湖各取3个共计9个具有代表性样点的表层沉积物,测定其有机质（OM）、总氮（TN）、总磷（TP）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）和铬（Cr）的含量。结果表明,洞庭湖表层沉积物中 OM、TN 和 TP 的含量分别为1．48％～4．22％、382～2217 mg／kg 和142～716 mg／kg,与国内其他湖泊（水库）相比,OM和 TN 含量处于中等水平;OM和 TN 的空间分布相似,表现为南洞庭湖区＞东洞庭湖区＞西洞庭湖区,TP 表现为东洞庭湖区＞西洞庭湖区＞南洞庭湖区。洞庭湖表层沉积物中,Cd、Hg、As、Pb 和 Cr 的含量分别为0.60～20．70 mg／kg、0.090～0．640 mg／kg、10．4～83．7 mg／kg、16．9～95．8 mg／kg 和59．0～199．0 mg／kg,其中 Cd 和 As 超过土壤环境质量三级标准,是主要的重金属污染物;Cd 和 Hg 的空间分布相似,表现为南洞庭湖区＞西洞庭湖区＞东洞庭湖区;As、Pb 和 Cr 的空间分布相似,表现为南洞庭湖区＞东洞庭湖区＞西洞庭湖区。初步评价结果显示,除 TP 外,其余营养盐和重金属均具有引起较低生态风险的可能性,横岭湖和虞公庙的 Cd、As 和 Cr 以及洞庭湖出口的 Cr 具有引起较高生态风险的可能性;受 Cd 和 As 含量较高的影响,南洞庭湖区具有较高的生态风险。     

洞庭湖氮磷时空分布及形态组成特征

为探究洞庭湖水体营养盐形态结构与时空分布特征,分别于2014年8月(丰水期)和2015年1月(枯水期)在入湖河流、湖体、出湖口设置16个代表性断面采集水样,分析了氮、磷营养盐的特征指标。结果表明:1洞庭湖水体中,总氮(TN)含量为1.60~3.65 mg/L,平均值2.25 mg/L,总磷(TP)含量为0.060~0.359 mg/L,平均值0.138 mg/L;颗粒态总氮(TPN)含量为0.07~1.39 mg/L,平均值0.25 mg/L,颗粒态总磷(TPP)含量为0.003~0.172 mg/L,平均值0.05 mg/L;2时空分布上,水体中氮、磷含量整体表现为丰水期高于枯水期,出湖口最高,东洞庭湖高于西、南洞庭湖,入湖河流差异大的特征,颗粒态氮磷呈现自西向东呈逐渐增加趋势,与悬浮物(SS)的空间分布一致;3形态组成上,洞庭湖水体中氮磷以溶解态为主(TDN/TN为88.0%、TDP/TP为66.7%),三峡工程2003年蓄水前后,洞庭湖磷营养盐形态组成发生了大的变化,由以颗粒态磷为主(TDP/TP 20.0%~35.6%)转变为以溶解态为主,而氮营养盐形态组成基本未变;4营养结构上,洞庭湖大多数断面TN/TP在10~22,且氮、磷浓度远高于水体富营养的限制阈值,比较适宜藻类生长。相关分析显示,洞庭湖TN、TP、TDN、TDP均与Chl-a相关性不显著,因此认为洞庭湖氮、磷营养盐对藻类生长的限制作用不明显。     

实施《洞庭湖国家级生态功能保护区建设规划》确保洞庭湖生态安全

本文从洞庭湖在长江流域乃至全国的生态战略地位出发，分析了洞庭湖目前存在的主要生态环境问题，指出实施《洞庭湖国家级生态功能保护区规划》是综合治理洞庭湖，恢复洞庭湖的生态功能，确保长江生态安全的有效途径和重要手段，并提出了实施《规划》的预期效果以及落实《规划》的具体措施。     

渔洞水库大型无脊椎动物群落结构及其与环境关系的初步调查

于2009年12月、2010年3月、6月和9月共4次对渔洞水库的大型无脊椎动物进行了调查,共采集到动物19个分类单元,隶属于3门3纲5科16属。其中,寡毛类、水生昆虫及软体动物等主要类群分别记录6种(占总物种数的31.6%)、12种(63.2%)和1种(5.3%)。大型无脊椎动物密度优势类群主要为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri Claparède)、前突摇蚊(Procladius sp.)和长跗摇蚊(Tanytarsus sp.)。渔洞水库的大型无脊椎动物在冬春季的现存量较夏秋季高,库湾的多样性高于主体库区。多余度分析(RDA)显示,水深和溶氧是影响渔洞水库无脊椎动物群落分布的关键环境因子。4次调查中寡毛类密度均未超过1 000 ind./m2,水质属轻度污染。     

洞庭湖底栖动物长期演变特征及影响因素分析

为揭示洞庭湖底栖动物种群长期变化趋势及环境影响,利用20多年的监测数据分析洞庭湖底栖动物种群组成、优势种、多样性指数变化动态,并应用典范对应分析(RDA)研究了底栖动物种群结构与环境因子的影响。结果表明:1991-2012年洞庭湖底栖动物多年平均种数53种,以水生昆虫(占41.5%)、软体类(占39.6%)为主。全时段水生昆虫种数、密度整体呈缓慢下降趋势;软体动物密度基本平稳,种数整体呈缓慢上升趋势。2010年以后优势种由水生昆虫、软体类与钩虾等为主的清洁型种类向以寡毛类、软体类等为主的清洁型与耐污型种类转变。东洞庭湖底栖动物种数、密度与多样性指数均低于西、南洞庭湖。RDA分析结果显示洞庭湖水体总磷、叶绿素a和透明度是影响底栖动物种群的主要水环境因素。三峡工程运行后入湖水沙减少、水位变化对底栖动物种群有一定的负面影响。     

洞庭湖水质污染状况及主要污染物来源分析

分析洞庭湖的水环境变化趋势,为洞庭湖水环境治理和水环境保护提供依据。在洞庭湖共设置17个监测断面,包括5个入湖口断面、11个湖体断面、1个出湖口断面,2012-2016年每月监测1次水质,以2014年为调查基准年,对入湖河流和洞庭湖区主要污染负荷进行调查与估算。2016年,洞庭湖5个入湖口断面水质均达到或优于Ⅲ类水质标准,总体水质状况为优;11个湖体断面和1个出湖口断面总体水质为Ⅳ类,属轻度污染,Ⅳ类和Ⅴ类水质断面比例分别为83.33%和16.67%;西洞庭湖的南嘴和东洞庭湖的大小西湖为Ⅴ类水质,处于中度污染状态。2016年17个断面的TN年均值1.523～2.356mg/L,TP年均值0.064～0.139mg/L。2012年洞庭湖没有Ⅴ类水质断面,2013、2014、2016年Ⅴ类水质占比约20%,2015年Ⅴ类水占52.94%。2012-2016年洞庭湖TN年均值1.411～2.746mg/L,TP年均值0.032～0.162mg/L。入洞庭湖污染物主要来源于湘江、沅江和松滋口水系,入湖通量是总氮、总磷污染物输入主要来源;洞庭湖区氮磷污染主要来源于畜禽养殖和城镇生活污水排放。     

大通湖表层沉积物中多环芳烃的含量、来源与生态风险评估

为了解环洞庭湖区湖泊沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染状况,2008年10月,选择典型内湖大通湖采集3个表层沉积物样品,采用加速溶剂萃取-高效液相色谱法测定了样品中美国环境保护局优先控制的16种PAHs。结果表明,大通湖表层沉积物中共检出9种PAHs,其含量在82~310μg/kg,平均185μg/kg。根据LMW/HMW、Phe/Ant和Fla/Pyr的比值判断,大通湖表层沉积物中的PAHs主要来源于煤炭、石油等化石燃料的不完全燃烧。大通湖各点位表层沉积物中w(PAHs)均低于ERL,更远低于ERM,生态风险较低。与国内其它湖泊(水库)相比,大通湖表层沉积物中PAHs的污染较轻。     

洞庭湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

为了解洞庭湖浮游植物的时空分布特征及原因,在2016年对洞庭湖浮游植物开展了季度调查。结果表明洞庭湖浮游植物样品中共检出6门53属,其中蓝藻门4属、绿藻门19属、硅藻门21属、隐藻门2属、裸藻门4属、甲藻门3属。洞庭湖浮游植物的平均密度为28.6×104cells/L,其中硅藻门最为丰富,占总密度的43.1%,其次为蓝藻门占23.4%、绿藻门占18.9%、隐藻门占8.8%、裸藻门占3.9%、甲藻门占1.9%。空间分布上,东洞庭湖浮游植物密度最高,其次为南洞庭湖、洞庭湖出口、入湖口和西洞庭湖。时间分布上,6月份浮游植物密度最高,其次为9月、3月和12月份。洞庭湖全湖综合营养状态指数为49.9,为中营养水平,其中东洞庭湖出现了轻度富营养化,尤其是大小西湖在夏秋季节有水华爆发的风险。典范对应分析(CCA)分析表明总磷和透明度是影响洞庭湖藻类分布的主要影响因素。     

江湖关系演变对洞庭湖沉积物重金属污染时空分布的影响

对洞庭湖沉积物重金属的生态风险和污染负荷进行评价,探讨江湖关系演变对洞庭湖沉积物中重金属分布和生态风险的影响,为洞庭湖重金属污染防控决策和湖泊生态风险管理提供科学依据。监测的重金属为Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As,评价方法为潜在生态风险指数法和污染负荷指数法。结果表明,洞庭湖全湖沉积物重金属总体上呈"中度污染"并面临"较高"潜在生态风险,Cd、Hg是洞庭湖沉积物中污染程度和生态风险最大的重金属。在空间分布上,RI值和PLI值总体上均表现为南洞庭湖西洞庭湖东洞庭湖,但不同季节分布不一致,丰水期空间差别最大。在水期分布上,重金属含量、RI值和PLI值总体上均表现为丰水期枯水期,水文和水动力因素可能是产生此差异的重要原因。在季节分布上,RI值和PLI值总体上均表现为夏季最大,春秋季节次之,冬季最小,与洞庭湖水面面积、水位、"四水"径流量的季节变化规律基本吻合,洞庭湖的水情变化一定程度上影响着沉积物重金属污染水平。近年来随着江湖关系的演变,特别是三峡工程的运行,洞庭湖沉积物重金属污染变化显著,洞庭湖沉积物重金属含量相对于1984-2004年的递增趋势,2007-2015年递减趋势明显(Hg除外)。