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本研究在湖群尺度上,对汉阳地区的湖泊群以及长江中下游地区的浅水湖泊群开展了应用底栖动物对水体环境进行污染监测和水质评价的研究。解析了月湖疏浚后,底栖动物群落的恢复及其与环境的关系。以上研究可为湖群管理、污染治理等提供可操作依据。并应用室内模拟的方法开展了富营养化湖泊优势种类的生物扰动对底质环境和内源释放的影响研究,以期深入掌握富营养化湖泊的内源发生机制以及生物扰动对内源释放的作用机理,为控制水体的内源释放、富营养化治理等提供理论依据。具体研究结果如下:
1.污染评价结果认为:墨水湖和龙阳湖污染最为严重,其次是月湖和三角湖,后官湖的污染相对较轻。应用颤蚓类密度的空间格局指示了湖泊的污染格局,月湖东北部属严重污染,西南部的梅子山附近属轻度污染,其它区域属中度污染。三角湖的西北部和南部污染严重,东北部污染较轻,其它区域属中度污染。而龙阳湖和墨水湖全湖污染严重。后官湖全湖污染较轻。颤蚓类与水草的阈值分析确定颤蚓密度≤100 ind/m2的底质适合水草生长。
2.本研究通过对生物指数的筛选研究,认为Shannon-wiener指数、Margalef指数、BI指数适合用于长江中下游地区浅水湖泊的水质生物评价,并应用分位数法建立了评价分级标准,应用上述标准对长江中下游13个浅水湖泊进行了水质评价,结果显示3个生物指数评价结果基本一致,生物指数评价结果和化学评价结果亦基本一致。
3.疏浚后,底栖动物现存量和多样性呈增长趋势,至来年4月份达最高值,入夏后(6-8月)又急剧降低。4月份才开始出现少量摇蚊幼虫,入秋后,寡毛类、摇蚊幼虫现存量和多样性大幅增长。7月份以前主要优势种为霍甫水丝蚓,以后为长足摇蚊。夏季透明度、溶氧较低,而湖水TN、TP含量较高,秋冬季透明度、溶氧升高、湖水TN、TP降低。典范对应分析表明,疏浚后对底栖动物群落分布具重要作用的环境因素有溶氧,总氮和有机碎屑。底栖动物密度和生物多样性随湖水透明度和溶氧量的升高而增长,随水体营养水平的升高而降低。分析认为在食物充足的条件下,营养水平已不是底栖动物分布的限制因子,其他理化因子,如溶氧可能成为限制因子。疏浚后底栖动物恢复效果明显,说明底栖系统有所恢复。
4.东湖喻家湖区羽摇蚊幼虫和长足摇蚊幼虫对沉积物-水界面氮、磷交换的影响:羽摇蚊生物扰动效应具阶段性,主要促进了氨氮的释放,长足摇蚊促进了硝态氮,溶解反应性磷(SRP)的释放,抑制了氨氮的释放。此外,2种幼虫均促进了颗粒态氮、磷的释放;太湖梅梁湾霍甫水丝蚓、羽摇蚊、长足摇蚊对底质环境和内源释放的影响:3种动物均显著降低了上覆水的溶氧(p<0.05),并对底泥的理化环境,如沉积物耗氧作用,间隙水溶解态无机氮、磷的垂直分布,微生物活性、碱性磷酸酶活性具一定的影响,特别是水丝蚓显著降低了间隙水中无机氮的含量以及沉积物中碱性磷酸酶的活性,促进了沉积物中微生物的活性(p<0.05);而羽摇蚊和长足摇蚊均促进了沉积物的耗氧作用,促进了间隙水中硝态氮的积累(p<0.05)。此外,在沉积物5-10cm深处,长足摇蚊促进了沉积物碱性磷酸酶活性和溶解反应性磷(SRP)的溶出。3种动物均促进了沉积物氨氮向上覆水的释放。由于动物引灌作用导致的氧化还原环境的改变以及动物自身的生理代谢活动是影响水土界面过程的重要因素。