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1、200 8 年 第 27 卷 第 1 期 Shanghai Environmental Sciences 9淀山湖氮磷营养物长期变化规律及其对藻类增长影响研究A Study on the Long - Term Effect of Nutrients (Nitrogen and Phosphorus )on Algal Growth in Dianshan Lake程 曦 （华东师范大学河口海岸国家重点实验室 ， 上海 200062 ）Cheng Xi (State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Nor
2、mal University,Shanghai 200062)李小平 * （上海市环境科学研究院 ， 上海 200233 ）Li Xiaoping (Shanghai Academy of Environmental Sciences, Shanghai 200233)摘 要 为深入认识淀山湖生态环境状况 ， 从淀山湖 2 0 a 的监测数据和藻类增长潜力试 验 （ AG P ） 的试验结果入手 ， 结 合 2 0 a 的遥感影像资料 ， 采用时间序列分析法 、 方差分析 、 概率分布和箱线图等描述统计方法 ， 分析了淀山湖氮磷营养物的长期变化规律及其对藻类演替和增长的影响 。 结果表明 ，
3、从 198 5 年第 1 次大规模藻类水华算起 ， 经过 1 5 a 的营养物积累 ， 在 199 9 200 0 年之间 ， 淀山湖由中度富营养化湖泊逐渐转化为重度富营养化湖泊 ； 199 9 年之后淀山湖水体氮磷营养物大量聚集 ， 叶绿素 a 水平迅速提高 ， 分别以 199 9 年前速率 的 2.25 、 6.67 、 3.40 倍上升 ， 其中以磷的上升速率为最快 ； 透明度则以平均每年递减 5c m 的速度下降 。 藻类群落转化为以绿藻和蓝藻为主 ， 藻类水华的频率 为 1999 年前 的 2 3 倍 。 当水 体 T N 浓度超 过 3. 5 mg/L 时 ， AGP 试验不再有任
4、何显著性反应 。 氮和铁可能共同限制藻类增长 。 研究证明 ， 淀山湖已经具备暴发大规模 、 大面积蓝藻水华的条件 ， 水体 TN 浓度超过临界 值 （ 3. 5 mg/L ） 的频次越多 ， 淀山湖暴发蓝藻水华的可能性越大。关键词 ： 氮 磷 营养物 铁 水质 富营养化 藻类增长潜力试验 淀山湖Abstract Two decade record of water quality, algal bioassay and remote sensing data of Dianshan Lakewas analysed to determine a long-term effect of nut
5、rients (nitrogen and phosphorus) on the algal growth. Sincethe first algal bloom happened in 1985, through the nutrient accumulation for 15 years, Dianshan Lake hasbecome hyper-eutrophication in the years 1999 to 2000. The nutrient (nitrogen and phosphorus) accumulating andchlorophyll a level rapidl
6、y rising after 1999 have shown their annual increases at rates of 2.25, 6.67 and 3.40-foldover that in the past 15 years, respectively, whilst the rise of phosphorus was the most. Transparency of the lakewater dropped 5 centimetres annually on an average. Algal community has been transited to chloro
7、phyte andcyanophyte as dominators since 1999, and the occurrence of algal bloom has been 2 to 3 times more comparedto that before. When concentration of total nitrogen was over 3.5 mg/L in water column, algal growth potential(AGP) test did not show any positive response at significant levels. A co-i
8、nhibition of nitrogen and iron on thealgal growth was possible. The evidence showed that Dianshan Lake has been at high risk of harmful cyanophytealgal bloom.Key words: Nitrogen Phosphorus Nutrient Iron Water quality EutrophicationAlgal growth potential (AGP) test Dianshan Lake第一作者 程 曦 ， 女 ， 1974 年生
9、 ， 2000 年毕业于同济大学，在读博士生 ， 工程师。*通讯联系人， xiaoping_leehotmail. com 。1 引言湖泊富营养化是指由于接纳过量 的 N 、 P 等营养物质 ， 导致藻类等浮游生物过度繁殖 ， 造成水质恶化、水体透明度和溶解氧下降的现象 。 湖泊富营养化的自然演变过程非常缓慢 ， 但人类活动的影响将大大加快其进程1。淀山湖是上海市唯一的淡水湖泊 ， 也是黄浦江上游的主要水源之一 。 1985 年和 1987 年 ， 上海市先后颁上海环境科学Shanghai Environmental Sciences 淀山湖氮磷营养物长期变化规律及其对藻类增长影响研 究程 曦
10、 10 淀山湖流域面积 445.9km2， 属亚热带季风气候，四季分明 ， 日光充足 ， 年日照时 数 2 071.1 h ； 气候 温 和，年均气温 15. 5 ； 雨量充沛 ， 年均降水 量 1 037.7 m m ；全年无霜期达 2 3 5 d10。本文的主要研究站点分布如 图 1 所示 ， 其中急水港和淀峰分别代表淀山湖主要进水 口 （急水港 ） 和主要出水 口 （拦路港 ）， 湖体中的研究站点分别为湖心北区、湖心南区 、 四号航标 、 网箱渔场和赵田湖中心。本文对淀山湖 近 2 0 a （ 198 6 2004 年 ） 与湖泊富营养化有关的水质和生物学数据进行了分析 。 美国国家营养
11、物评估会 议 （ U.S. EP A ， 199 6 ） 认为 ， 在众多反映水体富营养化状态的参数中 ， T N 、 T P 、 叶绿素 a 、透明度和 DO 是最能体现湖泊水体营养水平的指示参数 ， 并且具有早期预警作用 ， 因此美国环保局将这 5 项指标作为湖 泊 （水库 ） 营养物基 准 （标准 ） 的主要指示变量12。 本文的分析重点也集中 在 T N 、 T P 、 叶绿素 a 、透明度 和 DO 这 5 项指标 ， 生物学数据还包括浮游植物的生物密度 、 种类数 、 优势种比例和各门藻类比例等指标 ， 以及藻类增长潜力试 验 (AGP ) 的研究结果 。 1986 1990 年的
12、数据由上海市环境监测中心提供 ， 199 1 2004 年的数据来源为上海市环保局发布的各年度的上海市环境质量报告书 1, 2 )。 198 6 2004 年淀山湖的遥感影像数据引自谢欢等13的研究 。 主要采用的统1. 急水港； 2. 湖心北区； 3. 湖心南区； 4. 四号航标；5. 网箱鱼场； 6. 赵田湖中心； 7. 淀峰。图 1 淀山湖地理区位和研究断面分布表 1 不同水位时淀山湖的水域面积和库容1 ）水 深（ m ）0.120.51.01.52.02.53.03.54.0湖面面 积（ km2）0255661.663.863.863.863.863.8湖体容 积 （ 108m3）00
13、.040.40.520.841.151.481.792.111 ） 上海市环境质量报告 书（ 1996 2000 ） . 上海市环境保护局 . 2001.1） 上海市环境质量报告 书（ 1996 2000 ） . 上海市环境保护局 . 2001.2） 上海市环境质量报告 书（ 1991 2004 ） . 上海市环境保护局 . 1992 2005.布 了 上海市黄浦江上游水源保护条例 和 上海市黄浦江上游水源保护条例实施细则 ， 并于 1990 1997 年间进行了多次修正 ， 淀山湖由此成为黄浦江上游水源保护区的重要组成部分。太湖饮用水源地的蓝藻水华为我们敲响了警钟。但许多人认为淀山湖的水文条
14、件和生态环境与太湖不尽相同2 5， 淀山湖不会成为太湖的贡湖和梅梁湾 ；湖泊学的某些理论也认为营养物难以在停留时间较短的湖泊内迅速聚集6。 事实上 ， 淀山湖短期的水质测量数据并不能反映湖泊生态学上的变化 ， 长期数据的分析则可以使我们看到淀山湖生态环境的转变 ， 真正认识到蓝藻水华对上海市黄浦江上游水源保护区的威胁近在咫尺。2 方法淀山湖又称薛淀湖 ， 地处江苏 、 浙江 、 上海两省一市交界处 ， 地理位置为 31043112N， 120 54120 01 E， 分属江苏 省 昆山市和上海 市 青浦区管辖。淀山湖是太湖平原地区的 1 个吞吐性浅水湖泊 ， 水域面积 62k m2， 平均水深
15、 约 2.1 m ， 最大水 深 3.6 m ， 主要承泄太湖来水 。 太湖水由西北向东南经急水港 、 大朱厍等河港进入湖体 ， 然后经拦路港 、 淀浦河等河流泄入黄浦江 ， 停留时间约 2 9 d ， 占黄浦江水量的 1 7 % 左右 ，是上海市的主要水源地之一 。 淀山湖水流流速平缓 ， 流速仅 0.03m/s 左右 ， 由近岸向湖心渐减 ， 底层流速接近零 。 急水港和大朱厍是淀山湖的主要进水口 ， 分别占总进水量的 3 5 % 和 3 3 % ， 拦路港是淀山湖的主要出水口 ， 占总出水量的 7 1 %7 11 1 ）。 淀山湖属于潮汐感应湖泊 ， 水位和水量除受上游来水影响外 ， 也与黄浦江潮位的变化有关 ， 不同水位时淀山湖的水域面积和库容如表 1 所示1 ）。 淀山湖还具备交通运输 、 农田灌排 、 水产养殖 、 调蓄洪涝等功能。200 8 年 第 27 卷 第 1 期 Shanghai Environmental Sciences 11计分析方法为时间序列分析法 、 方差分析 、 概率分布和箱线图等描述统计方法。3 结果3.1 全湖水体营养状态指标 2 0 a （ 198 6 2004 年 ）的长期变化淀山湖全湖 5 项营养状态指标的时间序列分析结果如图 2 所示 ， 其中叶绿 素
