刁曉君，李一葳，何彥芳，王曙光，王鵬騰

(1：環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心，北京 100012;2：中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012;3：北京化工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京 100029;4：北京市環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心，北京100029)

水華生消過程中巢湖水體和沉積物理化性質(zhì)變化特征*

刁曉君1，李一葳2，何彥芳1，王曙光3，4**，王鵬騰3

(1：環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心，北京 100012;2：中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012;3：北京化工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京 100029;4：北京市環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心，北京100029)

湖泊水華存在復(fù)雜的生消過程，然而目前較多研究聚焦在水華持續(xù)階段對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響，卻較少關(guān)注水華生消過程對湖泊水體和沉積物理化性質(zhì)的影響.以巢湖為對象，根據(jù)歷史資料確定水華區(qū)和非水華區(qū)，在相同位點(diǎn)分別于水華形成前期、形成期、持續(xù)期和消亡期采集水體和沉積物樣品，分析水華生消過程對湖泊水體和沉積物理化指標(biāo)及營養(yǎng)鹽的影響.結(jié)果表明，巢湖研究區(qū)域水華形成期為5月中旬至6月中旬，持續(xù)期為6月中旬至9月上旬，之后進(jìn)入水華消亡期.水體透明度、pH值和溶解氧在水華區(qū)與非水華區(qū)大部分時(shí)間存在顯著差異，且隨水華生消過程呈現(xiàn)不同的變化趨勢，但水溫、氧化還原電位和電導(dǎo)率在水華區(qū)和非水華區(qū)無顯著差異，并隨水華生消過程呈現(xiàn)相同的變化趨勢.非水華區(qū)水體和沉積物中各形態(tài)氮、磷濃度明顯低于水華區(qū)，且隨時(shí)間變化幅度相對較小.在水華區(qū)，水體氮、磷濃度(總?cè)芙庑缘⑾鯌B(tài)氮、氨氮、總氮、總?cè)芙庑粤住⒘姿猁})在水華形成期和水華持續(xù)前期呈下降趨勢，但在水華持續(xù)后期和水華消亡期呈增加趨勢；沉積物氮、磷濃度(總氮、總磷)和總有機(jī)質(zhì)含量顯著高于非水華區(qū)，三者在水華區(qū)和非水華區(qū)隨水華生消過程呈現(xiàn)不同的變化趨勢.研究表明，水華生消過程對湖泊營養(yǎng)鹽和水體及沉積物性質(zhì)有不同的影響，這對湖泊富營養(yǎng)化治理和水華防治具有重要意義.

巢湖；水體；沉積物；水華生消過程；理化性質(zhì)

水華是富營養(yǎng)化湖泊在適宜的環(huán)境條件下發(fā)生的藻類惡性生長繁殖的一種現(xiàn)象，是水體富營養(yǎng)化的一種極端表現(xiàn)，危害極大.國內(nèi)外學(xué)者已對水華進(jìn)行了很多研究，并在湖泊水華的危害、監(jiān)測與預(yù)警、發(fā)生機(jī)制、控制策略等方面取得了較大進(jìn)展，然而，湖泊水華的防治并沒有達(dá)到預(yù)期效果，湖泊專家也指出水華形成機(jī)制仍有很多問題有待探討[1].

水華是湖泊的偶發(fā)性、階段性事件，雖然會(huì)因湖泊狀況、氣候條件等不同而在頻次和強(qiáng)度上有所差異，但每次水華都會(huì)歷經(jīng)形成、持續(xù)和消亡過程[2].在水華形成階段，養(yǎng)分、空間、光照充足，水質(zhì)相對較好，藻體光合作用大于呼吸作用，以快速生長為主，死亡很少，對湖泊生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響較小，由于藻類釋放O2甚至對水體溶解氧有促進(jìn)作用[3].在水華持續(xù)階段，藻類數(shù)量快速持續(xù)增加，大面積覆蓋水面，不僅降低大氣復(fù)氧過程[4]，而且減少射入水體的光線，導(dǎo)致水溫、浮游植物光合作用、水體微生物等發(fā)生變化，特別是非表層藻類會(huì)因蔽光而死亡[5]，從而使水質(zhì)越來越差.在水華消亡階段，死亡的藻體分解消耗水體中大量的溶解氧，釋放大量溶解性有機(jī)質(zhì)[6]，微生物對有機(jī)質(zhì)的降解作用增強(qiáng)，釋放出CO2和有機(jī)酸而使水體和沉積物pH值下降.所以，在水華生消不同階段，其對湖泊環(huán)境產(chǎn)生的影響可能是有差異的，然而，目前大量研究聚焦在水華持續(xù)階段，對水華生消過程的研究還比較少，如陳紅萍等[3]通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究水華生消過程中多個(gè)水質(zhì)參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)pH值、溶解氧、葉綠素a濃度等呈現(xiàn)典型的先升高后下降的變化規(guī)律；徐寧等[7]研究水華生消過程與環(huán)境因子的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)水溫和光照對水華生消影響較大.陳建良等[8]研究洱海藍(lán)藻水華生消過程中浮游植物生物量的變化，發(fā)現(xiàn)從5月份開始，浮游植物生物量開始增加，在9月份有稍許降低，10月份達(dá)到峰值，11月份開始下降，浮游植物豐度和葉綠素a濃度的變化趨勢基本一致.對水華生消過程研究的不足，將妨礙對水華影響的評價(jià)和防治水華措施的制定.

巢湖是我國污染最重的三大淡水湖泊之一，近年來每年都會(huì)發(fā)生規(guī)?；虼蠡蛐〉乃A現(xiàn)象，由于巢湖承擔(dān)著飲用水和工農(nóng)業(yè)用水供給的功能，所以水華問題深受關(guān)注.目前，對巢湖富營養(yǎng)化及其危害的研究較多，但對其水華生消過程的研究還不夠，刁曉君等[9]研究巢湖水華生消過程對沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，葉琳琳等[10]研究巢湖水華期間水體溶解性碳水化合物的變化，王書航等[11]研究巢湖水環(huán)境因子時(shí)空變化對水華發(fā)生的影響.本研究以淺水湖泊巢湖為對象，根據(jù)歷史資料確定水華區(qū)和非水華區(qū)，于2012年5月水華發(fā)生前開始在兩個(gè)區(qū)域連續(xù)采集沉積物和水樣，直至水華消亡后的9月份結(jié)束，分析水華生消期間水體和沉積物理化性質(zhì)的變化，以期為全面分析和評估水華對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響、水華的治理控制措施等提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集

依據(jù)巢湖歷史資料確定采樣時(shí)間和地點(diǎn)，采樣地點(diǎn)要分布水華區(qū)(處理)和非水華區(qū)(對照).樣品采集工作共進(jìn)行8次，時(shí)間分別為：5月15日(水華前期)、6月20日(水華形成期)、7月10日、7月20日、8月1日、8月22日、9月5日(水華持續(xù)期)、9月19日(水華消亡期).在水華區(qū)和非水華區(qū)均設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行采樣點(diǎn)的定位，但每個(gè)區(qū)域最終有3個(gè)采樣點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)要求，即持續(xù)水華或持續(xù)非水華.采樣點(diǎn)位分布見圖1，1#采樣點(diǎn)靠近合肥市的水灣區(qū)；2#采樣點(diǎn)位于南淝河入湖區(qū)；3#采樣點(diǎn)位于西半湖湖心區(qū)；4#采樣點(diǎn)位于東西湖分界區(qū)(姥山)；5#采樣點(diǎn)位于東半湖湖心區(qū)；6#采樣點(diǎn)位于裕溪河入湖區(qū)(裕溪河口)，其中1#、2#、3#采樣點(diǎn)位于水華區(qū)，4#、5#、6#采樣點(diǎn)位于非水華區(qū).

圖1 巢湖水華區(qū)和非水華區(qū)采樣點(diǎn)位置Fig.1 Sampling sites in the algal bloom and free algal bloom regions of Lake Chaohu

1.2 分析方法

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

通過SPSS 13.0軟件采用Duncan分析方法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(α=0.05).

2 結(jié)果與分析

2.1 水華生消過程的判斷

圖2 巢湖水華區(qū)和非水華區(qū)水體Chl.a濃度隨時(shí)間的變化(不同小寫字母表示水華區(qū)水體Chl.a濃度在α=0.05水平上差異顯著，不同大寫字母表示非水華區(qū)水 體Chl.a濃度在α=0.05水平上差異顯著)Fig.2 Changes in chlorophyll-a concentration on water in the algal bloom and free algal bloom regions of Lake Chaohu

Chl.a濃度通常作為判斷水華是否發(fā)生的依據(jù)，但目前對Chl.a濃度的水華閾值還存在分歧，如Nurnberg[13]認(rèn)為水體Chl.a濃度超過25μg/L即發(fā)生輕度水華，而劉聚濤等[14]結(jié)合歷史資料建議把Chl.a濃度30μg/L作為水華閾值.本研究以30μg/L作為評判水華是否形成的標(biāo)準(zhǔn).

在整個(gè)研究中非水華區(qū)水體Chl.a濃度變化不大，所有水樣的Chl.a濃度都低于20μg/L(圖2)，表明選定的非水華區(qū)一直沒有典型水華發(fā)生，采樣點(diǎn)設(shè)置符合實(shí)驗(yàn)要求.而水華區(qū)Chl.a濃度普遍高于非水華區(qū)，且均顯著高于30μg/L，表明水華區(qū)有典型水華持續(xù)發(fā)生，采樣點(diǎn)設(shè)置也符合實(shí)驗(yàn)要求.水華區(qū)(西湖區(qū))的Chl.a濃度明顯高于非水華區(qū)(東湖區(qū))，這與之前的許多研究結(jié)果一致，如繆燦等[15]于2007年6-11月對巢湖全湖的23個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)西湖區(qū)Chl.a濃度明顯高于東湖區(qū).水華區(qū)Chl.a濃度隨時(shí)間波動(dòng)較大，可能與以下因素有關(guān)：(1) 天氣原因，如刮風(fēng)、降雨導(dǎo)致藻類被分散或稀釋，濃度下降.7月10日和8月1日Chl.a濃度較低，正是因?yàn)榍罢咴庥隽舜箫L(fēng)與降雨，后者遭遇了雙臺風(fēng)“蘇拉”和“達(dá)維”，繆燦等[15]在其研究中也發(fā)現(xiàn)7月較大的降雨量降低了Chl.a濃度；(2) 水華本身的生消過程，藻類生長周期較短，一般為1～3周左右，所以看似持續(xù)的水華其實(shí)是多個(gè)短期水華生消過程的疊加.總體來看，水華區(qū)水體的Chl.a濃度從5月15日低于30μg/L到6月20日顯著高于30μg/L，呈現(xiàn)明顯增加趨勢，表明5月15日前水體水華還沒有開始形成，5月15日至6月20日水華處于形成期，6月20日至9月5日，Chl.a濃度始終處于較高水平，水華處于持續(xù)期，而9月5日之后水體Chl.a濃度急劇下降到30μg/L以下，表明水華處于消亡期.該變化過程與鐘立香[16]對巢湖1年多的觀察結(jié)果類似，她發(fā)現(xiàn)巢湖水體中Chl.a濃度從5月開始升高，在8月達(dá)到最高值；孔明等[17]從全巢湖角度計(jì)算，發(fā)現(xiàn)7月水體Chl.a濃度比4月增加近2倍.本研究中，5月15日前藻類沒有明顯生長，是因?yàn)闇囟葲]有達(dá)到藻類恢復(fù)生長的條件，雖然不同藍(lán)藻種類生長需要的最低溫度不同，但低溫不利于藻類的生長.Sch?ne等[18]發(fā)現(xiàn)春季升溫可激活沉積物表面的藻體并促進(jìn)藻體從沉積物到水體遷移.

2.2 水華生消過程對水體理化性質(zhì)的影響

2.2.1 水華生消過程中水體理化指標(biāo)的變化 水華區(qū)和非水華區(qū)水體理化指標(biāo)隨水華生消過程變化(圖3)表明，多數(shù)情況下水華區(qū)與非水華區(qū)水體SD、pH值和DO有顯著差異，而水溫、ORP和Cond沒有顯著差異.

淺水湖泊水體的SD受季節(jié)、溫度、湖水量、風(fēng)浪等影響.從水華生消過程看，非水華區(qū)水體SD在7月10日前隨時(shí)間呈下降趨勢，之后呈持續(xù)增加趨勢(圖3a).前期SD下降與水溫升高、水生生物活動(dòng)增加、沉水植物生長等有關(guān)，后期SD升高與水生植物凈化能力增強(qiáng)、降雨量增大有關(guān).水華區(qū)水體SD在7月20日前隨時(shí)間直線下降，主要與水溫升高導(dǎo)致的藻類和其他水生動(dòng)植物生物量增加有關(guān)，8月份SD較高可能與雨水較多有關(guān).9月19日SD較高與水華處于消亡期、大量藻類快速死亡分解有關(guān)(圖3a).總體來看，水華區(qū)水體SD明顯低于非水華區(qū).這與鄒清等[19]對巢湖東、中、西湖區(qū)進(jìn)行長達(dá)1年的觀察結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)水華區(qū)(西湖區(qū))的SD明顯低于非水華區(qū)(東湖區(qū)).

水華區(qū)和非水華區(qū)水體pH值多數(shù)情況下存在顯著差異(圖3b).非水華區(qū)水體pH值呈先升高后穩(wěn)定的變化趨勢，這可能是因?yàn)殡S著水體溫度升高水生植物光合作用消耗水體中的CO2并釋放O2，而水體中CO2濃度變化會(huì)影響水體pH值[20]，從而導(dǎo)致7月20日前水體pH值呈升高趨勢；7月20日后水體pH值達(dá)到一個(gè)新的平衡，盡管9月水生植物死亡會(huì)分解釋放出部分有機(jī)酸，但由于釋放量有限，所以對水體pH值僅產(chǎn)生輕微影響.孔明等[17]對全巢湖的研究表明夏季水體pH值略高于春季.水華區(qū)水體pH值呈先升高后下降的變化趨勢(7月10日除外)，前期pH值升高的原因與非水華區(qū)一致，不過藻類的存在導(dǎo)致水華區(qū)水體pH值明顯高于非水華區(qū)；后期pH值下降可能是由于隨著水華接近消亡，死亡藻類增加，腐爛分解時(shí)釋放出大量CO2和有機(jī)酸所致，這也導(dǎo)致水華區(qū)水體pH值顯著低于非水華區(qū).7月10日水華區(qū)水體pH值驟然下降，并低于非水華區(qū)，這與采樣當(dāng)天風(fēng)浪較大，導(dǎo)致水-沉積物界面物質(zhì)交換作用加強(qiáng)有關(guān)，而水華區(qū)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量高，部分有機(jī)物降解過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)酸[21]，從而導(dǎo)致當(dāng)天水華區(qū)pH值明顯下降.據(jù)報(bào)道，大型淺水湖泊比小型湖泊更易受風(fēng)浪影響，可使0.4～3.8mm的沉積物進(jìn)入水體[22].本研究中2個(gè)采樣區(qū)pH值的變化趨勢(7月10日除外)與鄒清等[19]對巢湖東、中、西湖區(qū)進(jìn)行1年觀察的結(jié)果一致，即pH值從春季到8月呈增加趨勢，之后呈下降趨勢.

DO濃度是影響水生生物生存和水體質(zhì)量的關(guān)鍵因子之一.除5月15日和6月20日水華區(qū)DO濃度高于非水華區(qū)外，其他6次調(diào)查結(jié)果均為水華區(qū)低于非水華區(qū)(圖3c).前2次水華區(qū)DO濃度較高可能是因?yàn)榇穗A段藻體以快速生長為主，死亡的很少，光合作用消耗水體中的CO2，產(chǎn)生O2，導(dǎo)致水體DO濃度明顯較非水華區(qū)高.6月20日以后進(jìn)入水華持續(xù)期，藻體死亡增加，分解過程消耗大量水體DO，同時(shí)大量藻體覆蓋在水面，阻礙氧分子由空氣向水體的擴(kuò)散[6]，從而使水華區(qū)DO濃度明顯低于非水華區(qū).從DO濃度隨時(shí)間的變化看，水華區(qū)和非水華區(qū)DO濃度變化都很大，這是因?yàn)镈O濃度除受水華影響外還受其他因素的影響，如水溫、風(fēng)浪、人為因素等.水體DO濃度在7月10日前呈持續(xù)下降趨勢可能與溫度升高有關(guān)，而7月22日DO濃度升高也與當(dāng)天溫度較低相對應(yīng).8月1日以后非水華區(qū)DO濃度由于水溫逐漸下降而升高，但水華區(qū)DO濃度由于藻體的降解卻仍處于低值，直到9月19日水華消退DO濃度才得以升高.總體來看，在非水華區(qū)DO濃度主要受溫度影響，而在水華區(qū)藻類的生消對DO濃度則產(chǎn)生更大的影響.在整個(gè)調(diào)查期間，水華區(qū)與非水華區(qū)的水溫、ORP和Cond基本相同，隨時(shí)間變化趨勢也相同(圖3d、e、f)，說明水華的暴發(fā)并沒有對其產(chǎn)生較大的影響，也可能是其它因素的影響掩蓋了水華的影響.

圖4 巢湖水華區(qū)和非水華區(qū)水體各形態(tài)氮濃度隨時(shí)間的變化Fig.4 Changes in the nitrogen concentrations in water of the algal bloom and free algal bloom regions of Lake Chaohu with sampling time

2.2.3 水華生消過程中水體不同形態(tài)磷濃度的變化 水體中磷是藻類生長必需的營養(yǎng)元素，通常是湖泊藻類生長繁殖的主要限制因素之一.

2.3 水華生消過程中沉積物理化性質(zhì)的變化

水華區(qū)沉積物TN含量明顯高于非水華區(qū)(圖6a)，這與流入該區(qū)域的水中氮濃度較高以及該區(qū)域近年頻繁發(fā)生水華，藻類死亡后一部分有機(jī)體沉降到沉積物有關(guān).該結(jié)果與之前的較多報(bào)道一致，如王書航等[26]對巢湖沉積物氮素形態(tài)特征進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)TN含量呈西湖區(qū)高、東湖區(qū)低的特點(diǎn).非水華區(qū)沉積物TN含量呈現(xiàn)出先降低后小幅波動(dòng)的變化趨勢，前期下降可能與溫度升高、沉積物微生物活性增強(qiáng)、氮代謝加速有關(guān).水華區(qū)沉積物TN含量呈現(xiàn)較大的波動(dòng)，這與水華導(dǎo)致的藻體碎屑沉降、水體pH值變化、風(fēng)浪等有很大關(guān)系，如孔明等[17]發(fā)現(xiàn)巢湖西湖區(qū)忠廟鎮(zhèn)附近是藍(lán)藻聚集區(qū)，藻體沉降導(dǎo)致7月沉積物的TN含量明顯高于4月；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，從全巢湖來看，水華前后沉積物TN含量并未發(fā)生明顯變化，這可能與全湖區(qū)數(shù)據(jù)平均掩蓋了水華對TN含量的影響有關(guān).此外，水體pH值和DO濃度的變化會(huì)影響硝化和反硝化微生物，也會(huì)影響氮的轉(zhuǎn)化及濃度.

水華區(qū)沉積物TP含量顯著高于非水華區(qū)(圖6b)，主要是因?yàn)樵搮^(qū)域長期發(fā)生水華，藻類碎屑大量沉降，此外，該區(qū)域靠近合肥市，接納了大量的污水和地表水，再加上西湖區(qū)四周高、中間低的地形，從而使得沉積物TP含量較高.雖然水華區(qū)和非水華區(qū)沉積物TP含量都隨時(shí)間呈增加趨勢，但水華區(qū)TP含量增加的趨勢更明顯且波動(dòng)較大，這可能與水華區(qū)沉積物TP含量較高，易受環(huán)境條件影響有關(guān)，如風(fēng)浪、溫度升高等.7月10日和8月1日水華區(qū)沉積物TP含量相對較低，是受當(dāng)天風(fēng)浪導(dǎo)致沉積物再懸浮，有一部分顆粒態(tài)P釋放到水體中，另外，由于風(fēng)浪加劇上覆水和沉積物間隙水之間的交換，導(dǎo)致沉積物pH值升高，而沉積物pH值的升高有利于P的釋放，因此也會(huì)導(dǎo)致沉積物中TP含量的降低.9月19日水華區(qū)沉積物TP濃度出現(xiàn)明顯下降，這是因?yàn)樗A區(qū)沉積物中TP主要來自湖泊自生性磷沉降，而自生性磷會(huì)被微生物優(yōu)先利用[27]，在微生物的作用下可能很快礦化釋放到水體中，這也與水體中TDP濃度在9月19日出現(xiàn)明顯升高相一致(數(shù)據(jù)未列出).

非水華區(qū)和水華區(qū)沉積物TOC含量差異顯著，水華區(qū)沉積物中TOC含量普遍高于非水華區(qū)(圖6c)，這與昝逢宇等[28]發(fā)現(xiàn)巢湖從西湖區(qū)(水華區(qū))到東湖區(qū)(非水華區(qū))沉積物TOC含量逐漸下降的結(jié)果一致.主要原因是水華區(qū)藻類等初級生產(chǎn)者較多，產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)沉降到沉積物中導(dǎo)致TOC含量較高，此外，來自合肥市的工業(yè)與生活廢水?dāng)y帶大量有機(jī)物流入西湖區(qū)(水華區(qū))也不可忽視.周志華等[29]對近百年來巢湖沉積物有機(jī)質(zhì)的來源分析發(fā)現(xiàn)，水生藻類是主要來源，其次是城市污水和農(nóng)業(yè)面源污染.非水華區(qū)沉積物TOC濃度隨水華生消過程總體呈現(xiàn)下降趨勢，可能與夏季沉積物微生物活性及生物量較高、有機(jī)質(zhì)的礦化速率較快有關(guān).水華區(qū)沉積物TOC含量在水華形成期增加，在水華持續(xù)期維持在較高水平，在水華消亡期下降.7月10日和8月1日水華區(qū)沉積物TOC含量顯著下降，可能與當(dāng)天風(fēng)浪較大導(dǎo)致大量沉積物懸浮到水體中有關(guān).

3 結(jié)論

1) 5月15日前水體Chl.a濃度低于20μg/L，未達(dá)水華標(biāo)準(zhǔn)；5月15日至6月20日Chl.a濃度快速增加至80μg/L，為水華形成期；6月20日至9月5日Chl.a濃度持續(xù)在高位波動(dòng)，為水華持續(xù)期，9月5日后Chl.a濃度快速下降至30μg/L以下，為水華消亡期.

圖5 巢湖水華區(qū)和非水華區(qū)水體各形態(tài)磷濃度隨時(shí)間的變化Fig.5 Changes in the phosphorus concentrations in water of the algal bloom and free algal bloom regions of Lake Chaohu with sampling time

圖6 巢湖水華區(qū)和非水華區(qū)沉積物TN、TP和TOC含量隨時(shí)間的變化Fig.6 Changes in TN， TP and TOC contents in the sediment of the algal bloom and free algal bloom regions of Lake Chaohu with sampling time

2) 與非水華區(qū)相比，水華生消過程對水體理化性質(zhì)和氮磷濃度產(chǎn)生了不同影響，主要表現(xiàn)在水體SD顯著降低，水華前期pH值和DO濃度升高以及水華后期兩者的下降.水華區(qū)水體各種形態(tài)氮、磷濃度明顯高于非水華區(qū)，且隨水華生消過程總體呈現(xiàn)先降低(水華形成期和持續(xù)前期)后上升(水華持續(xù)后期和消亡期)的趨勢，但在非水華區(qū)氮、磷濃度隨時(shí)間變化不顯著.

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Change characteristics of physico-chemical properties of water and sediment during the processes of algal blooms formation， outbreak and extinction in Lake Chaohu

DIAO Xiaojun1， LI Yiwei2， HE Yanfang1， WANG Shuguang3，4& WANG Pengteng3

(1：AppraisalCenterforEnvironmentandEngineering，MinistryofEnvironmentalProtection，Beijing100012，P.R.China2：StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment，ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences，Beijing100012，P.R.China3：DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，P.R.China4：BeijingCityEnvironmentalPollutionControlandResourceReuseEngineeringResearchCenter，Beijing100029，P.R.China)

Algal bloom (AB) is a complex process of algal formation, outbreak and extinction in lakes. Many previous studies have focused on impacts of AB outbreak on aquatic eco-environment, but limited attention has been paid to the effects of AB formation, outbreak, and extinction on physico-chemical properties of water and sediment in lakes. In this study, the AB and the free algal bloom (FAB) regions were determined in Lake Chaohu on the basis of previous reports and monitoring data. Water and sediment samples were taken by sequential mode from May to September in 2012 to investigate effects of AB formation, outbreak and extinction on physico-chemical properties of water and sediment as well as nitrogen and phosphorous concentrations in sediment. Results showed that AB formation process occurred from May 15 to June 20 in Lake Chaohu, outbreak process lasted from June 20 to September 5, and then extinction process started. In most cases, water transparency (SD), water pH and water dissolved oxygen (DO) showed significant differences between the AB and FAB regions and presented different change trends with sampling time respectively. However, water temperature, oxidation-reduction potential (ORP) and electrical conductivity (EC) did not show difference between the two regions. The concentrations of various forms nitrogen and phosphorus in water of the FAB region were significantly lower than those in water of the AB region, and fluctuated slightly with sampling time. In the AB region, however, the concentrations of TDN, NO3--N, NH4+-N, TN, TDP and PO43--P in water showed downward trend during the AB formation process and the early stage of AB outbreak process, followed by upward trends during the later stage of AB outbreak and the AB extinction process. The concentrations of total nitrogen, total phosphorus and total organic matter in sediments of the AB region were significantly higher than those in sediment of the FAB region, and they showed different change trends with sampling time in the two regions respectively. This study indicated that AB formation, outbreak and extinction produced different impacts on the physico-chemical properties of water and sediment as well as the nitrogen and phosphorous concentrations in sediment. This result is important to control and treat eutrophication and algal bloom in lakes.

Lake Chaohu; water; sediments; outbreak and extinction of algal blooms; physico-chemical properties

DOI 10.18307/2015.0618

?2015 byJournalofLakeSciences

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41201528)資助.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(6)： 1124-1132

2014-08-29收稿；2015-03-28收修改稿.

刁曉君(1975～)，女，博士，工程師；E-mail：diaoxiaojun2000@126.com.

**通信作者；E-mail：shgwang2013@126.com.