引江济太对太湖水体碱性磷酸酶影响的研究

摘要

富营养化是太湖水环境最为突出的问题，也是引江济太旨在缓解的核心问题。目前太湖水域平均磷浓度达0.1mgL-1，且氮磷比值在25以上，因此磷是影响太湖藻类大量繁殖以及富营养化的重要因子。碱性磷酸酶（Alkaline Phosphatase）是水生系统中重要的微生物酶之一，是一种诱导酶，水体生物诱导产生的碱性磷酸酶被当前许多学者认为是水体生物可利用磷来源的主要补偿机制之一.由于江水的总磷含量高于太湖水体，引入长江水后，会不会加剧太湖水体的富营养化，是引江济太令人关注的问题。本文在2008年1月-2008年7月引江济太期间，在全太湖布设29个代表性测点，通过对不同调水时段的各测点碱性磷酸酶活性、磷酸盐、叶绿素含量以及其它水化学参数同步测定，探讨了调水前、调水期间和调水结束后水体中碱性磷酸酶活性及磷的空间变化，阐明调水对太湖水体中碱性磷酸酶活性及藻类可利用磷的影响，为进一步论证引江济太入湖水体未显著增加藻类可利用磷的机制提供理论基础以及为扩大引江济太调水规模和满足流域用水提供科学依据。
　　 本文的主要研究结果如下：
　　 （1）引江济太调水期间，长江水经望虞河进入太湖水量为858.5百万立方米，而由太浦河排出的水量高达1427.9百万立方米。可见，排水的累积总量高出调水累积总量，加快了水体流动，缩短了太湖换水周期，在一定程度上缓解了地区用水紧张状况、改善了局部湖泊水环境，但由望虞河进入太湖的TP、DTP总量分别为103.7吨和52.9吨。
　　 （2）2008年引江济太期间，对环太湖河流、长江水体不同形态的磷含量和叶绿素含量进行监测，结果表明：太滆运河水体TP、DTP浓度>雅浦港>陈东港>长兴港；太滆运河水体中PO43--p浓度最高。环湖河流水体中TP、DTP及PO43--P浓度均显著高于太湖、望虞河及长江水的；与太湖、环湖河道及望亭断面比，长江水体中磷酸根和叶绿素a平均浓度最低，表明长江水体中藻类可直接利用磷浓度较低，长江水体中总磷浓度虽高于太湖平均值，但低于环湖入湖河道以及望虞河望亭立交断面，说明引江济太调水有一定的科学依据。在调水期间，太湖各区水体TP、DTP浓度呈下降趋势，但调水停止后，水体TP、DTP浓度呈增加的趋势；调水对太湖各湖区水体中PO43--P的影响不显著。
　　 （3）2008年引江济太期间，对太湖各湖区水体不同形态的磷含量和叶绿素含量进行监测，结果表明：太湖各湖区水体中TP、DTP、PO43--p及Chla浓度分布存在不均一性。竺山湖区TP浓度>西岸河口区>梅梁湾区>湖心区>贡湖区>草型湖区；竺山湖区DTP浓度>梅梁湾湖区>贡湖区>西岸河口区>湖心区>草型湖区；竺山湖区水体PO43--p浓度>西岸河口区>湖心区>梅梁湾区>贡湖区>草型湖区；西岸河口区水体中Chla浓度>竺山湖区>梅梁湾湖区>贡湖区>湖心区>草型湖区。
　　 （4）2008年引江济太期间，研究了APA、Vmax及Km值受TP、PO43--P、TN及Chla含量等因素的影响，结果表明：APA、Vmax值均与Chla含量呈显著的线性正相关，但与TN、PO43--P浓度之间线性负相关不显著。当TP浓度在0～0.1 mg·L-1时，APA、Vmax值均随TP浓度增加呈显著的线性下降；当TP浓度在0.1～0.2 mg·L-1、0.2～0.3mg·L-1和0.3～0.4 mg·L-1时，APA、Vmax值与TP浓度线性关系不显著；当TP浓度>0.4mg·L-1时，APA.Vmax值均与TP浓度间呈显著的线性正相关。Km值受TN、TP和Chla含量的影响不显著，但与PO43--P浓度间呈显著的线性负相关。酶催化效率Vmax/Km值与Chla，浓度呈显著线性正相关。
　　 （5）通过对太湖不同季节碱性磷酸酶活性进行对比，结果表明：夏季太湖水体APA和Vmax值高于冬春季水体，秋季水体Vmax值比冬春季的高。秋冬季节太湖水体Km值较高；春夏季太湖水体Km值则较低。
　　 （6）2008年引江济太期间，研究了太湖各湖区水体APA、Vmax及Km值的空间分布，结果表明：梅梁湾区水体中APA、Vmax值>西岸河口区>竺山湖区>贡湖区>湖心区>草型湖区；湖心区水体中Km值>西岸河口区>草型湖区>梅梁湾区>贡湖区>竺山湖。
　　 （7）2008年引江济太调水结果，表明调水对太湖各湖区水体APA及Vmax值的影响十分相似，调水前和调水期间太湖各湖区水体中APA、Vmax值基本维持不变或略有下降，但调水停止后水体中APA、Vmax值均明显增加。在调水前和调水期间，太湖各湖区域水体中Km总体呈下降趋势。但调水停止期间，Km值开始增加。调水对太湖各测点水体碱性磷酸酶活性、酶反应最大速率和Km值具有抑制作用，降低了水体有机磷的酶解速率。

目录

文摘

英文文摘

引 言

第一章 文献综述

1.1 国内外调水的实践

1.2 碱性磷酸酶的研究进展

1.3 本文主要研究内容及目的意义

第二章 研究方案及其分析方法

2.1 采样点布设

2.2 采样次数与时间

2.3 相关水质监测参数

2.4 碱性磷酸酶活性监测

2.5 碱性磷酸酶活性的Vmax与Km分析方法

第三章 引江济太对太湖水体水质的影响

3.1 引江济太对太湖水量的影响

3.2 引江济太期间环太湖河流、长江及太湖水体水质指标的变化

3.2.1 环太湖河流水体水质指标

3.2.2 长江水体水质指标

3.2.3 太湖水体及望虞河断面水质指标

3.3 调水对太湖和其不同湖区水质的影响

3.3.1 太湖、环太湖河流、望虞河和长江水质的差异

3.3.2 调水对太湖及其不同湖区水质的影响

3.4 小结

第四章 引江济太调水试验期间水体碱性磷酸酶活性（APA）及动力学参数（Vmax、Km）变化

4.1 环太湖河流水体APA、Vmax及Km的变化

4.2 长江水体APA、Vmax及Km的变化

4.3 调水对太湖水体APA、Vmax及Km的影响

4.4 调水对各湖区水体APA、Vmax及Km的影响

4.4.1 对APA值的影响

4.4.2 对水体Vmax值的影响

4.4.3 对水体中Vmax值的影响

4.5 贡湖断面APA及动力学参数的变化规律

4.5.1 贡湖断面各测点APA、Vmax及Km随时间的变化

4.5.2 不同调水时段贡湖监测断面各测点APA、Vmax及Km变化

4.6 不同年度同期太湖水体水质参数、APA及动力学参数比较

4.6.1 水温变化

4.6.2 TP、DTP、PO43--P及叶绿素a变化

4.6.3 APA及酶反应动力学参数的变化

4.7 小结

第五章 主要水质指标对水体中碱性磷酸酶活性及特征参数的影响

5.1 对APA值的影响

5.2 对Vmax值的影响

5.3 对Km值的影响

5.4 小结

第六章 全文结论

6.1 全文结论

6.2 本研究的创新点

6.3 研究中的不足之处

6.4 研究展望

参考文献

致 谢

读研期间发表的论文