（环境科学专业论文）太湖周边典型区域水体污染的综合研究.pdf

奄 ! 、 一 、 r ， 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究 工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人 承担。 学位论文作者签名： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东：t i n 范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：弛 日期：型生垒f 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名： 电话： 邮编： 扣， ，嚼 1 龟 专 、 摘要 太湖是我国第三大淡水湖泊，作为我国东部沿海、长江三角洲边缘的重要淡水资源， 太湖水质及环境状况直接影响着这一地区的经济发展。随着近年来太湖流域工业和农业 的快速发展，大量的工农业废水和生活污水未经彻底处理即排入太湖流域水体中，使太 湖流域水环境系统遭受到了严重的破坏，水质正日趋恶化。目前，对太湖流域水体污染 研究主要集中在北太湖无锡梅梁湾区域，但对太湖周边其它典型区域的研究报道较少。 本论文对太湖周边典型区域的水质进行监测，采用单因子指标评价、主成分因子分 析等方法对各区域水质进行评价及分类，同时评价各区域水体的富营养化状态；采用 e l i s a 法对水体中的藻毒素l r 含量进行了测定；应用分子生物毒性测试方法分析了水 体中的遗传毒性和雌激素活性；调查了太湖周边典型区域水体中酞酸酯的分布，并以酞 酸酯为典型污染物，研究了酞酸酯的雌激素活性及其对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统的影 响。为评价周边典型区域对太湖水体污染的影响提供科学依据。主要研究工作如下： 1 2 0 0 8 年3 月- 2 0 0 9 年2 月对太湖周边典型区域水质进行分析，结果表明：1 2 个采 样点水体中t p 和t n 含量均超过国标v 类水标准，按单因子指数评价法，其水质均为 劣v 类；多指标水质综合评价结果为：湖州水源( t 4 ) 、新港口( t 6 ) 、苏州胥口( t 1 2 ) 、 小梅口( t 5 ) 为i i 类，平望大桥( t 3 ) 、无锡贡湖( t 1 1 ) 、宜兴工业( t 7 ) 、无锡梅梁 ( t 1 0 ) 、嘉兴运河( t 1 ) 为类，宜兴入湖( t 9 ) 、王江泾( t 2 ) 、周铁污水( t 8 ) 为 类；综合富营养化状态评价结果为1 2 个采样点水体均处于富营养化状态。 2 应用e l i s a 法对太湖周边典型区域1 2 个采样点水体中胞外藻毒素l r 含量进行 测定，结果表明：2 0 0 8 年6 月开始各采样点均有不同程度的检出，8 、l o 月浓度较高， 最高浓度为o 6 6 烬l ，2 0 0 8 年1 2 月- 2 0 0 9 年2 月均未检出。 3 应用s o s u m u 法对1 2 个采样点水体的遗传毒性进行检测，结果表明：各采样点水 样的遗传毒性诱导率i r 与提取物的水样体积呈较明显的剂量效应关系，其中，t l 、t 2 、 t 3 、t 7 、t 8 、t 9 、t 1 0 水样提取物的i r 2 ，表明有遗传毒性效应；各区域水体遗传毒 性随水情期大小排序为：汛前期 汛期，对于污染源较稳定的区域，水体遗传毒性在各 水期变化较小。水体遗传毒性与c o d m , , 、c o d c ，、t o c 无显著相关性；与u v 2 5 4 在o 0 1 水 平上显著相关。 4 应用酵母双杂交法对1 2 个采样点水体中雌激素含量进行测定，结果表明：t 2 、 t 3 、t 5 、t 6 、t 7 、t 8 、t 9 、t 1 0 、t 1 1 的水样中在各监测月份均有雌激素检出，检出 范围为0 2 0 - 0 5 6n g e 2 l 。 5 对太湖周边典型区域水体中酞酸酯含量进行测定，结果表明，各采样点的酞酸酯 含量时空分布不均，各采样点均有邻苯二甲酸二丁酯( d b p ) 、邻苯二甲酸丁基苄基酯 ( b b p ) 和邻苯二甲酸二( 2 乙基己基) 酯( d e h p ) 检出，其中，d e h p 的污染最为严 重。 6 采用酵母双杂交法对6 种酞酸酯的雌激素活性进行研究，结果表明：在o 1 0 o g l d m s o 浓度范围内，邻苯二甲酸二甲酯( d m p ) 、邻苯二甲酸二乙酯( d e p ) 、邻苯 二甲酸二正辛酯( d o p ) 和d e h p 不具有雌激素活性效应；b b p 和d b p 具有雌激素活 性效应，以1g l d m s o 酞酸酯换算为与雌二醇( e 2 ) 的雌激素效应相当的结果分别为 o 9 7 甥- e 2 ( b b p ) 和o 4 2 鸺- e 2 ( d b p ) 。 7 选取超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g p x ) 、 谷胱甘肽转硫酶( g s t ) 和丙二醛( m d a ) 作为检测指标，开展d b p 和d e h p 对鲫鱼 肝脏抗氧化防御系统影响的研究，结果表明：d e h p 对4 项酶学指标的影响比d b p 更 显著；在d b p 和d e h p 氧化胁迫下，s o d 和c a t 在暴露初期的活性变化比g p x 要大； g s t 在d b p 和d e h p 的解毒过程中起到重要作用；在实验期间( 3 0d ) 内m d a 含量显 著增加，表明脂质过氧化产物在生物体内的积累可能是d b p 和d e h p 对鲫鱼肝脏的重 要致毒机制之一。 关键词：太湖、藻毒素、酞酸酯、遗传毒性、雌激素效应、抗氧化防御系统 n ， 啊。 q a b s t r a c t l a k et a i h ui st h et h i r dl a r g e s tf r e s h w a t e rl a k ei nc h i n a , w h i c hh a v eb e e nu s e da st h e i m p o r t a n tf r e s h w a t e rs o u r c e si nt h ey a n g t z er i v e rd e l t ao ne d g eo fc h i n e s ee a s t e r nc o a s t i t s w a t e rq u a l i t ya n de n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n sa f f e c tt h i sa r e ae c o n o m i cd e v e l o p m e n t i nr e c e n t y e a r s ，w i t ht h e f a s td e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n da g r i c u l t u r ep r o c e s s ，w a s t e w a t e ra n d d o m e s t i cs e w a g ew i t h o u tt h o r o u g ht r e a t m e n tw a sd i s c h a r g e di n t ot a i h ub a s i n ，w h i c hc a u s e w a t e re n v i r o n m e n ts y s t e mo ft a i h ub a s i nb ed a m a g e da n dw a t e rq u a l i t yb ew o r s e ng r a d u a l l y a tp r e s e n t ，t h es t u d i e sw e r ef o c u s e do nw a t e rp o l l u t i o ni nw u x im e i l i a n gb a yo fl a k e t a i h u , a n dt h er e p o r t sa b o u tt h ep o l l u t i o ni no t h e rt y p i c a la r e a sw e r ev e r yl i t t l e i nt h i st h e s i s ，w a t e rq u a l i t i e sw e r em o n i t o r e d ，a s s e s s e da n dc l a s s i f i e di nt y p i c a la r e a s a r o u n dl a k et 灿u s i n gs i n g l ei n d e xf a c t o r ，p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ，e ta l ，a n d e u t r o p h i c a t i o nw a sa s s e s s e ds i m u l t a n e o u s l y ；e n z y m e - l i n k e di m m u n o s o r b e n ta s s a y ( e l i s a ) w a se m p l o y e df o rd e t e r m i n a t i n gm i c r o c y s t i n - l rp o l l u t i o n ；g e n o t o x i c i t ya n de s t r o g e n i c a c t i v i t yo fw a t e re x t r a c tw e r ea n a l y s e db ym o l e c u l a rb i o l o g i c a lt o x i c i t yt e s t ；d i s t r i b u t i o no f p h t h a l a t e sa c i de s t e r s ( p a e s ) i nt y p i c a la r e a sa r o u n dl a k et a i h uw a si n v e s t i g a t e d ，a n dp a e s w e l es t u d i e da st y p i c a lp o l l u t a n t so nt h e i re s t r o g e n i ca c t i v i t ya n de f f e c t so nl i v e ra n t i o x i d a n t d e f e n s es y s t e mo fc a r a s s i u sa u r a t u s t h e r e f o r , t h i sp a p e rc a no f f e rs c i e n t i f i ce v i d e n c ef o r e n v i r o n m e n t a la s s e s s m e n to nt y p i c a la r e a se f f e c to nl a k et a i h u t h em a i n w o r k sw e r e ： 1 w a t e rq u a l i t i e so ft y p i c a la r e a sa r o u n dl a k et a i h uw e t sa n a l y s e df r o mm a r c h2 0 0 8t o f e b r u a r y2 0 0 9 ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no ft na n dt pi ne a c hs a m p l i n gs i t e e x c e e dt h eg r a d evo fn a t i o n a ls t a n d a r d ( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 6 ) ，a n dw a t e rq u a l i t yw a se v a l u a t e df o r w o r s et h a ng r a d ev b ye v a l u a t i o nm e t h o d “s i n g l ei n d e xf a c t o r ；c o r r e s p o n d i n g l y , u s i n gm u l t i i n d e xe v a l u a t i o n , t h ew a t e rq u a l i t i e so fh u z h o ur v ( t 4 ) ，x i ng a n gk o u ( t 6 ) ，s u z h o ux u k o u b a y ( t 12 ) ，x i a om e ik o u ( t 5 ) w e r ee v a l u a t e df o rg r a d ei i ，a n dp i n g w a n gb r d g ( t 3 ) ， w u x i - g o n g h ub a y ( t 11 ) ，y i x i n gi n d ( t 7 ) ，w u x i - m e i l i a n gb a y ( t 10 ) ，j i a x i n gc a n a l ( t 1 ) w e r e f o rg r a d e ，a n dy xr v l a k e ( t 9 ) ，w a n g - ji a n gj i n g ( t 2 ) ，y i x i n gw w t p ( t 8 ) w e r ef o r g r a d e1 v ；t h ew a t e re u t r o p h i c a t i o na p p r a i s a lr e s u l ti n d i c a t e st h a tt h e r ew e r ee u t r o p h i c a t i o ni n e a c hs a m p l i n gs i t e s 2 e l i s aw a se m p l o y e df o ri n v e s t i g a t i n gm c l rp o l l u t i o ni nt y p i c a la r e a sa r o u n dl a k e t a i h u t h em c - l rc o n c e n t r a t i o ni ne a c hs a m p l i n gs i t e sw a sd e t e c t e df r o mj u l y2 0 0 8 ，a n d w a sh i g h e ri na u g u s ta n do c t o b e r ，州t l lt h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o no f0 6 6 鹇l ；t h e r ew a sn o t m c l rd e t e c t e df r o md e c e m b e r2 0 0 8t of e b r u a r y2 0 0 9 3 g e n o t o x i c i t yo fw a t e re x t r a c tw a sd e t e c t e db ys o s u m um e t h o d ，t h er e s u l ts h o w e d t l l a tag o o dd o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i pw a so b s e r v e db e t w e e nv o l u m eo fw a t e re x t r a c ta n d l l l 、 、 ， ；恿ff。t， p h t h a l a t e ( d b p ) ，b u t y lb e n z y lp h t h a l a t e ( b b p ) ，d i2 - e t h y lh e x y lp h t h a l a t e ( d e h p ) w e r e d e t e c t e d , w i t hh i g h e s td e t e c t a b l ec o n c e n t r a t i o no fd e h p 6 e s t r o g e n i ca c t i v i t yo fp a e sw a sd e t e c t e db yy e a s tt w o - h y b r i da n a l y s i s ，t h er e s u l t s h o w e dt h a td i m e t h y lp h t h a l a t e ( d m p ) ，d i e t h y lp h t h a l a t e ( d e p ) ，d i o c t y lp h t h a l a t e ( d o p ) a n d d e h ph a dn oe s t r o g e n i ca c t i v i t yi nt h er a n g eo fo 1o 0g l d m s o ；b b pa n dd b ph a d e s t r o g e n i ca c t i v i t y 谢t l le s t r a d i o le q u i v a l e n t0 9 7 嵋- e za n do 4 2 岭一e 2 7 w i t h s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ( s o d ) ，c a t a l a s e ( c a t ) ，g l u t a t h i o n ep e r o x d a s e ( g p x ) g l u t a t h i o n es t r a n s f e r a s e ( g s t ) a n dm a l o n d i a l d e h y d e ( m d a ) 笛c h a r a c t e r i s t i ci n d e x e s ，t h e e f f e c t so fd b pa n dd e h po nt h el i v e ra n t i o x i d a n td e f e n s es y s t e mo fc a r a s s i u sa u r a t u sw e r e s t u d i e d ，a n dt h et o x i cm e c h a n i s m sw e r ed i s c u s s e d n 圮r e s u l ts h o w e dt h a td e i - i ph a dm o r e s i g n i f i c a n t l ye f f e c to n4e n z y m a t i ci n d e x e st h a nd b p ；w i t l lo x i d a t i v es t r e s so fd b pa n d d e h p , s o da n dc a ta c t i v i t yc h a n g e sw e r em o r es e n s i t i v et h a ng p x g s tp l a y e da l l i m p o r t a n tp a r ti nt h ed e t o x i f i c a t i o np r o c e s so fd b pa n dd e h p n l em d a c o n t e n ti n c r e a s e d s i g - n i f i c a n t l yd u r i n ge x p e r i m e n t , t h a ti n d i c a t e da c c u m u l a t i o no fl i p i dp e r o x i d a t i o np r o d u c t si n v i v om i g h tb eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n tt o x i cm e c h a n i s m so fd b pa n dd e i - i pt oc a r a s s i u s a u r a t u s k e y w o r d s ：l a k et a i h u ；m i c r o c y s t i n ；p h t h a l a t e sa c i de s t e r s ；g e n o t o x i c i t y ； e s t r o g e n i ca c t i v i t y ；a n t i o x i d a n td e f e n s es y s t e m i v ， 一 f q 1 i 叠 r 、 | ， l n q 专 ； 、j 目录 中文摘要。 英文摘要 目录。 第一章绪论 i i i i 1 1 弓l 言1 1 2 太湖概况2 1 3 太湖水质特征3 1 3 1 太湖水环境变化3 1 3 2 太湖水体的富营养化4 1 4 太湖蓝藻毒素及其环境效应。4 1 4 1 微囊藻毒素结构及理化性质5 1 4 2 藻毒素毒性及对生物的毒理学效应6 1 4 3 太湖水体藻毒素的分布7 1 5 太湖水体的有机污染7 1 6 几种水质生物毒性监测方法。8 1 6 1s o s u m u 法8 1 6 2 酵母双杂交法9 1 7 论文研究意义与内容1 0 1 7 1 研究目的与意义。1 0 1 7 2 研究内容1 0 第二章太湖周边典型区域水质分析及评价。 l l 2 1 太湖周边典型区域采样点设置l l 2 2 水样采集与分析方法。l l 2 3 水体主要指标的动态变化1 3 2 3 1 主要理化指标1 3 2 3 2 有机污染物综合指标1 5 乍2 3 3 营养盐指标17 ：、2 3 4 叶绿素a 1 9 2 3 5 其他指标2 0 2 4 太湖周边典型区域水质基本状况评价2 0 2 4 1 水质单项指标评价2 0 2 4 2 水质的综合评价2 4 v 2 4 3 水质的聚类分析。2 9 2 5 太湖周边典型区域水体富营养化综合评价3 1 2 5 1 富营养化综合评价方法3 1 2 5 2 各区域水体富营养化综合评价结果3 2 2 5 3 富营养化影响因子的分析3 6 2 6 小结。3 7 第三章太湖周边典型区域水体中微囊藻毒素( m r - l r ) 污染研究 3 9 3 1 引言。3 9 3 2 样品的采集4 0 3 3 实验材料与方法4 1 3 3 1h p l c 法4 l 3 3 2e l i s a 法4 2 3 4 结果与讨论4 3 3 4 1e l i s a 法与 玎，l c 法对比4 3 3 4 2e l i s a 法测定太湖水样m c - l r 的适用性评价4 4 3 4 3 太湖周边典型水域的m c l r 污染水平4 6 3 4 4 太湖下游嘉兴河网的m c l r 污染水平4 8 3 5 小结。4 9 第四章太湖周边典型区域水体污染的遗传毒性研究 4 1 引言5 0 4 2 材料与方法5 0 4 2 1 仪器5 0 4 2 2 试剂5l 4 2 3 实验材料。51 4 2 4 样品采集及前处理。5 l 4 2 5 实验溶液配置51 4 2 6s o s u m u 实验方法5 2 4 3 结果与讨论5 3 4 3 1 各区域水体污染遗传毒性的剂量一效应分析。5 3 4 3 2 各区域水体污染遗传毒性的定量分析。5 6 4 3 3 各区域水体污染遗传毒性的变化5 7 4 3 4 各区域水体污染遗传毒性与有机污染指标的相关分析5 8 4 4d 、结5 9 第五章太湖周边典型区域水体污染的雌激素效应研究 5 1 引言一6 0 5 2 材料与方法6 0 5 2 1 仪器6 0 v i ， 。 ，s 矿 ， ； 、j 气 、 、 5 2 2 5 2 3 5 2 4 5 2 5 5 2 6 酵母双杂交法6 1 5 3 结果与讨论6 2 5 3 1 各区域水体雌激素含量分析6 2 5 3 2 各区域水体雌激素含量的变化6 5 5 4 ，j 、结6 6 第六章太湖周边典型区域水体中酞酸酯含量测定及其分子毒理学效应研究6 7 6 1 引言6 7 6 2 材料与方法6 8 6 2 1 仪器6 8 6 2 2 试剂6 8 6 2 3 水体中酞酸酯含量测定6 8 6 2 4 雌激素活性测定6 9 6 2 5 鲫鱼肝脏酶活性测定一7 0 6 3 结果与讨论7 1 6 3 1 太湖周边典型区域水体中酞酸酯含量的测定。7 1 6 3 2 酞酸酯类化合物的雌激素活性7 5 6 3 3 酞酸酯类化合物对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统影响7 6 6 3 4 酞酸酯类化合物与硝基苯对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统影响的比较研究8 8 6 4 ，j 、1 2 ；9 3 第七章结论与建议 7 1 结论。9 4 7 2 建议9 5 参考文献 附录 后记 在学期间公开发表论文及著作情况 v u 1 0 5 1 2 4 1 2 5 v i n ， q 、 一 聿 0 。；：， 甩 j l 1 1 引言 水是人类生活和生产活动中不可缺少的重要物质，又是不可替代的重要自然资源。 随着经济发展、人口增长和人们物质生活水平的提高，世界各地对水的需求日益增长， 对水质的要求也不断提到。一些国家和地区在2 0 世纪6 0 年代开始发生了水危机，水的 问题引起了当代世界各国的普遍关注。目前世界上有8 0 个国家约1 5 亿人口面临淡水不 足的问题，其中2 6 个国家约3 亿人生活在缺水状态。水量短缺和由于水污染导致的水 质型缺水的问题将严重制约经济和社会的发展。 在我国，大量未经处理的生活污水以及未达标排放的工业废水排入江河湖海，导致 了这些水体严重污染。据环保部门监测，全国9 0 以上的城市水域受到不同程度的污染， 约5 0 重点城市的水源不符合饮用水水源标准。 2 0 0 7 年，我国七大水系1 9 7 条河流4 0 7 个水质监测断面中，i 一类、v 类和 劣v 类水质断面的比例分别为4 9 9 、2 6 5 、2 3 6 ；2 8 个国控重点湖( 库) 中，i 一 类、v 类和劣v 类水质的湖( 库) 个数分别为8 、9 、1 1 【l 】。按照我国地表水环 境质量标准( g b 3 8 3 8 _ 2 0 0 2 ) 规定，劣于类的水源是不能直接作为饮用水源。目前 我国主要水系达不到类水的比例已达到4 9 4 ，这表明我国水源水质呈现严重污染的 状况。 太湖是我国第三大淡水湖泊，作为我国东部沿海、长江三角洲边缘的重要淡水资源， 太湖水质及环境状况直接影响着这一地区的经济发展。随着近年来沿湖工农业的迅猛发 展，大量的工农业和生活污水排入湖中，所排污染物大大超过了太湖本身的自净能力， 使其环境系统遭受到了前所未有的破坏，水质正日趋恶化，特别是水体的富营养化，已 成为太湖水环境的主要问题【2 捌。2 0 0 7 年太湖水质总体为劣v 类，2 1 个国控检测点位中， 类、v 类和劣v 类水质的点位比例分别为2 3 8 、1 9 o 和5 7 2 ，湖体处于中度富营 养状态，主要污染指标为总氮；太湖环湖河流水质总体为中度污染( 见图1 1 ) ，主要污 染指标为氨氮、五日生化需要量和石油类【l 】。 2 2 7 图1 - 12 0 0 7 年太湖环湖河流水质类别比例【1 】 类 7 1 2 太湖概况 太湖是我国的第三大淡水湖泊，在江苏省南部，浙江省北部，位于长江三角洲的太 湖平原上，介于3 0 0 5 5 4 0 ”- 3 1 0 3 2 5 8 n ，1 1 9 0 5 2 3 2 - 1 2 0 0 3 6 1 0 ”e 之间。按平均水位31 1 1 ( 吴淞基面) 算，其湖泊面积为2 4 2 7 8k m 2 ，除去湖中5 1 个岛屿面积8 9 7k m 2 外，实 际水域面积为2 3 3 8k m 2 。太湖南北长6 8 5k m ，东西平均宽3 4k m ，最宽处5 6k m ，湖泊 平均水深1 9m ，最大水深2 6m ( 吴淞基面) ，是一个典型的浅水湖泊。太湖水深大于 2m 的地区主要在西太湖，而大部分水深处于1 5 2 5m 。太湖四周河道纵横，水网稠密， 大小洼地星罗棋布，构成了一个复杂的水网系统。由于太湖流域地形是西部为低山丘陵， 东部为平原，河流水系基本自西向东，以太湖为汇水中心。据统计，现存的进出口河道 还剩下1 7 2 条。其中，主要水源有二：一为来自浙江省天目山的苕溪，在湖州市以下分 为7 0 多条滨港注入；另一来自江苏宜溧山地北麓的荆溪，分由太浦、百渎等6 0 多条港 渎入湖。太湖水由北东两面7 0 多条河港下波长江，以娄江( 下游称浏河) 、吴淞江( 下游 称苏州河) 、黄浦江为主。黄浦江为最大浪水河道，约占总出水量的8 0 。其馀诸河港 流量较小，每因海潮顶托或江水上涨而倒流。 太湖地区属于北亚热带南部向中亚热带北部过渡的东南季风气候区。四季分明、无 霜期长、热量充裕、降水充沛、降水量年际变化大。另外台风及台风暴雨对本区影响颇 大，平均一年遭受两次台风影响【4 ，5 】，如2 0 0 7 年，太湖流域汛期主要受到1 3 号“韦帕” 台风的影响，汛后1 0 月初又遭遇1 6 号“罗莎 台风袭l o j 。 太湖位于太湖流域中心，具有蓄洪、灌溉、航运、供水、水产养殖、旅游等多项功 能，同时也是无锡、苏州两市的主要饮用水源及上海与浙东地区主要水源补给地。太湖 流域是我国人口和城镇最为密集的地区之一，也是我国经济发达地区之一，人口3 4 0 0 万，以不到全国0 4 的国土面积创造着约占全国1 8 的国民生产总值，城市化水 平居全国之首，乡镇工业发达，粮食产量占全国的3 ，淡水鱼业产值也占有较高 比重。经济的发展和人们生活水平的提高，同时也造成了太湖的富营养化和生态的严重 破坏。近年来不合理开发与大量污染物排放入湖使太湖水质污染严重1 7 】，尤其是富营养 化程度加剧，湿地生态环境恶化，影响人民日常生活，制约流域经济的可持续发展1 8 , 9 。 2 ， 嘶 i 气 鼋 ， | 东北师范大学博士学位论文 1 3 太湖水质特征 1 3 1 太湖水环境变化 1 9 6 0 年，太湖总无机氮( t i n ) 仅o 0 5m g l ，磷酸根磷( p 0 4 3 - p ) 为o 0 2m g l ， 有机污染指标c o d m 含量为1 9m g l ，水质良好，太湖基本上不存在水质污染【l 们。2 0 世纪7 0 年代以来，太湖水质开始逐步恶化。至1 9 8 1 年，t i n 比1 9 6 0 年增加了1 8 倍， c o d m n 较1 9 6 0 年增加了4 9 ，p 0 4 3 - p 没有显著增加【1 1 】；从1 9 8 8 年到1 9 9 8 年，总磷( t p ) 与c o d m i l 都有显著增加，相比较而言，1 9 9 8 年t p 和c o d l i n 分别较1 9 8 8 年上升了2 7 倍和1 5 倍；至2 0 0 5 年总氮( t n ) 和c o d m 含量分别达到3 9 1m g l 和5 7 4m g l ， 表明太湖水体污染已经非常严重( 见表1 1 ) 。 按现行的国家地面水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，2 0 世纪6 0 年代，太湖水 质为i 至i i 类水，处于清洁至较清洁；7 0 年代水质处于i i 类，为较清洁状态；至8 0 年 代，前期水质以i i 至类水为主，处于尚清洁状态，后期进入类水，有一定的污染； 9 0 年代，中期以至类为主，属轻度污染，局部v 类水，属重度污染。后期进入至 v 类为主，局部已劣于v 类水；至此，太湖水质变现为每1 0 年左右下降一个级别，特 别是2 0 世纪9 0 年代末，下降速度明显加快。2 0 0 0 年后，太湖水质以v 类水为主，属重 度污染；至2 0 0 7 年，太湖水质则以v 类水体为主。2 0 世纪8 0 年代以前，表现为以t n 和c o d m 增加为主，这与当时的区域农业发展密切相关：而8 0 9 0 年代以磷和叶绿素 的显著增加为特征，明显受流域内城市化发展和生活水平提高的影响。总之，太湖水环 境的变化基本上以8 0 年代为转折点，8 0 年代之前，总氮变化显著，其中c o d m f l 浓度也 有所增加，这同该地区维持着以农业为主的经济结构及其稳定增长有关。8 0 年代以后， 总氮增长趋势变缓，而c o d m i i 及总磷却呈现稳定的增长趋势，这同该地区第二产业和 第三产业的快速发展和城镇居民生活水平的提高有很大关系。 表1 1太湖水体主要环境指标变化( m g l ) 3 师范大学博士学位论文 整体还处在贫营养状态，但在太湖梅梁湾口，有蓝藻 年代初，太湖水体中n 、p 等营养物质不断增加，水 质变为类水体的同时，营养状态为中营养，蓝藻水华在无锡五里湖出现，且暴发的规 模和频率不断增加。到2 0 世纪8 0 年代中后期，太湖开始进入富营养状态，蓝藻每年暴 发2 3 次，分布范围扩大至太湖的梅梁湾。9 0 年代开始，太湖整体进入富营养状态，太 湖蓝藻水华几乎年年爆发，大型水生植物严重退化，从6 0 年代的6 6 种减少到9 0 年代 的1 7 种【1 5 】。自2 0 0 0 年起至今，太湖水质由于t n 污染严重，太湖湖体水质类别降至劣 v 类，富营养化程度进一步加深，蓝藻水华污染更加严重。 2 0 0 7 年5 月太湖富营养化评价结果f 1 9 】如表1 2 所示，太湖3 4 4 的水域为轻度富营 养水平，其余6 5 6 的水域为中度富营养水平。太湖水质指标高锰酸盐指数平均浓度为 5 2 5m g l ，氨氮为0 3 6r a g l , 太湖富营养化指标总磷平均浓度为0 0 7 1m g l ，总氮为 2 9 3m g l ，叶绿素( a ) 为1 9 5m g m 3 。 2 0 0 7 年5 月上旬，由于高温少雨，太湖北部湖湾蓝藻暴发，5 月1 6 日，梅梁湖水 质变黑，2 8 日贡湖水厂水源地水质严重恶化，水源恶臭，水质发黑，居民自来水臭味严 重，无法使用，由此引发了无锡市饮用水供水危机，严重制约了区域社会经济的可持续 发展。 由于污染源分布的差异和湖泊自然条件本身的影响，太湖的富营养化水平有自北向 南、自西向东逐渐降低的趋势，高营养程度的水体主要集中在五里湖、梅梁湾、竺山湖 西部沿岸带，东部和东南部湖区营养程度较低，湖心区营养水平居中【3 2 0 1 。 表1 22 0 0 7 年5 月太湖各湖区水质及营养状态f 1 9 】 注：监测时间为2 0 0 7 年5 月7 日1 8 日；评价标准采用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - - 2 0 0 2 ) ；湖 泊营养状况评价采用湖泊( 水库) 营养状态评价标准。 1 4 太湖蓝藻毒素及其环境效应 淡水水体富营养化的主要表征及其带来的一个突出问题就是藻类水华的暴发。当环 4 于。 e 气 l 东北师范大学博士学位论文 境条件适宜时，浮游生物( 主要是浮游藻类) 大量繁殖，形成丝带状或片状物质漂浮在 水面上，有时甚至覆盖大面积水域。这种现象在淡水水体中称为“水华 。蓝藻水华是 富营养化淡水水体中发生最多、影响最大的藻类水华。我国近年的调查研究显示，除了 滇池、太湖和巢湖已出现因蓝藻生长而引起的严重水污染外，长江、黄河中下游许多水 库、湖泊也出现不同程度的藻类水华污染情况。 蓝藻水华污染所带来的主要危害是在有毒蓝藻细胞破裂后向水体中释放多种不同 类型的藻毒素【2 l 】。在已发现的各种不同藻毒素中，微囊藻毒素( m i c r o c y s t i n ，m c ) 是 一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类。微 囊藻毒素产生并主要包含在蓝藻活细胞内，但当细胞衰老、死亡或溶解后，则释放到水 体中。试验研究表明，在蓝藻对数生长期内水中溶解毒素仅占总量的1