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2． 首次提出了大型浅水湖泊内源释放的概念性模式，明确了湖泊内源污染治理的判定方法 |
湖泊内源污染首先是由西方学者基于深水湖泊提出来的。但是，对于我国大量存在的浅水湖泊内源污染问题一直有争议。有些湖泊采用疏浚的方法进行了内源污染控制，但是成效有好有差。这本质上是对于浅水湖泊内源污染的机理缺乏了解所致。我们以太湖为典型，首先在野外获取了沉积物中孔隙水中氮磷浓度与上覆水中的氮磷浓度的梯度（图4），从中可以看出，在沉积物孔隙水中的氮磷浓度较上覆水中的氮磷浓度高一个数量级。而这个浓度梯度差在不同的水域会有很大的不同。 |
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图4（点击可放大↑） |
图5（点击可放大↑） |
图4：太湖梅梁湾沉积物中的孔隙水与上覆水中的氮（左）、磷（右）浓度差 |
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我们采取连水带泥的柱状样，在实验室测定上覆水中氨氮浓度和磷酸根浓度的变化，再换算成年释放量，得到这种近似于静态释放的年释放量氮约为10，000吨，磷约为900吨。但是这是实验室条件下获得的。针对野外动力扰动条件下，底泥悬浮携带着营养盐的释放这种情况，我们组织了数次水槽试验。把沉积物取来放入水槽中，逐步增加波浪强度（波高）（图5），取样分析发现，随着波浪的增强，悬浮物浓度随波浪强度增加而增加。同时，总氮、总磷浓度也是同步增加。我们知道，对湖泊富营养化有影响的主要是溶解性的氮和磷，分析发现，随着波浪的增强，溶解性的氮、溶解性的磷虽然增加，但却并不同步。 |
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图6（点击可放大↑） |
图7（点击可放大↑） |
图6：水槽试验水柱中的悬浮物浓度（SS）、总氮（TN）、总磷（TP）及溶解性的氮（TDN）和溶解性的磷（TDP）浓度的随波高的变化 |
图7：太湖梅梁湾水柱中的悬浮物浓度（SS）、溶解性的氮（TDN）、溶解性的磷（TDP）和COD浓度随风速的变化
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随着波浪强度的增加，在沉积物悬浮开始的1－2个小时内，总氮、总磷会大幅度增加，但是溶解性的氮和溶解性的磷仅有少量的增加。随着时间的延长，溶解性的氮磷浓度反而会下降。根据我们在野外调查发现，随着风速的增加（在1－3天的时间尺度内），悬浮物浓度SS随着风速增加而增加，但是，水柱中溶解性的氮、磷和COD浓度反而会下降（图7）。 |
产生这样结果的原因是太湖沉积物中富含铁结核物，这些颗粒态的铁结核物在氧化条件下会吸附溶解性的营养盐，特别是磷。并在风浪消失后把这些营养盐带入沉积物中。在此基础上，我们提出了内源释放的概念性模式，即在风浪较强的水域，沉积物中营养盐释放主要增加上覆水的总氮和总磷，但是，对于溶解性的氮磷增加有限，而且，如果沉积物中铁锰含量丰富，具有较强的吸附能力，水柱中的溶解性氮和溶解性磷反而会下降。这样的水域没有必要疏浚。但是，如果水域的水动力强度很弱，底部还原环境强烈，营养盐的释放主要是沉积物孔隙水与上覆水之间的浓度梯度来决定。如果浓度梯度大，就应该进行疏浚以控制内源释放；反之，则不需要。这样，基本上解决了浅水湖泊内源污染的机制问题以及是否需要疏浚控制的问题。
有关浅水湖泊内源释放的概念性模式，得到了以陈宜瑜院士为组长的专家验收组的肯定。参见附件中关于中国科学院重大项目“长江中下游湖泊富营养化发生机制与控制途径”项目的验收专家意见。
参考文献：
ZHU Guangwei, QIN Boqiang, GAO Guang. Direct evidence of phosphorus outbreak release from sediment to overlying water in a large shallow lake caused by strong wind wave disturbance. Chinese Science Bulletin, 2005, 50(6): 577-582
QIN Boqiang, XU Pengzhu, WU Qinglong, LUO Liancong, ZHANG Yunlin. Environmental issues of Lake Taihu, China. Hydrobiologia, 2007, 581: 3-9
QIN Boqiang, ZHU Guangwei, ZHANG Lu, LUO Liancong, GAO Guang, GU Binhe. Estimation of internal nutrient release in large shallow Lake Taihu, China. Sciences in China (Series D, Supplement I), 2006, 38-50 .
QIN Boqiang, HU Weiping, GAO Guang, LUO Liancong. The Dynamics of resuspension and conceptual mode of nutrient releases from sediments in large shallow Lake Taihu, China. Chinese Sciences Bulletin, 2004, 49(1): 54-64.
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