大型水母爆发对东海生态系统中上层能量平衡的影响

通过建立东海生态系统ECOPATH模型,并将大型水母作为一个独立的功能组,从能量平衡的角度探讨近年来东海大型水母爆发对生态系统的影响,并在此基础上提出抑制大型水母爆发加剧的控制机制的假说。模型分析结果表明:大型水母对中上层生物资源普遍具有显著不利影响;在大型水母、浮游动物和鲳鱼等小型中上层鱼类之间可能存在一个由大型水母爆发引发的生态系统中上层能量反馈循环;大型水母爆发初期将破坏生态系统中上层能量平衡;浮游动物生物量的波动可能是抑制大型水母爆发加剧的自然控制机制之一。     

于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.      

磷营养控制与藻存量削减对蓝藻水华的阻遏

通过原位实验比较了磷营养控制和藻存量削减2种方法对小型富营养化水体蓝藻水华形成早期的影响,测定了水体藻类群落结构、光合系统活性、水温、氮磷等参数的变化。结果显示:对照组水体藻类生物量从7.87 mg/L上升至14.25 mg/L,蓝藻在藻类生物量中所占比例由20%升高至40.8%,实验后期水体表面出现蓝藻局部堆积;磷营养控制组(添加钙盐)藻类生物量保持在7.53⁹.18 mg/L范围,蓝藻所占比例低于30%,后期水华控制效果明显;施用除藻剂(铜盐)可使藻类生物量迅速下降到1.88 mg/L,同时蓝藻所占比例降低至10%以下,但绿藻在后期形成优势,藻类生物量回升并超过对照组。相关性分析表明各组藻类生物量的主要限制因子分别为水温(对照)、总磷浓度(磷营养控制)和铜离子浓度(藻存量削减)。总体而言,2种方法均在水华形成早期对小型富营养化水体的蓝藻水华起到了阻遏作用。     

深圳大鹏澳海湾浮游藻类生物量及与环境因子研究

对大鹏澳海湾进行特征潮位、每隔4h连续6次的浮游藻类生物量及环境因子的研究,得出大鹏澳海区浮游藻类生物量为贫营养水平,且有昼夜波动趋势;浮游藻类生物量受到潮汐影响,并与所在海区区域有关。大鹏澳海湾水质状况良好,浮游藻类生长和氮、磷间无明显相关关系。磷为浮游藻类生长限性因素。海湾拦海筑坝后,浮游藻类将会随着生境的改变而发生生态演替。     

水库大型围隔放养鲢鱼、鳙鱼控藻的研究

为减轻水源地水华的发生,在天津于桥水库建立了10个300m2大型围隔,分别放养密度为0,10,30,60g/m3的鲢鱼、鳙鱼进行控藻试验.结果表明,无鱼围隔内的蓝藻比例上升并形成微囊藻水华,各有鱼围隔内蓝藻比例始终保持在低位水平.与此同时,鲢鱼、鳙鱼的滤食导致小型藻类的大量增长进而造成藻类总生物量及叶绿素a不同程度地升高.由此可知,鲢鱼、鳙鱼适用于控制蓝藻水华而非藻类总量.     

浦城东风水库水华情况调查和防控措施

水华是藻类在富营养化水体中大量繁殖的常见自然现象,是集环境、气象、水文和生物等多种因素相互作用的结果 ,存在季节性的特征。本文对2021—2022年东风水库水华易发期的藻类群落结构、密度变化和水华暴发的原因进行了调查分析,并提出了水华防控的建议,为该水库的管理和饮用水安全提供理论依据和可行措施。做到防范化解生态环境风险,推进源头治理、标本兼治。     

深圳大鹏澳海湾浮游藻类生物量及与环境因子研究

对大鹏澳海湾进行特征潮位、每隔４ｈ连续６次的浮游藻类生物量及环境因子的研究，得出大鹏澳海区浮游藻类生物量为贫营养水平，且有昼夜波动趋势；浮游藻类生物量受到潮汐影响，并与所在海区区域有关。大鹏澳海湾水质状况良好，浮游藻类生长和氮、磷间无明显相关关系。磷为浮游藻类生长限性因素。海湾拦海筑坝后，浮游藻类将会随着生境的改变而发生生态演替。     

附植藻类对沉水植物狐尾藻生长及生理的影响

为进一步了解附植藻类对沉水植物的影响,以狐尾藻为研究对象,通过室内模拟实验,研究了有无附植藻类情况下,狐尾藻根长、株长、生物量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、MDA含量、SOD、POD以及CAT等的变化情况.结果表明:未添加藻类处理组中狐尾藻的生物量最大是添加藻类处理组的2.49倍,实验末期未添加藻类处理组的叶绿素含量是添加藻类处理组的1.87倍,说明附植藻类的大量繁殖会影响狐尾藻生物量的合成,降低狐尾藻的叶绿素含量;添加附植藻类处理组的POD和CAT酶活性在实验后期均显著高于无附植藻类的处理组,且实验末期狐尾藻的MDA含量显著上升,说明附植藻类的大量繁殖使狐尾藻细胞膜损害严重,影响了抗氧化保护酶系统,最终导致狐尾藻衰败显著.附植藻类的大量繁殖是沉水植物衰败的原因之一.     

富春江库区高温热浪变化特征及对藻类水华潜在影响研究

随着全球气候变暖,夏季高温热浪出现频次、强度和持续时间明显增加. 为探明气候变暖引起的夏季高温热浪对藻类水华及淡水生态系统的影响, 基于长期气象观测、高频浮标水温监测、藻华过程浮游植物生物量连续监测以及卫星遥感反演,分析了富春江库区夏季高温热浪长期变化特征以及2016年高温热浪对富春江水库藻类水华的影响过程. 结果表明:①1972—2020年近50年富春江水库呈现明显的区域增温,平均气温增速为0.35 ℃/(10 a),2016年达最高值(18.13 ℃);与此同时,高温热浪频次和天数也显著增加,且起始时间显著提前,结束时间显著推迟,2016年经历了近50年来较严重的高温热浪事件. ②野外实测和卫星遥感反演表明,2016年7—8月富春江水库暴发严重的藻类水华,库区叶绿素a浓度在8月19日达最高值〔(65.3±21.3) μg/L〕. ③因果分析显示,高温热浪引起的气温和水温增加、降水和风速减少以及热力分层强化等直接或者间接诱发和促进了浮游植物生物量累积及蓝藻水华形成. 研究显示,夏季高温热浪加剧了富春江水库藻类水华暴发,未来全球变暖背景下高温热浪频次和强度将继续增加,需开展高频同步监测和受控试验,深入揭示高温热浪对藻类水华形成的驱动机制.      

水体氮磷浓度对两种沉水植物上附着藻类的影响

为了了解富营养化进程中湖泊水体氮、磷浓度升高对不同沉水植物上附着藻类的影响,通过室内模拟实验,设置3组不同氮磷浓度,研究了常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)上附着藻类生物量及其种群组成.结果表明,附着藻类生物量随水体氮、磷浓度的升高呈显著增加的趋势;狐尾藻上附着藻类生物量均高于苦草,且随富营养化水体氮、磷浓度升高差距越来越大.不同沉水植物上藻类群落组成均以硅藻门、蓝藻门及绿藻门占优势,但优势藻组成和优势藻数量存在差异.研究结果不仅丰富了淡水水体附着藻类生态学的理论知识,也可为富营养化湖泊生态修复过程中沉水植物群落的构建提供一定的理论依据.     

水母暴发的生物修复对策

近年来,霞水母(Cyanea nozakii)、口冠水母(Stomolophus nomurai)在我国的东海、黄海、渤海以及韩国、日本沿岸均出现过大范围暴发现象,且暴发次数、暴发范围以及持续时间呈上升趋势.本文分析了海域富营养化以及N、P营养盐比例失衡等为水母暴发的主要原因,在此基础上,提出了植树造林、防止水土流失;保护湿地,增殖植物,以吸收N、P等营养盐类;近岸增殖大型海藻等生物修复对策.     

辽东湾东部海域核电冷源取水区的风险生物分析

我国近年来在核电冷源取水系统运行过程中,因海洋生物聚集或暴发等原因,屡次堵塞冷源取水系统,造成取水水泵、发电机组甚至反应堆异常停止,给核电正常运行带来了较大风险。建立核电冷源取水区的风险生物目录,并有针对性地研究其监测、预警技术和防控对策,是核电冷源取水系统安全运行的前提。通过2015年6~11月在红沿河核电取水区及其临近海域的调查,筛选出对冷源取水系统风险值为"高"的海洋生物主要有长石莼（缘管浒苔）（Ulva linza）、孔石莼（Ulva pertusa）、海月水母（Aurelia aurita）、沙蛰（Nemopilema nomurai）、球型侧腕水母（Pleurobrachia globosa）、中国毛虾（Acetes chinensis）等。其中海月水母的风险分级基准为:大于或等于500 ind./（net.h）时风险为"高",为红色预警级别;大于300而小于500 ind./（net.h）时风险为"中",为黄色预警级别;大于100而小于300 ind./（net.h）时风险为"低",为蓝色预警级别。     

关键环境因子对海月水母浮浪幼虫附着变态的影响

海月水母的生活史包括底栖的螅状体世代和浮游的水母体世代。水母成体通过有性生殖释放精子和卵子,形成受精卵,受精卵随后经由浮浪幼虫变态发育成螅状体。浮浪幼虫经附着变态成为螅状体的阶段因在海底发生,不易观察,常被忽视。本文选取温度、盐度、光照3个关键环境因子,在实验室条件下开展了其对海月水母浮浪幼虫附着变态影响的研究。结果表明:（1）21 ℃为海月水母浮浪幼虫附着变态的最适宜温度,在此温度下浮浪幼虫附着所需时间最短（48 h）,温度过高（24 ℃）或者过低（12 ℃）都不利于浮浪幼虫附着;（2）在试验的盐度范围内（18～33）,盐度越低,浮浪幼虫附着率越高;（3）在试验所设置的光照范围内（0～300 Lux）,随着光强的增加,海月水母浮浪幼虫的附着率提高。本研究有助于人们了解海月水母的生活史,并为近岸水母暴发的防治提供数据参考。     

强化除磷曝气生物滤池反冲洗优化及其污泥特性

为探讨BAF(曝气生物滤池)最佳反冲洗强度及其选择依据,以某处理石化二级出水的强化除磷BAF为研究对象,采取不同的反冲洗强度进行气-水联合反冲洗,探讨反冲洗过程中出水污泥量峰值出现时间、污泥的SOUR(比好氧呼吸速率)变化、反冲洗前后微生物量和微生物脱氢酶活性(DHA)的变化以及反冲洗后的恢复效果,并对反冲洗强度参数的选择进行了优化. 结果表明:在该研究条件下,采用气洗〔强度为12 L/(m2·s)〕4 min,气-水联合洗〔气洗强度为12 L/(m2·s),水洗强度为6 L/(m2·s)〕5 min,最后用清水漂洗9 min的反冲洗方式,排水中污泥的ρ(SS)可在最短时间(3 min)达到峰值;反冲洗排水中污泥的SOUR较低,平均值为0.5 mg/(mg·h);距离底端进水口1.3和2.2 m处的滤料层微生物的量损失较小,分别为4.4%和5.3%,其相应微生物的活性有所增加. 研究显示,该条件下反冲洗可有效清除滤料颗粒间所截留及滤料表面脱落的老化生物膜,并可保留适量活性较高的生物膜,强化了传质条件,反冲洗后对污染物的处理能力能恢复迅速.      

2018—2021年京津冀及周边地区“2+26”城市PM2.5与O3污染特征及气象影响

为了解《打赢蓝天保卫战三年行动计划》期间(2018—2020年)以及之后(2021年)我国重点污染区域空气质量情况,并区分排放源控制与气象条件的贡献,本文利用逐小时监测的PM_2.5、O₃浓度以及气象要素数据,研究了2018—2021年京津冀及周边地区“2+26”城市PM_2.5与O₃污染特征,结合KZ (Kolmogorove Zurbenko)滤波方法定量分析了排放源与气象条件对PM_2.5与O₃浓度长期趋势的贡献. 结果表明:①2018—2021年“2+26”城市PM_2.5浓度年均值与O₃-8 h-90th浓度(O₃日最大8 h平均浓度的第90百分位数)均呈逐年下降趋势. 2018—2021年PM_2.5浓度年均值分别为60、57、51和45 μg/m3,河北省南部、河南省与山东省南部PM_2.5浓度年均值均较高;O₃-8 h-90th浓度分别为198、195、179和171 μg/m3,2018年保定市、石家庄市、聊城市与晋城市的O₃-8 h-90th浓度(>210 μg/m3)均较高,而2021年太原市O₃-8 h-90th浓度(192 μg/m3)较高. ②PM_2.5与O₃-8 h浓度(O₃日最大8 h平均浓度)的长期分量在大部分城市受气象条件影响较为明显. 受气象条件影响的PM_2.5浓度长期分量在2018—2020年无明显趋势,在2021年呈下降趋势;受排放源影响的PM_2.5浓度长期分量在2018—2020年呈下降趋势,在2021年无明显趋势. 受气象条件影响的O₃-8 h浓度长期分量在2018—2020年呈下降趋势,在2021年呈上升趋势;受排放源影响的O₃-8 h浓度长期分量在2018年呈下降趋势,在2019—2021年无明显趋势. ③11个气象因子中,温度和相对湿度对PM_2.5与O₃-8 h浓度变化的影响较大,当温度与相对湿度均比前一天升高时,更有利于PM_2.5与O₃-8 h浓度的同时升高. 研究显示,“2+26”城市PM_2.5与O₃污染受气象条件影响显著,温度与相对湿度的变化对判定PM_2.5与O₃-8 h浓度同时升高的现象有一定积极意义.      

基于转录组分析不同食物水平对海月水母水螅体无性繁殖的影响

为研究食物水平对海月水母螅状体无性繁殖能力及转录水平调控的影响,本文对不同食物水平培养下（F1组:25个卤虫/组/2天;F2组:250个卤虫/组/2天;F3组:1000个卤虫/组/2天）海月水母螅状体进行转录组分析,筛选差异表达基因,研究差异基因的富集通路,探讨了海月水母繁殖策略的分子机制。结果表明,15 ℃下匍匐茎出芽生殖是海月水母最主要的无性繁殖方式。食物水平越高,螅状体产生的子代个体（螅状体及碟状体）数量越多。转录组分析结果显示,F1组与F2组相比共有331个基因的表达水平呈显著性差异;F3组与F2组相比共有168个基因呈显著性差异。差异基因主要富集到两条与细胞生长、增殖、分化等相关的信号通路,分别为丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和细胞周期信号通路（cell cycle）。随着食物水平升高,上述两条信号通路所涉及差异基因的表达对于海月水母无性繁殖均有促进作用。本研究结果有助于进一步认识海月水母无性繁殖的分子机制,为海月水母暴发的机理研究提供参考。     

曝气生物滤池反冲洗特性的研究

曝气生物滤池集生物膜的强氧化降解能力和滤料截留效能于一体,是一种适合大规模回用、高效、低耗的污水再生工艺,也是升级改造的良好选择。反冲洗是曝气生物滤池运行中的一个关键步骤,合理优化反冲洗过程有助于改善其整体运行性能。根据反冲洗废水浊度变化确立了合理的反冲洗方式,并给出相关的反冲洗强度和反冲洗历时参数,以期为曝气生物滤池处理印染废水的设计和运行提供参考。     

生物因子控制反冲洗对BEAC滤池优势菌稳定性影响研究

针对用于生物增强活性炭工艺(BEAC)中的6株优势菌,利用生物因子研究反冲洗对优势菌群在活性炭表面稳定性的影响,确定适合的反冲洗方式及强度.中试试验表明,气冲强度对BEAC生物膜的影响作用要比水冲洗大,通过比较反冲洗前后优势菌群生物量,确定BEAC滤池启动期采用单独水反冲洗,稳定期采用气水联合反冲洗,优势菌群在活性炭表面的平均生物损失量为15.47%;利用生物量和生物活性的乘积(生物需氧量,BRP)确定最佳反冲洗气强度为8～10 L/(m~2·s),反冲洗前后的生物量和生物活性变化最小;扫描电镜和PCR-DGGE图片结果表明,启动期采用气水联合反冲洗导致优势菌数量减少,稳定期采用气水联合反冲洗可保持优势菌的稳定性,反冲洗前后优势菌在活性炭表面数量变化较小.     

搅拌式多介质过滤器在三元复合驱采出水处理中应用

三元复合驱采出水粘度高导致现有过滤器滤料板结,形成致密滤饼层,滤料无法彻底清洗,严重影响了过滤效果,出水水质难以达标。鉴于此,本项目开发了适合于高粘度废水处理用过滤器,通过采用桨式搅拌装置破坏滤料表层滤饼层,提高反冲洗效果,实现滤料彻底反冲洗。在大庆油田杏二中污水处理站采用该技术新建两座滤罐,研究了两级过滤处理效果。新建滤罐反冲洗压力维持0.2 mpa以内,水量稳定在400 m^3/h以上,解决了滤罐反冲洗憋压、跑料、滤料清洗不彻底问题,保证滤料彻底再生,提高了过滤效果,经二级过滤后出水油痕量,悬浮物在20 mg/L以下,达到油田污水回注标准。     

氧化/膜过滤工艺处理屠宰废水研究

研究了二氧化氯(Cl O2)氧化/陶瓷超滤膜过滤工艺对屠宰废水的处理效果,对比不同Cl O2投加量、反冲条件(反冲周期、反冲时间等)对产水指标的影响,确定适宜参数。结果表明:其他条件相同,Cl O2投加量140 mg/L时,氧化单元COD去除率较高;反冲周期50 min、反冲时间50 s时渗透通量恢复较好,陶瓷膜装置运行效果最优,COD和浊度的总去除率分别达93.6%、95.8%,产水水质可达标排放,且运行总成本较低,有较好的工业推广前景。