石岩水库叶绿素a时空分布及其影响因子分析

2013年4月至2014年6月对典型调水供水型水库石岩水库蓝藻、绿藻和硅藻叶绿素a浓度[ρ(Chla)]及相环境因子进行监测,分析了ρ(Chla)时空分布特征,探讨了藻类与环境因子的相关关系.结果表明石岩水库ρ(TChla)为9.59~123.29μg·L~(-1),平均52.03μg·L~(-1),其中蓝藻ρ(Chla)为4.54~76.30μg·L~(-1),平均为28.39μg·L~(-1);硅藻ρ(Chla)为3.16~46.09μg·L~(-1),平均为15.02μg·L~(-1);绿藻ρ(Chla)为0.77~26.21μg·L~(-1),平均为8.62μg·L~(-1).2013年4~12月上旬以及2014年5~6月优势藻为蓝藻,其他时期硅藻占优势,绿藻全年处于较低水平.石岩水库ρ(Chla)空间异质性低,整体呈现由南向北逐渐降低的空间分布特征,汛期整个库区和高温无雨期南半库区存在蓝藻水华风险.径流污染是石岩水库藻类叶绿素a空间异质性的主要原因.相关分析和CCA分析显示:水温是3种藻类的首要影响因子,汛期径流量与蓝藻相关性极大.氮磷比与3种藻类负相关,磷是石岩水库藻类生长的限制性因子.蓝藻主要相关因子还包括TOC、TN、pH、透明度和硝酸盐氮,硅藻主要相关因子还包括硅酸盐、TOC、硝酸盐氮和COD,绿藻主要相关因子还包括TOC、COD、pH、透明度和硝酸盐氮.     

水温和营养盐增加对太湖冬、春季节藻类生长的影响

为探讨水温和营养盐增加对冬、春季节太湖藻类生长和群落演替的影响,研究了不同水温(不增温、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0℃)和不同营养盐浓度(低、中、高营养盐浓度)下藻类的生长及优势种群变化. 结果表明:藻类∑ρ(Chla)〔蓝藻、绿藻及硅藻中ρ(Chla)总量,下同〕随着水温的升高呈增加趋势,在20.0℃下∑ρ(Chla)为0.19~12.94μg/L,显著高于其他水温试验组(0.01~6.83μg/L);与较低水温(不增温、12.0、14.0℃)相比,较高水温(16.0、18.0、20.0℃)更能显著促进藻类对氮、磷营养盐的吸收利用. 添加营养盐后,硅藻、绿藻ρ(Chla)的日均值分别为0.52~4.07、0.17~0.52μg/L;湖水中∑ρ(Chla)呈增长趋势,并且浮游植物群落结构的优势种由绿藻转变为硅藻,硅藻ρ(Chla)所占比例从试验初始的50%升至75%~98%, 说明营养盐增加可加大硅藻的竞争优势;而绿藻的生长则可能同时受水温和营养盐共同作用的影响,因此太湖冬、春季节藻类的演替同时受到水温和营养盐的影响.      

澜沧江梯级水电站库区浮游藻类组成及变化

2008年1～6月对澜沧江干流的漫湾水电站和大朝山水电站库区进行浮游藻类调查.两库区共检出浮游藻类7门28属.藻细胞密度变化范围:大朝山库区0.06×106～2.28×106个/L,漫湾库区0.12×106～4.86×106个/L.藻类的组成和数量随环境和水文条件呈现一定的变化,1、2月份主要是蓝藻、硅藻、绿藻,3～6月份主要以硅藻为主,漫湾库区的总藻数明显高于大朝山库区.     

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点,将长时间序列数据进行分段,从而建立分段回归函数,为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象,采用低通时序滤波轨线方法,评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程,研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明:①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点,将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高,于2006年达到第一个峰值;第2段为修复阶段（2006—2011年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低,于2011年达到谷值;第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年）,太湖的ρ（TN）呈下降趋势,ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高,至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP）,2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区,为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%,且目前仍在升高未出现转折点,气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测,为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m3〕,太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后,太湖的滞留时间呈现缩短趋势,对藻类的繁殖形成抑制,但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示:自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后,湖泊氮浓度明显降低,但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平;目前气温升高趋势仍在持续,太湖的控藻形势严峻,为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用,应当在控氮基础上加大控磷的力度,同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.      

北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制及其阈值分析

季节性藻类水华严重威胁供水安全,为探明北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制,以李家河水库为例,于2017～2020年开展长期连续高频监测,采用传统藻群和功能藻群分类法,并耦合局部加权回归法和边界分析模型,提炼藻华季节性(春季和夏季)演替规律及暴发环境因子阈值.结果表明：(1)春季和夏季藻华演替规律及响应机制不同,春季以绿藻、硅藻和甲藻为主,而夏季以绿藻、硅藻和蓝藻为主;其中,春季以低温、小型且高比表面积藻为主,而夏季以高温、大型或团状且低比表面积藻为主;藻类生理和形态特征差异是造成季节性藻华的主要内因;(2)春季和夏季藻华主要驱动因子不同,春季藻华主要为水温、混合层深度(Z_mix)和光利用率(Z_eu/Z_mix)控制,而夏季藻华主要受水温、Z_mix、Z_eu/Z_mix和总磷(TP)的共同影响;主驱动因子的变化差异是诱发季节性藻华的主要外因;(3)春季和夏季藻华暴发的水环境阈值不同,春季藻类暴发的水温、Z_mix和Z_eu     

重庆主城区三峡水域优势藻类的演替及其增殖行为研究

通过在三峡水系中重庆主城段的长江与嘉陵江现场布点、采样和分析自然水体中的藻类,在实验室内分别模拟氮磷比、光照和流速对嘉陵江水体中藻类生长的影响,发现在不同TN/TP和光照强度的静水环境中蓝藻和绿藻生长迅速,硅藻消亡很快,其它藻类变化不大,总藻细胞密度最大可达107/L以上;而在0.03m/s左右的缓流下总藻细胞增长最明显,但密度也只能达到106个/L,硅藻比例提高,当流速进一步加快,蓝藻和绿藻比例降低.显然,优势藻类随水文情势发生演替.总藻密度分别与TN/TP、流速拟合的可决系数R2均在0.93以上,与光照强度的拟合效果次之.自然状态下两江的现场水样分析还表明:嘉陵江总藻密度大于长江,硅藻占绝对优势,其次为绿藻和蓝藻,与实验室测试结果相符.     

剑潭水库浮游植物群落特征与水环境因子关系研究

2010年6—12月对剑潭水库浮游植物群落及11项水环境因子进行了采样调查,并对调查区域内的54种浮游植物和11个环境因子进行了典范对应分析(CCA).结果表明,调查期间共检出浮游植物7门78属103种,浮游植物群落组成以绿藻为主,硅藻其次;藻类细胞密度季节差异大,7月最高,为8.04×106cells·L-1,12月最低,为2.23×105cells·L-1,浮游植物群落变化规律为夏季的蓝藻和绿藻向秋季的隐藻、蓝藻、绿藻,以及冬季的绿藻、硅藻转变,剑潭水库富营养化程度较蓄水初期有加剧趋势,且富营养程度夏季比冬季严重.CCA分析结果表明,水温和TP是影响剑潭水库浮游植物群落分布最主要的环境因子.     

浙江汤浦水库浮游植物季节演替及其影响因子分析

为探索我国亚热带饮用水源水库浮游植物时空变化特征及其影响因素,2011年对汤浦水库浮游植物和22项水文水环境因子进行月度监测.结果表明,调查期间共检出浮游植物7门62属115种,其中绿藻种类最多,硅藻其次;春季水华期间(4月)浮游植物细胞密度达到最高20.88×10~6cells·L~(-1),随后因强降雨影响降至最低0.59×10~6cells·L~(-1)(6月);浮游植物群落组成的时间异质性比空间异质性更为明显,其时空方差分解的结果显示,时间变异占总变异的72.3%,大于仅占2.5%的空间变异;优势种和冗余分析(RDA)表明,硅藻全年优势最为明显,其次是蓝藻和隐藻,再次是绿藻,其中春季由硅藻和蓝藻占优势,夏季由蓝藻和绿藻占优势,秋季和冬季则由硅藻和隐藻占优势;HRT及其驱动的水库离子浓度变化和反硝化过程是主导春季和秋季水体扰动耐受和敏感种类间演变,以及春季水华形成的关键因子;SiO_2、WT和N∶P则是主导冬季和夏季,硅藻、隐藻和蓝藻、绿藻间演变的关键因子.     

贵州百花湖水库浮游植物群落结构与季节变化

为揭示水库浮游植物群落结构对放养鲢、鳙鱼控藻的响应特征,分四季对百花湖的水质及浮游植物进行了调查和分析。浮游植物种类较多,共检出浮游植物147种,绿藻在种类组成上占绝对优势,共计76种,其次为硅藻31种、蓝藻27种、隐藻、甲藻和裸藻各4种,金藻仅1种。浮游植物丰度在9.69×106～150.89×106 cells/L之间,生物量在3.57～16.80mg/L之间;蓝藻在丰度上占优势,其主要物种类群是假鱼腥藻属;硅藻则在生物量上占优势。浮游植物组成随季节变化而不同,冬季以蓝藻、硅藻和绿藻为优势类群;春季硅藻和绿藻减少而蓝藻增加;夏季以蓝藻、硅藻和隐藻为优势类群;秋季以蓝藻、硅藻、隐藻和绿藻为混合优势类群。百花湖浮游植物形成以假鱼腥藻占绝对优势的群落结构可能与放养鲢、鳙鱼有关。     

东南沿海河流-水库系统藻类生长营养盐限制季节变动

选取厦漳泉三地市饮用水源地九龙江20条支流以及4个水库开展2013~2014年为期一年的逐月水质与生态调查与监测,并借助GIS、统计分析方法,识别了氮磷营养盐和浮游植物藻类丰度和群落的时空变异性,河流与水库氮磷营养盐限制的差异性以及其控制性的季节性变化特征.结果表明,九龙江支流和水库的营养盐、藻类丰度和群落都分别展示出明显的时空变异性.支流和水库均呈现营养盐氮素浓度冬春季节较高,夏秋季节较低;营养盐磷素浓度大体与之相反.水库藻类丰度于夏季最高,而支流藻类丰度呈现冬春季节较高,夏秋季节较低的趋势.其中,汀溪水库于秋冬春季节和夏季呈现硅藻,绿藻演替;江东库区于冬春,夏秋季节呈现绿藻-隐藻、绿藻-蓝藻演替;石兜-坂头水库以及支流均未出现季节演替现象,优势藻分别为蓝藻、绿藻.RDA排序图较好地显示了浮游植物藻类与环境因子之间的关系.水库叶绿素a与氮磷营养盐之间呈现显著相关性,相关关系较强,并且其相关关系在冬春季节呈现营养盐磷的限制性,夏秋季节呈现营养盐氮的限制性.相比于水库,支流叶绿素a与营养盐之间只有夏秋季节呈现显著相关性,且相关关系较弱.     

蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

南水北调中线工程调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律识别

随着我国南水北调中线工程（简称“中线工程”）于2014年底正式通水运行,科学识别调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律,是国家重大水利工程优化调度的迫切管理需求.基于系统收集的2010—2017年汉江下游水文、气象、水质及水生态数据匹配资料,利用多种数据模型方法识别了中线工程调水前后汉江下游主要环境要素特征和响应规律,探索了导致河流生态退化的关键驱动因子及其贡献.结果表明:①中线工程开通后,受丹江口水库下泄流量减少的影响,汉江下游多年平均流量下降了11.5%,流量年内分配趋于不均匀,流量变幅增大,人类活动对汉江下游径流过程的影响更为显著.②调水后汉江下游ρ（TP）、ρ（TN）减小,武汉段ρ（Chla）和藻密度显著上升,汉江下游水华的发生对水文过程改变更加敏感.③基于GAM模型（广义相加模型）的相关分析,调水前后影响汉江下游藻密度变化的关键因子是流量和ρ（TP）,调水前贡献率分别为27.7%和20.5%,调水后贡献率分别为65.4%和20.5%,调水后汉江下游流量对藻密度变化的贡献率显著升高,说明上游调水引起的汉江下游流量减小对水华暴发的影响十分明显,而TP等营养盐的影响相对减弱.      

混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应

选取SP(螺旋霉素)和AM(阿莫西林)为目标化合物,研究二者的混合物对铜绿微囊藻的生长、Chla(叶绿素a)合成及微囊藻毒素合成与释放的影响. 结果表明:SP与AM以等毒性〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7,ρ(SP+AM)为4~15 μg/L〕混合时,铜绿微囊藻的生长及Chla的合成均受到抑制,并且ρ(SP+AM)越高,抑制作用越明显,在ρ(SP+AM)为15 μg/L时生长抑制率最大,为109.86%;SP与AM以等浓度〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶1,ρ(SP+AM)为1~10 μg/L〕混合,ρ(SP+AM)≤4 μg/L时促进铜绿微囊藻的生长,ρ(SP+AM)为1 μg/L时促进作用最明显,铜绿微囊藻的比生长率高出对照组39.13%;ρ(SP+AM)≥5 μg/L时则抑制铜绿微囊藻生长;而Chla的合成在各试验浓度下均受到抑制. SP与AM对铜绿微囊藻的联合毒性表现为拮抗作用. 混合抗生素在各试验浓度和混合配比条件下,均导致藻细胞内藻毒素合成量的上升,并引起胞外藻毒素的释放量增加,ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7且ρ(SP+AM)为5 μg/L组释放比例最高,达到37.96%. 因此,混合抗生素的存在可导致铜绿微囊藻对水环境的危害进一步加深.      

太湖微囊藻毒素的时空分布特征

微囊藻毒素对水体危害严重,为了探究太湖中微囊藻毒素的变化规律及其主要环境影响因子,对太湖34个采样点进行了为期1 a(2011年11月—2012年10月)的监测与采样,分析了水体中ρ(MCs)(MCs为微囊藻毒素)〔包括ρ(TMC)(TMC为总藻毒素)、ρ(EMC)(EMC为胞外藻毒素)和ρ(IMC)(IMC为胞内藻毒素)〕,以及ρ(Chla)、蓝藻生物量、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P〔ρ(TN)/ρ(TP)〕、pH、温度、透明度、电导率、ρ(DO)等水环境因子的变化特征,讨论了ρ(MCs)与各水环境因子之间的相关性. 结果表明:ρ(MCs)在太湖中呈现一定的规律性,在7—8月蓝藻爆发期,ρ(MCs)低于0.10 μg/L,之后逐渐升高,9月达到最高值(0.28 μg/L). 受地理位置和沉积环境等影响,太湖西北区MCs污染最严重,ρ(MCs)最大值为0.30 μg/L. 相关性分析结果表明,ρ(MCs)与ρ(Chla)、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P显著相关,其中,ρ(MCs)与ρ(Chla)呈极显著正相关(P<0.01);ρ(IMC)和ρ(TMC)均与蓝藻生物量呈显著正相关(P<0.05),而ρ(EMC)与蓝藻生物量相关性不显著;ρ(IMC)和ρ(TMC)均与ρ(TN)呈极显著负相关(P<0.01),而ρ(EMC)与ρ(TN)呈显著负相关(P<0.05);ρ(MCs)与ρ(TP)呈显著正相关,而与N/P呈显著负相关(P<0.05).      

2015—2018年乌鲁木齐市PM2.5及PM10时空分布特征

乌鲁木齐市是“丝绸之路经济带”关键节点城市,为了解乌鲁木齐市2015—2018年空气污染状况,利用2015年1月1日—2018年12月23日乌鲁木齐市7个国控空气质量监测站的ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）监测数据,基于ArcGIS空间分析平台,分析乌鲁木齐市PM_2.5、PM₁₀的时空分布特征.结果表明:ρ（PM_2.5）从2015年（66.60 μg/m3）到2016年（76.93 μg/m3）呈上升趋势,在2016—2018年呈单一下降趋势;ρ（PM₁₀）从2015年（132.74 μg/m3）到2016年（125.93 μg/m3）呈下降趋势,在2016—2018年呈单一上升趋势.2015—2018年工业活动集中的乌鲁木齐市边缘各区的ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）平均值比城市中心（商业区、居民区）分别高11.28、7.17 μg/m3,说明工业集中地区的大气环境质量受污染影响明显.此外,2015—2018年乌鲁木齐市大气污染呈季节性和北高南低的区域性分布特征.气象因子分析表明,ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）均与相对湿度呈正相关,与降雨量、风速等气象因素呈负相关.2015—2018年,乌鲁木齐市大气中ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）呈先增后降的趋势,冬季以PM_2.5污染为主,其他季节以PM₁₀污染为主.研究显示,2015—2018年乌鲁木齐市空气污染状况变化与地形、气象条件、城市化建设均有一定的关系.      

紫色土坡耕地硝酸盐淋失特征

利用具有壤中流测定功能的径流小区的定位观测结合土壤剖面硝酸盐累积的动态分析,研究了紫色土坡地硝酸盐淋失特征.结果表明,紫色土坡地硝酸盐呈旱季累积,雨季淋失的特点,而壤中流是紫色土硝酸盐淋失的主要通道.紫色土为土层浅、土壤下伏透水性极弱的紫色泥页岩,同时夏季降雨丰富,壤中流极为发育,2003～2005年壤中流平均流量为169.7mm,占雨季径流量的52.42%,其中,NO3--N含量持续偏高,2003～2005年平均含量高达14.92mg·L-1.3年平均随壤中流淋失的硝态氮达27.98 kg·hm-2,占年施肥量的10.0%,硝酸盐淋失具有季节与年际间差异,淋失负荷主要受壤中流流量影响.紫色土坡地硝酸盐随壤中流大量淋失不仅造成当地浅层地下水硝酸盐污染,而且将加剧长江三峡库区水环境压力.     

三峡小江回水区叶绿素a季节变化及其同主要藻类的相互关系

通过分析三峡小江回水区2007年5月～2008年4月115个样品叶绿素a的季节特点,提出了适用于表征小江回水区叶绿素a与不同藻类细胞密度和生物量的3种状态：Chla≤5 μg·L^-1、5 μg·L^-1-1和Chla>19 μg·L^-1,目的是探讨小江回水区不同水平下Chla与同期各主要藻类细胞密度和生物量的相互关系,为进一步了解三峡水库特定水域藻类季节演替特征提供参考. 全年数据下,小江回水区藻类总细胞密度、生物量和叶绿素a间均呈极显著的正相关关系（R>>0.70,Sig.≤0.01）. 研究期间小江回水区叶绿素a、绿藻、硅藻、蓝藻、甲藻生物量均值分别为(9.58±10.77)、(1605±647)、(707±124)、(511±266)和(4019±1345) μg·L^-1. Chla≤5 μg·L^-1的水平下,绿藻、硅藻与Chla浓度呈显著正相关;5 μg·L^-1-1水平下,仅有蓝藻与Chla含量呈显著正相关关系;Chla>19 μg·L^-1时,甲藻与Chla含量呈显著的正相关关系,但其它藻门与Chla含量无显著相关关系.     

基于线性混合效应模型的河北省PM2.5浓度时空变化模型研究

京津冀地区大气PM_2.5污染严重.为揭示区域PM_2.5时空分布规律,使用2013-2014年河北省地面站点PM_2.5监测数据、MODIS AOD（气溶胶光学厚度）遥感数据、地面气象站点数据和土地利用调查数据,基于线性混合效应模型（LME）,建立了ρ（PM_2.5）时空变化与AOD因子、气象因子、土地利用因子之间的关系模型.采用十折交叉验证法对模型精度进行检验,并利用计算得到的校正因子[全部实测的ρ（PM_2.5）年均值除以参与建模的所有实测ρ（PM_2.5）年均值]纠正因AOD非随机性缺值导致的抽样偏差.结果表明:①河北省区域模拟精度R2（决定系数）为0.85,经交叉验证后R2为0.77,RMSE（均方根误差）和RPE（相对预测误差）分别为18.28 μg/m3和28.68%.②ρ（PM_2.5）年均值模拟结果的校正因子范围为1.24~2.05,校正后的研究区ρ（PM_2.5）年均值为89.84 μg/m3,与实际监测数据相近.③ρ（PM_2.5）空间分布呈平原高、山区低,平原地区西南高、东北低的趋势.④ρ（PM_2.5）与AOD、温度、相对湿度呈正相关,与风速、大气能见度呈负相关.研究显示,线性混合效应模型能有效对ρ（PM_2.5）进行时空变化模拟,并实现对非地面监测地区ρ（PM_2.5）时空变化的预测,恰当的预测因子组合和模型校正有助于模型预测精度的提升.