广东大亚湾藻类水华的动力学分析——I.藻类水华的生消过程及其与环境因子的关系

1998年广东大亚湾澳头海域先后后发生日本星杆藻（Asterionella japonica）水华（01-24～02-23）、细弱海链藻（Thalathiosira subtilis）水华（04-08～04-20）、裸甲藻（Gymnodinium spp.)水华（04-09～05-08）、角毛藻（Chaetoceros spp.)水华（05-11～05-20）。本文研究了水华期间藻类的生消过程及其动态变化，并分析环境因子在水华形成和消亡过程中的作用和机制。研究结果显示：稳定、适宜的水温是水华形成的必要条件，水温的急剧改变是水华消散的重要原因。海水盐度的大幅度波动与水华的水密切相关。连续的低光照对藻类有诱导作用，而不同的藻类对光照强度的需求和反应并不完全相同。     

广东大亚湾藻类水华的动力学分析 Ⅱ.藻类水华与营养元素的关系研究

1998年1月－12月在广东大亚湾澳头海域布设6个监测站位，每3天采样1次，连续监测浮游植物种群结构及其时空演替。4月－6月上旬同步监测水温、盐度、光照、pH值、DO、叶绿素a、COD、浊度和营养元素等环境因子，其余月份每月测定一次。监测结果表明，大亚湾澳头海域1998年全年先后发生日本星杆藻（Asterionella japonica)水华、细弱海链藻（Thalathiostira subtilis)水华、裸甲藻（Gymnodinium sp)水华、角毛藻（Chaetoceros spp.)水华。对各种营养元素在水华形成和消亡过程中的作用和机制的研究结果显示：不同的藻类对DIN、DIP的需求量并不相同，且藻类对NO3^-－N、NH4^＋－N、NO2^－－N的吸收具有选择性。海水DIP、可溶性Fe浓度的异常增大是水华发生的诱因，DIP、可溶性Fe被消耗殆尽是水华结束的原因之一。     

遮光对滇池春季藻类水华的影响

为了研究(太阳)光强与水华藻类增殖的关系并探讨光强调节措施对水华的控制效果,2014年3-4月在滇池(草海)开展了基于围隔试验的水华早期遮光控藻效果的研究,结果显示:相比同期对照组,遮光率为85%时利于浮游植物生长且生物量升高了13.4%(5.8%~26.4%),遮光率为99%时抑制浮游植物生长且浮游植物生物量削减了28.8%(21.7%~41.5%),这与滇池高日照辐射与紫外强度及春季相对较低的水温有关;藻类组成方面,遮光99%后能提高蓝藻所占比例,且使群体微囊藻明显漂浮聚集于水体表面;遮光对藻类活性、水质等亦有一定影响。结合该研究与其它相关研究分析,水华控制中遮光率的选择需因控制目标、水华阶段性与地域特点制宜。     

三峡库区支流澎溪河水华高发期环境因子和浮游藻类的时空特征及其关系

分别在2014年春季和夏季三峡库区水华高发期,在库区北岸最大支流澎溪河流域从其河口处逆流而上至回水末端共布置8个采样点,对浮游藻类和环境因子进行了监测,运用数理统计分析手段,对浮游藻类的群落结构及其与环境因子的关系进行了分析.结果表明在4月中旬,除河口样点外,其他采样点水体出现分层,但断面多只有温跃层和滞温层,而没有混合层;上游水体层次间温差高于下游水体;各采样点的水深以及表层水体(水面向下至0.5 m深的水层)的水温、浊度、p H、电导率、溶解氧、叶绿素a、总氮和总磷的空间分布差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类25种(属),丰度在(2.76~145.8)×10~4cell·L~(-1)之间,以角甲藻(Ceratium hirundinella)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;上游接近支流来水的样点S7(63.4×10~4cell·L~(-1))和S8(145.8×10~4cell·L~(-1))水华最为严重;硝酸盐氮、水温、p H、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.在7月下旬,水体分层,趋势与春季相似;各采样点深度和0~0.5 m水层的水温、浊度、氧化还原电位、p H、电导率、叶绿素a、氨氮、硝酸盐氮、总氮和总磷的空间分布仍然差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类46种(属),丰度在(9.56~278.88)×10~4cell·L~(-1)之间,总体以席藻(Phormidium sp.)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;下游接近澎溪河河口的样点S2(216.44×10~4cell·L~(-1))、S3(278.88×10~4cell·L~(-1))和S4(108.12×10~4cell·L~(-1))水华严重;浊度、水深、总氮、氧化还原电位、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.水体分层与水华形成有重要关系.     

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.      

基于复杂网络的城市湖库藻类水华形成识别研究

在对城市湖库藻类水华形成机理深入研究的基础上,将提取的影响水华暴发的关键因子总磷(TP)、总氮(TN)、温度(T)、pH值、溶解氧(DO)、光照(I)、叶绿素a浓度(chl_a)作为网络节点,将影响因素间的关系抽象成网络的边,构建了藻类水华形成的有向网络模型.同时,计算了复杂网络的统计特征参数,构建了节点的关键度模型,并进行修正,进而构建了水华形成的复杂网络统计特征参数模型G,对其进行半定量分级,从而实现对水华暴发的有效识别,最后采用北京城市河湖水质的实验数据对模型进行了验证.结果表明,复杂网络统计特征参数G与叶绿素a浓度有显著的相关性,能够较好地表征水华形成过程.     

藻类水华控制技术的应用现状

对目前的藻类水华控制技术现状进行了概括和总结,主要是物理、化学和生物三类方法,并对这些方法的特点作了分析和评价.提出应根据系统论和生态系统理论的原理,从外环境和内环境两条基本途径去控制富营养化引起的藻类水华,同时要加强藻类控制方法的研究, 认为大麦杆是其中一种有前景的藻类抑制方法.     

三峡库区四条支流藻类多样性评价及“水华”防治

应用多样性指数、丰富度指数和均匀性指数对长江4条支流水域的藻类多样性进行了评价.比较了4条支流春、秋两季浮游藻类优势种、细胞密度和生物量等指标,对三峡蓄水后库区“水华”成因进行了初步分析.结果表明,4条支流的营养水平均属于中-富营养型,童庄河的水质最差,其次为香溪河和青干河,九畹溪的水质较好.春季硅藻的种类数多,绿藻种类数少;秋季则相反.藻类细胞密度的最高值出现在香溪河(6.036×106个/L),生物量的最高值出现在童庄河(19.997mg/L).2项指标的最低值均出现在九畹溪.在春季,童庄河还出现了拟多甲藻(Peridiniopsissp.)“水华”,并伴有较大量的小环藻(Cyclotellasp.)和卵形隐藻(Cryptomonasovata).三峡库区的水华属于季节性水华,可通过控制外源污染和增加水体流速来控制.     

新安江水库河口区水质及藻类群落结构高频变化

水库库尾区的水环境多变,是水库生态系统突变的重要策源地.为探究大型水库水源地水环境演变特征及其突变的促发机制,以新安江水库为例,通过库尾河口断面18个月水质浮标的高频记录及3 d一次的藻类群落结构人工鉴定数据等,分析了气象水文过程影响下的水库库尾区的水温、溶解氧、浊度及营养盐等环境指标及藻类群落结构的高频变化特征,揭示了降雨、入流及季节温度变化等关键气象水文过程对水库水质及藻类群落结构的影响机制.结果表明:①在27 m深的河流入库区的水体温度和溶解氧存在明显的季节分层,相应水体藻类叶绿素a和营养盐等指标也同步发生分层,水温分层从气温达到14℃以上的3月中旬开始,至气温降至24℃后的10月中旬结束,期间较大降雨和入流多次破坏水温分层;②河道入库区水体氮、磷等营养盐变幅大,总磷浓度变幅为0. 011～0. 188 mg·L~(-1)之间,总氮浓度变幅为0. 75～2. 76 mg·L~(-1)之间,总磷和总氮中的溶解态占比分别为56%及88%,降雨入流对水体营养盐浓度影响巨大,3 d的累积降雨与水体氮、磷浓度显著正相关,3～6月(雨季)的营养盐含量明显高于其他月份(P 0. 001),藻类的季节性增殖反过来也会影响水体总磷浓度;③藻类群落结构及其优势属呈现明显的季节变化,在总体硅藻门类占优的背景下,蓝藻、绿藻、隐藻等在不同季节形成明显峰值,蓝藻在7～10月的夏秋季形成明显的生物量峰值,其峰值形成原因除了高温之外,还与暴雨入流有关.蓝藻主要优势属为束丝藻属(Aphanizomenon spp.)、微囊藻(Microcystis spp.)及颤藻(Oscillatoria spp.)等,绿藻峰值与蓝藻基本同步,优势属为盘星藻属(Pediastrum spp.)和新月藻属(Closterium spp.),隐藻在3～5月形成峰值,优势属为隐藻属(Cryptomonas spp.),硅藻门中的优势属分别为脆杆藻属(Fragilaria spp.)、小环藻属(Cyclotella spp.)、针杆藻属(Synedra spp.)及直链藻属(Melosira spp.)等;④入库流量、温度、水位、透明度、总氮、总磷及氮磷比等均为影响藻类优势属演替的主要因子,秋冬季节的控制因子为气象水文条件,而夏秋季节则受气象水文及营养盐的共同控制.本研究表明强降雨过程能对水库库尾区水环境及水生态系统结构产生巨大冲击,是水库藻类水华发生的可能诱发因子,通过对该过程的规律认识及关键指标监测,能够为水库水源地水质风险提供预警信息.     

河湖藻类水华应急治理决策研究

对河湖藻类水华影响因素进行了归纳,对藻类水华应急治理决策影响因素进行了阐述,综述了现行水华治理方法,概述了水华应急治理决策相关流程、打造水华应急治理智能决策平台等内容。     

新立城水库藻类水华环境因子分析及其预警监测

调查研究表明长春市新立城水库发生小范围藻类水华期间浮游植物藻类群落结构变化不明显,种群丰度增加。对监测数据进行了分析并与该地区非水华期间的监测数据相比较;同时对水质进行了环境因子相关性及对藻类水华的影响分析。结果显示溶解氧和温度是影响水库叶绿素a值变化的主要环境因子,且可以作为北方湖泊藻类水华预警的主要监测指标。     

水库热分层期藻类水华与温跃层厌氧成因分析

以西安市李家河水库为研究对象,通过对水体理化因子和浮游植物的连续监测,对热分层期藻类垂向分布与温跃层厌氧成因进行了初步分析.结果表明:①6～9月,李家河水库水体稳定指数为2～10 m~(-1),处于稳定热分层状态,水体溶解氧呈明显的垂向以及季节差异,p H、电导率均与溶解氧呈现相同的分层结构;②李家河水体的富营养状态诱导夏季藻类水华暴发;藻细胞密度垂向差异大,集中悬停于水深0～5 m区域内,最高为2. 95×10~8cells·L~(-1),叶绿素a含量最大为46. 42mg·m~(-3);高密度藻类在温跃层内堆积分解,水深5～24 m内出现较大面积的厌氧区,pH下降、电导率和高锰酸盐指数升高;③高密度藻类分解耗氧是夏季分层期温跃层厌氧形成的主要原因.     

水华藻类厌氧消化研究进展及关键问题

综述了目前水华藻类厌氧消化的研究进展,包括水华藻类的种类和组分、厌氧消化特性、共消化方法、预处理方法、藻毒素的降解情况以及沼液沼渣的资源化途径等,最后提出了水华藻类厌氧消化需要关注的优化脱水、调控碳氮比、水华季节性、预处理破胞、沼液沼渣科学施用等问题。     

藻类水华的化学控制研究

本文报道了在湖泊现场用围隔生态系统对藻类进行化学控制的研究。结果表明,0.20—0.30mg/L的Cu~(2+)能有效控制微囊藻水华(Microcystis)的生长;铁盐作为杀藻剂的增效剂,能够有效地提高铜盐的除藻效果。     

北京动物园水体水华发生的生态学机理

20 0 1年 7～ 10月间通过对北京动物园水体的水质监测 ,从生态学角度探讨各环境因子对水华过程的影响。同时 ,通过建立浮游植物生态模型 ,模拟了浮游植物的生物量变化。水质监测结果揭示 ,水体中叶绿素浓度与总磷浓度之间有明显的正相关关系。浮游植物生态模型的模拟结果和实测数据基本符合。浮游藻类的生物量的变化趋势主要受水温、光照和总磷浓度的影响 ,而总磷浓度和光照的影响大于温度的影响。夏季藻类增长对光照的影响比其它季节更为敏感。浮游动物的捕食作用在藻类的衰减率中占有的比例明显小于其它因子 ,浮游动物对藻类的影响不大。     

洱海藻类水华高风险期沉积物氮磷释放通量时空变化

选择藻类水华高风险期,研究沉积物氮磷释放通量时空变化及影响因素,以揭示沉积物氮磷释放对洱海水质影响.结果表明:①2009、2013和2018年洱海沉积物氮磷释放通量整体呈上升趋势,与2009相比,2013年增幅较大,而2018年与2013年相比增幅较小;溶解性总氮(DTN)释放通量在11. 71～14. 15 mg·(m~2·d)~(-1),其中有机氮(DON)释放通量在6. 39～8. 42mg·(m~2·d)~(-1),占DTN的58%,无机氮(DIN)释放通量在5. 31～5. 73 mg·(m~2·d)~(-1),占DTN的42%;溶解性总磷(DTP)释放通量在0. 11～0. 14 mg·(m~2·d)~(-1),无机磷(DIP)释放通量在0. 07～0. 09 mg·(m~2·d)~(-1),占DTP的66%,有机磷(DOP)释放通量在0. 04～0. 05 mg·(m~2·d)~(-1),占DTP的34%.②洱海沉积物氮磷释放通量空间差异也较大,其中氮释放通量呈南部北部中部趋势,磷释放通量表现为北部中部南部趋势; 2009、2013和2018年相比,由北向南各湖区氮释放通量增幅分别为17%、13%和23%,磷释放通量增幅分别为19%、28%和29%.③2009、2013和2018年相比,洱海沉积物氮磷含量总体稳定,不是影响其释放通量变化主因,水华高风险期水体pH增加和DO下降是影响沉积物氮磷释放通量变化的重要因素,洱海保护应关注水体环境因子变化导致的沉积物氮磷释放增加问题.     

夏季盛行风对太湖北部藻类水华分布的影响

1996年7月1日至10月17日对太湖北部湖区进行了6次综合调查,重点分析了夏季盛行风向和风力与太湖北部藻类分布的关系。研究表明,持续稳定的风向(SSE至ESE),是表层藻类在下风区和迎风岸产生聚集的重要驱动力,湖流流向影响甚小。当主风向为SE时,表层藻类生物量和chla(叶绿素a)含量,成自东南向西北逐渐增加的倾向性分布。当平均风力在1.5～3.6m/s时,风力大小与藻类在下风区的堆积有关;风力约大于4.0m/s后,藻类水华的平面分布已不明显,垂直分布趋于均一。     

不同浓度藻类水华对两种沉水植物的影响

为了研究藻类水华对沉水植被恢复的影响,通过模拟不同浓度的藻类水华,开展了篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）和伊乐藻（Elodea nuttallii）在不同浓度藻类水华下（0,6.25×10⁸,2.5×10⁹,10¹⁰cell/L）的生长和生理试验.结果表明,低浓度（6.25×10⁸cell/L）处理组中伊乐藻的干重显著低于对照组,而藻浓度达到10¹⁰cell/L时,篦齿眼子菜的干重才显著低于对照组.与其它处理组相比,在藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的株高最矮,而伊乐藻的株高最高.叶绿素荧光特性表明藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的光合活性从0.77降低至0.50,而伊乐藻的光合活性无显著性变化,在0.72～0.79之间波动.沉水植物的抗氧化酶活性在藻类水华胁迫环境下先增加后降低.这表明,藻类水华对水生植物的生长影响有差异性;水体中过高的藻浓度会影响植物的抗性生理.沉水植物能忍耐短期低浓度的藻类水华胁迫,但是长期高浓度的藻类水华会严重影响沉水植物的生长,进而影响水生植被的恢复.     

淀山湖水华高发期浮游植物群落变化特征研究

根据2009年5～10月淀山湖浮游植物数量和种类的观测结果,对水华高发季节浮游植物群落组成特点及优势种交替过程进行分析,初步探讨这一时期浮游植物群落特征与环境因子的关系.结果表明,这一时期浮游植物主要由蓝藻和绿藻组成,蓝藻在密度上、绿藻在种类上占优势.水平分布上,西部和西南部的蓝藻密度值和种类数较高.总密度最高峰出现在9月,其值为23.40×107cells.L-1,其中蓝藻数量占90.3%,各样点间总密度差异显著(ANOVA,P<0.05).优势种在调查期间存在明显的交替现象,蓝藻门微囊藻属(Microcystis)藻类逐步成为优势种并形成水华.水温与pH是影响水华发生的重要环境因子,微囊藻受风向影响容易向下风向水域聚集形成水华.淀山湖中部和西部的浮游植物多样性较差,水华暴发时,全湖多样性指数降低,群落结构趋于简单.     

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...