刚毛藻分解对上覆水磷含量及赋存形态的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发区域采集新鲜沉积物和刚毛藻进行室内模拟试验,定期监测上覆水中溶解氧(DO)、pH和电导率等理化参数,分析水体总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)、可溶性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)和颗粒态磷(PP)的含量变化,并探讨了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响.结果表明,刚毛藻分解过程中上覆水DO含量明显降低,其中30 g藻+水+沉积物处理基本维持在厌氧状态(0～0.17 mg·L-1);各处理水体pH值略有降低,加藻处理约降低了1个单位.刚毛藻分解使上覆水总磷及各形态磷含量大幅上升,且随藻量的增加,上升幅度变大,其中TP含量变化在0.04～1.34 mg·L-1之间.藻+水处理上覆水中磷的形态以DOP和PP为主,而藻+水+沉积物处理SRP含量明显升高.结果说明,刚毛藻分解过程中自身可释放大量的磷,且释放形态以PP和DOP为主;另一方面,藻类分解可明显促进沉积物中磷的释放,从而使得上覆水SRP含量大幅增加.     

太湖附泥藻类时空分布及与环境因子的关系

为探讨太湖附泥藻类时空分析及与N、P等环境因子之间的关系,在不同季节采取太湖不同湖区表层沉积物,采用常规理化分析方法测定环境中的氮、磷含量及其他理化指标,利用高效液相色谱技术(HPLC)分析附泥藻类光合色素叶绿素a(Chl.a)、叶绿素b(Chl.b)、岩藻黄素(Fuco)及玉米黄素(Zea)含量。结果表明：太湖水体及表层沉积物N、P浓度空间差异明显,水体中TN、TP及总溶解性磷均表现为梅梁湾>贡湖湾>胥口湾,且空间差异显著(P<0.05),而胥口湾表层沉积物中TP及Fe-P含量显著低于梅梁湾及贡湖湾(P<0.05)。太湖附泥藻类生物量(Chl.a)及3种特征色素含量存在显著的时空差异。从空间上看,Chl.a最高值出现在贡湖湾,其值为(12.79±3.69)μg/g,最低值出现在胥口湾,其值为(2.46±1.14)μg/g。在秋季及夏季,贡湖湾附泥藻类Chl.a及3种特征色素含量高于梅梁湾,梅梁湾又高于胥口湾;在春季,梅梁湾附泥藻类Chl.a高于贡湖湾及胥口湾。从季节上看,附泥藻类Chl.a与特征色素Chl.b变化一致,梅梁湾与胥口湾在春季较高,夏季和秋季相对较...     

底泥扰动下藻类对不同形态磷在水体中分布的影响

研究了反复扰动与藻类共存条件下,水体中溶解性磷、颗粒态磷、生物有效磷的分布规律,并分析了颗粒物质物理化学吸附与藻类生物利用对水体中磷消失的贡献率.结果表明,扰动抑制了水体中藻类生长,叶绿素a增加量仅为3.53μg/L(初始30μg/L)和4.80μg/L(初始120μg/L),而无扰动下该值分别为21.36μg/L (初始30μg/L)和14.49μg/L (初始120μg/L).并且,溶解氧水平和pH值均低于无扰动状态.扰动导致水体中总磷和颗粒态磷显著增加,但溶解性总磷(DTP)和溶解性磷酸盐(DIP)均有所降低.对于DTP而言,扰动状态下,颗粒物质吸附占90%,而无扰动下,则降低至60%,相应地,藻类生物利用则增加至40%.无论扰动与否,BAP基本处于稳定状态,而BAPP占BAP的百分比则有所增加.扰动状态下BAPP占PP的百分比明显低于无扰动状态.这暗示了扰动对水体中磷迁移和转化的作用大于藻.     

太湖附泥藻类生物量空间分布及其与环境营养盐的关系

为了揭示富营养化浅水湖泊附泥藻类空间分布及其与环境营养盐之间的关系,于2015年6月9—15日对太湖进行高密度布点采样,研究了太湖表层沉积物上附泥藻类生物量及表层沉积物和水柱中氮、磷等营养盐含量的空间分布特征及其相互关系.结果表明,太湖附泥藻类生物量(以叶绿素a表征)空间异质性明显,最小值为0.07μg·g-1,最大值为1.66μg·g-1,平均值为0.34μg·g-1.附泥藻类生物量在太湖西北部及东太湖较高,其次是贡湖湾、梅梁湾及东部沿岸,在西南部湖区较低;太湖水体中氮、磷等元素含量也存在明显的空间变化,水体中氮、磷含量在竺山湾、梅粱湾及太湖西部明显高于其它湖区;太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、氮、磷等元素含量空间异质性显著,表层沉积物中总磷及各种形态磷含量的空间分布特征与水体中总氮、总磷分布特征类似,表层沉积物总氮及TOC的含量在太湖西北部(包括竺山湾)、梅梁湾、东部湖区(包括东太湖、胥口湾)较高,在西南部湖心区较低;太湖附泥藻类生物量与水体氮、磷含量、沉积物氮、磷及不同形态磷(Ca-P除外)含量均呈显著正相关关系(r≥0.18,p0.05).由此可见,太湖附泥藻类生物量的空间异质性既受水体氮、磷浓度的影响,也受沉积物氮、磷等营养水平的制约.本研究结果可为进一步研究附泥藻类在太湖生态系统中功能,以及深入探求太湖富营养化治理途径提供一定的理论依据.     

光照对湖泊沉积物磷释放及磷形态变化的影响研究

将采自太湖的沉积物移至实验室内进行磷释放模拟实验.通过对水-沉积物界面在不同照度下的磷释放趋势研究发现,照度与水-沉积物界面的磷释放量有明显的负相关性.而藻类计数的结果表明,照度与底栖藻类生物量存在正相关性.由此可以推断,光照对沉积物磷释放的影响主要表现为受照度控制生长的底栖藻类吸收沉积物中释放的磷,阻挡其进入上覆水中.不同照度下pH变化的研究结果表明,pH的升高趋势随照度的增强而升高,稳定后的水体偏碱性.通过对在不同照度下沉积物中总磷及磷形态变化规律研究发现沉积物中总磷减少量表现为无光＞中照度＞高照度;沉积物中磷出现无机态减少,有机态增加的现象;照度越高,沉积物中NaOH-P(Fe(Al)-P)减少量与HCl-P(Ca-P)减少量的比例越大.     

硬毛藻生长对水体和沉积物中碱性磷酸酶活性及磷含量的影响

为研究水体与沉积物中APA(碱性磷酸酶活性)与磷含量的相互关系,于山东省荣成天鹅湖藻类暴发区采集丝状硬毛藻和表层沉积物,进行室内模拟试验,分析了藻类生长过程中水体和沉积物中APA、磷含量、藻体生物量及磷富集量的动态变化. 结果表明:①试验初期(0~3 d),水体中ρ(TP)较高,无沉积物组各处理水体总APA变化不大,有沉积物组有所下降. 1周后,除ρ(TP)为2.00 mg/L处理外,其余处理水体ρ(SRP)(SRP为可溶性磷)降至较低水平(0~0.06 mg/L);水体总APA增加,其中无沉积物组低磷(0~0.20 mg/L)处理下APA变幅为6.02~18.32 μmol/(L·h),远高于相同初始ρ(TP)的有沉积物处理. ②与初始值相比,试验结束时低磷处理沉积物中各形态磷含量下降,APA升高. ③不同初始ρ(TP)条件下,藻体生物量相差很大,试验结束时藻体磷富集量与初始ρ(TP)呈显著正相关(P<0.05). 研究显示,硬毛藻生长可大量吸收水体中的磷,从而诱导水体中总APA增加,试验中期(4~12 d)低磷处理中AP(碱性磷酸酶)以颗粒态为主,而高磷(0.50~2.00 mg/L)处理中溶解态APA较高;另一方面,藻类生长使沉积物中APA升高,并加大了水-土界面磷的浓度梯度,从而可促进沉积物中可还原态磷和铁锰结合态磷向上覆水体释放.      

南四湖表层底泥磷的化学形态及其释放规律

对南四湖8组表层底泥样品中的总磷及6组样品磷的化学形态进行了测试,同时,进行了不同的温度、pH及扰动条件下底泥磷释放实验。结果表明:表层底泥中总磷含量较高,0.801～1.483mg/g,其中,南阳湖和独山湖河流入湖口附近总磷含量高;磷主要以铁结合态磷Fe-P存在,含量0.745～1.332mg/g,占总磷TP的89.81%～95.48%,铝结合态磷Al-P含量为0.3781～1.0046μg/g,占TP的0.042%～0.088%,碎屑态磷Ca-P含量为6.6439～72.1862μg/g,占TP的0.582%～4.868%,闭蓄态磷Oc-P含量为0.6914～3.2624μg/g,占TP的0.042%～0.332%,交换态磷Ex-P,含量为4.7541～19.3843μg/g,占TP的0.321%～1.049%。有机磷Or-P含量在0.5869～9.2546μg/g,只占TP含量的0.057%～0.811%。南四湖表层底泥中无机磷占绝对优势,说明南四湖底泥主要以无机相沉积,因此底泥中的磷极易释放进入水相。磷释放与多种因素有关,释放实验表明,温度的升高和扰动作用有利于底泥磷的释放,酸性条件下底泥磷的释放量要大于碱性条件。     

不同营养水平下沉水植物的抑藻效应

控制水体的营养盐浓度,尤其是磷浓度,可以控制藻类水华的发生.然而,经济成本很高.相对藻类而言,沉水植物对水体营养盐升高敏感性更低,且沉水植物的存在可以改变藻类的群落结构和生长速率.为探讨沉水植物在营养盐与蓝藻水华控制关系中的作用,本研究探讨了有无水生植物存在下,不同营养盐浓度(磷浓度分别为0.025、0.05、0.1 mg·L~(-1),对应地表水Ⅲ～Ⅴ类)下蓝藻水华暴发(chlorophyll-a10μg·L~(-1))的频率、强度和持续时间.结果表明,初始藻浓度为5μg·L~(-1)和10μg·L~(-1)情况下,3种磷浓度下都会发生水华,磷浓度的升高会导致蓝藻水华暴发的强度和持续时间增加.然而,在加入水生植物金鱼藻后,初始藻浓度为5μg·L~(-1)的条件下,没有形成水华.初始藻浓度为10μg·L~(-1)的条件下,各处理组在实验初始时会形成短暂水华,之后,各处理组的叶绿素a浓度均低于10μg·L~(-1),显示蓝藻生长受到抑制.因此,沉水植物存在情况下,在营养盐较高的水体,蓝藻水华也不会发生.     

巴丹吉林沙漠北部沙样中磷的化学赋存形态

文章采用7步连续浸提法对采集于巴丹吉林沙漠北部沙样中磷的各种存在形态进行了分析测定,并对沙样进行了分级形态研究。测定结果表明:在巴丹吉林沙漠北部沙样中总磷(TP)的含量范围为164.28～342.85μg/g,平均含量为275.20μg/g,其主要成分为无机磷(IP),平均含量为264.24μg/g,占TP含量的96.02%;而有机磷(Or-P)平均含量为10.96μg/g,平均占TP的3.98%。在所有不同粒径的沙样中,自生钙结合磷(Ca-P)含量最高,平均为217.17μg/g,占TP的78.91%,其次是原生碎屑磷(De-P),平均含量43.36μg/g,占TP的15.76%,二者占TP的绝大部分;其他各形态磷含量的高低顺序依次为:有机磷(Or-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、可交换磷(Ex-P)、闭蓄态磷(Obs-P)。在所取沙漠颗粒物样品中Ca-P、De-P和Ex-P的含量均随沙样粒径的减小而增大;Or-PFe-P的含量随粒径的减小而减小;Obs-P、Al-P、的含量随粒径的变化无特定规律;总磷(TP)含量随沙样粒径的减小而增大。     

长荡湖近15年营养状态评价及限制因子研究

采用综合营养状态指数法以及时间序列分析法、箱线图、Pearson相关分析等统计分析方法对长荡湖近15年的氮、磷、Chl a等监测数据进行分析,研究长荡湖的水质现状、营养物时空分布和变化规律及藻类生物量与氮磷营养盐的关系.结果表明:自2001年以来长荡湖富营养化呈加剧趋势,近15年来的透明度呈现下降趋势,Chl a浓度则以每年5.5μg/L的速率不断攀升,长荡湖随时都可能爆发大规模的蓝藻水华;长荡湖东部出水口(北干河口区)的水质好于湖体区(湖北区、湖南区、湖心区);TP为长荡湖浮游藻类生长的限制因子.     

水体及沉积物氮磷水平对附植藻类的影响

为了探讨湖泊富营养化过程中沉积物及水体氮、磷浓度对附植藻类的影响,通过室内模拟实验,研究了水体及沉积物氮、磷升高对苦草(Vallisnerianatans(Lour.) Hara)上附植藻类生长、群落组成及其体内氮、磷含量的影响.结果表明,在实验条件下,随着水中氮、磷含量升高,附植藻类生物量及附植藻类氮、磷含量均呈极显著增加(p0.01).随着水体可获得的氮、磷浓度升高,附植藻类的相对丰度有所变化,舟形藻(Navicula)、小球藻(Chlorella)及微囊藻(Microcystis)相对丰度随着氮、磷水平的升高而下降,直链藻(Melosira)则相反,但舟形藻、直链藻、微囊藻、小环藻(Cyclotella)和小球藻均为群落的优势属种.沉积物氮、磷含量升高对附植藻类生物量、优势种丰度及群落氮、磷含量影响较小,均未达到显著水平(p0.05).在实验条件下,沉积物氮、磷含量对附植藻类影响不大,而水体氮、磷浓度升高显著地促进了附植藻类生长.研究结果也为解释富营养化湖泊沉水植物衰退及消亡提供了一定的科学依据.     

附着藻类对湖水磷浓度的影响

利用聚乙烯网作为人工基质,在水池建立附着藻类群落,研究了附着藻类对湖水中磷的去除效应。实验设置3个处理,即无人工基质的对照组(CG)、网目孔径为8.48mm的人工基质组(大孔径组,LMSG)和网目孔径为2.83mm的人工基质组(小孔径组,SMSG),各组的P输入负荷均为5mg/(m·3d)。结果表明:SMSG的附着藻类生物量平均值为6.23μg/cm2,LMSG的为5.93μg/cm2,SMSG的虽然高于LMSG的,但二者无显著差异;有人工基质的两组处理中总磷、总溶解磷、溶解性反应磷、颗粒态磷浓度均显著低于无附着藻类的CG,各形态磷浓度比CG的减少了37%以上,LMSG和SMSG中的浮游藻类生物量比CG的低64%以上,但LMSG和SMSG之间没有显著差异。研究说明,通过建立人工基质,构建附着藻类群落可以有效降低湖水的磷浓度。     

三峡水库大宁河回水区藻类生长与三态磷盐变化特征分析

多年的调查数据表明,每年的3～6月是大宁河回水区水体营养盐及藻类含量增长期。在2011年3—6月对大宁河回水区整个区域的调查过程中发现,水体磷盐含量从回水区上游至入长江河口逐渐增大,总磷0．010～0．257mg／L,溶解性磷0．010～0．208mg／L,正磷酸盐0．010～0．179mg／L;磷盐3个指标中,正磷酸盐变异性最大（各断面59％～85％）,能够较好地反映藻类消耗磷盐的情况。正磷酸盐和藻类生物量呈显著负相关关系,且在自然水体中有明显分层。在室内培养条件下采用线性关系粗略分析,藻类能在水体正磷酸盐含量较低时释放和转化磷盐,其藻类生物量理论极限容量值略高于天然状态。室内培养藻类发现,藻类生长过程中先是个体的增长,之后数量增殖,但平均体积会变小。藻类生长活性有一个由强到弱然后再增强的过程,而较低正磷酸盐浓度会抑制藻类的生物活性使其一直处于一个较低的水平。     

Microalgae cultivation using an aquaculture wastewater as growth medium for biomass and biofuel production

Microalgae as a main feedstock has attracted much attention in recent years but is still not economically feasible due to high algal culture cost. The objective of this study was to develop a comprehensive eco-friendly technology for cultivating microalgae Platymonas subcordiformis using aquaculture wastewater as growth medium for biomass and biofuel production. Platymonas subcordiformis was grown in pretreated flounder aquaculture wastewaters taken from different stages. Each of wastewater contained different levels of nutrients. The biomass yield of microalgae and associated nitrogen and phosphorous removal were investigated. The results showed that algal cell density increased 8.9 times than the initial level. Platymonas subcordiformis removed nitrogen and phosphorus from wastewater with an average removal efficiency of 87%–95% for nitrogen and 98%–99% for phosphorus. It was feasible to couple the removal of nitrogen and phosphorus from wastewater to algal biomass and biofuel production. However, further studies are required to make this technologies economically viable for algae biofuel production.     

Influence of phosphorus availability on the community structure and physiology of cultured biofilms

Biofilms have important effects on nutrient cycling in aquatic ecosystems.However,publications about the community structure and functions under laboratory conditions are rare.This study focused on the developmental and physiological properties of cultured biofilms under various phosphorus concentrations performed in a closely controlled continuous flow incubator.The results showed that the biomass(Chl a)and photosynthesis of algae were inhibited under P-limitation conditions,while the phosphatase activity and P assimilation rate were promoted.The algal community structure of biofilms was more likely related to the colonization stage than with the phosphorus availability.Cyanobacteria were more competitive than other algae in biofilms,particularly when cultured under low P levels.A dominance shift occurred from non-filamentous algae in the early stage to filamentous algae in the mid and late stages under P concentrations of 0.01,0.1 and 0.6 mg/L.However,the total N content,dry weight biomass and bacterial community structure of biofilms were unaffected by phosphorus availability.This may be attributed to the low respiration rate,high accumulation of extracellular polymeric substances and high alkaline phosphatase activity in biofilms when phosphorus availability was low.The bacterial community structure differed over time,while there was little difference between the four treatments,which indicated that it was mainly affected by the colonization stage of the biofilms rather than the phosphorus availability.Altogether,these results suggested that the development of biofilms was influenced by the phosphorus availability and/or the colonization stage and hence determined the role that biofilms play in the overlying water.     

Microalgae cultivation using an aquaculture wastewater as growth medium for biomass and biofuel production

Microalgae as a main feedstock has attracted much attention in recent years but is still not economically feasible due to high algal culture cost. The objective of this study was to develop a comprehensive eco-friendly technology for cultivating microalgae Platymonas subcordiformis using aquaculture wastewater as growth medium for biomass and biofuel production. Platymonas subcordiformis was grown in pretreated flounder aquaculture wastewaters taken from different stages. Each of wastewater contained different levels of nutrients. The biomass yield of microalgae and associated nitrogen and phosphorous removal were investigated. The results showed that algal cell density increased 8.9 times than the initial level. Platymonas subcordiformis removed nitrogen and phosphorus from wastewater with an average removal efficiency of 87%-95% for nitrogen and 98%-99% for phosphorus. It was feasible to couple the removal of nitrogen and phosphorus from wastewater to algal biomass and biofuel production. However, further studies are required to make this technologies economically viable for algae biofuel production.     

缺磷及高光照条件下紊动对铜绿微囊藻生长的影响

通过试制隔栅搅拌模拟紊动装置,设置格栅转动频率为0,500,1000,1500Hz（对应紊流能量耗散率范围0～8.93×10^-3m²/s³）,研究高光照与缺P的不利环境条件下紊动对铜绿微囊藻生长的影响.结果发现,在高光照（8000lx）下,微囊藻生长明显受到抑制,静止条件下藻浓度仅为正常光照的47.7%,但紊动可一定程度上减缓高光环境的影响,其中高光照下1000Hz组藻浓度最高,相对静止提高了1.8倍.高光照试验组的叶绿素a含量是正常光照条件1.52~1.78倍,因此高光照并未促进藻细胞的生长分裂,而叶绿素a的大量累积可能是铜绿微囊藻应对高光照不利条件作出的抵御反应.在缺P条件下,藻生物量仅为正常营养条件1/6~1/4,但随紊动强度增加,藻生物量略有增加,而叶绿素较初始浓度增加明显,其中1000Hz组生长情况最好.水体紊动可缓解高光照、缺P等恶劣环境条件对铜绿微囊藻生长的抑制,叶绿素a的累积可能是藻细胞对不利环境条件的响应.     

三峡澎溪河水华期间水体CH4浓度及其通量变化特征初探

三峡库区温室气体的排放近年来备受关注.为了揭示三峡库区澎溪河地区水华过程中不同氮磷浓度下藻类生长死亡过程中CH₄吸收释放的规律,于2016年4月22日至2016年5月9日,通过添加不同氮磷浓度在澎溪河高阳平湖水域展开野外原位实验.结果表明,在开始实验当日CH₄通量从（1.8093±0.0632）μmol·（m²·h）^-1到6 d急剧减少至（0.0776±0.0146）μmol·（m²·h）^-1.6 d后变化相对较小,相比较于其他水样只添加磷的水样明显有所回升.在本次实验中藻类的生长与死亡受到了不同N、P浓度梯度的影响.N对藻类的生长影响不大,各种指标与未加N、P营养盐的原水基本一致;在适宜的P浓度下,促进藻类的生长.当P浓度过多时,藻类的生长受到抑制.水样中的CH₄通量的吸收与释放和添加的硝态氮有关.     

调水型水库藻类对调水氮、磷浓度与水量的响应

以南方某典型的调水型水库为研究对象,采用EFDC模型建立了水库的三维水动力和富营养化模型,并根据长历时的水文和水质数据对模型进行了率定和验证.基于模型计算结果,分析了水库氮、磷浓度对藻类生长的影响,计算了藻类对调水氮、磷浓度及调水量的响应关系.结果表明,水库氮、磷浓度对藻类生长的限制作用很小.在降幅相同的情况下,降低磷浓度比降低氮浓度的藻类浓度降幅更大,削减60%的氮,叶绿素a无明显下降,削减60%的磷,叶绿素a平均下降12.4%,分别削减90%的氮和磷,叶绿素a分别平均下降17.9%和35.1%.当调水量高于现状的20%,藻类浓度随调水量增大而降低,当调水量低于20%,藻类浓度随调水量增大而升高,调水量比现状增大1倍,叶绿素a平均降低25.7%,调水量降至20%,叶绿素a平均升高38.8%.本研究对于支撑水源地的富营养化控制工作具有重要意义.     

微生物和藻类分解对荣成天鹅湖沉积物氮磷释放的影响

以荣成天鹅湖的沉积物和硬毛藻为试材,模拟研究了不同微生物活性和藻类条件下上覆水体氮磷的含量变化,探讨了藻类分解和微生物活性对沉积物营养盐释放的影响。在无藻条件下,不同处理水体的总氮和总磷含量随时间的波动较大,分别变化在0.42~11.71 mg/L和0.02~0.32 mg/L之间;中后期各微生物处理氮磷含量的顺序为氯化汞>葡萄糖、对照>甲醛。藻类分解条件下,水体的总氮和总磷含量远高于无藻条件,含量变幅分别为5.43~34.76 mg/L和0.28~1.80 mg/L;初期水体氮磷含量较高,之后随时间呈下降趋势。试验前期,有藻各处理总氮表现为氯化汞>葡萄糖>对照>甲醛,总磷为氯化汞>葡萄糖、甲醛>对照;后期各处理间差异减小。相同微生物活性下,有藻处理水体的氮磷含量均明显高于无藻条件。试验结束时,无藻组各处理沉积物的微生物活性均较低;而有藻条件下相对较高,各处理顺序为对照>葡萄糖、氯化汞>>甲醛。绿潮藻类分解条件下,微生物对天鹅湖沉积物的氮磷释放有着明显影响;微生物活性越强,沉积物氮磷的释放量越大。