深水型水库藻类功能组时空演替及生境变化的影响

藻类功能分组是近年来生态学藻类研究的重要理论和方法.为了探明西安某深水型水源水库藻类功能组时空演替及生境变化的影响,于2011年8月起开展实验研究.研究采用现场在线监测和实验室分析相结合的方法.结果表明,水库藻类可分为10个功能组类别:B、D、P、X1、X3、F、G、J、LM、MP.其中,功能组B、P、F、X1、MP、D、J在水库中较为常见,X3、G、LM出现几率较低,功能组B、D、P、X1、X3的藻类数量占优.通过分析环境因子的变化对功能组时空演替的影响,发现水温为最主要的影响因子.水库藻类生长策略为:春季R/CR策略藻种→春末夏初CR/C策略藻种→夏末秋初C/CR/R/CS/S策略藻种→秋末及冬季CR/R策略藻种.此研究可为深水型水库安全取水提供理论支持.     

水源水库藻类功能群落演替特征及水质评价

为了解水源水库的藻类功能群落时空演替特征及水质变化,以李家河水库为例, 2018年9月～2019年6月对藻类及水质因子开展连续监测,采用功能类群划分方法对水库藻类进行了识别与分类,探讨了藻类功能群落与水质间关系,并结合WQI指数法进行水质评价.结果表明,本研究共获得藻类56种,隶属于4门28属,可划分为15个功能群类,其中优势藻类功能群落分别为B、 D、 G、 J、 L_0、Mp、 P、 W_1和X_1;李家河水库藻类结构呈现明显的季节性特征,混合期藻密度明显低于分层期,其中混合期的主要功能藻种为小球藻和小环藻,分层期的主要功能藻种为舟形藻和针杆藻.冗余分析(RDA)表明,水温、混合层深度和RWCS指数是驱动藻类演替的主要因子;WQI分析结果显示李家河水体水质为"良好",混合期水质略好于分层期.本研究指出扬水曝气系统可改变藻类功能群落的演替特征,有效改善水源水库水质,保障了饮水供水安全.     

人工强制混合对金盆水库水体藻类群落结构时空演替的影响

为探明人工强制混合过程对水体藻类群落演替的作用影响机制,本研究利用扬水曝气系统对金盆水库主库区水体进行原位人工强制混合,对系统运行过程中水库水体理化参数及藻类进行原位定点监测.结果表明,金盆水库水体藻类共6门28属51种,扬水曝气系统的人工强制混合作用可显著抑制水体藻类的生长,并对其群落结构产生显著影响:扬水曝气系统运行前,藻类主要分布在表层水体,其中以小球藻(Chlorella vulgaris)为优势种属;扬水曝气系统运行后,表层水体藻密度大幅降低,藻密度垂向分布趋于均匀,优势种属有向小环藻属(Cyclotella sp.)演替的趋势.本研究利用冗余分析(RDA)方法,结合临界层理论(critical depth theory)和藻类生长特性,分析了人工强制混合过程中金盆水库水体藻类群落结构时空演替和主要理化参数变化之间的关系.分析结果表明,扬水曝气系统的人工强制混合作用主要通过迅速破坏水体热分层稳定性和显著增加水体混合深度(Z_(mix))来影响藻类群落结构的时空演替.     

三峡小江（澎溪河）藻类功能分组及其季节演替特点

藻类功能分组(phytoplankton functional classification)以藻种生理生长特征及其环境适应性机制为基础,在藻类生长的C-R-S策略分类基础上,对具有相同适应性特征的藻种进行分组,形成面向藻类集群生态属性的功能组别,便于更直接阐释生境变化对藻类集群的选择机制.本研究尝试将藻类功能分组运用...     

周期性的温度扰动对藻类群落结构演替的影响

为了研究水库生境扰动对藻类水华的作用机制,以中度扰动理论为基础,结合藻类群落生境选择学说和藻类生态功能组,开展了不同温度扰动周期、相同扰动幅度下藻类多样性变化特性和群落结构演替特征的室内控制实验.结果表明:1适度的扰动会促进藻类的生长且增加其多样性.中度扰动组Δ22℃/48 h藻类生物量最大,但多样性最高,不存在绝对占优藻种,而高频次扰动组Δ22℃/24 h生物多样性较小,但可降低藻类生物量.2温度的周期性变化对浮游藻类群落的演替有明显的影响,优势种也呈现一定的差异性.藻类优势功能组演替基本规律为:X_1(小球藻)→J(栅藻)→S_1(席藻)或X_2(衣藻),群落结构呈现出C/CR型藻类先行占优向R型演替的趋势.高温扰动频繁时,R型藻类(S_1)明显占优;无扰动或低扰动时,群落结构组成特点以C/R策略为主.适度的扰动组Δ22℃/48 h形成了多种生长策略的藻类共存的格局,且耐受高温胁迫的S策略藻类(L_0)开始出现.     

贵州百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及影响因子分析

为了探究百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及其环境影响因子,于2012年11月（枯水期）、2013年4月（平水期）和2013年7月（丰水期）对浮游藻类群落结构与水环境理化指标进行采样分析.基于浮游藻类功能群、综合营养状态指数、Shannon-Wiener指数、RDA（冗余分析）等方法,分析浮游藻类功能群的群落组成和时空分布特征.结果表明:①共鉴定浮游藻类7门67属58种,其可划分为21个功能群.浮游藻类丰度从枯水期→平水期→丰水期递增,分别为131.99×104、592.27×104、53 140.81×104 L-1.②根据浮游藻类丰度,B功能群小环藻（Cyclotella sp.）,J功能群栅藻（Scenedesmus sp.）、盘星藻（Pediastrum sp.）、空星藻（Coelastrum sp.）,P功能群颗粒直链藻（Melosira granulate）、鼓藻（Penium sp.）,S1功能群湖泊假鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）、湖丝藻（Limnothrix sp.）为优势功能群;浮游藻类功能群季节变化明显,其时空分布特征（枯水期→平水期→丰水期,下同）为P+B+J→J+P→S1.在垂直层面上,枯水期以硅藻组成的P、B功能群在各采样点底层藻类丰度达到最大,中层和底层丰度远高于表层,与P、B类群耐受低光的因素有关;平水期以绿藻组成的J功能群在各采样点15 m藻类丰度达到峰值,与J类群耐受低光的因素有关;丰水期以蓝藻组成的S1功能群在各水层表层藻类丰度达到最大,与S1适宜较高水温的因素有关.③RDA分析结果表明,WT（水温）是影响百花水库浮游藻类时空分布的主要环境因子.研究显示,根据浮游藻类绝对优势功能群（P、B、J、S1）以及不同季节生长策略（R/CR/CR→CR/R→R）可以判定百花水库处于中-富营养化状态.      

周村水库藻类在混合胁迫条件下的生长衰亡规律

为了探明表层藻类被混合到下层水体中受到环境条件胁迫作用后的生长衰亡规律,并为混合控藻技术提供技术依据,通过实验室模拟和现场实验研究了周村水库藻类在不同水深条件下,受光照、温度、压力等胁迫条件影响后的生长衰亡规律.结果表明,以蓝绿藻为主的周村水库藻类,在光强为32500 lx时生产速率最大,约对应于水库水深1~2 m处;温度在26℃左右比较适合藻类生长;当光照和温度一定时,随着压力的增大,藻类生长受到抑制,压力超过0.2 MPa时,藻类衰亡加速.综合水库不同水深条件下的光照、温度和压力,藻类在2.5 m水深以上净增长,2.5 m水深以下负增长,6 m水深处负增长最大,12 m水深以下负增长减小.     

西南山区典型河道型水库藻类功能群时空演替特征及其影响因素:以紫坪铺水库为例

为了解中国西南山区河道型水库——紫坪铺水库的藻种类的构成、演替及其影响因素,于2016年4月~2017年3月对紫坪铺水库8个点位进行采样分析,首次探索该区藻类生物量、藻类构成并进行藻类功能分组、分析环境因子与功能群之间的关系.结果表明,共检出藻类6门49属,其中绿藻门18属,硅藻门15属,裸藻门7属,蓝藻门6属,甲藻门2属,隐藻门1属,可分为21个功能群:B、C、D、F、G、H_1、J、L_0、L_M、M_P、N、P、S_2、T、W_1、W_2、X_1、X_2、X_3、Y、Z.紫坪铺库区一年内不同时期的藻类优势功能群存在明显差异,其中W_2、Y、L_0、W_1、M_P、B是紫坪铺水库的优势藻类功能群.该库区藻类C-R-S生长策略的季节演替过程中,R策略藻种长期占据优势地位,S与C策略藻种占优时间相对较少.紫坪铺库区2016年6月发生轻度水华,水华藻种为甲藻门多甲藻属,其功能群分组为L_0,生长策略为S型胁迫耐受者.藻密度、叶绿素a、水温、五日生化需氧量是主要的影响因子,其中水温的变化对藻类功能群演替影响程度最大.     

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     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.     

Enhancement of formaldehyde degradation by amine functionalized silica/titania films

Doping amine functional groups into SiO2/TiO2 films for enhancing the decomposition of formaldehyde has been investigated using the modified sol-gel method to prepare organic-inorganic hybrid photocatalysts via the co-condensation reaction of methyltrimethoxysilane (MTMOS) and amine functional groups. n-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilane (AEAPTMS) and 3-aminopropyl-trimethoxysilane (APTMS) were selected to study the e ect of amine functional groups on the enhancement of formaldehyde adsorption and degradation under a UV irradiation process. Physicochemical properties of prepared photocatalysts were characterized with nitrogen adsorption-desorption isotherms measurement, X-ray di raction (XRD) and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. The results indicated that the APTMS/SiO2/TiO2 film demonstrated a degradation e ciency of 79% superior to those of SiO2/TiO2 and AEAPTMS/SiO2/TiO2 films due to the synergetic e ect of adsorption and photocatalytic properties. The APTMS/SiO2/TiO2 film can be recycled with about 7% decreasing of degradation e ciency after seven cycles.     

济南市水域鱼类功能群结构及其季节性变化

鱼类对于维护河流生态系统的稳定具有重要作用,季节性变化在一定程度上影响鱼类的群落结构.为了解济南市水域鱼类的功能群结构及其季节性差异,于2014年春季（5月）、夏季（8月）和秋季（11月）选取济南市水域的40个采样点对鱼类群落和水环境理化因子,通过单因素方差分析、多响应置换过程以及典范对应分析等方法,分析鱼类功能群在不同季节的差异性.结果表明:①春季共鉴定出鱼类5目7科26种,夏季为5目9科32种,秋季为5目7科20种.将鱼类按栖息水层、产卵类型、对环境的耐受性以及营养结构4个方面分为4种功能类群共11亚类.春季主要以植食性、底层与敏感种功能群为主,夏季主要以肉食性、中下层、耐污种、特殊产卵与粘性卵功能群为主,秋季主要以杂食性、浮性卵、中上层、耐污种功能群为主.②典范对应结果显示,影响粘性卵功能群、肉食性功能群、底层功能群以及敏感种功能群分布的驱动因子是ρ（DO）,电导率则是影响植食性功能群的驱动因子.研究显示,鱼类功能群的季节性变化受到内源性和外源性的共同影响,即鱼类自身生活习性和水环境因子季节性变化的共同影响.      

不同官能团微塑料对斑马鱼胚胎菌群和代谢功能的胁迫效应

为探究官能团修饰对微塑料生物效应的影响规律和机制,分析了3种聚苯乙烯微塑料（PS、PS—NH₂和PS—COOH）在斑马鱼（Danio rerio）胚胎内的累积特征,并利用微生物组学和代谢组学相结合的分析技术,解析了斑马鱼幼鱼体内代谢功能及微生物群落的响应规律.结果显示,3种微塑料都可以在斑马鱼体内产生累积,其含量范围为143~175 μg·g^-1,且不存在明显差异性.斑马鱼胚胎绒毛膜是微塑料早期暴露的主要累积场所,但不能有效阻止小粒径微塑料的穿透.未修饰的PS明显影响了斑马鱼幼鱼体内氨基糖苷类的代谢能力,PS—NH₂主要对氨基酸的代谢过程产生了影响,而PS—COOH则主要作用于三羧酸循环、氨基酸及糖酵解等代谢通路.3种微塑料均导致了斑马鱼幼鱼体内代谢功能的变化,从而对斑马鱼产生了毒性效应,而微塑料的官能团修饰则加强了这一影响程度.与对照组相比,PS—NH₂明显降低了斑马鱼幼鱼体内的微生物群落的多样性,显著增加了变形菌门（Proteobacteria）的占比,导致斑马鱼幼鱼体内的菌群失衡,从而引起鱼体代谢功能的紊乱.微塑料的官能团修饰可能会明显改变其对生物体的胁迫效应,导致难以预测的生态风险.     

广西红水河大型底栖动物群落结构时空分布特征

为了解广西红水河流域大型底栖动物群落结构状况,于2013年春季(4月)、夏季(7月)、秋季(11月)对红水河流域13个采样点进行了调查. 采集并鉴定出大型底栖动物179个分类单元,隶属7纲20目66科. 其中水生昆虫种类数所占比例最高(79.3%),软体动物次之(15.1%). 各季节大型底栖动物个体数表现为夏季>春季>秋季. 依据大型底栖动物群落组成相似性,利用聚类分析将13个采样点分为2组. 组1采样点主要分布于岩滩水库和红水河干流,组2采样点主要分布于各个支流,2组采样点在无度量多维标定排序轴上分布差异明显. 指示种分析结果显示,组1指示种为马速达多足摇蚊(Polypedilum masudai),组2指示种以宜兴似动蜉(Cinygmina yixingensis)敏感物种为主. 功能摄食类群研究结果表明,红水河大型底栖动物以刮食者占绝对优势,其个体数占总个体数的比例为36.45%,撕食者(6.15%)和杂食者(3.25%)所占比例较小. 单因素方差分析结果显示,其他类(包括软甲纲、蛭纲以及蜱螨亚纲)和捕食者相对丰度存在季节性差异(P<0.05). T检验结果表明,收集者、捕食者和杂食者存在组间差异(P<0.05).      

淮北南湖浮游植物功能群的季节演替及影响因子研究

为了解南湖浮游植物功能群特征及其与环境因子的关系,于2017年3月到2018年2月对浮游植物群落结构进行研究.结果表明,南湖共记录浮游植物7门58属98种.浮游植物密度和生物量的年平均值分别为44.1×10⁵ cells/L和0.41mg/L.南湖浮游植物群落可划分为23个功能群,其中功能群C、D、E、F、G、H1、J、K、Lo、M、MP、P、TC、W1、X1、X2、Y为优势功能群.优势功能群的季节演替为春季（C、F、X1、X2）→夏季（J、K、Lo、TC）→秋季（Lo、M、TC）→冬季（E、J、P、X2）.TLI指数、Shannon指数和Margalef指数均表明,南湖水体处于中营养水平.冗余分析表明,水温、TN浓度和浮游甲壳动物是影响南湖浮游植物功能群的主要因子.     

官能团和湿度对活性炭吸附二氯甲烷影响的分子模拟

利用分子模拟软件构建狭缝孔模型,通过调节官能团的种类、含量及湿度,了解在不同情况下活性炭吸附二氯甲烷时应选择的结构.结果表明,在1.0 nm的孔中加入适当数量的羰基、羟基或羧基,在低压下都有利于二氯甲烷的吸附,其中,羧基的吸附效果最好.在二氯甲烷分压为1 Pa条件下,孔径为1.0 nm、羧基含量为6.25%的活性炭和孔径为1.0 nm、羰基含量为3.13%的活性炭,其二氯甲烷的吸附量受湿度的影响较小,而其他吸附剂的吸附量都随湿度的增加而降低.     

芦苇基和污泥基生物炭对水体中诺氟沙星的吸附性能

以芦苇秸秆和市政污水处理厂污泥为原料,在500℃的条件下制备了芦苇基和污泥基生物炭.利用比表面积测定法(BET)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和红外光谱(FTIR)研究了生物炭的结构与性质,并通过单因素实验研究p H、吸附时间、温度、诺氟沙星(NOR)初始浓度对吸附效果的影响,初步讨论了吸附机制.结果表明,NOR在芦苇基和污泥基生物炭上的吸附在12 h分别达到总吸附量的70%、60%以上;芦苇基和污泥基生物炭对NOR的饱和吸附量分别为2.13 mg·g-1和2.09 mg·g-1;降低溶液p H有利于NOR的吸附;生物炭对NOR的吸附行为符合准二级动力学方程,其等温吸附曲线符合Langmuir方程.对吸附过程吉布斯自由能(ΔG)、焓(ΔH)以及熵(ΔS)的计算证明生物炭对NOR的吸附是自发的吸热反应;红外光谱分析表明,生物炭上较多含氧官能团为NOR的吸附提供了吸附点,有利于NOR分子与生物炭间形成作用力较强的氢键,氢键为NOR吸附在生物炭上的主导作用力.     

乌江河流-水库体系浮游植物功能群演替及其环境影响因子辨识

筑坝拦截阻断了河流连续体,改变了河流原始自然的生态系统。为了解河流筑坝对浮游植物功能群的影响,按季度对乌江流域支流猫跳河和三岔河的水库及入库河流进行调查,分析了浮游植物功能群及其相关环境因子。结果表明,河流出现频率大于20%的浮游植物功能群有6种,主要优势功能群均为B\MP;而不同水库中功能群组成各不相同,且出现频率大于20%的浮游植物功能群有11种,其中红枫湖水库以功能群S1\D为绝对优势功能群,平寨水库优势功能群为B\C,而普定水库和引子渡水库的优势功能群均为B\D\P\Lo。冗余分析(RDA)结合逐步多元回归分析显示,营养盐对河流浮游植物功能群组成影响并不显著,而库区浮游植物功能群动态变化主要受温度以及溶解无机碳(DIC)、NO_3~-、PO_4~(3-)等环境因子的影响,红枫湖水库优势功能群丰度与NO_3~-显著正相关,而三岔河流域的3座梯级水库优势功能群丰度均与DIC和PO_4~(3-)显著正相关。     

淀山湖浮游植物功能群演替特征及其与环境因子的关系

淀山湖属亚热带浅水湖泊,是上海市重要的水源地之一.为了解该湖浮游植物功能群的特征及其与环境因子的关系,于2015年1月至2016年12月逐月对浮游植物和环境因子进行调查分析.结果表明,淀山湖浮游植物可划分为26个功能群,其中15个功能群(B、C、D、F、G、H1、J、Lo、M、MP、P、W1、W2、X1和X2)为该湖的优势功能群.2015~2016年淀山湖优势浮游植物功能群呈现明显的周年演替特征,2015年为D/C→Lo/C/MP→MP/J/P/W1→P,2016年为P→W2/Lo→W2/G/M/H1→P.利用典范对应分析(CCA)探讨淀山湖浮游植物功能群与环境因子间的相互关系,结果表明水位波动(WLF)、溶解氧(DO)、水温(WT)、总磷(TP)、电导率(EC)、透明度(SD)和总氮(TN)是影响淀山湖浮游植物功能群的主要环境因子,其中氮磷营养盐和水位波动对淀山湖浮游植物功能群的影响应该引起关注.     

浮萍生物炭的老化作用对其性质及对Cd(Ⅱ)吸附的影响

为了研究老化作用对生物炭性质及其对重金属Cd吸附的影响,将浮萍生物炭(LM)分别进行了高温老化(high temperature aging)、冻融循环老化(freeze-thaw cyclesaging)和自然老化(spontaneous aging),通过SEM-EDS、FTIR和吸附实验探究可能存在的变化机理。结果显示:冻融循环老化和高温老化会使生物炭表面O/C分别增加56.98%和90.14%,自然老化比较缓慢,对生物炭O/C影响不大。高温老化使生物炭表面羟基转化为羧基,为羧基化过程;冻融循环老化会使生物炭表面羟基增加,其他官能团基本不变;自然老化条件下,生物炭表面官能团无明显变化。老化作用增强了生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附,冻融循环、高温、自然老化作用使LM最大平衡吸附量分别增加了32.67%,83.17%,15.97%。研究表明生物炭的老化会使生物炭本身性质发生变化,但这一变化有利于生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附,生物炭在环境中具有较好的稳定性。