6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力研究

通过改进的压力毛细管法,研究了6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力,并研究了过滤（真空度为0.02 MPa）和离心（离心力低于500 r/min）2种细胞浓缩方法对细胞内伪空胞含量测定的影响.结果表明,对于分散的单细胞的微囊藻,无论是采用过滤还是离心的方法,都难以达到理想的浓缩效果;对于群体形态的微囊藻,可以采用离心的方法进行浓缩,对于丝状的浮游蓝丝藻,宜采用过滤的方法进行浓缩. 此2种浓缩方法对细胞伪空胞含量的测定影响很小,伪空胞破裂率<7％. 6株蓝藻均为浅水湖泊藻类,由于长期自然选择的结果,6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力比较接近. 5株微囊藻伪空胞的临界破裂压力为0.64～0.67 MPa之间;孟氏浮游蓝丝藻伪空胞的临界破裂压力为0.715 MPa,与深水湖泊或水库的蓝藻相比,6株蓝藻的伪空胞平均临界破裂压力均较小;在相同光照和温度条件下,单细胞微囊藻的膨压比群体微囊藻的膨压略大.     

不同压力作用下太湖蓝藻气囊体积分数及上浮特性研究

为了探明不同压力作用后蓝藻气囊体积变化规律及其上浮特性,分别采用压力毛细管法和图像分析法测定了不同压力作用后铜绿微囊藻气囊破裂情况及残余气囊体积分数,以及压力作用后气囊恢复生长情况.结果表明,采用图像分析法测得太湖蓝藻经0、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 MPa加压后,藻细胞内的气囊体积分数分别为29.52%、5.73%、4.43%、2.71%、2.46%、2.19%,传统的压力毛细管法测得的气囊体积分数为10.93%、1.14%、0.90%、0.27%、0.14%、0.04%.作用压力大于0.4 MPa时,蓝藻因气囊破裂而下沉,沉淀蓝藻经过一段时间培养后气囊逐步恢复,部分藻类再上浮,在1000 lx光照度、25℃条件下培养8、24、48 h后,藻细胞再生气囊占加压前气囊总体积的比例为31.02%、45.68%、81.05%.图像分析法较准确地测定了蓝藻气囊体积,而传统的压力毛细管法测定蓝藻气囊体积偏小.     

混合胁迫条件下蓝藻运动特性研究

为了探究混合控藻技术对蓝藻运动分布特性的影响,实验测定了太湖蓝藻在不同光照度、温度、压力等条件下的上浮/下沉速度.蓝藻在1 500~6 000 lx光照度范围内均表现出很强的上浮性能,光照度大于1 500 lx时,上浮速度大于0.8cm·min-1的藻颗粒占58%;当光照度小于1 500 lx或大于6 000 lx时上浮速度将减弱.在8~25℃环境下,蓝藻呈上浮运动,且随着温度的升高,上浮速度增加.在0~0.1 MPa压强条件下蓝藻上浮,且随着压强的增加上浮速度减慢;当压强达到0.2~0.3 MPa时大部分蓝藻悬浮于水中,只有少部分上浮或下沉;当压强达到0.4~0.6 MPa时,蓝藻明显下沉,且随着压强的增加下沉速度增大,0.6 MPa压强下,下沉速度大于1.0 cm·min-1的藻颗粒占52.5%.当外界压力超过藻细胞气囊所能承受的范围,气囊开始破裂,藻细胞的浮力变小直至小于其重力,导致藻颗粒下沉.常压下,藻颗粒粒径越大,上浮速度越快,密度越小;高压下,藻颗粒粒径越大,下沉速度越快,密度越大.     

浅水富营养化湖泊蓝藻垂向分布特征及其动力机制研究—以太湖为例

蓝藻垂向运动的表征对于理解浅水富营养化湖泊中蓝藻水华的形成过程至关重要.本研究以太湖为研究区,通过野外实验观测,分析蓝藻生物量及颗粒物粒径分布的垂向变化特征,结合一维蓝藻平流运动模型,研究在不同扰动强度和群体粒径下的蓝藻垂向运动规律.结果表明,在低风速条件下（风速小于3 m·s^-1）,太湖水体中蓝藻生物量在垂向上分布不均匀,其垂直分布剖线在水表或水柱某一深度形成峰值.当水华发生时,直径> 75 μm的蓝藻群体主要聚集在水表,其剖线在水下形成不明显的峰值;在水华未发生时,75~175 μm直径范围内的蓝藻群体主要聚集在水深1.2 m处,175~250 μm直径范围内的大粒径蓝藻群体仍聚集在水表.垂向运动模拟表明,直径> 100 μm的蓝藻群体随光照变化在水柱中进行周期性上浮下沉运动,直径< 100 μm的蓝藻群体,由于垂向迁移速度较小,在弱扰动条件下聚集在真光层深度附近.不同粒径蓝藻群体的垂向运动规律不同,导致蓝藻生物量垂直剖线在水表和水下形成两类特征峰.     

基于半分析模型的滇池藻蓝蛋白浓度反演

藻蓝蛋白色素(phycocyanin,PC)存在于蓝藻中,由于这种色素在620 nm处有较强的吸收,可以用来作为检测蓝藻含量的指标.利用2009年9月19～20日在滇池实地采样获得的实测光谱数据和水质参数数据,结合前人提出的半分析嵌套模型,建立了适用于滇池的藻蓝蛋白色素浓度反演的半分析模型;建立了620 nm波长处的藻...     

压力强化混凝除藻工艺中藻毒素安全性研究

为了研究预压力强化混凝沉淀蓝藻水处理工艺中,外加压力是否会引起藻细胞破裂,导致细胞内藻毒素泄漏到水体中,影响供水安全,实验对比研究了预压力和预氧化含藻水后藻毒素浓度的变化,以及预压力混凝沉淀和预氧化混凝沉淀除藻工艺中藻毒素浓度的变化和藻类去除效果.结果表明,含藻水经0.4~0.8 MPa压力加压后,水中藻毒素浓度没有增加,而次氯酸钠预氧化后水中藻毒素浓度大幅度增加.在0.5~0.8 MPa压力范围内,加压后混凝沉淀取得了较好的除藻除浊效果,蓝藻去除率达到90%~93.5%,浊度1.23~1.95 NTU,而次氯酸钠预氧化混凝沉淀后,蓝藻去除率56.2%~78.8%,浊度8.01~10.7 NTU,说明压力强化混凝沉淀除藻工艺是安全有效的.     

基于散射结构的脉冲流场与清灰压力动态特性分析

针对传统脉冲清灰中存在清灰不均匀的问题,应用上部开口散射器改善滤筒内部流场特性,从而改善清灰效果。通过数值模拟方法研究不同工况下滤筒内部脉冲流场及清灰压力的动态变化规律,探究清灰压力峰值形成机理。结果表明:脉冲喷吹气流以压力波的方式进入滤筒并向侧壁传递,而侧壁处气流径向速度与相同测点的清灰压力随时间等比例同步变化,两者存在直接关联。由于散射器对脉冲喷吹气流的分流和导流作用,相对无散射器而言,滤筒上部径向速度提高,清灰压力相应增大,其峰值由484 Pa增至744 Pa,增加了53.7%;滤筒中、下部,散射器的存在使脉冲喷吹流量和轴向速度减小,降低了脉冲气流对滤筒内部气流的压缩作用,滤筒中下部压力降低,滤筒下部清灰压力峰值由2175 Pa减小至1468 Pa,减小了32.5%。因此增设散射器可以在满足清灰要求的同时明显提高脉冲清灰的均匀性。     

实验室条件下蓝藻结皮对低温光照胁迫的响应与微结构变化

低温光照是荒漠化地区蓝藻结皮经常面临的环境条件之一.报道了实验室条件下低温光照处理对蓝藻结皮形态、生理特性和超微结构的影响.本研究中,首先通过接种具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻形成人工蓝藻结皮,接着以人工蓝藻结皮为材料进行低温光照处理:28℃+60μE.(m2.s)-1(对照)、10℃+60μE.(m2.s)-1、2℃+60μE.(m2.s)-1和2℃+黑暗.在不同低温光照处理的第0、5和12 d分别测定蓝藻结皮光合活性(Fv/Fm)、叶绿素a、胞外多糖、伪枝藻素、类胡萝卜素和藻蓝蛋白的含量及藻蓝蛋白/叶绿素比值,同时采用扫描电镜观察低温光照处理下蓝藻结皮的微结构变化.此外,对结皮的表观形态特征如结皮颜色、厚度和干重等进行了测定.与对照结皮相比,低温光照下结皮的表观形态受到不利影响,所测定的结皮各项生理指标均呈现显著下降(P<0.05).在2℃+60μE.(m2.s)-1处理12 d时,结皮生物量、光合活性、胞外多糖含量、伪枝藻素含量、类胡萝卜素含量和藻蓝蛋白含量分别比同期对照结皮下降了61.48%、94.89%、66.37%、31.01%、59.38%和65.91%.电镜观察表明,低温光照导致蓝藻结皮的超微结构受到明显破坏,表现为结皮层出现大量蜂窝状空隙,藻丝体数量减少,呈网格状分布,对沙粒的束缚能力减弱等.研究表明低温光照对蓝藻结皮的形态和生理活性具有明显的抑制效应,而低温黑暗能较好地促进蓝藻结皮生理活性和结皮表观形态的恢复.本研究初步探索了蓝藻结皮对低温光照胁迫的耐受性,同时对于了解蓝藻结皮在野外极端环境条件下的生存状况具有一定的理论意义.     

光照与通气方式对蓝、绿藻竞争生长和磷的水-沉积物界面过程的影响

室内模拟研究了太湖普遍存在的浮游藻类蓝藻(铜绿微囊藻)和绿藻(四尾栅藻)在不同光照和通气条件下的生长过程,以及该过程对水体理化性质以及水-沉积物界面磷交换过程的影响.研究结果表明,实验条件下(光照:2500lx;温度:27℃),蓝藻(铜绿微囊藻)具有绝对的竞争优势,成为水体中优势藻类.铜绿微囊藻在通空气和通氮气条件下均可以生长繁殖,在通氮气条件下需要较长时间的适应期,但达到的最大生物量远高于通空气条件.实验过程中,上覆水可溶性无机磷(DIP)浓度的变化为:无光环境＞有光环境,通氮气环境＞通空气环境,这种变化与有无藻类生长过程密切有关.有光条件下,藻类生长对磷的需求刺激了沉积物中生物可利用磷(AAP)的释放,同时也刺激了沉积物各种不同形态磷之间的相互转化.通氮气条件下,沉积物中磷的释放以Fe-P为主,Ca-P含量有所提高;通空气条件,Fe-P含量变化不大,Ca-P在有光组略有下降,但无光组变化不大;各试验组中有机磷和残渣磷的变化量基本相同;各试验组TP含量的变化不大.     

大亚湾大鹏澳海域微表层浮游植物群落研究

为了解微表层中浮游植物群落的动态变化,于2007年5月～2008年4月对大亚湾大鹏澳海域微表层的浮游植物群落进行了调查和分析.共鉴定出浮游植物142种,其中以硅藻、甲藻为主,还有一些种类的蓝藻和红藻、褐藻等大型藻类的丝状幼体.浮游植物细胞数量在1.90×104～8.17×105/L之间,年均值为2.45×105L.该浮游植物群落由硅藻和蓝藻共同主导,细胞数量年均百分比含量分别为48.41%和42.14%,硅藻细胞数量在夏秋季节占绝对优势,冬季则以蓝藻占据优势地位.Shannon-Weaver多样性指数和均匀度均较高,年平均值分别为3.02、0.62.全年没有明显的季节变化规律.调查表明,一定种类和数量的蓝藻的出现是大亚湾微表层浮游植物的重要特征,在一定程度上标志着该海域水质的恶化.     

压力下伪空胞破裂对3种水华蓝藻生长及光合作用的影响

采用批量培养方式,研究了伪空胞的破裂对3种典型水华蓝藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、螺旋鱼腥藻(Anabaena spiroides)和孟氏浮游蓝丝藻(Plankothrix mougeotii)生长的影响,同时分析了伪空胞破裂对3种藻光合作用及细胞形态的影响.结果表明,伪空胞破裂对3种藻的生长影响不同,铜绿微囊藻和孟氏浮游蓝丝藻的细胞生长不受伪空胞破裂的影响,而螺旋鱼腥藻生长初期出现了5 d的延滞期;伪空胞破裂对3种藻光合作用影响较小,其中铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻的光合作用没有受到影响,而孟氏浮游蓝丝藻在饱和光强时最大光合作用速率降低了12.6%.铜绿微囊藻、孟氏浮游蓝丝藻及螺旋鱼腥藻细胞在伪空胞破裂后恢复较快,在3～5 d内又重新生成了大部分的伪空胞.     

不同波段紫外光在TiO2悬浊液中的消光特点

为确定TiO₂催化剂悬浊液对不同波段紫外光的消光规律,本试验以4-CBA-Na为模型污染物,针对催化剂/污染物悬浊液体系在不同催化剂投加量下,对UVA、UVB和UVC波段光子的消光效果进行了测定.结果表明,各悬浮体系对各波段紫外光的消光基本上符合比耳定律,即随着入射光程的增加,光强呈现负指数衰减;紫外光在催化剂悬浊液中的消光系数随催化剂投加量的增大而增加,其增加规律可以用二次多项式表示;污染物溶液本身对UVB和UVC紫外光有吸收,UVB和UVC紫外光在催化剂-污染物悬浮体系中的消光系数可视为污染物与催化剂颗粒的消光系数之叠加.催化剂悬浊液对紫外光的消光系数随紫外光波长的减小而增大,这意味着使用短波长的UVC作为光催化降解光源可以提高能量利用效率.     

不同波长和强度光照对水体汞还原的影响

采用室内模拟实验,探讨不同光波长、强度对HgCl2还原反应的影响,根据载气中Hg0的实时浓度跟踪HgCl2还原反应的过程,计算Hg0释放通量来进行汞光还原程度定性分析、动力学定量分析,并运用积分法和微分法确定反应级数.结果表明,Hg2+的还原量与光波长呈负相关、与光强度呈正相关,说明光子提供的能量对汞的光还原反应起关键性作用,汞还原率由光波长和强度共同决定,并且受溶液体积和载气流速影响;在各组实验中,载气中的Hg0浓度均表现为先上升再下降后趋于平稳的规律,Hg0浓度上升阶段的主要反应是Hg2+的还原反应和Hg0的释放,而下降阶段的主要反应是Hg0的释放;本研究中可见光下的汞还原反应为一级反应,UVA、UVB光照下的汞还原反应为二级反应,这与汞的配合物具有特定的光谱吸收带和实验用灯提供的光波范围有关.     

黑碳仪测量气溶胶吸收系数的校正算法和影响因素研究进展

黑碳仪作为常用的吸收系数测量方法之一,广泛应用于气溶胶光吸收特性的实验室和外场观测研究.然而,受测量方法的限制,吸收系数测量的准确性受到颗粒物负载效应,以及滤膜和颗粒物的多重散射效应的影响.本文综述了黑碳仪的测量原理及现有校正算法,探究了其吸收系数测量的影响因素,分析了黑碳气溶胶的混合状态对其吸收系数测量偏差（C_ref’）的影响,探讨了C_ref’与气溶胶单次散射反照率（SSA）的关系以及C_ref’的波长依赖关系,并提出了今后相关研究的建议.     

强壮前沟藻生消过程中水体的散射特性

基于2011年7月藻类培养实验期间的实测数据,研究了强壮前沟藻生消过程中水体的散射特性.结果表明,强壮前沟藻本次培养周期共21d,前15 d为生长期,之后进入消亡期;生消过程中水体散射光谱变化明显,叶绿素浓度较低时,散射系数随波长增加近似呈幂函数衰减,而叶绿素浓度较高时,蓝绿光波段散射系数随波长增加呈现近似线性增大趋势,红光波段叶绿素强吸收造成的散射谷更明显;生长期和消亡期时,散射系数与叶绿素浓度幂函数回归的可决系数均随波长增加逐渐增大,750 nm波段达到最大值,R2分别为0.95、0.97;生长期时,蓝光波段散射占总散射量的比例逐渐减小,而红光波段逐渐增大,绿光波段变化较小,但基本呈现增大趋势,水色由蓝绿色逐渐变为红褐色,消亡期时,恰恰相反;生长期和消亡期的绿蓝、红蓝、红绿波段散射比与叶绿素浓度均存在正相关关系,说明随叶绿素浓度增加水色逐渐趋近于长波颜色.     

南京冬季气溶胶光学特性及黑碳光吸收增强效应

2016年1月1~19日在南京北郊利用三波长光声黑碳光度仪(PASS-3)对气溶胶的光学性质进行了实时在线观测,同时结合气溶胶化学组成分析了黑碳气溶胶的光吸收增强效应.结果表明,观测期间气溶胶在532 nm下的吸收系数、散射系数、单散射反照率的平均值为(64.19±35.28)Mm-1、(454.68±238.71)Mm-1、0.87±0.03,受边界层高度及颗粒物浓度的影响,呈现出明显的日变化特征.黑碳气溶胶的质量吸收截面(MAC)在观测期间的变化趋势为前期低,后期高,与非EC组分相对EC比值的变化趋势一致,受不同污染条件下二次物质的占比及覆盖物厚度变化的影响.基于MAC计算得到的405、532、781nm下的光吸收增强(EMAC)平均值分别为1.53±0.56、1.34±0.47、1.14±0.40,随着波长增加而降低,存在棕色碳(Br C)的贡献.各非EC组分相对EC的比值与EMAC均有一定相关性,其中OC/EC与EMAC相关性最高,说明有机物的积累是导致黑碳光吸收增强的主要原因.K+/EC与EMAC的高相关性表明生物质燃烧过程对光吸收增强也有一定影响.     

放养鲢鱼预处理高藻原水的除藻效能及特性

为减轻藻类对水厂常规处理工艺净水效能的影响,在某水厂预沉池中进行了放养滤食性鲢鱼去除高藻水中藻类的生产性试验研究.结果表明,以水华微囊藻为优势种的高藻原水经过在水厂预沉池放养鲢鱼进行预处理之后,藻类总量、蓝藻和水华微囊藻含量分别下降了了61.8%、76.1%和78.2%.原水藻类含量的大幅降低有效减轻了后续常规工艺的藻类负荷,为水处理创造了有利条件.分析认为鲢的滤食选择和不同的藻类规格是对蓝藻和绿藻不同去除效率的原因.试验表明,放养鲢鱼的生物控制技术适用于处理群体性蓝藻占优势地位的高藻原水.     

Automatic and continuous measurement of aerosol properties in Dunhuang, China

Ground-based simultaneous observations of sun direct and scattering radiation were carded out in Dunhuang for nearly 2 years.Aerosol optical depth, Angstrom wavelength exponent and size distribution were obtained from solar extinction and sky radiation. Water vapor content was obtained from sun direct radiation measurement at 940 nm. Relationship between aerosol properties and water vapor was discussed. Results showed that distinct seasonality of aerosol optical depth and Angstrom wavelength exponent was corresponding to seasonal variation of dust activity. Aerosol relative size distribution kept stable and volume concentration change was the reason resulting in variation of aerosol optical depth. Water vapor had minor effects on aerosol optical and physical properties.     

天津城区春季大气气溶胶消光特性研究

利用天津大气边界层观测站2011年4月1日~5月10日气溶胶散射系数、吸收系数、PM2.5质量浓度、大气能见度和常规气象观测数据,分析了气溶胶散射系数和吸收系数的变化特征,以及气溶胶消光系数与PM2.5质量浓度和大气能见度的关系,并对两种方法计算的消光系数进行了比较.结果表明,观测期间天津城区气溶胶散射系数为369.93 Mm-1,对大气消光贡献为86.7%,气溶胶吸收系数为36.32 Mm-1,对大气消光贡献为8.5%,单次散射反照率为0.91;气溶胶散射系数和吸收系数的日变化特征具有明显的双峰结构,对应于早晚交通高峰;不同天气类型下其日分布特征存在较大差异,霾日散射系数和吸收系数最高,沙尘日和降水日次之,晴日最低;气溶胶散射系数和吸收系数与PM2.5质量浓度呈线性正相关,与大气能见度呈指数负相关,观测期间气溶胶质量散射效率均值为2.95m2/g;采用Koschmieder’s公式反算能见度获得的大气消光系数,与通过测量气溶胶散射系数、气溶胶吸收系数、气体散射系数和气体吸收系数等分量加和获得的消光系数相比一致性较好,高相对湿度天气下能见度反算值高于各系数加和值.