鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用

研究了鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象,鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,利用500 m L玻璃锥形瓶作为小型、光照均一体系,于此体系中研究了颗粒物对藻类生长的影响,使用混凝试验搅拌仪分别研究了颗粒物粒径、浓度和体系p H对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.在小型光照均一体系中,20 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物低浓度)和80 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物高浓度)颗粒物对3种藻类的生长影响均较小.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,60~300目颗粒物均促进藻类的絮凝沉降,并且随着颗粒物粒径(D50)的增大,藻细胞的絮凝沉降效率逐渐减小,而且粒径在1~25μm部分的颗粒在此过程中占主导地位.当颗粒物投加量由0.02 g·L-1升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率随之提高.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,铜绿微囊藻、四尾栅藻和菱形藻的絮凝沉降效率仅为11.08%、15.87%和7.50%,当颗粒物浓度升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率分别达42.33%、41.72%、28.98%.在p H值6~10范围内,随着p H升高,颗粒物对蓝藻、绿藻的絮凝沉降作用逐渐减小,絮凝沉降效率分别从p H为6时的36.10%、35.07%降到p H为10时的16.25%、12.59%;而对硅藻的絮凝沉降作用不明显.由此可见,鄱阳湖水体颗粒物影响藻类的絮凝沉降过程,使藻类的群落结构发生变化.     

鄱阳湖蓝藻分布及其影响因素分析

利用鄱阳湖的原位监测数据,分析鄱阳湖水华蓝藻的分布现状及其影响因素,探索鄱阳湖水华蓝藻的源头.研究结果表明,鄱阳湖浮游植物的优势种为硅藻,蓝藻为鄱阳湖的次级优势种,蓝藻在浮游植物总生物量的比例有逐年增加的趋势.水华蓝藻的主要优势种为鱼腥藻,其次为微囊藻和浮游蓝丝藻. 鄱阳湖蓝藻水华形成初期的基本规律为水华蓝藻在营养盐浓度相对较高且水流较缓的内湾及尾闾区生长分布,在夏秋季水位较高时在水流和风的作用下向主航道输移聚集. 结合鄱阳湖水文特点,主航道的水华蓝藻聚集有可能是上游四个湖区的蓝藻向下游漂移综合作用的结果.研究成果可为控制鄱阳蓝藻水华区域风险灾害提供基础数据.     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

在5月、9月、11月对鄱阳湖浮游植物开展野外调查,分析鄱阳湖浮游植物的时空分布特征及原因.结果表明:在群落结构上,鄱阳湖浮游植物样品中共发现8门107属,其中绿藻门54属,占浮游植物总数的50%.3次调查平均生物量最高的为硅藻门(蓝藻门藻细胞密度最高),生物量为0.29 mg·L-1,占浮游植物总生物量的28%,是鄱阳湖的优势藻门;其次分别为隐藻门、甲藻门和绿藻门,分别占26%、21%和17%.空间分布上,南部湖区浮游植物生物量最高,中部区次之,北部湖口水道区最低;时间分布上,5月份浮游植物生物量最高,11月份最低.温度、悬浮物和透明度是影响藻类时空分布的主要影响因素.鄱阳湖总体水动力较好,水华暴发总体风险小,但中部和南部水动力弱的湖区,藻量高,仍有水华风险.     

升温过程对藻类复苏和群落演替的影响

采用模拟升温方法培养太湖的冬季底泥,培养温度从5.5~30℃设计为8个水平,在各温度水平显微观察藻类群落组成,计算比生长速率,同时采用荧光法分析光合色素的浓度变化.结果表明,绿藻和硅藻在9℃时开始复苏,蓝藻在12.5℃开始复苏.虽然蓝藻复苏较晚,但是蓝藻复苏后的比生长速率高于绿藻和硅藻.12.5℃以后,藻类群落主要由蓝藻、绿藻、硅藻组成.在12.5℃和16℃时绿藻占优势;蓝藻在19.5℃以后占优势.叶绿素a浓度在9℃和16℃均明显升高,而藻蓝素浓度仅在16℃时明显升高.光合色素浓度的升高与绿藻和硅藻的复苏同步进行,但滞后于蓝藻的复苏.     

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。     

泰州溱湖湿地浮游藻类的群落结构及与水质的关系

对江苏泰州溱湖湿地的浮游藻类进行了调查,分析了浮游藻类的群落结构、物种多样性以及浮游藻类与溱湖湿地水质理化参数的关系。调查共鉴定浮游藻类6门45属72种,绿藻种类最多,其次是硅藻和蓝藻,优势种主要以蓝藻门的微小平裂藻为主。根据藻类各项指标值,溱湖湿地已遭受污染,水体为富营养型。通过Pearson相关性分析揭示出溱湖湿地藻类的种类组成及多样性指数与溱湖湿地水质之间的关系,为溱湖湿地的防治提供浮游藻类方面的科学依据。     

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.     

2008-2010年洱海水质及藻类初步分析

根据2008～2010年洱海水质和藻种监测数据,得出洱海水质现状及藻类的变化状况。监测结果表明:近3年洱海水质总体呈好转趋势,三个监测站点水质好转表现为海东>才村>团山;总藻细胞密度则恰恰相反,其大小为团山>才村>海东。藻类种属方面,洱海共检出8门61属;蓝藻、绿藻门数目占总数的80%以上,其次为硅藻,约10%左右,洱海的藻类植物群落组成主要为蓝藻-绿藻-硅藻类型。此外,2010年以前三个监测点以蓝藻居多,2010年后绿藻及硅藻比重跃增,其他藻种出现频率升高,导致洱海藻类浮游植物群落组成有所变化,洱海藻类丰度提高,其原因可能与2010年云南气候的反常引发环境变化造成。     

草甘膦对沉积物-水界面藻类群落结构影响研究

为了探究环境中残留除草剂草甘膦对沉积物-水界面藻类群落结构演替的影响,分别以九龙江两个断面拱桥溪和石龟头的沉积物-水界面藻类群落结构为研究对象,并添加0.05 mg·L^-1草甘膦作为磷源进行实验模拟.结果表明：拱桥溪沉积物-水界面藻类生物量占比为蓝藻：绿藻∶硅藻∶甲藻=0.3%∶7.8%∶91.5%∶0.3%,蓝藻生物量占比低于1%,以硅藻门直链藻属为优势种属;石龟头沉积物-水界面藻类生物量起点占比为蓝藻∶绿藻∶硅藻∶甲藻=20.8%∶58.5%∶19.5%∶1.2%,蓝藻生物量占比大于20%,绿藻门栅藻属、蓝藻门微囊藻属和硅藻门直链藻属为优势种属.草甘膦调控15 d后,拱桥溪沉积物-水界面蓝藻生物量占比从0.3%增长到22.6%,生物量是无机磷组的7.6倍,但硅藻仍为优势门类,这与蓝藻生物量占比低于1%的拱桥溪表层水体藻类群落演替结果类似;而石龟头沉积物-水界面蓝藻生物量占比从20.8%增长到57.8%,生物量是 无机磷组的近5倍,蓝藻演替为优势门类,这与蓝藻生物量占比大于15%的石龟头表层水体藻类群落演替结果相似.调控实验表明,在草甘膦胁迫下蓝藻门的增殖能力均表现为强于甲藻门和绿藻门.蓝藻门微囊藻属是直接利用草甘膦,或受草甘膦刺激生长并在群落结构中取得竞争优势还有待进一步研究.     

搅拌方式对絮凝除藻效果的影响

以铜绿微囊藻为研究对象,测试了不同振荡方式(回旋式与往复式),不同振荡强度及不同藻细胞密度对絮凝剂絮凝沉降效果的影响,同时还研究了絮凝沉降发生后,藻细胞再悬浮的主要影响因素.结果表明,回旋式搅拌处理下产生的絮凝效果要明显优于往复式振荡,60r/min回旋式搅拌1min可以得到100%的去除率,而往复式搅拌可得到的最佳去除率仅为30.7%;且絮凝效果随搅拌强度的增加有明显提高;藻细胞密度越高,需要的搅拌强度也越大;絮凝沉降后的静置时间越长,则越不容易发生再悬浮.     

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.     

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m³的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r₁=300r/min,t₁=10s;慢速絮凝强度:r₂=120r/min,t₂=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D₃=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.     

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.     

新型复合混凝脱色剂处理印染废水试验研究

针对某印染厂生产废水,以COD和色度为指标,用混凝试验方法研究了新型复合混凝脱色剂SE对印染废水的处理效果,并探讨了SE投加量及pH值、沉淀时间、搅拌强度对其混凝效果的影响,利用SE与 PAC 和PFS进行了对比试验.结果表明,SE可有效地去除印染废水中的COD和色度,当pH为8～10、沉淀时间为30 min、搅拌强度为75 r/min、投药量为155 mg/L时,去除效果最佳,COD和色度的去除率最高可达83%、94%;相对于PAC 和PFS,SE产生的絮体大而密实,沉降速度快,产生污泥量少,药剂用量少,最佳出水水质为：COD为139 mg/L,色度为37.证明SE是印染废水处理高效实用的复合型混凝剂.     

Investigation of the hydrodynamic behavior of diatom aggregates using particle image velocimetry

The hydrodynamic behavior of diatom aggregates has a significant influence on the interactions and flocculation kinetics of algae. However, characterization of the hydrodynamics of diatoms and diatom aggregates in water is rather difficult. In this laboratory study, an advanced visualization technique in particle image velocimetry (PIV) was employed to investigate the hydrodynamic properties of settling diatom aggregates. The experiments were conducted in a settling column filled with a suspension of fluorescent polymeric beads as seed tracers. A laser light sheet was generated by the PIV setup to illuminate a thin vertical planar region in the settling column, while the motions of particles were recorded by a high speed charge-coupled device (CCD) camera. This technique was able to capture the trajectories of the tracers when a diatom aggregate settled through the tracer suspension. The PIV results indicated directly the curvilinear feature of the streamlines around diatom aggregates. The rectilinear collision model largely overestimated the collision areas of the settling particles. Algae aggregates appeared to be highly porous and fractal, which allowed streamlines to penetrate into the aggregate interior. The diatom aggregates have a fluid collection efficiency of 10%-40%. The permeable feature of aggregates can significantly enhance the collisions and flocculation between the aggregates and other small particles including algal cells in water.     

Investigation of colloidal biogenic sulfur flocculation: Optimization using response surface analysis

The colloidal properties of biogenic elemental sulfur(S~0)cause solid–liquid separation problems,such as poor settling and membrane fouling.In this study,the separation of S~0 from bulk liquids was performed using flocculation.Polyaluminum chloride(PAC),polyacrylamide(PAM)and microbial flocculant(MBF)were compared to investigate their abilities to flocculate S~0 produced during the treatment of sulfate-containing wastewater.A novel approach with response surface methodology(RSM)was employed to evaluate the effects and interactions of flocculant dose,pH and stirring intensity,on the treatment efficiency in terms of the S~0 flocculation and the supernatant turbidity removal.The dose optimization results indicated that the S~0 flocculation efficiency decreased in the following order PACMBFPAM.Optimum S~0 flocculation conditions were observed at pH 4.73,a stirring speed of 129 r/min and a flocculant dose of 2.42 mg PAC/mg S.During optimum flocculation conditions,the S~0f locculation rate reached 97.53%.Confirmation experiments demonstrated that employing PAC for S~0 flocculation is feasible and RSM is an efficient approach for optimizing the process of S~0 flocculation.The results provide basic parameters and conditions for recovering sulfur during the treatment of sulfate-laden wastewaters.     

富营养化水体中光学活性物质的垂向分布及其对遥感反射光谱的影响

富营养化水体中光学活性物质的垂向分布对水下光场分布具有重要影响,决定了水色参数定量遥感反演的精度.基于2011年8月和11月在太湖进行的垂直分层采样,分析了水体中光学活性物质含量的垂向分布特征,并探讨了其影响因素及其对水体遥感反射光谱的影响.结果表明,风速是影响富营养化水体中光学活性物质垂向分布的重要因子之一.风速较小(小于3.0 m·s~(-1))或无风时,表层叶绿素a浓度急剧增加,易形成水华;而风速大于5.0 m·s~(-1)时,水体发生垂直混合,底层叶绿素a浓度最大;其它风速条件下,叶绿素a浓度在某一水深处出现极大值.在风速小于5.0 m·s~(-1)的情况下,悬浮物浓度和有色溶解有机物(CDOM)的垂向分布相对均一;当风速超过5.0 m·s~(-1)时,底泥再悬浮过程对两者的贡献较大.在未发生藻华情况下,0~0.5 m水深范围内的叶绿素a浓度均值与波段比值的相关系数最大(r=0.86),对水体遥感反射比的影响较大;而表层悬浮物浓度对水体遥感反射比的影响最大,研究结论可为水色参数含量的精确估算提供方法论支持.     

鄱阳湖浮游植物叶绿素a及营养盐浓度对水位波动的响应

鄱阳湖是长江中下游仅存的两个自然通江湖泊之一,其水情变化独特,与非通江湖泊显著不同.为探究水位波动对鄱阳湖水环境的影响及其浮游植物的响应特征,选取了鄱阳湖星子、都昌水域,于2011年9月至2012年11月对浮游植物叶绿素a(Chla)及其它相关水质指标进行每周一次的原位监测.结果表明,高Chla浓度出现在鄱阳湖高水位和高水温期,水位波动可加强鄱阳湖浮游植物Chla浓度的季节性变化效应,同时对浮游植物群落结构的改变也有一定的促进作用.回归趋势分析,Chla浓度与水温(P0.000 1)和透明度值(SD)(P0.000 1)显著正相关,与总氮(TN,P0.01)、溶解性氮(NO_x-N,P0.01;NH~+_4-N,P0.05)显著负相关,而SD值、总氮和溶解性氮浓度与鄱阳湖水位值显著相关(SD,P0.01;TN,P0.000 1;NO_x-N,P0.01;NH~+_4-N,P0.000 1).主成分分析(PCA)显示,不同水位期,鄱阳湖所表现出的水环境特征显著不同,低水位期,营养盐浓度,特别是氮营养盐浓度较高;而高水位期,鄱阳湖水温较高和SD值较高.总之,鄱阳湖的水位波动影响了湖区沉积物再悬浮和水体SD状况,加之高水位的稀释效应和人类活动,均直接影响了鄱阳湖营养盐状况以及Chla浓度.