广东省沿岸海域藻华发生的时空特征

本文收集了1980—2017年广东省沿岸藻华发生数据,并进行了系统分析,结果表明藻华发生区域主要集中于珠江口附近、大鹏湾和大亚湾水域,具有明显的时空特征。不同区域的藻华种类差异明显,广东西部多发硅藻藻华,广东中部多发甲藻藻华,广东东部多发金藻藻华。且各地区主要藻华种类的发生也呈现出不同的年际和季节差异,广东沿岸中部地区每年几乎都有藻华出现,其中大鹏湾海域在2000年以后无硅藻藻华发生,大亚湾海域在2002年之前以硅藻藻华为主,2002年以后以甲藻藻华为主;而东部和西部在2000年以前几乎无藻华发生,直到2000年以后才开始频繁出现藻华。西部地区（湛江海域）夏季多发硅藻藻华,中部地区的珠江口春季多发有毒藻华,大鹏湾春季多发夜光藻（Noctiluca scintillans）藻华,大亚湾夏秋季节多发锥状斯氏藻（Scrippsiella trochoidea）藻华,广东东部的球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）藻华可在全年出现。综上,广东省藻华原因种类分布具有明显的地域和季节特征,因此需要对不同地区的藻华发生情况和可能诱因进行有针对性的监测和研究,采取区域化的管理,以期能够更合理高效地利用和保护广东省的海洋资源。     

改性黏土絮凝海洋原甲藻对水体中氮、磷的影响研究

通过对比研究典型有害微藻海洋原甲藻(Prorocentrum micans Ehrenberg)自然消亡(A1组)及改性黏土絮凝(A2组)两种体系,考察两体系中氮、磷等主要水质因子的变化情况.结果表明,改性黏土能有效去除P. micans并影响其后期生长状态,0.4g/L改性黏土添加3.5h后去除率可达60%以上,且藻密度无二次增长.改性黏土絮凝藻华过程中能有效去除水体营养元素, A2组DIP和DIN较A1组分别降低85%和35%.另外,添加改性黏土对水体有机氮、磷影响值得关注,第33d A2组TON和TOP较A1组分别减少约120, 6μmol/L. 改性黏土对有机氮、磷存在一定的埋存保护作用,通过吸附絮凝、螯合等作用使有机氮、磷脱离水体系统,而自然消亡体系中的微藻消亡后将通过分解、矿化等过程快速进入水体参与再循环.该研究系统阐述了改性黏土絮凝P. micans对水体营养环境的影响,以期为现场治理提供理论支持.     

Influence of zeta potential on the flocculation of cyanobacteria cells using chitosan modified soil

Using chitosan modified soil to flocculate and sediment algal cells has been considered as a promising strategy to combat cyanobacteria blooms in natural waters. However, the flocculation efficiency often varies with algal cells with different zeta potential (ZP) attributed to different growth phases or water conditions. This article investigated the relationship between ZP of Microcystis aeruginosa and its influence to the flocculation efficiency using chitosan modified soil. Results suggested that the optimal removal efficiency was obtained when the ZP was between − 20.7 and − 6.7 mV with a removal efficiency of more than 80% in 30 min and large floc size of > 350 μm. When the algal cells were more negatively charged than − 20.7 mV, the effect of chitosan modified soil was depressed (< 60%) due to the insufficient charge density of chitosan to neutralize and destabilize the algal suspension. When the algal cells were less negative than − 6.7 mV or even positively charged, a small floc size (< 120 μm) was formed, which may be difficult to sink under natural water conditions. Therefore, manipulation of ZP provided a viable tool to improve the flocculation efficiency of chitosan modified soil and an important guidance for practical engineering of cyanobacteria bloom control.     

环境因子对水华暴发的影响研究

水华是当水体藻类开始大量生长和繁殖并且聚集,最终达到一定浓度的现象。综述国内大型浅水湖泊及水库中影响水华暴发的环境因素的研究现状,分析水体营养条件以及适宜的气象、水文、生物条件等有利于藻类生长或聚集的环境影响因子,同时简介中国水华污染现状。对水华暴发研究领域的未来发展具有一定参考价值。     

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...     

Effect of algal flocculation on dissolved organic matters using cationic starch modified soils

Modified soils(MSs) are being increasingly used as geo-engineering materials for the sedimentation removal of cyanobacterial blooms. Cationic starch(CS) has been tested as an effective soil modifier, but little is known about its potential impacts on the treated water.This study investigated dissolved organic matters in the bloom water after algal removal using cationic starch modified soils(CS-MSs). Results showed that the dissolved organic carbon(DOC) could be decreased by CS-MS flocculation and the use of higher charge density CS yielded a greater DOC reduction. When CS with the charge density of 0.052, 0.102 and0.293 meq/g were used, DOC was decreased from 3.4 to 3.0, 2.3 and 1.7 mg/L, respectively.The excitation–emission matrix fluorescence spectroscopy and UV254 analysis indicated that CS-MS exhibits an ability to remove some soluble organics, which contributed to the DOC reduction. However, the use of low charge density CS posed a potential risk of DOC increase due to the high CS loading for effective algal removal. When CS with the charge density of 0.044 meq/g was used, DOC was increased from 3.4 to 3.9 mg/L. This study suggested, when CS-MS is used for cyanobacterial bloom removal, the content of dissolved organic matters in the treated water can be controlled by optimizing the charge density of CS. For the settled organic matters, other measures(e.g., capping treatments using oxygen loaded materials) should be jointly applied after algal flocculation.     

水华生消过程对巢湖沉积物微生物群落结构的影响

水华对湖泊水体和沉积物理化和生物学性质的影响已进行了较多研究,但鲜见水华生消过程对湖泊沉积物微生物群落结构的影响.本研究以巢湖为对象,通过PCR-DGGE方法分析了水华形成、持续和消亡阶段对沉积物微生物群落结构的影响.结果表明,巢湖水华形成期为5月15日~6月20日,持续期为6月20日~9月5日,之后进入水华消亡期.PCR-DGGE分析表明,非水华区沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数、Simpson指数随时间变化较小,微生物相似度较高,温度可能是影响非水华区微生物群落结构波动的主要因子;在水华区,沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数在水华形成期和消亡期较低,在水华持续期较高,而Simpson指数则呈相反趋势,微生物相似度相对较低,表明水华形成、持续和消亡过程对微生物群落结构、优势种有不同影响,温度和水华导致的水体性质变化可能是沉积物微生物变化的主要因子.本研究表明,水华生消过程对湖泊沉积物微生物有不同的影响,这对深入评价水华对湖泊水生生态系统的影响和利用微生物防治湖泊水华有重要意义.     

杀藻细菌色素Deinoxanthin的理化性质及其制剂研发

塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)是一种有毒甲藻,常引发赤潮,对海洋环境及人类健康造成极大的威胁.前期研究发现,耐辐射球菌属的一株细菌Y35能够通过分泌杀藻化合物Deinoxanthin达到控制塔玛亚历山大藻生长的效果.为了加强Deinoxanthin的应用效果,对其在不同条件下的稳定性进行了研究.结果表明,杀藻化合物Deinoxanthin有较高的热稳定性,且在中性和碱性条件下稳定,在光照和紫外线辐射下易分解.而通过壳聚糖和海藻酸钠对Deinoxanthin进行包埋固定化,从而构建缓释微球提高了Deinoxanthin的稳定性.杀藻制剂能够高效地表现出杀藻效果,杀藻制剂的研发为杀藻细菌色素应用于藻华治理奠定了基础.     

基于天地协同的巢湖水华分布特征分析

基于MODIS影像监测2016年巢湖蓝藻水华分布,结果表明：水华的频次,持续时间从西北部水域向东南部水域逐渐减弱;西半湖湖心水华开始日期最早（5月19日）,持续时间最长为131d,塘西水华发生频次较多（10次）.进一步将水华遥感监测结果与同步水面实测水质参数数据（藻密度,叶绿素a,总氮,总磷）进行相关性分析,利用Q型聚类分析将水面实测采样点分为东区和西区两部分.西区藻密度,叶绿素a,总氮,总磷和水华面积相关性较强（R²均大于0.6）.     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.     

近岸海域赤潮发生机制及其控制途径研究进展

近岸海域赤潮灾害是目前我国海洋环境的主要问题之一。本文总结了国内、国际上对近岸海域赤潮发生机制研究的主要理论与研究方法,探讨了近岸赤潮发生的控制原理与技术手段。同时提出,在加强近岸水体赤潮发生机理研究的基础上,要将流域、河口与近岸海域系统作为一个整体进行研究。并且,考虑近岸海域水环境的复杂性以及生态系统演进的不确定性,不仅要加强近岸海域生态治理修复,还需注意加强近岸水体水质的监控,预防赤潮的暴发。     

东海赤潮及其监视监测

赤潮是一种海洋生态异常现象，是海洋生态系统受损与退化的表征与警示。近20a以来，东海赤潮频发，且影响范围不断扩大、持续时间增长，并呈逐年上升趋势，在一定程度上制约了东海区沿海省市海洋经济的发展。开展有害赤潮常规监测和应急监视监测是当前赤潮监控中最为有效手段。本文系统回顾和总结了近20a来东海区赤潮发生特点，以及在东海区开展的赤潮监视监测工作，并对21世纪东海赤潮监视监测进行了简要展望。     

汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别

水体富营养化通常发生于湖泊和水库等闭合水域,在大型流动性河流中通常较少发生.然而,随着近年来人类活动的干扰,汉江中下游水华事件频繁暴发,给沿岸居民的饮用水安全带来了严重隐患.科学辨识可能导致汉江下游水华暴发的多要素变化特征,是揭示河流水华成因和优化上游水利工程调度的重要依据.基于收集的汉江流域下游气象、水文、水环境和水生态长序列数据,系统检测了可能导致汉江河流型水华暴发的多要素特征和不同时期的变化差异.结果表明:①汉江中下游降雨量（1961-2015年）下降、气温（1961-2012年）显著上升,汉江流域近50年气候逐渐呈现暖干的变化趋势.②1992-2013年汉江中下游径流变化呈显著下降趋势,在水华严重暴发的2008-2011年,汉江干流中下游主要断面年均流量和水位均处于历史上相对较低的一段时期.③2004-2014年汉江下游主要水环境指标变化趋势不显著,但总体水质状况较差,水华年ρ（COD_Mn）和ρ（TP）明显高于非水华年.④汉江水华暴发季节时间自2008年后有明显前移趋势,每年春季的2月中下旬-3月中旬将是水华暴发的重点防控时段.研究显示,汉江下游藻密度的变化相对于营养盐和水文情势要素更加敏感,在不同水华暴发时期的差异也最为显著,是导致河流型水华暴发的主要驱动因素.      

基于MODIS数据的洞庭湖水体和水华时空变化研究

为明确洞庭湖水华发生规律、水体面积的变化规律及其影响因子,利用MODIS传感器提供的MOD02HKM数据,采用多波段水体指数（MBWI）模型、浮游藻类指数（FAI）方法识别、提取洞庭湖水体、水华范围,并对2001~2015年洞庭湖水体、水华时空分布数据进行分析.结果表明：洞庭湖的水面范围在年内呈现明显的季节变化,在年际成缩减趋势.水域面积由大到小依次是夏季、秋季、春季、冬季,且2001~2015年丰水期水体的平均面积是枯水期的2.2倍;2001~2015年洞庭湖水域面积萎缩速率为-14.574km²/a,其中夏季的萎缩速率最大,达到-38.678km²/a;2001~2015年期间,洞庭湖区域均发生水华,水华主要集中发生在东洞庭湖的西部湖湾区,西洞庭湖和南洞庭湖的水华则沿河岸零星分布;洞庭湖水华存在明显的季节变化和年季变化.每年水华面积基本呈现正态分布,最小值出现在冬季,最大值出现在夏季和秋季,其值达到681.43km²;2001~2015年水华爆发面积最高占全湖面积的18.2%,水华面积年平均变化率为-8.657km²/a,水华爆发面积呈现缩小的趋势.     

光催化去除有害藻类的研究进展

水体富营养化及有害藻类水华严重威胁着水体生态环境和人类健康,如何有效防治藻类水华成为研究者面临的重大环境问题之一。光催化技术具有效率高、成本低、环境友好等特点,有望成为未来高新技术的新希望。文章阐述了光催化技术的原理及该技术应用于去除水华藻类的优势。综述了近年来TiO2和改性TiO2等几类催化剂应用于光催化除藻的研究进展,并分析和总结了光催化除藻技术的影响因素和一般性规律,指出了光催化除藻存在的问题和发展前景,为光催化技术应用于防治有害藻类水华的研究与实践提供理论依据。     

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.     

红色赤潮藻主导的混合赤潮对浮游生物群落结构的影响——以浙江南部沿海为例

根据2016年6月中旬浙江南部沿海一次红色赤潮藻主导的混合赤潮的调查数据,分析了赤潮海域和非赤潮海域浮游生物的种类及丰度、优势种、多样性指数差异以及其与水环境因子的相关性。结果表明,该海域共鉴定出浮游植物22种,浮游动物20种,赤潮区浮游植物平均丰度显著高于非赤潮区,赤潮区与非赤潮区浮游动物平均丰度和生物量差异不显著。赤潮区浮游植物均匀度指数显著低于非赤潮区,而赤潮区和非赤潮区浮游动物各指数均差异不显著。赤潮发生对桡足类影响较大,其在赤潮区的种类和丰度均显著少于非赤潮区。主成分分析结果表明非赤潮区最主要优势种红色赤潮藻与氮磷浓度呈正相关,赤潮区则相反。浮游动物总丰度在非赤潮区及赤潮区均与叉状角藻丰度呈正相关,与有毒赤潮生物具刺膝沟藻丰度呈负相关。以上结果表明红色赤潮藻为主的混合赤潮爆发能够显著改变赤潮发生海域浮游生物的群落结构。     

不同浓度蓝藻水华在好氧条件下的光合作用

为研究不同浓度蓝藻水华在曝气形成的好氧条件下的光合作用,本文按叶绿素a（Chla）浓度32.5,346.8,1413.7和14250.0μg/L设4个处理组（从低到高编号依次为I、Ⅱ、Ⅲ和IV）进行实验.结果表明,各处理Chla浓度均总体呈下降趋势,但均未出现发黑或发褐现象;各处理溶氧、pH值、NH₄⁺-N浓度和最大光合作用能力F_v/F_m均有一定差异（P<0.05）.快速光响应曲线的特征参数α、ETR_max和I_k表明,处理I、Ⅱ和Ⅲ中出现较高的绿藻、硅/甲藻的光能利用效率（P<0.05）,而处理IV中所有藻类的光能利用效率较低（P<0.05）.曝气增氧可以防止高浓度蓝藻水华形成黑水团;蓝藻水华初始Chla浓度约为32.5、346.8、1413.7μg/L时,在曝气形成的好氧条件下,蓝藻水华中会出现其它藻类如绿藻、硅/甲藻的生长,即藻类群落结构朝着多样化变化,对蓝藻水华形成控制.     

pH值及黏土密度对壳聚糖改性絮凝剂除藻效果的影响

研究了不同pH值的改性絮凝剂对不同pH值铜绿微囊藻的絮凝除藻效果.结果表明:不论是对于室内培养的铜绿微囊藻DS,还是对于野外发生的铜绿微囊藻水华,藻液絮凝后的终点pH值均为影响絮凝效果的关键因素,伴随藻液pH值的逐步升高,需要同步调低絮凝剂的pH值并使终点pH值为7.0~7.3才最有利于形成絮凝体;对于高浮力的野生蓝藻水华,需要提高絮凝剂中黏土的密度才能使絮凝体有效沉降.上述结果说明,在使用壳聚糖改性絮凝剂控制铜绿微囊藻水华时,应根据水体pH值及藻生物量而调整絮凝剂配方,且应优先选择在水体pH值和藻生物量较低时进行控藻.     

水动力条件对藻类生理生态学影响的研究进展

湖泊和水库等水体富营养化通常会引起藻类水华暴发. 已有较多研究总结了光照、温度、营养盐等环境因素对藻类水华发生的影响方面的进展,但缺乏对水动力因素影响藻类生理生态学乃至水华发生等方面的研究总结. 本文通过梳理水动力条件对藻类生长、种群结构的影响及其作用机制,以及临界流速和人工混合对藻类的影响等方面的研究发现:在藻类生理学方面,水动力条件主要影响藻类的生长、细胞形态、营养盐吸收、光合作用活性和酶活性的变化;在藻类生态学方面,不同藻类对应的临界流速有所差异,水动力条件的变化会导致优势种之间的转变;人工混合使局部水体藻细胞密度降低进而改善水质. 对今后的研究热点进行展望:后续仍需进一步研究水动力条件对藻类生理的影响,不仅是酶活性和相关物质的吸收,还应包含胶被、产毒特性和基因序列等方面;应用于实际湖库的临界流速、水体扰动方式、扰动时间、扰动频率和最佳深度的探究,旨在推进藻类水华控制、保障水质安全等方面的相关研究.