太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素(MC-RR,MC-YR,MC-LR)质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明:MCs夏季(8月份)质量浓度最高,为(0.78±0.99)μg.L-1,其次为春季(5月份)和秋季(11月份),分别为(0.43±0.96)和(0.50±1.12)μg.L-1,冬季(2月份)质量浓度显著降低,为(0.14±0.27)μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明:MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关(P<0.01),与CODMn呈显著正相关(P<0.05);水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明:水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属(Microcystis)产生。     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

引发2021—2022年度湖光岩玛珥湖水华事件的主要藻种及原因分析

水华(algal bloom)是水体中藻类过度繁殖所引起的生态环境问题，水华的暴发会对水体环境以及水生生态平衡造成严重的破坏.湖光岩玛珥湖是低平地区火山口形成的湖泊，具有相对封闭的水体环境，是研究认识较为单纯的水文条件下水华形成与发展的理想场所，研究其水华暴发期间的主要藻种构成及水生态环境条件对认识水华形成的原因具有积极的意义.本文对2021年12月—2022年3月期间湖光岩水华暴发的主要藻类进行了分析鉴定，并从营养盐条件、水文条件、气象因素等方面探讨分析湖光岩水华暴发的原因.结果表明：(1)湖光岩水华暴发的主要藻种为绿藻门中的小球藻(Chlorella vulgaris)以及蓝藻门中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa);(2)湖光岩表层水营养盐含量分析显示，SiO₃^2--Si的含量最高，PO₄^3--P的含量最低，NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺     

手性农药水胺硫磷对浮游生物氧化应激的对映体选择性影响

用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)法对水胺硫磷(isocarbophos,ICP)2个对映体进行拆分与制备,分别以浮游植物水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和浮游动物大型蚤(Daphnia magna)为实验生物,考察了ICP导致2种浮游生物氧化损伤对映体选择性差异.结果显示:除了10-4 mg·L-1和10-3 mg·L-1,10-2～1 mg·L-1的(+)-ICP对水华微囊藻叶绿素a含量表现为抑制作用;而10-4～10-1 mg·L-1的(-)-ICP对水华微囊藻叶绿素a含量表现为促进作用.且在10-4～1 mg·L-1浓度范围内,(+)-ICP使其超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性显著下降,且最大下降31.2％,而(-)-ICP未引起SOD活性发生明显变化;(+)-ICP各浓度组诱导水华微囊藻的过氧化氢酶(catalase,CAT)活性的上升程度显著高于(-)-ICP;2个对映体未引起水华微囊藻发生脂质过氧化.此外,ICP对大型蚤的毒性要远远高于水华微囊藻;在1～20μg·L-1浓度范围内,(+)-ICP未引起大型蚤SOD活性增加,而(-)-ICP则引起大型蚤SOD活性显著增加,且最高增加79.0％;2.5～10μg·L-1的(+)-ICP诱导大型蚤CAT活性上升而(-)-ICP则导致CAT活性下降;(+)-ICP随着浓度的增加引起明显的脂质过氧化.研究表明,ICP对2种浮游生物的氧化应激均存在对映体选择性差异,且对水华微囊藻和大型蚤的毒性均表现为(+)-ICP>rac-ICP>(-)-ICP,但是其对浮游动物的毒害风险远大于对浮游植物.     

磷及环境因子对太湖梅梁湾藻类生长及其群落影响

在太湖梅梁湾进行的围隔试验表明,藻类生长与水华形成受气候(如水温、风浪)与营养因子(如N,P)影响。统计分析发现各点硝态氮均与叶绿素a显著负相关,在不同围隔中水温、总磷、总氮等与叶绿素a显著相关。各围隔中优势种主要为蓝藻,尤其是微囊藻类。加磷对藻类生长与群落结构均有影响,但磷营养不是目前太湖水华爆发的关键因素。     

黄淮海湿地系统典型挺水植物对水华藻类的化感效应

利用植物的化感作用可抑制有害藻类生长,控制水华发生,改善水质.文章在考察黄淮海湿地系统的基础上,选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha latifolia),用0.1×Hoagland完全培养液进行种植,利用其种植水培养湿地典型水华藻类--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)和鱼腥藻(Anabeana Bory),研究菖蒲和香蒲的种植水对铜绿微囊藻和鱼腥藻生长的影响,评价挺水植物对水华藻类的化感效应.结果显示:菖蒲种植水对铜绿微囊藻的抑制作用较强;而香蒲种植水对鱼腥藻的抑制作用较强,但是对铜绿微囊藻的生长却有促进作用.结果表明两种挺水植物的种植水都含有影响水华藻类生长的化感物质.进一步的研究表明,两种植物种植水对以上两种藻类生长的影响具有显著的体积比浓度效应.因此,保护和恢复湿地挺水植物群落对改善水环境具有重要作用,但利用挺水植物化感效应进行水体环境净化时,应按水体中有害藻类的类型合理选择植物种类.     

基于rpoC1基因的微囊藻属分子系统学研究

测定了广东省9个水库4株铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa、5株水华微囊藻M.flos-aquae和4株未定种微囊藻rpoC1基因部分序列,结合GenBank下载的日本5个水体11株铜绿微囊藻、5株绿色微囊藻M.viridis和5株惠氏微囊藻M.wesenbergii间源序列,进行序列分析.结果显示,34株微囊藻存在21种基因型,序列相似性达97.6%～100%.在邻接树上不同形态种和不同地理来源的藻株混杂在一起,没有形成明显的谱系结构和地理结构:同一形态种藻株可能具有不同的基因型,而相同基因型的藻株可能是不同的形态种;从同一水体中分离的微囊藻具有不同的形态种和不同的基因型,而不同水体分离的微囊藻有时又具有相同基因型,表明rpoC1基因序列无法区分形态种和地理株,支持Kondo和Otsuka提出的暂将铜绿微囊藻、水华微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻等归为铜绿微囊藻复合种的分类处理.     

富营养化太湖沉积物中微生物群落及对环境因子的响应

沉积物是水生态系统重要的组成部分,研究沉积物中的微生物多样性及群落结构有助于从侧面了解水体的水质状况.采集太湖中具有不同富营养化水平的梅梁湾(ML)与湖心区(HX)表层沉积物(0--2 cm),测定沉积物样品中的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、无机氮(NH4+-N与NO3--N)、pH、氧化还原电位(Eh)与溶解氧(DO),利用基于16S rRNA基因的Illumina Miseq宏基因组测序技术研究沉积物样品中的微生物群落结构,并分析沉积物中微生物群落结构与环境因子的潜在关系.从太湖两处采样点6个沉积物样品中共获得234 408条有效序列,Sobs指数在1 811-2 442之间,Shannon指数在6.16-6.49之间,Coverage值在96.2%-97.7%之间,说明序列信息量足够大且微生物多样性较高.沉积物中细菌相对丰度为99%以上,共检测到48个门118个纲.其中变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在ML和HX沉积物中的相对丰度分别为40.5%和35.4%,主要包括δ-proteobacteria和β-proteobacteria纲.其他较为丰富的门类包括绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺菌门(Nitrospirae)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等.将沉积物中纲水平微生物群落组成与理化因子进行Spearman相关分析可知,Eh、DO、pH、NH4+-N和TOC含量能显著影响纲水平优势微生物类群(OTU1%),且以Eh影响的微生物类群种类最多.上述研究表明,太湖沉积物中微生物资源丰富,不同富营养湖区理化因子是影响其中微生物群落结构的重要因素.(图4表3参42)     

扰动强度对太湖水华微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一。为了解扰动强度对湖泊水华微囊藻(microcystis flos-aquae)群体大小的影响,本研究在室内模拟研究了不同扰动强度(0、50、100、200和400 r·min~(-1))对太湖水华微囊藻群体大小的影响。结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,随着扰动强度的增大,水华微囊藻群体先增大后减小,扰动强度50 r·min~(-1)和100 r·min~(-1)水华微囊藻群体分别从10.72μm和10.58μm迅速增大为17.92μm和39.50μm,二者群体大小都显著大于对照组(P=0.006,0.000);而扰动强度200 r·min~(-1)和400 r·min~(-1)水华微囊藻群体大小与对照组差异不显著(P=0.161,0.727)。扰动结束时,扰动强度100 r·min~(-1)和200 r·min~(-1)的总胞外多糖含量显著高于对照组(P=0.001,0.006),而扰动强度50 r·min~(-1)和400 r·min~(-1)与对照组没有显著差异(P=0.180,0.089)。该研究结果表明,短时间内适当强度的扰动能促使水华微囊藻群体显著增大,而过强的扰动则没有显著的促进水华微囊藻群体在短时间内的快速聚集。该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识。     

森林-草原交错带土壤节肢动物的群落结构及其季节变化

对河北北部塞罕坝森林-草原交错区土壤节肢动物的群落结构特征及季节变化进行了调查.结果显示,交错区3个地带(森林带、森林-草甸带和草甸-草原带)土壤节肢动物群落的优势类群组成相似,均为蜱螨目和弹尾目,但不同生境中优势类群所占群落总数的比例不同,并且各样地常见类群和稀有类群的组成差异较大.3个地带土壤节肢动物群落类群数与DG多样性指数的季节变化总体表现为秋季多样性最高,夏季次之,春季最低,同时各样地土壤节肢动物群落因生境条件不同而形成各自的季节消长特点.3个地带土壤节肢动物群落类群数随着土层的加深而递减,具有明显的表聚性.     

太湖和巢湖夏季蓝藻水华期间产毒微囊藻和非产毒微囊藻种群丰度的空间分布

应用荧光定量PCR技术对蓝藻水华暴发期间太湖和巢湖水体中产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度的空间分布进行了研究.分别以微囊藻毒素合成基因基因家族成员mcyD和小核糖体16S rDNA序列构建定量PCR标准曲线,研究产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度.结果表明:太湖和巢湖微囊藻种群由产毒微囊藻和非产毒微囊藻组成;蓝藻水华暴发期间,微囊藻种群组成及其丰度分布具有明显的空间差异性:太湖产毒微囊藻种群丰度为9.89×104～4.51×106 copies mL-1,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例为20.5%～38.1%;巢湖产毒微囊藻种群丰度为4.12×104～5.44×106 copies mL-1,其占总微囊藻种群的比例为8.4%～96.6%.总的来说,富营养化严重的湖区总微囊藻和产毒微囊藻种群丰度较高,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例也较高.图7表3参29     

太湖浮游植物群落结构及其与水质指标间的关系

为了探讨太湖浮游植物群落结构时空分布特征、以及太湖浮游植物群落指标与水质指标间的关系,于2013年1月─2013年12月对太湖7个点位浮游植物群落结构和水质指标（水温、透明度、pH、溶解氧、电导率、总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、氟化物、生化需氧量、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、溶解性磷酸盐和叶绿素a）进行月度调查,研究其浮游植物群落结构和湖泊水质的时空分布;并利用Pearson相关性分析浮游植物密度、浮游植物多样性与水质指标间的关系;找出影响太湖浮游植物群落结构的主要水质指标。结果表明：太湖7个点位共获得124种浮游植物物种,其中蓝藻门（Cyanophyta）30种、绿藻门（Bacillariophyta）47种、硅藻门（Chlorophyta）34种、隐藻门（Cryptophyta）3种、裸藻门（Euglenophyta）6种和甲藻门（Dinoflagellate）4种;其中蓝藻门的微囊藻属（Microcystis spp.）为绝对优势种群,优势度为80.8%;太湖浮游植物总密度与蓝藻门密度呈极显著正相关（r=1.000,P＜0.0001）;绿藻门和硅藻门占浮游植物总密度百分比分别和蓝藻门占浮游植物总密度百分比呈极显著负相关（r=-0.497,P＜0.0001;r=-0.814,P＜0.0001）。太湖7个点位水质首要污染物为总氮,其次是总磷和化学需氧量;西太湖污染物浓度最高。从空间上看,太湖浮游植物总密度最高值出现在贡湖湾（远离其入湖口处）,且贡湖湾浮游植物群落多样性相对低于太湖其他点位,同时贡湖湾微囊藻属密度百分比达90.1%,远高于太湖其他点位;从时间上看,太湖浮游植物总密度最高值出现在12月份、其次是6月份;通过浮游植物群落指标与水质指标相关性分析,水温、透明度、总氮、化学需氧量、叶绿素a是影响太湖浮游植物群落结构的主要水质指标。控制太湖入湖口水质污染物浓度排放和修?     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素（MC-RR,MC-YR,MC-LR）质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明：MCs夏季（8月份）质量浓度最高,为（0.78±0.99）μg.L-1,其次为春季（5月份）和秋季（11月份）,分别为（0.43±0.96）和（0.50±1.12）μg.L-1,冬季（2月份）质量浓度显著降低,为（0.14±0.27）μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明：MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关（P〈0.01）,与CODMn呈显著正相关（P〈0.05）;水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明：水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属（Microcystis）产生。     

Impact of climate factors on cyanobacterial dynamics and their interactions with water quality in South Taihu Lake,China

Cyanobacterial bloom events in South Taihu Lake cause serious water quality problems and disturb aesthetic view of lake’s environment. In this study, correlations between cyanobacterial blooms and hydro-meteorological factors, including water quality, temperature and precipitation were investigated. Results demonstrated that South Taihu Lake was heavily affected by cyanobacteria and the proliferation of cyanobacteria due to variations in hydro-meteorological factors and water quality conditions. Water quality parameters, including COD, NH₃-N, TN and TP improved significantly since 2008 even at an elevated cyanobacterial bloom situation. Correlation analyses have shown that the development of cyanobacterial density and chlorophyll a concentration was sensitive to a wider temperature variation. The optimum temperature for cyanobacteria was 20°C, while extremely low and high temperatures were found to suppress their growth. Moreover, unusual rainfall patterns were measured during the study period (2003–2009), which showed an adverse impact on cyanobacterial development. Findings from this study suggested that seasonal lake’s water quality monitoring; suitable treatment of cyanobacterial blooms and strict policy implementation can solve the water quality issues in highly eutrophic lakes like Taihu.     

不同生态类型富营养化湖泊沉积物中有机质赋存形态

以藻型湖泊(太湖)、草藻型湖泊(南四湖)、草型湖泊(白洋淀)湖泊沉积物为研究对象,采集了11个表层沉积物样品,测定沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)含量并利用物理分组方法,研究了3种不同生态型湖及同一湖泊不同区域沉积物中总有机质(OM)、轻组有机质(LFOM)和重组有机质(HFOM)的赋存特征.结果表明,南四湖沉积物中总氮、总磷和总有机质含量显著高于太湖和白洋淀;尽管太湖、南四湖和白洋淀沉积物中总有机质含量较高,但是轻组有机质(LFOM)含量较低,分别占总有机质的0.95%—1.08%、0.21%—1.37%和1.4%—1.78%;重组有机质(HFOM)含量较高,分别占总有机质的83.83%—87.4%、94%—98.98%和88.2%—98.3%,表明3种不同生态型湖泊沉积物中所含有机质绝大部分为难分解的重组有机质,轻组有机质基本矿化分解.相关性分析表明,轻组有机质(LFOM)、重组有机质(HFOM)与总有机质(OM)之间均呈现显著正相关关系.     

太湖、巢湖沉积物中重金属污染的总量特征及其区域性差异

选取太湖、巢湖污染较为严重的区域为研究对象,采集季节性沉积物柱状样,以0.5cm的间距高精度分割样品,分析其中的Fe,Mn,Cu,Zn等重金属元素的含量,对沉积物中重金属的总量特征及季节性变化特征进行了分析,得出以下结论:太湖、巢湖沉积物中重金属的总量均呈现出Fe>Mn>Zn>Cu的特征,季节性变化幅度为Mn>Fe>Zn>Cu,重金属元素的地球化学性质对其季节性变化有很大的影响.同时,不同的区域背景差异(如元素丰度、污染状况等)导致了太湖、巢湖采样点沉积物中重金属元素季节性特征的差异.     

太湖复合污染胁迫下生物体抗氧化标志物的响应

采用清洁地饲养鲫鱼(Carassius auratus)为监测对象,采取主动生物监测法(ABM)对太湖北部湾复合污染区梅梁湖与贡湖进行为期3周的生物监测.结果表明,在有机、重金属复合污染条件下鲫鱼肌肉组织中抗氧化酶谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GP_X)与谷胱甘肽硫转移酶(GST)对污染物胁迫反应敏感,实验初期GSH出现显著抑制,而GP_X与GST出现显著诱导(P<0.05),实验后期均出现一定程度恢复,各监测点之间抗氧化酶没有表现出显著的差异.IBR综合分析表明,重金属离子对生物体抗氧化综合生物效应贡献最大,同时,浅水湖泊中风场的扰动影响不可忽略.     

长江流域太湖区降雨侵蚀力及其应用的研究

本研究利用太湖区代表站３０年和４３个一般站２５年的降雨资料，改进和完善了降雨侵蚀力新算法，使之与经典法达到９０％的一致性，查清了该区降雨侵蚀力时空变化持证，并编制出全区阵雨侵蚀力（Ｒ）值分布图。同时，还时Ｒ值在水土保持、耕作制度变革和防洪减灾中的应用，尤其对１９９１年特大洪涝灾害的根本原因，作了讨论。太湖区Ｒ值较大，不可忽视水土保持，做好山区、坡耕地的水土保持，是防洪减灾最长久有效的根本措施。     

太湖有色可溶性有机物4种光谱模型的对比

利用指数函数、幂函数等4种模型对太湖2006-2007年50个站点250个样本的有色可溶性有机物(CDOM)光谱吸收系数进行拟合,发现其他3种模型都比传统的取自然对数进行线性回归的模型拟合效果好.统计检验显示,幂函数模型的光谱拟合效果最好,平均决定系数为0.999 0,大于其他3种模型,而平均相对误差、均方根误差则小于其他3种模型.利用幂函数模型计算得到,在280～500 nm光谱范围内,CDOM吸收光谱斜率均值为(6.66±0.40) nm-1,变异系数6.08%,其频率基本上遵循正态分布.对于太湖CDOM吸收光谱斜率值,在空间分布上,梅梁湾显著小于大太湖开阔水域(P< 0.001);时间分布上,最大值出现在春季,最小值在秋季,夏季值小于冬季值.CDOM吸收光谱斜率与吸收系数呈显著负相关,相关性随波长增加而增强.     

Perfluorocarboxylic acids (PFCAs) and perfluoroalkyl sulfonates (PFASs) in surface and tap water around Lake Taihu in China

Perfluorinated compounds (PFCs) are ubiquitously distributed in the environment mainly as perfluoro-carboxylic acids (PFCAs) and perfluoroalkyl sulfonates (PFASs). In this paper, six PFCAs and two PFASs were quantified in surface and tap water samples from 12 sites around Lake Taihu near Shanghai City in East China. Predominant PFCs were perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS), of which the concentration ranges were 6.8–206 and 1.2–45 ng·L⁻¹, the geometric means were 35.3 and 9.4 ng·L⁻¹, and the median (quartile range) values were 31.4 (34.4) and 10.4 (10.7) ng·L⁻¹, respectively. Other PFCs were also detected but in much lower concentrations than PFOA. The sources of the PFCs were expected to be direct industrial discharges in the Lake Taihu area, and this area was also a possible source of PFCs contaminations in Shanghai district in the downstream. PFCs distributions were found different in the upstream, downstream and north part of Lake Taihu. Occurrences of PFCs in the tap water in Lake Taihu area indicated their exposure to the local people. A brief estimation of the environmental risks by PFCs implied no acute or immediate risks from PFCs to local human health, but chronic risks from PFOA in the tap water should be considered in the downstream regions.