程海藻类植物种群结构和数量的周年变化特征

2009年10月—2010年9月,在程海湖设置了3个断面9个采样点,对程海藻类植物进行了逐月采样调查。结果表明：程海藻类植物种类175种（变种）,种类组成结构特点以硅藻、绿藻、蓝藻为主;数量组成结构特点则是蓝藻占绝对优势,表现出典型的富营养化蓝藻型特征。细胞丰度为390.16×104~51 435.0×104个.L-1之间,年平均4 851.75×104个.L-1。年内时间分布呈现出3次波峰与3次波谷,每一次高峰的出现都伴随着不同种类为主的蓝藻水华暴发;水平分布在种类上无明显差异,数量上则表现出南部断面最低,中部断面次之,北部断面最高;垂直分布以表层最多,底层最低,5.0~20.0 m水柱中差异不明显。与1985年相比,种类组成中硅藻比重下降而蓝绿藻比重上升,一些对环境敏感的种类消失,优势种群发生演变,年内数量变动由单峰型发展为多峰型,湖泊富营养化进一步发展。提出了大力削减入湖污染物、增强湖泊生态系统的功能等控制富营养化的对策建议。     

纳米材料对藻细胞毒性效应及致毒机理

纳米材料因其独特的性质被广泛应用于生物医疗、光学工程、催化等领域。随着纳米材料的生产量逐年增大,越来越多的纳米粒子被释放到水生生态环境中,其生态毒性效应影响也备受人们的关注。本文根据纳米材料的分类总结了不同种类纳米材料对水生生态系统的初级生产者藻类的毒性效应,归纳了纳米材料影响藻类毒性大小的主要因素,如纳米材料的物理化学性质、水体性质和藻种等,并探讨了纳米材料对藻类的致毒机理,如金属离子溶出、氧化损伤和遮光效应等,最后总结展望了纳米毒理学研究的发展方向,以期为纳米材料对藻类的毒性研究提供一定的理论依据。     

人工湿地小试系统藻类去除效果的变化研究

夏季在水力负荷为800mm/d间歇式进水条件下,研究了人工湿地不同工艺流程的8套小试系统SSP（system of small plot）内部水流方向上藻类去除率的变化。结果表明：人工湿地小试系统中,藻类生物量沿水流方向逐渐减少,除藻率在出水处均达到最大值。藻类的去除主要发生在湿地水流方向的前几层,而系统其他层对藻类只有微弱的去除效果。由下行池与上行池构成的湿地系统中,去藻是上、下行池共同作用的结果。在有推流床或塘处理系统参与的湿地系统中,它们对藻类的去除均有一定的作用。去藻作用主要是基质的拦截,不同的水流方向、植物和微生物也起到了一定作用。湿地对藻类的去除率在夏季一般都能达到90%以上,证明人工湿地是一种有效的除藻生态-生物方法,对除藻要求比较高水体的湿地构建及工艺流程的设计、组合具有重要意义。     

The representation of cyanobacteria life cycle processes in aquatic ecosystem models

Two simplified versions of a numerical life cycle model for diazotrophic cyanobacteria (of the order Nostocales) are developed and evaluated. Both consider two-life cycle stages, one growing, nitrogen-fixing stage and one stage that combines the resting, germinating and vegetative stages. The versions differ in the vertical resolution of the non-diazotrophic stage: version 1 collects the biomass in one layer at the bottom, version 2 considers sinking and rising of biomass explicitly. The results of the two versions are compared with a complex cyanobacteria life cycle model which describes four different life cycle stages each with two internal quotas for energy and nitrogen. The two simplified approaches show a good agreement with respect to the main characteristics of cyanobacteria dynamics (timing and duration of blooms, magnitude of nitrogen fixation, interannual variability). Our model study shows that both simplified approaches are suitable to be implemented into three-dimensional coastal or lake models.     

混合层深度对藻类生长的影响研究

三峡水库蓄水后,支流库湾频繁暴发水华.为研究水华暴发关键因子,以临界层理论为指导,于2012年初冬季,在香溪河野外观测站建立围隔实验系统,研究水体混合对藻类生长的影响机制.围隔水下深度按梯度布设,表底掺混均匀,并注入由浮游动物网过滤的低Chl-a浓度的香溪河河水.结果表明,Zeu/Zmix(真光层深度与混合层深度之比)>1的围隔藻类生长迅速并暴发水华,Chl-a浓度最高达到90 mg·m-3,反之生长缓慢.临界层理论适用于本实验,Zeu/Zmix也存在一个临界值,低于临界值浮游植物生长会受光限制而不易暴发水华;在临界层理论的基础上,分析得藻类净初级生产力与Zmix存在负相关关系,即Zmix越小藻类净初级生产力越大.     

Reach‐Scale Geomorphic and Biological Effects of Localized Streambank Armoring

Armoring of streambanks is a common management response to perceived threats to adjacent infrastructure from flooding or erosion. Despite their pervasiveness, effects of reach‐scale bank armoring have received less attention than those of channelization or watershed‐scale hydromodification. In this study, we explored mechanistic ecosystem responses to armoring by comparing conditions upstream, within, and downstream of six stream reaches with bank armoring in Southern California. Assessments were based on four common stream‐channel assessment methods: (1) traditional geomorphic measures, (2) the California Rapid Assessment Method for wetlands, (3) bioassessment with benthic macroinvertebrates, and (4) bioassessment with stream algae. Although physical responses varied among stream types (mountain, transitional, and lowland), armored segments generally had lower slopes, more and deeper pools and fewer riffles, and increased sediment deposition. Several armored segments exhibited channel incision and bank toe failure. All classes of biological indicators showed subtle, mechanistic responses to physical changes. However, extreme heterogeneity among sites, the presence of catchment‐scale disturbances, and low sample size made it difficult to ascribe observed patterns solely to channel armoring. The data suggest that species‐level or functional group‐level metrics may be more sensitive tools than integrative indices of biotic integrity to local‐scale effects.     

藻类的光谱吸收特征及其混合藻吸收系数的分离

利用定量滤膜技术测定了实验室培养的聚球藻(Synechococcus 7942)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、直链硅藻的吸收光谱(Melosira granulate Var.angustissima),通过其标准化吸收谱,分析了同种藻不同生长时期的吸收谱特征,并比较分析了不同藻类的标准化吸收谱.结果表明,同一藻的标准化吸收光谱在不同生长时期基本恒定不变.色素组成及其比例的不同是引起藻类间吸收光谱变化的主要原因,同时也是大型浅水湖泊中浮游植物种群演替的原因之一.蓝藻光谱主要存在620nm左右的吸收峰,使得其在水体中较易获取生长所需的光能.直链硅藻在短波范围内稍强的吸收能力被非藻类颗粒物、黄质所弱化,而其在630nm的吸收峰较低,因而难以成为浅水湖泊中的优势种;绿藻在655nm处的吸收肩峰有利于其光能竞争.通过纯种藻的标准化吸收谱,较为成功地对混合藻的吸收谱进行了分离.     

藻类生长的水动力学因素影响与数值仿真

为了定量研究水动力条件对藻类生长影响,选择微囊藻进行了室内扰动实验.通过维持光照、温度、营养盐等生境因子的一致性,调整振荡器转速,研究了不同扰动强度对藻类生长规律的影响;提出了"水动力影响参数a"对藻类生长公式进行了修正,以内江为例建立了二维非稳态藻类生长模型.对不同方案下内江藻类暴发特征进行了预测分析.结果表明,水动力条件对藻类生长影响明显,低流速有利于藻类生长,而在静止与高流速条件下,藻类生长受到抑制;内江引航道节制闸关闭后,流速减缓,藻类易于暴发,可能发生水华的水域面积约2.5 km2,占总面积的36.8%;完全静止状态以及节制闸开启后内江水动力条件改善条件下,藻类暴发程度有所减小,可能发生水华面积分别为0.78 km2和0.18 km2.     

太湖水体介质吸收有效光合辐射能量的谱特征及其季节变化

针对2005年8月、11月及2006年2月,5月太湖31个采样点的水样,测定了其中黄质(chromophoric dissolved organic matier)和颗粒物的吸收系数.通过次氯酸钠漂白法及数值分离法,将颗粒物吸收系数分离为藻类颗粒物及非藻类颗粒物的吸收系数,并对2种结果进行了比较.同时分析了太湖水体介质吸收有效光合辐射能量的谱特征及其季节变化.结果表明,水体中的绝大部份光合有效辐射能量主要由黄质和非藻类颗粒物所获取,对夏季的400～473nm、秋季的400-461nm、冬季的400～476nm、春季的400～569nm的能量而言,黄质的吸收贡献大于非藻类颗粒物;而在其余波段中,非藻类颗粒物的吸收贡献相对较大.藻类颗粒物的吸收贡献谱在490nm、676nm左右处存在2个主峰区,620nm左右处存在一次峰区,且该次峰在夏、秋季尤为明显,春季次之,冬季最小.藻类的吸收贡献也呈现出较为明显的季节特征,夏季吸收贡献最大达到22.1%,平均为16.4%;秋季最大为18.4%,平均为13.1%;春季最大为15.1%,平均为9.7%;冬季最大为10.1%,平均为6.8%.由于太湖颗粒物的吸收系数主要由非藻类颗粒物决定,因而用次氯酸钠漂白法从中提取藻类颗粒物的吸收系数会造成较大的误差,而改进的数值分离法在此基础上有了一定的提高.     

藻类毒物检测方法及其应用研究进展

综述了运用藻类进行毒物检测的测试方法及指标,介绍了藻类毒物测试在水生生态系统污染的检测与评价,饮用水的安全性评价,工业废水的毒性检测,及土壤生态系统的污染检测等方面的应用及其研究进展。