水动力条件下蓝藻水华生消的模拟实验研究与探讨

蓝藻水华是当今世界共同面临的重大水污染问题之一。通过室内模拟实验,在温度、光照、初始pH值和营养盐等基本条件相同的前提下模拟水流流速分别为10cm/s、20cm/s、30cm/s、40cm/s时铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华的产生与消亡过程,在10～40cm/s流速区间里藻类生长周期随流速增大而变长,藻类最大现存量在40cm/s流速下最大,在10cm/s流速下最小,流速为30cm/s时藻类比增率最大,较适合藻类生存,在整个水华暴发过程中水体氮磷营养浓度呈下降趋势,水体的pH、DO和Ec变化不大。     

聚丙烯基高分子功能材料吸附卷烟烟气中多种有害成分的应用

为了寻找能同时降低卷烟烟气中甲醛、乙醛、巴豆醛和颗粒物有害成分含量的离子交换树脂吸附材料,采用电镜扫描方法观察聚丙烯基阳离子树脂高分子功能材料的表面特征,应用压汞法分析其平均孔径、中值孔径、比孔容和比表面积,并测试了该材料的交换容量,采用环境试验舱检测法对比测试了该材料和活性炭降低卷烟烟气中甲醛、乙醛、巴豆醛和颗粒物有害成分含量的效果.结果表明,聚丙烯基高分子功能材料表面多斑点状突起,凹凸状明显,微孔和缝隙多,平均孔径为0.26 μm,中值孔径为149.3 μm,比孔容为19.23 cm3/g,比表面积为293.42 m2/g,交换容量为5.16 mmol/g,对烟气中甲醛、乙醛、巴豆醛和颗粒物的净化率分别达到79.6％、79.8％、82.8％和64.7％,而活性炭的净化率分别为20.3％、0、6.4％和54.2％.研究表明,该聚丙烯基高分子功能材料具有物理吸附和化学吸附性能,净化卷烟烟气中多种有害成分的效果明显优于活性炭.     

寒区水体中溶藻铜绿假单胞菌的分离和性质研究

我国北方,尤其是东北地区的一些水体由于富营养化导致的水华现象呈增加趋势,成为急需解决的水环境问题.溶藻菌可从生态调控的角度来控制水华的爆发,因此,在富营养化水体治理方面逐渐得到重视.本文从寒区水华爆发水体中分离获得了一株溶藻细菌JM1,系统发育分析表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的同源性最高.VITEK系统鉴定表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的相似度为98%.菌株JM1在不同的碳源和氮源培养基中可产生不同颜色和p H值的代谢产物,而以葡萄糖和蛋白胨分别为碳源和氮源时发酵液的溶藻效果明显好于其它培养基.菌株JM1的溶藻效果随藻细胞初始密度的降低而增强,随发酵液添加量的增加而增加;当菌体细胞的密度达到1011CFU·m L-1时,可单一抑制藻细胞的生长;当菌体细胞的密度大于105CFU·m L-1时,菌体细胞可促进发酵液的溶藻作用.发酵液作用于藻细胞6 h时可明显影响其恢复能力,当暴露时间达18 h时,藻细胞彻底丧失了恢复能力.菌株JM1发酵液在中性和偏碱性的藻液中的溶藻效果最强,并且经过酸化、碱化和高温处理后,仍然保持较高的溶藻活性.本研究可为基于微生物作用过程的水华控制提供优势的土著菌种及其应用上的技术支持.     

基于无人机高光谱遥感在太湖蓝藻水华监测中的一次应用

采用机载高光谱视频相机,在4个季节对太湖蓝藻进行7次、18个架次的有效拍摄。对拍摄到的高光谱影像进行辐射定标、几何拼接等预处理后,提取不同浓度蓝藻和水草等其他物体的高光谱数据,发现不同浓度的蓝藻光谱在680 nm后表现出较大差异。采用主成分分析（PCA）对高光谱数据降维后,结合k-近邻（kNN）分类算法,可实现对蓝藻的精准定位。定性识别结果经光谱预处理后,采用连续投影算法（SPA）进行特征波段提取,发现蓝藻光谱的季节差异主要表现在450 nm~570 nm和760 nm~910 nm波段。     

基于3种时间序列模型的九龙江河流库区藻华预测

湖库富营养化和有害藻华是全球性生态环境问题,藻华预测与早期预警是保障湖库水源地供水安全的关键技术.如何基于高频水生态在线监测数据进行藻华的实时动态预测成为水生态管理领域的重大需求.本研究以福建省九龙江江东库区（水源地）为例,利用3年连续观测的逐时平均总叶绿素a浓度数据,对比研究了SARIMA、Prophet和LSTM（长短期记忆神经网络）3种时间序列模型在藻华（日平均叶绿素a大于15 μg?L^-1）预测方面的效果.结果表明：①时间序列模型要求参数少,灵活性强,能清晰反映水质特征和未来变化趋势,可弥补传统藻类监测预警方法的局限性;②基于深度学习框架的LSTM模型,具有独特的迭代优化算法,对藻类非线性变化特征的识别和预测能力较强,其总叶绿素a逐日预测和7日预测效果均显著优于SARIMA模型和Prophet模型;③输入数据长度会在一定程度上影响模型预测效果,最优的输入数据时间长度为7 d;输入数据频率对预测效果也有影响,在预测非藻华日时,小时数据的预测效果优于日频率数据;在预测藻华日时,两种频率数据 无显著差异,但日频率数据能更准确识别藻华日特征.总结起来,基于LSTM模型实现总叶绿素a浓度的短期预测,可为九龙江河流库区藻华早期预警和供水安全保障提供技术支撑.     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响

菌-藻"体系在水生态平衡中发挥重要作用,为探明蓝藻水华时期的菌藻关系,研究了原位营养刺激后藻际微生物对铜绿微囊藻生长的影响.结果表明,LB培养基可抑制铜绿微囊藻生长,抑藻率为86.49%;而乙酸钠、葡萄糖和柠檬酸钠可促进藻细胞生长,增长率均在50%以上.对LB培养基和蛋白胨刺激后的藻际细菌进行溶藻菌的筛选,共分离出6株具有强效抑藻作用的菌株,其中Bacillus sp.A1抑藻率高达97.55%.16S rRNA高通量测序表明,向铜绿微囊藻中投加营养物质均可改变藻际细菌群落结构并增加物种丰富度,添加LB培养基和蛋白胨可促使藻际细菌群落数量剧增.生理生化响应表明,藻细胞受LB培养基和蛋白胨胁迫后,活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量激增,细胞氧化损伤严重;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性先急剧上升后下降,抗氧化酶系统受损.扫描电镜显示,LB培养基可使藻细胞逐渐萎缩,最终破碎;而藻际细菌显著增多.因此,在蓝藻水华暴发的水体进行适当的外部营养刺激可在一定程度上实现溶藻菌原位抑藻.     

“加压上浮法”应急除藻技术在水源地的应用示范

近年来,太湖蓝藻水华问题日趋严峻,除藻技术是解决该问题最直接而有效的手段,对现有各类除藻技术进行了比较,并以"加压上浮法"应急除藻技术在苏州阳澄湖局部地区的示范工程为例,介绍了该方法的技术原理、技术实现以及在工程应用中的实际意义,为同行在水源地或特殊功能区除藻技术的应用提供参考。     

红枫湖水库水体富营养化及浮游植物群落结构特征

2008-2009年通过对红枫湖水库浮游植物及环境因子进行采样调查,并运用综合营养状态指数对红枫湖水库营养状态进行评价.研究结果显示,红枫湖水库浮游植物全年以蓝藻、绿藻为主的优势种群落,且在2008-2009年经常性局部发生蓝藻水华:冬、春季节主要是水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)的蓝藻水华；夏季主要是微囊藻属(Microcystis)蓝藻水华；秋季浮游植物主要是颗粒直链藻(Melosira)和小环藻属(Cyclotella)为主的硅藻类群,未出现水华现象.通过综合营养状态指数计算得红枫湖水库水体水质处于富营养化状态.     

How will Ocean Acidification Affect Baltic Sea Ecosystems? An Assessment of Plausible Impacts on Key Functional Groups

Increasing partial pressure of atmospheric CO₂ is causing ocean pH to fall—a process known as ‘ocean acidification’. Scenario modeling suggests that ocean acidification in the Baltic Sea may cause a ≤3 times increase in acidity (reduction of 0.2–0.4 pH units) by the year 2100. The responses of most Baltic Sea organisms to ocean acidification are poorly understood. Available data suggest that most species and ecologically important groups in the Baltic Sea food web (phytoplankton, zooplankton, macrozoobenthos, cod and sprat) will be robust to the expected changes in pH. These conclusions come from (mostly) single-species and single-factor studies. Determining the emergent effects of ocean acidification on the ecosystem from such studies is problematic, yet very few studies have used multiple stressors and/or multiple trophic levels. There is an urgent need for more data from Baltic Sea populations, particularly from environmentally diverse regions and from controlled mesocosm experiments. In the absence of such information it is difficult to envision the likely effects of future ocean acidification on Baltic Sea species and ecosystems.