基于多源数据的巢湖蓝藻水华时空分布及驱动因素分析

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发展基本规律,利用巢湖水上综合观测平台和卫星遥感等多源数据,获得2015~2020年水体中藻密度和水华面积的时空分布信息,并采用基于增强回归树的机器学习算法,定量评估不同阶段各环境因子对蓝藻水华影响的重要程度及相互作用关系.结果表明：①巢湖蓝藻水华表现出较大的季节变化特征,蓝藻细胞在春季开始复苏,主要在巢湖西半湖和沿岸地区形成轻度水华,水体藻密度在夏、秋季达到最大,该季节发生中等程度以上的水华频率较高.②非暴发期间,巢湖藻密度变化受物理和化学因素影响较大,二者对解释藻密度方差变化的贡献率可达80.3%,水体中高浓度溶解氧、弱碱性pH值（7.2~7.6）和适宜水温（3℃）是藻类细胞生长繁殖的有利环境条件,巢湖蓝藻水华首次暴发一般在气温稳定通过7℃初日11 d前后出现.③暴发期内,巢湖蓝藻水华发生主要受藻类生物量和气象条件的综合影响,气温、藻密度、日照时数和风速的累计贡献率为95%,各因子均存在一个有利于蓝藻水华发生的最适区间.多因子交互作用分析结果显示,在水体藻密度大、气温适宜和微风的综合作用下,巢湖蓝藻水华发生概率较高.上述研究成果分析和揭示了不同阶段巢湖蓝藻水华的时空分布特征及其主导影响因子,可为巢湖蓝藻水华防控和预测、预警提供科学依据.     

In situ studies on growth,oxidative stress responses,and gene expression of juvenile bighead carp (Hypophthalmichthys nobilis) to eutrophic lake water dominated by cyanobacterial blooms

Cyanobacterial blooms have received increasing attention as a public biohazard for human and animal health. To assess the effect of cyanobacteria-dominant lake water on juvenile fish, we measured the responses of specific growth rate, condition factor, body weight and body length, oxidative stress, and related gene expression of juvenile bighead carp Hypophthalmichthys nobilis exposed to in situ eutrophic lake (Chl a was around 7.0 μg L⁻¹). Results showed in situ cyanobacteria-dominant lake water had no effect on the growth performance, but significantly elevated the contents of malondialdehyde, the expression of heat shock protein 70, and the activity of superoxide dismutase, indicating that oxidative stress occurred. Meanwhile in situ lake water significantly decreased the expression of catalase and glutathione S-transferase genes. We conclude that in situ cyanobacteria-dominated lake water was harmful to juvenile bighead carp based on the oxidative stress and changes in the related gene expression levels.     

水生植物化感作用应急处置海洋赤潮和淡水水华

近年来,植物化感作用逐渐成为控制藻类暴发的一种新技术。根据国内外的研究成果,着重从水生植物化感作用、化感抑藻物质、应急处置藻类方法、海洋赤潮和淡水水华的应急处置及机理进行评述,并对该技术今后的发展予以展望。     

太湖蓝藻水华的自动监测和手工监测比对分析

对夏季太湖野外水华蓝藻样本进行梯度稀释,将自动监测法与手工监测法(人工镜检法和分光光度法)进行比对分析,同时通过对野外样品的连续监测对实验结果进行验证.结果表明,对于以微囊藻为绝对优势种的夏季太湖水体,YSI-6600型和EXO2型便携式水质监测仪测得的叶绿素与人工镜检法测得的藻密度的调整后相关系数(R2adj)均值分...     

基于欧洲航天局“哨兵-2A”卫星的太湖蓝藻遥感监测

欧洲航天局(ESA)2015年6月23日成功发射"哨兵-2A"卫星,该卫星搭载的多光谱成像仪(MSI)在可见光(VIS)至短波红外(SWIR)波长区间配置了多种光谱波段/地面分辨率组合,可以获取大范围、较短重访周期、较高空间分辨率(10 m)的遥感影像。以太湖2016年6月13日MSI数据为例,在完成大气校正的基础上,分析了太湖典型地物类型光谱特征,采用归一化植被指数(NDVI)结合叶绿素反射峰强度(ρchl)构建的综合阈值法对贡湖湾的蓝藻水华信息进行了提取实验。结果表明:"哨兵-2A"卫星MSI影像质量清晰,可精细地反映植被、蓝藻、水体等典型地物类型的光谱特征;ρchl指数对中-高蓝藻聚集区与水生植被、轻度蓝藻聚集区与混合水体具有较好的分离能力;利用综合阈值法提取贡湖湾中-高蓝藻聚集区面积为60.37 km2,主要分布在贡湖北部沿岸、湖心和南部沿岸。"藻-水"混悬体面积为79.49 km2,贡湖湾东部蓝藻水华相对较轻。     

水华蓝藻复苏的研究进展与水华预测

综合分析了当前国内外水华复苏的研究进展,确定了水华蓝藻复苏的定义,介绍了研究蓝藻复苏的方法,以及蓝藻复苏对水体中蓝藻种群生物量以及当年蓝藻水华形成的贡献,探索了驱动水华蓝藻复苏的环境因子。结合太湖的研究成果,阐述了研究水华蓝藻复苏在进行水华预测中的重要作用,并展望了未来研究的重点。     

三峡库区大宁河回水段水华暴发时空分布特征分析

对三峡库区一级支流大宁河巫山段2004年到2008年常规监测、水华期间加密监测以及单个测点水华垂线24小时监测数据进行了统计、分析及评价。结果发现,该河段水华暴发具有明显的时空分布特征,时间上,全年各月份均有出现,但主要集中在3～6月,占观测频次的79%;24小时内叶绿素a含量在下午16:00～18:00时间段内达到最大值;空间上,总体呈现出离入长江口越近暴发的频次越高,回水河湾较平直河道,宽阔河段较狭窄河段更重的趋势,主要集中在大宁河的开阔河段(小三峡三个峡谷之间及其上、下游开阔河段);24小时内水华垂线分布明显,0.5～5m的叶绿素a含量上层高于下层,水面下30m及以下区域叶绿素a含量变化不显著。     

浅水富营养化湖泊蓝藻垂向分布特征及其动力机制研究——以太湖为例

蓝藻垂向运动的表征对于理解浅水富营养化湖泊中蓝藻水华的形成过程至关重要.本研究以太湖为研究区,通过野外实验观测,分析蓝藻生物量及颗粒物粒径分布的垂向变化特征,结合一维蓝藻平流运动模型,研究在不同扰动强度和群体粒径下的蓝藻垂向运动规律.结果表明,在低风速条件下(风速小于3 m·s^-1),太湖水体中蓝藻生物量在垂向上分布不均匀,其垂直分布剖线在水表或水柱某一深度形成峰值.当水华发生时,直径> 75μm的蓝藻群体主要聚集在水表,其剖线在水下形成不明显的峰值;在水华未发生时,75～175μm直径范围内的蓝藻群体主要聚集在水深1.2 m处,175～250μm直径范围内的大粒径蓝藻群体仍聚集在水表.垂向运动模拟表明,直径> 100μm的蓝藻群体随光照变化在水柱中进行周期性上浮下沉运动,直径<100μm的蓝藻群体,由于垂向迁移速度较小,在弱扰动条件下聚集在真光层深度附近.不同粒径蓝藻群体的垂向运动规律不同,导致蓝藻生物量垂直剖线在水表和水下形成两类特征峰.     

浮游植物半定量活检法在蓝藻预警监测中的应用

通过夏季太湖梅梁湾监测点位浮游植物的定性和定量研究,提出了半定量活检的蓝藻预警监测方法.半定量活检法不但能够及时、准确地确定蓝藻水华种类,而且通过与鲁哥氏液固定法的比对实验,在确定水华优势种和优势度方面也具有较好的可靠性.     

秦皇岛近海有害藻华发生特征及防治对策研究简

秦皇岛近海有害藻华主要由微型及微微型藻类引起,产生的主要原因为水体营养盐,其发生时间主要集中在5～9月。结合秦皇岛地域特色,提出有害藻华的防控及应急治理需从政策、法律、机制、预案及方法等几个方面着手,建立科学的预防体系及有效的应急体系。