北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制及其阈值分析

季节性藻类水华严重威胁供水安全,为探明北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制,以李家河水库为例,于2017～2020年开展长期连续高频监测,采用传统藻群和功能藻群分类法,并耦合局部加权回归法和边界分析模型,提炼藻华季节性(春季和夏季)演替规律及暴发环境因子阈值.结果表明：(1)春季和夏季藻华演替规律及响应机制不同,春季以绿藻、硅藻和甲藻为主,而夏季以绿藻、硅藻和蓝藻为主;其中,春季以低温、小型且高比表面积藻为主,而夏季以高温、大型或团状且低比表面积藻为主;藻类生理和形态特征差异是造成季节性藻华的主要内因;(2)春季和夏季藻华主要驱动因子不同,春季藻华主要为水温、混合层深度(Z_mix)和光利用率(Z_eu/Z_mix)控制,而夏季藻华主要受水温、Z_mix、Z_eu/Z_mix和总磷(TP)的共同影响;主驱动因子的变化差异是诱发季节性藻华的主要外因;(3)春季和夏季藻华暴发的水环境阈值不同,春季藻类暴发的水温、Z_mix和Z_eu     

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> 75 μm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,75~175 μm直径范围内的蓝藻群体主要聚集在水深1.2 m处,175~250 μm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> 100 μm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< 100 μm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.     

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.     

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。     

长江三峡库区湖北段水华发生情况及成因分析

文章对长江三峡库区湖北段各支流水华发生情况在河流水系分布、发生时间、频次及水华类型等方面进行了分析,对水华发生的成因进行了探讨,并提出了相应的对策和建议。     

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。     

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.     

The development of a multi-species algal ecodynamic model for urban surface water systems and its application

An ecodynamic model that can simulate four phytoplankton species has been developed to deal with the unique characteristics of urban river systems which has manmade river profile, flow controlled by gates, severe eutrophication status, and fragile aquatic ecosystem. The ecodynamic model was developed referencing two typical models: the water quality simulation model WASP and ecological model CAEDYM. The model can simulate 11 state variables: dissolved oxygen, carbonaceous biochemical oxygen demand, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, organic nitrogen, inorganic phosphorus, organic phosphorus and four phytoplankton species with zooplankton as a boundary condition. The ecodynamic model was applied to Sihai section of the Beijing urban river system, where serious algal blooms broke out in recent years. The dominant phytoplankton species are Cyanophyta, Chlorophyta, Bacillariophyta, and Cryptophyta. Site-specific data on geometry, meteorology, pollution sources, and existing ecosystem parameters were collected and used for model calibration and verification The model results mimic observed trends of water quality and phytoplankton species succession and can be used for forecasting algal blooms as well as assessment of river management measures.     

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。     

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。