基于机器学习遥感算法的大型漂浮藻面积提取方法研究

采用基于机器学习的多层感知机算法,利用GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)传感器获取的瑞利校正反射率数据,对东中国海大型漂浮藻进行遥感自动识别,采用线性混合像元分解来计算大型漂浮藻的覆盖面积,并利用膨胀和侵蚀法进行大型漂浮藻的分布面积计算。利用L8/OLI(Landsat 8/Operational Land Imager)高空间分辨率资料进行验证,结果表明,基于机器学习遥感算法针对GOCI提取的大型漂浮藻覆盖面积,与L8/OLI结果十分接近,R2达到0. 959,平均绝对误差和平均相对误差分别为39. 32 km2和18. 15%。     

PVC塑料浸出液对3种海洋微藻光合作用及生长的影响

海洋微塑料作为一类新型环境污染物已经成为全球性环境问题。运用水样叶绿素荧光仪(Water-PAM)研究了不同浓度软聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)和硬PVC浸出液(0、50、100和200 g·L~(-1))胁迫下球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和小球藻(Chlorella sp.)3种海洋微藻叶绿素荧光特性,包括PSⅡ最大量子产量(F_v/F_m)、PSⅡ实际量子产量(Yield)、光化学淬灭(qP)和PSⅡ最大相对电子传递速率(rETR_(max))的变化,同时检测微藻的生长状况。结果表明,球等鞭金藻(金藻门)和中肋骨条藻(硅藻门)的4项光合作用参数在软PVC浸出液胁迫的96 h内均显著下降,且随软PVC浸出液浓度增加,下降幅度增大,在实验后期(48～96 h)达到最小值,表现为抑制作用。96 h时,球等鞭金藻和中肋骨条藻的细胞密度均在软PVC浸出液200 g·L~(-1)处理组达到最小值,分别占对照组的3.20%和11.90%。硬PVC浸出液胁迫对球等鞭金藻和中肋骨条藻的4项光合作用参数具有显著影响(P<0.05),球等鞭金藻的4项参数均显著高于对照组。中肋骨条藻的相关光合作用参数均显著低于对照组。72 h时球等鞭金藻和中肋骨条藻的细胞密度分别在硬PVC浸出液100 g·L-1和200 g·L~(-1)处理组达到最小值,为对照组的67.90%和82.50%,表现为抑制作用。小球藻(绿藻门)的各光合作用参数和细胞密度在软PVC和硬PVC浸出液胁迫的96 h内未产生显著变化。该研究证实PVC浸出液对微藻光合系统具有干扰作用,对海洋生态系统具有潜在风险。     

春末东海北部冷涡区环境特征及藻华成因探讨

基于2019年春末所获取的东海调查资料,通过分析温度、盐度、营养盐和叶绿素a(Chl-a)等理化参数的分布特征和空间格局,重点对东海北部冷涡区水文环境特征、营养盐动力过程及藻华发生机制进行了探讨.研究表明:济州岛西南海域的低温区清晰显示了春末东海北部冷涡的位置,且冷涡边缘锋面区冷水的抬升指示了上升流的存在.冷涡区的营养盐来源于冬季南下的黄海西部沿岸流的水平输运,冷涡边界锋区的上升流在一定程度上控制着营养盐的垂向输送.春末济州岛西南的Chl-a高值区(最高Chl-a含量为5.69μg/dm³)预示了藻华的发生,其与东海北部冷涡和营养盐高值区位置总体相吻合.较高的营养盐水平、良好的光照和增强的水体稳定度是春末东海北部冷涡区藻华形成的有利因素,同时该冷涡与南部高温、高盐水交汇形成的西北-东南向锋面对Chl-a高值区的空间格局与位置也具有重要影响.济州岛西南海域水体浊度较低,满足浮游植物生长所需光照条件所能达到的垂向深度较大,导致冷涡藻华区存在次表层Chl-a高值.该研究为进一步深入认识东海北部初级生产过程的调控机制和开展区域生态系统动力学研究等提供了重要科学依据.     

菌粉、草木灰对Cu2+胁迫下牧草幼苗生长的影响

采用盆栽实验探究菌粉和草木灰添加对Cu~(2+)胁迫土样上牧草幼苗发芽率、株高、地上部和根系生物量等特征的影响,并分析各生长指标间的相关性。结果显示:当Cu~(2+)超过200 mg/L时,菌粉和草木灰的添加促进苏丹草的发芽而对黑麦草发芽影响不大,两种牧草的幼苗株高均随生长时间的增加而增加,增长速度整体表现为生长初期(前5天)大于后期(后5天)。菌粉添加不利于苏丹草和黑麦草的生物量的增加,而菌粉+草木灰添加可促进两种牧草生物量的增加。两种牧草的各生理指标之间均保持中度以上正相关关系,添加菌粉和草木灰有利于牧草幼苗在Cu~(2+)污染土样上生长。     

造粒堆浸在粉质黏土重金属污染修复中的应用

针对粉质黏土对重金属的强吸附性导致淋洗修复难度大的问题，以某Pb污染场地的粉质黏土为研究对象，开展了造粒堆浸实验。加入0.06%(w)的无患子皂苷作为黏结剂造粒制得的球团，抗压碎力为65.87 N，堆浸240 h未发生崩解，满足堆浸要求。造粒可改善堆体的渗透性，240 h时堆体的渗透速率由5.50 L/(m²·h)大幅提升至22.66 L/(m²·h)。以4.00%(w)FeCl₃-5.00%(w)一水柠檬酸混合液作为堆浸液，水土比控制在1.5∶1，当土壤球团粒径1～4 mm、筑堆高度1.5～2.0 m、注液速率20 L/(m²·h)时对Pb的去除效果最优，去除率可达71.65%。对Pb污染土壤造粒堆浸的动力学过程较符合双常数方程，表明该过程具有土壤吸附特征。     

聚合氯化铝-镧改性膨润土的制备及除磷除藻研究

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,采用PAC(聚合氯化铝)和镧对膨润土进行复合改性,制备PLMB(聚合氯化铝-镧改性膨润土)吸附剂,并采用BET(全自动比表面及孔隙度分析仪)、SEM(扫描电镜)、FTIR(傅里叶红外光谱仪)、XRD(X射线衍射仪)、ICP-OES(电感耦合等离子发射光谱仪)和zeta电位分析仪对材料进行表征,使用吸附动力学和吸附等温线描述PLMB对磷的吸附机理,考察吸附剂用量、pH和腐殖酸对PLMB同步除磷除藻的影响. 结果表明:①PLMB表面具有很多层状结构,能够提供更多吸附位点,聚合氯化铝和镧成功负载于膨润土上,镧含量达到5.02%. ②PLMB能高效吸附水中的磷,吸附量达到57.629 mg/g,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合颗粒内扩散模型和准二级动力学模型. ③当PLMB投加量为300 mg/L时,富营养化水样中浊度、SRP(可溶性活性磷)、TP(总磷)和Chla(叶绿素a)的去除率分别为98.7%、96.2%、94.1%和72.7%. ④水样pH为5~10时,pH增大对PLMB的除磷除藻性能具有促进作用. ⑤腐殖酸对SRP的去除无显著影响,对浊度、TP和Chla的去除有负面作用. 研究显示,PLMB表现出优异的磷吸附性能,能够同步去除水体中的磷和藻类,在富营养化水体的生态修复中具有较大应用价值.      

有害甲藻米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigm）的急性毒性效应研究

米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）是我国近岸海域常见的有毒有害藻华肇事种,能产生多种毒素,其发生藻华时会使大量鱼类或贝类死亡。本研究从细胞生物学、氧化和免疫酶活性角度研究米氏凯伦藻对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）的急性毒性效应（72 h）,以期揭示米氏凯伦藻对鱼类的致死原因。组织切片结果表明,高浓度的米氏凯伦藻[（1.37～1.52）×107 cells/L]可以导致海洋青鳉鱼鳃丝断裂,成团状与相邻鳃丝融合,鳃丝上皮细胞的细胞核发生偏移,并使肝细胞出现空泡化现象。高浓度的米氏凯伦藻能够抑制海洋青鳉鱼的鳃和肝组织的SOD酶活性和CAT酶活性,引起海洋青鳉鱼脂质过氧化,导致丙二醛（MDA）含量升高,对组织造成损伤。本研究结果表明,米氏凯伦藻可能通过氧化应激反应使海洋青鳉鱼的鳃和肝组织受损,为深入阐明米氏凯伦藻的毒性机制提供参考。     

巢湖藻华暴发对沉积物典型重金属空间分布格局的影响

为探究湖泊富营养化过程对沉积物中重金属空间分异及生态风险的影响,本研究以大型浅水湖泊—巢湖为研究对象,剖析了藻类暴发前、后巢湖表层沉积物中典型重/类金属（Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb）含量及其赋存形态的空间分布特征,并采用次生相与原生相比值、潜在生态风险指数法评估了沉积物重/类金属的污染程度与生态风险的变化规律. 结果表明：①藻类暴发前6种重/类金属含量空间分布特征均表现为西部湖区显著高于中部和东部湖区（p< 0.05,p< 0.01）,而暴发后沉积物中重金属含量均有所增加,且空间上呈现均一化趋势;②藻类暴发前Cr、Ni、Cu、As和Pb均以残渣态为主,Cd以弱酸提取态为主;藻类暴发后6种重/类金属的残渣态相对质量分数均有所降低,可氧化态相对质量分数均有所增加;③藻类暴发后沉积物重金属综合污染程度由暴发前的中等污染程度提升为较高污染程度,且单一重金属污染程度表现出空间分布均一化的趋势;④潜在生态风险指数结果表明藻类暴发增加了沉积物重金属污染（As除外）的生态风险. 本研究阐明了藻类暴发对巢湖沉积物重金属空间分异及其生态风险的影响,可为大型浅水湖泊生态健康评估与内源污染控制提供支撑.