三峡库区水体磷浓度对蓝藻垂直迁移的影响木

通过建立蓝藻细胞内部营养状态磷份额模型和水体磷浓度对蓝藻聚集体垂直迁移影响模型,模拟计算了水体中不同磷浓度对蓝藻聚集体垂直迁移速度及迁移距离的影响.结果表明,蓝藻细胞内磷份额与水体中的磷浓度密切相关.当水体磷浓度为0.075 mg·L-1时,水华暴发压力不大;当水体中磷浓度达到0.090 mg·L-1时,最大迁移距离已...     

三峡库区典型流域水华暴发评价函数模型研究

藻类在光照充足时将无机磷酸和ADP转化为ATP以储备能量,外部条件改变时,则ATP可逆转换为ADP以释放能量.在此理论框架下根据三峡库区典型流域水华暴发时的现场监测数据研究了绿藻光合磷酸化的活化能ΔE、计算了库区流域中若干水系在不同水文条件下提供的有效能量Δe和综合营养指数TLI(Σ),并以ΔE、Δe和TLI(Σ)为参数构建了预测和判断不同水域环境中水华是否暴发的水华暴发评价函数F,在考虑外部因素和内部因素对水华暴发影响程度的大量计算和分析的基础上,确定了ΔE、Δe和TLI(Σ)的相关权重分别为a₁=0.3,a₂=0.3,a₃=0.4.模型计算和实地验证表明:F比单纯的TLI(Σ)作为水华暴发或者水体富营养化的判据更合理,更有说服力和更具普适性.     

基于复杂网络同步特征的水华暴发数值模型

基于复杂网络的同步特征和藻类动力学生长特性, 以汉江近年来水华污染的现场监测资料为例, 并结合氮磷浓度、水温等实测数据构建了水华暴发的数值模型, 用以描述藻类生长和水华暴发的动力学机制; 同时, 利用达到指定藻生物量临界值的网格数规模作为判定水域是否暴发水华以及规模大小的依据, 从复杂网络同步特性的角度验证了水华暴发的临界性和全局突发性, 进而揭示了水华暴发现象是水域子区域整体协同作用的结果. 计算结果表明, 如果达到临界值的网格数超过指定的规模, 相应水域将暴发水华, 且网格达到峰值状态持续的时间越长, 水华污染越严重.     

三峡库区流域藻类生长与营养盐吸收关系

根据三峡库区流域的实测数据和描述富营养污染流域中水华暴发强非线性耦合动力学模型中的控制函数,研究了缓流态水体环境中藻类生长的内在机制,并以长江三峡流域优势藻类,即绿藻的生长为例,较为系统地研究了藻类生长对N、P的吸收与水体中N、P浓度之间存在的强相互作用;藻类对营养物的吸收率ω_i与水体中营养物浓度c_x的比值(ω_i/c_x)不仅反映出三峡水域中藻类浓度对藻类吸收营养物程度的影响,而且在藻类生长与吸收各种营养成分之间还存在明显的关联性.     

光照对三峡库区蓝藻垂直迁移过程的影响模拟

三峡蓄水后的支流回水区平均流速在001m/s以下，因此将其近似视为静止水体，通过构筑光照对蓝藻种群垂直迁移影响理论模型，分别以1 a和1 d为研究期限，对蓝藻种群的垂直迁移进行模拟计算。结果显示：蓝藻垂直迁移过程具有明显季节特征，每年冬季，蓝藻处于休眠期，并停留在水底；4月蓝藻开始复苏，11月处于休眠期的过渡阶段，这两个月具有微弱浮力；5和10月蓝藻开始接近水表，易发生垂直迁移；6~9月蓝藻垂直迁移速率增加，易发生水华。计算表明：6和9月蓝藻上升/下沉速率较大，易发生快速的上浮/下沉垂直迁移运动，宏观上表现为水华的急剧暴发/消退；6月易暴发水华的时间为早上8点到10点，9月易暴发水华的时间为早上10点到11点，预测结果和实测资料具有良好的一致性。
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三峡水域氮磷污染对水华暴发/消涨行为的协同影响

藻类生长/消退与藻类对氮、磷的吸收比率ω₁和ω₂相关,ω_i正/负增长分别对应藻类生长时从水体中吸收氮磷的加速阶段和藻类分解时向水体释放氮磷的消退阶段,在特定磷氮比(P/N)范围出现ω₁和ω₂同时突变有可能从理论上解释水华的暴发/消退.根据三峡流域实测数据和藻类吸收氮磷的关联函数,在三维空间表征了随氮磷浓度协同作用导致的ω₁和ω₂在特定P/N区域同时突变所揭示出的水华暴发/消退现象,从而直观、合理地解释了:①适当的P/N范围才可能暴发水华;②如果P/N区间同时满足ω₁和ω₂正向急剧增长的要求,藻类疯长,而ω₁和ω₂同时朝负值方向急剧降低,水华消退;③水华暴发/消退的速率为同一数量级,且水华暴发/消退在氮、磷浓度达到某一敏感范围时将表现出明显的周期性振荡.这些性态可能更真实地反映出水华暴发/消退时藻类对营养盐的吸收/释放机理.