巢湖浮游植物群落生态位的研究

运用物种间Levins生态位宽度和Petrailis生态位重叠计算公式分析了3月份巢湖东区和西区的24种优势浮游植物的生态位宽度值和生态位重叠程度,并以这两个参数为基础研究浮游植物物种间生态关系及它们与周围环境的相互影响。结果表明巢湖东区星形冠盘藻、啮蚀隐藻、颗粒直链藻最窄变种等10个种的生态位较宽,均大于3,而巢湖西区生态位较宽的主要有星形冠盘藻、啮蚀隐藻、卵形隐藻等9个种;研究结果还表明以生态位变动幅度大的种类作为水质指示种有更可靠的生态学意义,因此确定了以颗粒直链藻最窄变种、水华鱼腥藻和星杆藻sp.这3种藻作为巢湖水体区域污染状态的指示种。生态位重叠表明在巢湖东区蛋白核小球藻的发展速度最快;在巢湖西区星杆藻sp.的发展速度最快;巢湖西区的发展种比东区的发展种更多,大多数为耐污染的种。随后4月份进行了浮游植物群落组成调查,比较2次采样群落结构差异,验证了浮游植物生态位模型在巢湖鱼腥藻水华预测方面应用的可靠性。     

应用MODIS监测太湖蓝藻水华时空分布特征

利用波段比值算法对经几何校正和大气矫正后的MODIS/Terra L 1B数据进行处理,获取了2004～2010年天气晴好条件下太湖及各分湖区蓝藻水华的面积与时空分布,并在此基础上对太湖蓝藻水华的时空变化特征进行了分析。结果表明：2004～2010年太湖地区共暴发蓝藻水华539次;2004～2007年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年提前,暴发频次逐年增加,2007～2010年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年推迟,暴发频次逐年减少;2004～2010年3～8月份蓝藻水华暴发次数有增加的趋势,8～12月份蓝藻水华暴发次数有减小的趋势;2004～2010年太湖蓝藻水华主要发生在北部和西部湖区,东部和南部湖区发生次数较少,各分湖区蓝藻水华暴发概率大小的顺序为：西部沿岸>大太湖>梅梁湾>南部沿岸>竺山湖>贡湖     

长江中下游湖泊沉积速率的测定及环境意义——以洪湖、巢湖、太湖为例

对长江中下游洪湖、巢湖和太湖沉积物采用210Pb和137Cs相结合的方法测定沉积速率。洪湖钻孔中210Pbex随深度的增加没有呈现指数衰减分布,因此获得的平均沉积速率并不可靠;而根据137Cs蓄积峰计算得出洪湖钻孔在1963~1986年沉积速率最大,这可能是因为当时大规模开垦导致湖区周围水土流失,大量的侵蚀物质被带入湖中,从而导致沉积速率上升。对巢湖钻孔用210Pb法和137Cs得到的沉积速率具有可比性,研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,说明巢湖流域内水土流失逐步加重,可能与土地开发、植被破坏等人为活动有关。对太湖钻孔利用137Cs 1963年对应的蓄积峰进行校正,采用210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率发现在80年代末尾沉积物堆积通量最高,达到0.6 g·cm-2·a-1。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。     

巢湖水及沉积物中总磷的分布变化特征

磷是导致巢湖水体富营养化的主要营养物质。采集大量巢湖表层水和沉积物样品,通过检测上覆水和沉积物中总磷含量,分析巢湖水体中磷的时空变化及赋存特征。结果显示:巢湖南淝河和裕溪河河口的上覆水中总磷含量值时间变化特征为8月5月3月12月;且南淝河口总磷含量年均值超过地表水Ⅴ类水质标准,明显高于裕溪河口值;表层水和沉积物中总磷含量在空间分布上呈西高东低趋势,最高值均出现在靠近合肥市河口处。巢湖周边土壤及湖区磷的等值线分布表明:杭埠河流域农业污染、东巢湖东南部水土流失可能是巢湖磷面源污染的主要来源。巢湖上覆水和沉积物中总磷的相关系数为0.515,蓝藻爆发期全湖表层沉积物中总磷含量显著减少,揭示目前内源磷释放已是巢湖富营养化的主要因素。结果将对巢湖流域的污染综合防治及蓝藻治理工作提供科学依据。     

人类活动与互花米草扩张对滨海湿地生境质量演变的影响——以盐城国家级珍禽自然保护区核心区为例

生境质量是衡量盐城滨海湿地栖息地功能的重要指标,在人类活动和互花米草扩张的双重影响下,生境质量面临威胁.该研究以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为例,运用InVEST模型结合线性回归方程和冗余分析(RDA),辨析人类活动与互花米草扩张对生境质量的影响.结果 表明:(1)人类活动强度指数(HAILS)呈现先上升后下降的趋势,最高值在2006年,为0.1073;最低值在1992年,为0.0078.互花米草面积(ASE)持续扩张,面积百分比从1.673％增加到24.930％.生境质量(HQ)总体上呈现下降趋势,1983 ～1992年,从0.863上升至0.875;至2014年,又下降至0.7397;至2017年又上升至0.7748.(2) HQ与HAILS、ASE呈显著负相关,相关系数分别为-0.9402和-0.9237;ASE对HQ的影响大于HALLS.(3) RDA排序能够反映HQ与HAILS、ASE的关系,10个时期的HQ被变量HAILS、ASE分在4个不同的象限.排序结果为:1983和1992年为第一类(第一象限),HAILS、ASE对生境影响都比较弱,二者的作用强度相当.1997、2000、2002、2006、2009年归为第二类(第三、四象限),HAILS对HQ的影响大于ASE的影响.2011、2014和2017年为第三类(第二象限),ASE对HQ的影响大于HAILS;阶段性特征明显.10个时期,HQ与HAILS相关性关系为,1983≈1992＜ 1997≈2017＜2000≈2002≈2014＜ 2011 ＜2006＜ 2009;HQ与ASE相关性关系为,1997＜ 1983≈1992＜2000≈2002＜2006＜2017＜2009＜2011 ＜2014.研究结果可为盐城滨海湿地世界自然遗产地的建设与管理提供参考.     

抚河流域径流对土地利用变化时空响应

为了揭示近十几年抚河流域径流对土地利用变化时空响应过程,通过2003、2010和2017年三期遥感影像图进行监督分类得到土地利用图,基于SWAT模型,定量分析和研究土地利用变化对径流的影响.结果 表明:(1)2003～2010年和2010～2017年土地利用变化规律一致,林地和城镇用地面积不断增加,其余类型则呈现减少的趋势;(2) SWAT模型在抚河流域径流模拟中适用性好,李家渡水文站率定期和验证期结果R2和ENS均大于0.85,沙子岭水文站除了验证期ENS为0.77外,R2和ENS均大于0.80,两处站点相对误差| Re|均小于20％;(3)在气象数据同为2010～2016年及其他阈值设置相同的条件下,仅改变输入的土地利用图,发现林地面积的增加,耕地和草地面积的减小导致了2010年比2003年的多年平均月径流量降低0.65 m3/s,2017年的多年平均月径流量较2010年相比降低0.41 m3/s,后段时期的差异与前者相比较小与林地的增长减缓和城镇用地快速增长有关;(4)在第一阶段2003～2010年和第二阶段2010～2017年,流域内大部分地区径流系数都处于降低状态,林地和草地面积的增加对径流系数有降低的效果,而径流系数升高一般是因为耕地、城镇用地面积增加或者林地面积减少导致的.     

巢湖风浪特征观测

基于巢湖不同位置的气象和风浪实测资料,对巢湖的风浪特征进行了详细的分析。不同测站观测期间有效波高超过0.4 m情景出现频率介于2.22%～9.78%之间,观测期间巢湖整体平均有效波高为0.11 m。巢湖风浪的平均周期为1.45～3.33 s,平均值为2.18 s;上跨零周期为1.37～3.26 s,平均值为2.13 s;谱峰周期为1.01～4.41 s,平均值为2.30 s;谱峰周期与平均波周期和跨零周期都存在明显的线性相关,相关系数分别为0.74和0.68。巢湖风浪能量主要集中在0.2～0.6 Hz频率区间内,能量主要分布在0.5 f_p～1.5 f_p的频带范围内,谱型与常用的JONSWAP谱和PM谱谱型明显不同。     

区域洪涝灾害恢复力时空演变研究——以巢湖流域为例

提高自然灾害恢复力是应对气候变化和自然灾害的重要途径之一。在总结自然灾害恢复力研究的基础上,全面考虑自然、社会、经济、技术、管理等5个维度对其的影响,构建巢湖流域洪涝灾害恢复力评价指标体系,并基于ANP分析方法求得非独立指标间的权重,评价巢湖流域洪涝灾害恢复力,进而分析2000~2010年之间巢湖流域洪涝灾害恢复力时空演变规律,以期为提高巢湖流域洪涝灾害恢复力水平提供有价值的参考。研究结果表明,2000~2010年巢湖流域大部分地区洪涝灾害恢复力指数都在增长,但增长速率存在不同地区、不同维度上的明显差异;从流域平均水平来看,10 a间巢湖流域洪涝灾害恢复力指数在增长,其中自然维的指数是下降的,其他维度的指数为增长,并且对巢湖流域洪涝灾害恢复力增长正向影响最大的是经济维影响因子,而自然维的影响因子对恢复力增长起到了负向作用;2000~2010年巢湖流域洪涝灾害各等级恢复力分布格局变化不大,但其他地区与合肥市辖区恢复力的差距在拉大。     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

升金湖湿地景观格局变化对越冬鹤类地理分布的影响

升金湖湿地是安徽省内的唯一以越冬鹤类为保护对象的国家级自然保护区。研究湿地景观格局变化对越冬鹤类地理分布的影响在恢复湿地生态系统、保护鹤类种群等方面具有重要参考价值。该文对升金湖湿地的白头鹤、白鹤、灰鹤及白枕鹤越冬鹤类的地理分布特征进行了分析,结合升金湖湿地1986～2017年间的8期遥感影像分析景观格局变化特征,并探讨了景观格局变化对越冬鹤类地理分布特征的影响。结果表明:1986～2017年间,升金湖湿地景观格局变化显著,斑块数量增加,景观破碎化严重。泥滩地、草滩地、建设用地、水田面积总体呈增加态势,旱地、林地、芦苇滩地及水域面积总体呈减少态势;4种鹤类数量总体呈减少趋势。鹤类主要地理分布区域为水域、水田、芦苇滩地、泥滩地及草滩地;升金湖湿地景观破碎化不断加剧,鹤类地理分布区域面积整体上在逐渐减少,适宜鹤类生境面积减少,直接导致近30年来鹤类数量逐渐减少。     

太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系

在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。研究结果显示：北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破.     

巢湖藻华易堆积区蓝藻时空分布的研究

巢湖西半湖采样分析结果表明夏季蓝藻水华主要集聚于湖滨带。因此选择西半湖藻华易堆积的区域,并监测在风力驱使下蓝藻水华的时空分布规律,分析湖滨带浮游植物生物量与理化因子的相关性。结果表明：湖滨带水华生物量的分布容易受到风向和天气的影响;水体的叶绿素a浓度与总氮（TN）、总磷（TP）和高锰酸钾指数（CODMn）呈显著的正相关（p<001）;湖滨带水体中微囊藻（Microcystis）的生物量几乎占据水体总浮游植物生物量的95%以上,而且越靠近湖岸带微囊藻的生物量所占的比例越大。据此,可以选择湖滨带水华易聚集区作为蓝藻水华尤其是微囊藻去除的重点区域,以有效地削减蓝藻水华污染,从而为巢湖水生态系统的修复创造条件     

蓝藻水华的拦截和陷阱捕获综合控藻技术研究

基于水文气象条件对巢湖蓝藻水华分布的影响,在西北岸万年埠的迎风岸湖段设置蓝藻水华拦截围隔和蓝藻水华捕获陷阱。通过连续监测,比较围隔内外蓝藻生物量和浮游植物多样性的差异,检测水华陷阱的蓝藻捕获效率,从而对蓝藻水华拦截和陷阱处置综合控藻技术的作用进行评估。结果表明：（1）陷阱设置在西半湖万年埠湖段是科学合理的,监测表明蓝藻水华生物量受风力和水流驱使主要聚集在沿岸带区域;（2）水华拦截围隔对蓝藻水华有很好的拦截效果,在水华暴发期间蓝藻围栏可以拦截50%以上的蓝藻水华和50% 以上的Chla浓度,水华拦截区围隔内的生物多样性指数显著高于拦截围栏之外的水域;（3）陷阱对微囊藻水华的聚集捕获效果显著,在适宜气象条件下聚集效率约为2 kg/(m2·d）。这些研究结果说明该综合技术有很好的控藻效果,具有良好的应用前景     

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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Analysis of microcystins in cyanobacteria blooms and surface water samples from Meiliang Bay,Taihu Lake,China

Taihu Lake is the third largest freshwater lake in China. In recent years, the water pollution of cyanobacteria blooms has become a severe problem in this area. Microcystins (MCs) are an important group of toxic compounds mainly produced by some cyanobacteria species and have both acute and chronic hepatotoxic effects on animals and humans. This paper presents the first data on the identification and detection of MCs in both natural occurring cyanobacteria blooms and surface water samples (0-0.5 m), collected from Meiliang Bay, Taihu Lake, China. A conventional method for extraction and isolation of MCs from cyanobacteria blooms was applied. High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis showed that the main toxic component in the cyanobacteria materials was MC-LR. The monoclonal antibody (mAb) against MC-LR produced by hybridoma technique was employed for direct competitive ELISA to detect the concentrations of MCs in bloom and water samples collected in 2001. The results not only revealed the presence of MCs but also temporal variations of MCs levels of three sampling stations in Meiliang Bay in 1 year. It is obvious that the MC contents were relatively higher during warm months and related with the status of eutrophication. Our study indicates the threat associated with MCs in water body of Taihu Lake. To prevent the MCs potential hazard on public health in this area, some necessary measures of monitoring and control of growth of cyanobacteria are urgently needed.     

基于BP人工神经网络和模糊理论的太湖蓝藻水华发生风险评价

目前,湖泊蓝藻水华是我国乃至世界的重大环境问题之一。蓝藻水华的暴发机制复杂,具有明显的不确定性。以太湖为例,根据近5 a水环境和水华发生的实测数据,结合BP（Back Propagation）人工神经网络和模糊理论,建立了蓝藻水华发生风险的模糊风险评价方法。对太湖9个水环境功能区的评价结果表明：西部沿岸区、梅梁湖蓝藻水华发生风险最大,为重度蓝藻水华风险区;竺山湖、五里湖次之,为中度蓝藻水华风险区;南部沿岸区、贡湖、湖心区为轻度蓝藻水华风险区,东太湖和东部沿岸区水华发生风险最小,为轻微蓝藻水华风险区。建立的评价方法和评价结果,可为蓝藻水华的预测、预警以及风险管理提供参考和依据。     

汉江水华水文因素作用机理--基于藻类生长动力学的研究

在相关文献的基础上总结影响汉江水华的水文因素包括流量、流速和水面比降,根据河流动力学理论,讨论了它们之间的内在联系。在此基础上,从生物生长动力学的角度,将连续流反应器原理应用于汉江水华现象,提出了汉江连续流生物反应器模型,并根据Monod方程分析,认为汉江中的藻类浓度与水流速度应成指数关系。由此,建立了汉江藻类浓度与水流速度关系数学模型a = m exp(k/ν)。利用汉江1992年至2000年实测资料,通过回归分析进一步确定了汉江的藻类浓度与水流速度函数关系中的常数m=8.9759、k=0.9054,相关系数r=0.924 4。最后,对流速、流量和长江水位对汉江水华的作用机理进行了分析,揭示了水文因素影响汉江水华的作用机理。