基于MODIS的乌梁素海“黄苔”监测预警系统

乌梁素海暴发的"黄苔"对其周边地区的生态、经济造成了严重的破坏,对"黄苔"进行监测预警对于改善湖区及周边地区的生态环境以及经济的可持续发展具有重要意义。以物联网的4层设计内涵思想为指导,构建了基于MODIS数据的乌梁素海"黄苔"监测预警系统,实现了"黄苔"监测预警平台的信息化与系统化。经验证,该模型的计算结果合理、可靠,基本达到了业务需要的精度。     

基于MODIS数据的乌梁素海水体遥感监测

近年来,内蒙古乌梁素海水体富营养化日益严重,致使藻类"黄苔"频繁暴发,对该湖泊的生态系统及湖泊周围地区饮用水安全造成了严重影响。利用遥感技术监测湖泊水体具有时效性强、监测范围广、成本低等优点。本文基于高时间分辨率MODIS数据,对乌梁素海水体进行了遥感监测。利用各个采样点的经纬度提取了各个采样点的反射率,建立了叶绿素浓度的对数反演模型、总氮浓度的多项式反演模型、总磷浓度的多项式反演模型,并将反演出的叶绿素、总氮、总磷值与实测值进行了相关性分析。结果表明,乌梁素海叶绿素、总氮、总磷值的反演值与实测值的相关系数均在0.6以上,说明所建立的反演模型可以较好的反演相应的水质参数。     

乌梁素海水体富营养化研究进展

文章收集乌梁素海水质近15年研究中TN、TP、COD、NH_3-N、叶绿素a等数据,绘制点状图和趋势对比图。研究发现:氮、磷元素含量严重超标,藻类种群数量发生改变,在2004年前后,乌梁素海水体中TN、TP、叶绿素a的含量发生变化。营养盐含量、浮游生物数量增加,且黄苔暴发,水质恶化;成因为多年营养物质积累、适宜的气候、温度机制、排放量增大等。应加强对乌梁素海富营养化多元素之间联系的研究,为其恢复良性的生态环境提供科学依据和技术支撑。     

乌梁素海生态健康与鸟类服务功能调查

干旱半干旱区湿地生态系统服务功能对区域环境具有重要的意义.乌梁素海是世界半荒漠地区极为少见的具有很高生态效益的大型多功能湖泊,为典型的草型水体富营养化湖泊.乌梁素海因其独特的地理位置而具有水质净化、野生动物栖息地、野生动物的食物来源地等重要的生态功能,是优越的栖息繁殖和避难场所,是中亚线路的必经之地.近年来,乌梁素海连续暴发了“黄苔”事件,湖泊生态的健康出现了问题,生态的服务功能让人担忧.文章从乌梁素海的生态健康状况入手,分析了生态健康与生态服务功能的变化,特别关注湿地对鸟类营养供给水平的能力,分析了栖息地鸟类的动态演变,对湖泊生态健康变化中的鸟类生态安全问题进行了诠释.分析认为,虽然乌梁素海水质劣,渔业功能下降,但生物量总量变化小,鸟类的种群及数量均有增加.     

普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有块金效应;并对乌梁素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有决金效应;井对乌采素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

乌梁素海近年黄藻暴发情况、成因及危害性分析

内蒙古乌梁素海已成为我国寒旱区富营养化最为严重的湖泊,本文通过2007-2010年黄藻暴发事件,在大量实测数据和调查数据基础上,对乌梁素海的污染源进行分析。结果表明：污染源主要来自3个方面,分别是农田排水、工业废水和生活污染。本文为乌梁素海源头治理提供了一定的参考依据。     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

基于TM影像的乌梁素海叶绿素a浓度反演

首先选取预处理后乌梁素海TM影像的单波段及波段组合与实测叶绿素a浓度进行分析,发现相关性很低。然后,结合乌梁素海的水利条件和自身特点,把湖区分为两个区,发现波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3和TM4/TM3与叶绿素a浓度有较高的相关性。最后,选取误差较低的波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3建立线性模型,实时、快速地反演乌梁素海湖区叶绿素a浓度,与实地情况吻合,为乌梁素海"黄苔"预警提供理论依据。     

应高度重视大型植物过量生长型的湖泊富营养化问题

由于营养物的增加和积累,水体的主要生物相应为浮游植物和大型水生植物,表现为浮游植物疯长(藻型)和大型水生植物的过量生长(草型)。草藻混合型应视为过渡型。草型富营养化湖泊多发生在浅水湖泊(水深<4m),我国大部分湖泊水域均处在浅水区域,且湖泊水体营养物含量多数已大大超过富营养化控制警戒线。因此,在研究和控制湖泊富营养化问题时,更应高度重视草型富营养化湖泊。本文将以内蒙古乌梁素海为例,说明草型富营养化湖泊发展的危害和治理控制的重要性和必要性。     

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.     

再生水补给水体中丝状藻爆发成因分析:以华南某水体为例

利用再生水作为河流、湖泊补给水已成为城市水环境治理的重要措施,但是再生水的汇入也为一些水体带来了"藻华"爆发的风险.针对再生水补给水体中易出现的丝状藻"藻华"现象,以华南地区某再生水补给的河流水体为例,通过现场调研和实验室实验,分析了丝状藻的生长模式及爆发成因.研究结果表明:丝状藻生长过程分为休眠、萌发、扩增和爆发4个...     

微生物控制水华藻的研究进展

水华藻的过度繁殖及引发的水生生态系统的安全问题亟待解决。随着溶藻微生物逐步发现,以微生物手段治理水华,越发得到广泛的关注和认可。在概述微生物抑藻研究现状及机理的基础上,从提高微生物对水华藻的控制效率和保障环境安全性的角度对水华的微生物防治进行了探讨,以期为实际应用微生物治理水华提供参考,并为微生物抑藻实践中可能出现的问题提供解决方法的理论依据。     

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.     

Three-dimensional unstructured-mesh eutrophication model and its application to the Xiangxi River, China

The Xiangxi River is one of the main tributaries in the Three Gorges reservoir, with the shortest distance to the Three Gorges Project Dam. Severe and frequent algal bloom events have occurred frequently in the Xiangxi River in recent years. Therefore, the current study develops a three-dimensional unstructured-mesh model to investigate the dynamic process of algal bloom. The developed model comprises three modules, namely, hydrodynamics, nutrient cycles, and phytoplankton ecological dynamics. A number of factors, including hydrodynamic condition, nutrient concentration, temperature, and light illumination, that would affect the evolution of phytoplankton were considered. Moreover, the wave equation was used to solve the free surface fluctuations and vertical Z-coordinates with adjustable layered thicknesses. These values, in turn, are suitable for solving the algal bloom problems that occurred in the river style reservoir that has a complex boundary and dramatically changing hydrodynamic conditions. The comparisons between the modeling results and field data of years 2007 and 2008 indicate that the developed model is capable of simulating the algal bloom process in the Xiangxi River with reasonable accuracy. However, hydrodynamic force and external pollution loads affect the concentrations of nutrients, which, along with the underwater light intensity, could consequently affect phytoplankton evolution. Thus, flow velocity cannot be ignored in the analysis of river algal bloom. Based on the modeling results, building an impounding reservoir and increasing the releasing discharge at appropriate times are effective ways for controlling algal bloom.     

滇池水华特征及成因分析

滇池水华的规模大,持续时间长。水华的主要种类是蓝藻门的微囊藻属,其中以铜绿微囊藻占绝对优势。每年4～11月为水华发生期,常在外草海南部、海埂、灰湾一带形成大面积水华,盛时可遍及全湖,水体表层藻类叶绿素含量高达5 000 mg/m3。滇池水体中高含量的N和P营养物在水华的形成中起着关键作用,适宜的温度及充足的光照为水华的频发提供了有利条件,并且随着滇池富营养化的加剧及水温逐年升高,将促使水华暴发日趋严重。      

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.     

利用络氨铜控制景观水体藻华

研究了络氨铜对不同生长期的典型蓝藻（铜绿微囊藻,Microcystis aeruginosa）15d生长抑制影响的基础上,开展了络氨铜对不同时期景观池水中叶绿素a含量的影响,并跟踪测定了其中的有效铜离子浓度变化.结果表明,络氨铜在0.10mg·L-1（络氨铜的有效浓度,下同）时,可完全抑制适应期铜绿微囊藻的生长;在4d...     

太湖藻源性"湖泛"形成机制的气象因素分析

将蓝藻水华引发的太湖水域黑臭水团现象称为藻源性"湖泛",并将其形成过程分为藻源形成、厌氧反应产物"泛"起、黑臭水团聚积3个阶段.针对2007年5月和2008年5月2次藻源性"湖泛"形成过程中气象要素演变的共同特征,结合水动力模型研究发现,适宜的气象条件提供了必要的热力与动力环境,是诱发"湖泛"形成的必要因素之一.第1阶...     

模拟消落带水华暴发行为的数值沙堆模型

以长江最大支流汉江近年来水华污染的现场资料为例,通过氮磷浓度、水温、流速和光照等实测数据构建了消落带开放水域环境体系的数值沙堆模型,描述了藻类生长及水华暴发的动力学机制;利用数值沙堆系统崩塌行为反映出的频率-尺度幂律关系作为判断消落带水域是否暴发水华以及规模大小的依据,采用有限尺度标度分析从不同侧面验证了水华暴发系统的自组织临界性,并揭示出各种拟合参数与水华暴发规模之间的定量关系.研究表明,沙堆模型如果存在良好的幂律关系,相应的消落带水域将暴发水华,且幂律指数越大,水华污染程度越严重.