湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台的构建——以滇池流域为例

为有效控制蓝藻水华爆发,需要科学、有效地监测蓝藻水华的状态和变化趋势。本文以滇池流域为例,建立基于多源卫星监测、手工监测、自动监测等多方式的湖泊蓝藻天地一体化监测体系,并在此基础上构建湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台。指出将此平台运用于环境监测部门的日常业务工作,是湖泊蓝藻监测的发展方向。     

EOS/MODIS数据在太湖蓝藻水华时空分布规律提取中的应用研究

EOS/MODIS数据非常适合于蓝藻水华的监测.为充分发挥EOS/MODIS数据高时间分辨率以及高光谱的独特优点,在2008年太湖蓝藻预警遥感监刹的基础上,利用MODIS数据开展了蓝藻水华时间和空间分布规律信息的提取方法研究,从蓝藻水华分布频率、分布区域的迁移变化以及基于水质指标反演(以温度为例)的相关性分析等方面系统开展太湖蓝藻水华时空发生规律提取方法研究,为蓝藻应急治理工作提供支持.     

水华蓝藻生物质对Cu~(2+)的吸附动力学及吸附平衡研究

文章初步研究了水华蓝藻生物质对重金属离子Cu2+的吸附特性,包括生物吸附动力学和吸附等温线。生物吸附动力学结果表明,Cu2+的生物吸附可分为两个阶段,第一个阶段能较快地达到平衡,而之后的阶段进行缓慢。透析袋处理的蓝藻生物质在不同pH(3,4,5,6)的铜离子溶液条件下,吸附效率依次为62.4%,78.1%,71.2%,60.35%,吸附最大值为7.81 mg/g。水华蓝藻生物质对Cu2+的生物吸附平衡等温线可以用Freundlich模型精确拟合。水华蓝藻生物质在处理低浓度的含Cu2+废水方面有潜力。湖泊富营养化的优势在于产生低成本的、大量的、可收集的水华,这说明自然环境中的藻类资源如蓝藻水华生物质,可能作为商业中使用的生物吸附剂。     

风场对太湖梅梁湾水华及营养盐空间分布的影响

为了解风场对湖泊表层蓝藻水华及营养盐空间分布的影响,以太湖梅梁湾为例,在蓝藻水华期间开展表层粒子漂流实验,研究风场对水体表层物质的推移规律,并开展全水域水体表、中、底层密集布点采样,测定水体藻类叶绿素a、氮、磷、高锰酸盐指数、溶解性有机碳、溶解氧等水质指标,探讨风场驱动下大型浅水湖泊蓝藻水华及营养盐时空分布特征.结果表明,在平均风速1. 9 m·s~(-1)和2. 3 m·s~(-1)的情况下,表层粒子的平均漂移速度分别为3. 0 cm·s~(-1)和5. 0 cm·s~(-1);风场对表层水体蓝藻水华的空间分布具有决定性影响,能够引起蓝藻水华在空间上较高的异质性;蓝藻水华物质的空间变化对水体颗粒态氮、磷、有机质和溶解氧等水质指标产生较大影响,表、中、底层颗粒态氮和磷、高锰酸盐指数与叶绿素a浓度的空间分布一致,而溶解态氮、磷浓度及溶解性有机碳的分布与叶绿素a浓度分布不尽相同;蓝藻水华物质在风场作用下的再分配对水体溶解氧产生复杂的影响,底层溶解氧平均值低于表层与中层,可能对沉积物营养盐释放产生影响;依据高密度布点调查估算,仅表层20 cm,梅梁湾水域的蓝藻干物质赋存量约396 t,远大于蓝藻打捞工程的清除量.研究表明,鉴于水华期间风场作用下对蓝藻水华漂移的巨大影响,在湖泊水质调查采样方法及数据分析时应充分考虑蓝藻水华漂移的影响因素;防控湖泛灾害的蓝藻打捞作业对湖体蓝藻水华赋存量的清除能力有限,只能对岸边带湖泛的预防产生影响.     

氮磷营养盐控制与湖泊蓝藻水华治理研究进展

通过对湖泊富营养化中营养物的来源的分析,结合氮磷营养盐诱发蓝藻水华的机理,探究氮磷营养盐治理湖泊蓝藻水华的有效策略.     

水华蓝藻细胞提取物对实验鼠毒理效应研究进展

蓝藻暴发引发的水华造成了严重的生态灾难和健康危害,蓝藻水华污染因其已成为全球性的环境问题而受到关注。蓝藻产生的藻毒素具有潜在致癌作用,与多种消化道肿瘤的发病率升高相关,其毒理学效应及其健康危害性更是学术界研究和关注的热点。水华蓝藻细胞提取物较之纯藻毒素的毒理学效应有很大不同,研究水华蓝藻细胞提取物对哺乳动物的毒理学效应能为蓝藻水华的健康风险评估提供一定的理论依据。水华蓝藻细胞提取物对实验鼠产生的毒理学效应,如脏器细胞凋亡和对各脏器抗氧化酶防御系统的损害;水华蓝藻细胞提取物对实验鼠遗传毒性和促癌或致癌作用研究是目前研究的热点和难点问题。     

生物法治理蓝藻水华研究进展

水体富营养化会引起蓝藻水华暴发,严重影响水生态系统健康,威胁饮用水安全,水体富营养化和蓝藻水华治理是当前我国湖库治理的难点.蓝藻水华治理技术主要聚焦于物理法、化学法和生物法3个方面.近年来,生物法因其兼具经济友好和环境友好的双重特点,逐渐受到国内外学者的关注.综述了目前生物控藻的3种主要方法(微生物法、植物法和动物法)...     

蓝藻水华研究进展及预防控方法初探

介绍了浅水湖泊蓝藻水华发生机制以及近年来水华预测预报模型研究进展,指出在预测预报模型的支持下进行水华的预防控是当前治理水华危害的最有效途径;结合现有的应急治理水华原理提出新型预防控水华设想,为杜绝水华灾害提供新思路。     

封闭湖泊蓝藻水华预警机制及应急控制方法

随着我国城市化进程的不断推进以及经济的快速发展,城市封闭湖泊水体污染日益严重,蓝藻水华现象频频发生。文章分析了该类水体水华的主要影响因素,并提出了预警机制。根据已开展的湖泊污染治理工程效果,针对性地提出了几种有效的封闭湖泊蓝藻水华应急控制方法。     

用综合除藻法治理滇池蓝藻污染

本文应用国内外多年来关于湖泊富营养化治理的研究成果,归纳得出生化综合除藻法治理滇池蓝藻的有效方法阐明其机理,并在国家湖泊环境治理重点滇池外草海进行试验,取得了重要成果,为治理高原湖泊富营养化提供了经验.     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征.结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9 733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75～496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152. 93μg·L~(-1)下降到1. 99μg·L~(-1).结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能.     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征。结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75~496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152.93μg·L-1下降到1.99μg·L-1。结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能。     

城市湖库蓝藻水华形成机理综合建模研究

蓝藻水华形成是诸多营养及环境因素相互作用的结果,因此,本文对城市湖库蓝藻水华形成(包括复苏、萌芽、生长、暴发阶段)这一复杂生态过程进行了综合建模研究.通过在阳光房中模拟湖库蓝藻水华形成过程,采用正交实验分析获得蓝藻生长的关键影响因素,并为蓝藻水华形成机理建模提供相应参量.在此基础上,构建了用于模拟湖库蓝藻水华形成过程的蓝藻生长机理模型,采用遗传算法对机理模型中涉及的参数进行优化率定;同时,考虑蓝藻水华暴发阶段具有突变特性,建立了描述蓝藻水华暴发状态的尖点突变模型,进而构建了城市湖库蓝藻水华形成各阶段的综合机理模型.实验仿真结果表明,该综合机理模型能较好地模拟城市湖库蓝藻从复苏到暴发整个过程的变化规律,且该模型结合了数学机理建模和智能方法的优势,克服了单一蓝藻水华机理模型的缺陷,为湖库蓝藻水华形成机理的深入研究提供了新思路.     

环境有效微生物菌剂治理蓝藻水华研究

在北京市延庆县妫水现场围隔水体中,通过投加由芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌和沼泽红假单胞菌组成的环境有效微生物菌剂(EM菌剂)治理蓝藻水华污染的效果进行了研究。实验结果表明:与对照相比,投加EM菌剂不仅可以快速降低蓝藻数量,使蓝藻生物量减少55%以上,而且能够迅速降低水体中的氨氮、亚硝酸氮、总氮和磷酸盐浓度并维持在较低水平波动,从而降低了形成蓝藻水华所需要的氮和磷营养元素,因此控制了蓝藻水华的发展,具有重要的应用价值。     

常见卫星传感器在蓝藻水华监测中的应用进展

在全球气候变暖的背景下,湖泊富营养化程度日益加剧导致了全球范围内蓝藻水华暴发频次和暴发范围的逐步增加。利用传统水质监测方法实现蓝藻水华的实时动态监测尚存困难,而遥感技术具有监测范围广、速度快和成本低等优势,于蓝藻水华动态监测中得到了广泛应用。文章在介绍湖泊蓝藻水华遥感监测的原理和方法的基础上,对几种常见卫星传感器在湖泊蓝藻水华监测中的应用现状进行了总结,对比了各种传感器和反演模型的优缺点,最后对目前湖泊蓝藻水华遥感监测研究中存在的不足和发展方向作了分析和展望。     

滇池蓝藻暴发治理思路与措施

滇池自20世纪80年代起至今年年蓝藻暴发,成为全国蓝藻严重暴发三大湖泊之一。近年滇池北部草海水污染严重但蓝藻暴发不严重或不暴发。经10多年治理,滇池水质有所改善、蓝藻暴发程度有所减轻。总体治理思路:把消除蓝藻暴发列入治理滇池目标,才能激发责任领导和科研人员的积极性或创造性;把提高污水厂处理标准放在控源首位;实行分区治理;深度彻底打捞消除蓝藻;大规模生态修复;取消使用微生物禁令。治理措施:控源截污;建设足量高标准的污水处理厂;封闭排污口;综合措施治理每条河道;分片消除蓝藻暴发;清淤;生态修复;"引江济滇"调水;把草海建成全国不全封闭小型湖泊治理典型,并保持蓝藻不暴发。     

金属营养元素与蓝藻的相互作用研究进展

水体富营养化所引起的蓝藻水华对自然环境及人类社会产生诸多不良影响,通过控制并降低水体中营养物质的浓度相对于其他措施更能有效地降低蓝藻水华的发生程度。在此以金属营养元素为重点,讨论了金属营养元素在蓝藻新陈代谢过程中的作用,综述了蓝藻与金属营养元素间相互作用:蓝藻可改变水体中金属营养元素的含量和分布,而金属营养元素的种类及含量变化也可影响到蓝藻的数量、种类与分布。调研了国内地表水体中金属营养元素的监控现状,建议政府部门加强金属营养元素的监控,以期为蓝藻的监控预警及重金属污染治理等工作开拓新的思路。     

NOAA卫星监测巢湖蓝藻水华的试验分析

采用实地水质采样分析、水面光谱测量等实地监测 ,并结合NOAA气象卫星遥感信息 ,对巢湖水华进行星地同步调查监测。结果表明 ,蓝藻叶绿素的存在使得进入近红外波段水体反射率明显上升 ,基于这一光谱特性以及蓝藻特有的漂浮特性 ,可利用NOAA卫星监测巢湖等内陆大面积的严重污染湖泊蓝藻水华的分布状况。     

太湖遥感可测性蓝藻水华发生条件分析

以太湖蓝藻高发区的浮标站及蓝藻水华遥感监测结果为基础,分析探讨太湖遥感可测性蓝藻水华与水温、蓝藻密度、风向、风速等因素的相关性以及近年来蓝藻水华发生频次变化。结果表明,太湖蓝藻水华高发区遥感可测性蓝藻水华发生的有利条件为水温15~35℃、蓝藻密度200×104~1 300×104个/L、风速1.5~4.5 m/s、风向90~225°,最有利的条件为水温25~30℃、蓝藻密度500×104~600×104个/L、风速3.0~3.5 m/s、风向112.5~202.5°;太湖发生遥感可测性蓝藻水华的临界蓝藻密度为47×104个/L;2008-2013年遥感可测性蓝藻水华的发生次数没有显著降低,发生次数以7-8月份最多,9-10月份次之,其他月份较少。     

湖泊营养物控制的国家战略

太湖蓝藻的暴发将我国水污染治理的焦点聚集于湖泊富营养化治理上.我国湖泊富营养化的加剧,已经成为制约我国社会和国民经济持续发展的重大环境问题.