Long-term joint effect of nutrients and temperature increase on algal growth in Lake Taihu, China

To study how global warming and eutrophication affect water ecosystems, a multiplicative growth Monod model, modified by incorporating the Arrhenius equation, was applied to Lake Taihu to quantitatively study the relationships between algal biomass and both nutrients and temperature using long-term data. To qualitatively assess which factor was a limitation of the improved model, temperature variables were calculated using annual mean air temperature (AT), water temperature (WT), and their average temperature (ST), while substrate variables were calculated using annual mean total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and their weighted aggregate (R), respectively. The nine fitted curves showed that TN and AT were two important factors influencing algal growth; AT limited growth as algal photosynthesis is mainly carried out near the water surface; N leakage of phytoplankton and internal phosphorus load from sediment explains why TN was the best predictor of peak biomass using the Monod model. The fitted results suggest that annual mean algal biomass increased by 0.145 times when annual mean AT increased by 1.0℃. Results also showed that the more eutrophic the lake, the greater the effect AT had on algal growth. Subsequently, the long-term joint effect of annual temperature increase and eutrophication to water ecosystems can be quantitatively assessed and predicted.     

切应力对铜绿微囊藻活性的影响

水动力是影响藻类生长的重要因素。为研究切应力对藻细胞生长的影响,利用自制实验装置,以铜绿微囊藻为研究对象,分别对藻细胞施加0(对照组),0.29,0.44,0.59,0.74,0.97 Pa的切应力,观察各组生长状况,并对实验结果(各时期的TN、TP和细胞数目)进行统计分析,以期获得具有普遍适用性和可移植性的水体富营养化和水华预防与治理的规律和方法。结果显示,0.29,0.44 Pa组长势要好于对照组(其中0.29 Pa组长势最快,0.44 Pa组次之);0.59 Pa组的藻细胞出现生长抑制;0.79 Pa,0.97 Pa组藻细胞呈负增长,0.97 Pa的切应力在24 h内导致所有铜绿微囊藻细胞死亡。表明,切应力是影响藻细胞活性的直接因素,对铜绿微囊藻的生长影响表现为低切应力可促进生长,高切应力抑制生长,过大的切应力则导致藻细胞死亡。但切应力作用不会影响铜绿微囊藻生长期的长短。     

湖泊富营养化研究中的主要科学问题——代“湖泊富营养化研究”专栏序言

湖泊富营养化是我国湖泊当前面临的最为突出的环境问题之一,入湖生源要素循环失衡,蓝藻水华暴发与成灾机理,湖泊水生态系统退化与修复机制,以及湖泊管理科学基础等均是我国湖泊富营养化防治研究中急待解决的科学问题与理论基础.     

水库热分层期藻类水华与温跃层厌氧成因分析

以西安市李家河水库为研究对象,通过对水体理化因子和浮游植物的连续监测,对热分层期藻类垂向分布与温跃层厌氧成因进行了初步分析.结果表明:①6～9月,李家河水库水体稳定指数为2～10 m~(-1),处于稳定热分层状态,水体溶解氧呈明显的垂向以及季节差异,p H、电导率均与溶解氧呈现相同的分层结构;②李家河水体的富营养状态诱导夏季藻类水华暴发;藻细胞密度垂向差异大,集中悬停于水深0～5 m区域内,最高为2. 95×10~8cells·L~(-1),叶绿素a含量最大为46. 42mg·m~(-3);高密度藻类在温跃层内堆积分解,水深5～24 m内出现较大面积的厌氧区,pH下降、电导率和高锰酸盐指数升高;③高密度藻类分解耗氧是夏季分层期温跃层厌氧形成的主要原因.     

洱海蓝藻水华研究

本文报道了洱海水华发生时间，优势种群，现存量和分布状况。分析认为，高浓度营养物质的积累，生态功能的退化，生态结构的改变，以及高水温，强光照的物理条件是洱海蓝水华发生的原因。应采取控制磷污染，优先解决水资源，恢复生态系统良笥循环和提高森林覆盖率为主的生态工程等中长期湖内外控制对策。     

三峡水库支流大宁河水华特征研究

以三峡水库支流大宁河水华敏感期(2007年4~6月和2008年4~5月)水质和水华的调查数据为依据,研究了其水质变化、营养盐构成及水华特征.结果表明,水华敏感期大宁河自回水段以下氮磷含量较高,总氮范围为0.84~3.21 mg/L,总磷为0.011~0.531 mg/L,氮营养盐主要以TDN为主(TDN/TN为84%),而磷营养盐以TDP占优(TDP/TP为60%);N/P值均高于16,藻类生长受磷限制.高锰酸盐指数和溶解氧含量低且变化稳定.叶绿素a为1.41~219.04 mg.m-3.相关性分析表明Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关(rChla-TP=0.453、rChla-高锰酸盐指数=0.641、rChla-DO=0.584、rChla-pH=0.409,p0.01),与SD呈显著负相关(rChla-SD=-0.392,p0.01);pH受多参数影响,但受藻类生长影响较大.通过显微镜对藻类进行鉴定,发现大宁河自回水段以下水华敏感期藻类分布较广,共发现8门82属124种,其中硅藻门和绿藻门分布最多,其次为蓝藻门和甲藻门,其余藻种较少.大宁河在水华敏感期暴发了3次自回水段以下大规模水华,水华期间藻密度最高值是正常值的14~1427倍,水华优势种主要有绿藻门的波吉卵囊藻、小空星球藻、土生绿球藻、实球藻和小球藻;裸藻门的扁裸藻、矩圆囊裸藻;硅藻门的小环藻、冠盘藻和舟形藻;甲藻门的埃尔多甲藻等;发生多藻种同时水华的情况;出河口处藻类较少.     

加拿大一枝黄花提取物对铜绿微囊藻的抑制作用

研究加拿大一枝黄花提取物对铜绿微囊藻的抑制效果,采用两种不同的有机溶剂(水、乙酸乙酯)及水蒸气蒸馏法(挥发油成分)提取加拿大一枝黄花中的抑藻活性物质并进行抑藻试验研究。结果表明三种提取物对铜绿微囊藻均具有较强的抑制作用,在试验设定浓度下,水浸提物在30 g/L时具有最高抑藻率89.89%,乙酸乙酯提取物在浓度为8 g/L时即达到60.88%的抑藻率,而挥发油成分在浓度为10 g/L时有最高抑藻率45.11%。研究表明,加拿大一枝黄花具有抑藻效果,其中乙酸乙酯提取物抑制效果最好,具有应用于水体富营养化的治理和开发新型抑藻剂的潜力。     

^15N isotope fractionation in an aquatic food chain： Bellamya aeruginosa （Reeve） as an algal control agent

15N isotope tracer techniques and ecological modeling were adopted to investigate the fractionation of nitrogen,its uptake and transformation in algae and snail(Bellamya aeruginosa Reeve).Different algal species were found to differ in their uptake of nitrogen isotopes.Microcystis aeruginisa Ktz.demonstrated the greatest 15N accumulation capacity,with the natural variation in isotopic ratio(δ 15N) and the isotope fractionation factor(ε,‰) being the highest among the species investigated.The transformation and utilization of 15N by snails differed depending on the specific algae consumed(highest for Chlorella pyrenoidosa Chick.,lowest for M.aeruginisa).When snails was seeded in the experimental pond,the algae population structure changed significantly,and total algal biomass as well as the concentration of all nitrogen species decreased,causing an increase in water transparency.A model,incorporating several chemical and biological parameters,was developed to predict algal biomass in an aquatic system when snails was present.The data collected during this investigation indicated that the gastropods such as snails could significantly impact biological community and water quality of small water bodies,suggesting a role for biological control of noxious algal blooms associated with eutrophication.     

三峡水库支流大宁河冬、春季水华调查研究

以三峡水库主要支流--大宁河冬、春季2次不同类型水华的调查数据为依据,分析并比较了不同水华期间水质的变化、营养盐的构成及水华的特征.结果表明,大宁河冬季水华以唐家湾为中心,叶绿素a(Chl-a)含量较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=260];随着藻类的生长总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数出现富集而含量升高,溶解氧(DO)和pH却出现低值;水华高峰期水体藻类较少,共发现2门4种,水华优势种为铜绿微囊藻和水华微囊藻,藻密度高达3.15×10~7个/L,相关加权综合营养状态指数为80,属于重度富营养化水体.而春季水华属于自回水段以下整体性暴发,Chl-a含量也较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=140];TN、TP和高锰酸盐指数均是随着水华的发生逐渐升高;水华高峰期藻类种群丰富,共发现5门44种,各断面水华优势种和藻密度均不同,相关加权综合营养状态指数显示东坪坝和白水河为轻度富营养化水体.相关性分析表明,冬季水华期间Chl-a与TN、TP、高锰酸盐指数、水温呈显著正相关,与DO、透明度(SD)呈显著负相关;春季水华Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关,与SD呈显著负相关.冬季水华pH与SD呈显著正相关,与TN、TP、高锰酸盐指数呈显著负相关;而春季水华pH与Chl-a、TP、高锰酸盐指数、DO、气温呈显著正相关,与SD呈显著负相关.     

基于复杂网络的城市湖库藻类水华形成识别研究

在对城市湖库藻类水华形成机理深入研究的基础上,将提取的影响水华暴发的关键因子总磷（TP）、总氮（TN）、温度（T）、pH值、溶解氧（DO）、光照（I）、叶绿素a浓度（chl_a）作为网络节点,将影响因素间的关系抽象成网络的边,构建了藻类水华形成的有向网络模型.同时,计算了复杂网络的统计特征参数,构建了节点的关键度模型,并进行修正,进而构建了水华形成的复杂网络统计特征参数模型G,对其进行半定量分级,从而实现对水华暴发的有效识别,最后采用北京城市河湖水质的实验数据对模型进行了验证.结果表明,复杂网络统计特征参数G与叶绿素a浓度有显著的相关性,能够较好地表征水华形成过程.     

内蒙古乌梁素海“黄苔”暴发初探及防治对策

内蒙古乌梁素海分别于2008年5月和2009年5月连续2年暴发了\"黄苔\"事件,已不断丧失湖泊固有的养殖、灌溉、旅游等功能,严重制约着区域经济的可持续发展。乌梁素海水体富营养化程度的加剧已引起国务院领导和各界学者的关注。根据乌梁素海试验站实际监测的数据,对\"黄苔\"暴发期前后的水质、水文、气象等因素进行分析,以揭示影响\"黄苔\"暴发的环境、营养盐、水动力等条件。研究结果表明:乌梁素海\"黄苔\"的暴发主要是水体长期处于富营养化状态和适宜\"黄苔\"生长的各种条件共同作用的结果。系统科学地研究\"黄苔\"暴发的原因能够为乌梁素海\"黄苔\"暴发的预警、防治提供一定的依据。     

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。     

水华藻斑漂移速度时变特征研究

以太湖水华藻斑为研究对象,采用自主研发的藻斑漂移原位观测技术,研究分析了不同时间尺度下太湖蓝藻水华易发区藻斑漂移速度的变化特征.结果表明：日内藻斑漂移速率在（0.0793±0.0135）~（0.146±0.0318）m/s范围内变化,藻斑漂移速度的北向分量在-0.0896~0.0247m/s之间,东向分量在-0.0157~0.0029m/s之间.漂移速率日均值变化呈现出锯齿式交替特征即增加-减少-再增加的往复循环,变化范围为（0.0499±0.0141）~（0.1580±0.0120）m/s,漂移方向以北向为主.藻斑漂移速度的月际变化明显,6月~8月,向东漂移的占比逐渐降低,而向西漂移的占比逐渐增加,此期间漂移方向均以北向为主.漂移速率6月上旬最小,均值为0.0680m/s,7月上旬达到最大,均值为0.1350m/s,7月中旬~8月下旬水华藻斑漂移速率在0.0800m/s附近波动.     

光催化去除有害藻类的研究进展

水体富营养化及有害藻类水华严重威胁着水体生态环境和人类健康,如何有效防治藻类水华成为研究者面临的重大环境问题之一。光催化技术具有效率高、成本低、环境友好等特点,有望成为未来高新技术的新希望。文章阐述了光催化技术的原理及该技术应用于去除水华藻类的优势。综述了近年来TiO2和改性TiO2等几类催化剂应用于光催化除藻的研究进展,并分析和总结了光催化除藻技术的影响因素和一般性规律,指出了光催化除藻存在的问题和发展前景,为光催化技术应用于防治有害藻类水华的研究与实践提供理论依据。     

沉降除藻协同沉积物覆盖对藻华水体甲烷释放的影响

本研究以藻华水体甲烷释放为对象,利用模拟柱培养实验,探究了沉降除藻和沉积物覆盖复合技术对富营养化甲烷释放的影响.结果表明,沉降除藻结合沉积物覆盖处理可有效改善水环境,实现对甲烷释放的控制,但不同覆盖材料的效果存在差异;活性炭效果要优于土壤和沸石.相比于对照体系水体溶解氧(DO)2. 5 mg·L-1和氧化还原电位(ORP)100 m V,沉积物界面ORP -125 m V,沉降除藻协同活性炭覆盖体系中水体DO和ORP分别升高至3. 1 mg·L-1和174 m V,沉积物界面ORP逆转为168 m V,实验期间甲烷释放量相对于对照组减少90. 2%.研究结果在富营养水体甲烷减排方面具有指导性意义.     

我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展

随着全球人口的不断增加,工业化、城市化以及农业现代化的快速推进,湖泊富营养化问题已日益成为全球性的水环境污染问题。近年来,我国经济发展提速,资源利用强度加大,导致湖泊氮、磷营养盐严重富集,某些湖泊生态系统结构遭受破坏,功能紊乱,一些区域的湖泊蓝藻水华频繁爆发,湖泊富营养化呈现迅猛发展的趋势,并对区域经济发展与生产、生活用水保障带来挑战。尽管为了防控湖泊富营养化,我国各级政府投入了大量人力与物力,但在一些湖泊富营养化频繁区,一些防治与控制措施还没有收到理想而满意的效果。文章在综述国内外湖泊富营养化防治与控制策略研究的基础上,阐述了我国在富营养化研究方面存在的主要问题,提出了我国湖泊富营养化分区、分类控制的新思路。     

磷与湖泊富营养化

阐述富营养化湖泊水体磷的存在形式、来源,磷对湖泊富营养化的影响,提出当前控制富磷污染存在问题,并对除磷措施进行探讨。     

抚仙湖富营养化现状、趋势及其原因分析

抚仙湖生态结构脆弱，营养元素收支失衡，具有发生富营养化的潜在危险。应当加大面源治理力度，尽快实施湖滨带生态建设和面源控制工程，搞好面山绿化，减少水土流失，认真依法治湖。     

应用qPCR方法检测中国近海塔玛亚历山大藻复合种的研究

亚历山大藻属的部分藻种(Alexandrium spp.)能够产生麻痹性贝毒毒素(PST),是重要的有害藻华(HAB)原因种.由于亚历山大藻属中的有毒和无毒藻种形态相似,且海水中亚历山大藻的细胞密度通常很低,因此,高灵敏度、高特异性的分子生物学方法在亚历山大藻检测方面具有重要的应用前景.塔玛亚历山大藻和链状亚历山大藻是中国近海主要的有毒亚历山大藻藻种,大多属于塔玛亚历山大藻复合种第四类核糖体型(GroupⅣ,以往称为“亚洲温带核糖体型”).因此,本研究尝试将实时荧光定量PCR(qPCR)方法用于我国近海塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ)的快速检测,并对方法的特异性和灵敏度进行了检验.研究表明,所建立的qPCR方法能够特异性地检测我国近海不同海域分离的塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ),方法具有良好的线性响应关系和较高的灵敏度,最低可检出5个藻细胞,具有良好的应用前景.然而,实验也发现,自我国近海分离的塔玛亚历山大藻复合种的不同藻株之间,以及处于不同生长阶段的藻细胞之间,qPCR检测结果存在显著差异,反映了目标藻核糖体RNA基因拷贝数的差异和变化对qPCR检测结果的影响.因此,建议在将qPCR方法用于不同海域亚历山大藻样品检测时,应采用该海域分离的藻株专门构建标准工作曲线,以减小定量分析误差.