垂向湍流扩散和光耦合对下沉藻增长的影响——基于内陆混浊湖泊(太湖)分析

在假设温度恒定、弱化营养盐限制作用的条件下,利用太湖背景漫射衰减系数、日变化太阳辐射等数据,通过下沉藻生长与水环境相结合的耦合模型,模拟下沉藻增长过程中垂向湍流扩散和光之间的耦合.结果表明：在相对清洁水体中（背景漫射衰减系数小于1.1/m）,下沉藻类无需垂向湍流扩散均可维持增长;混浊水体中（背景漫射衰减系数介于1.1~3.0/m）下沉藻类增长需垂向湍流扩散维持,且最低垂向湍流扩散值随背景漫射衰减系数增大而增大,二者间存在指数函数关系;最低垂向湍流扩散（D）、水深（z）与藻类下沉速度（v）间的佩克莱数应位于0.38~13.89,否则垂向湍流扩散对比其他因素（藻类沉降和光衰减）,对水柱中下沉藻类的增长的作用甚小;当背景漫射衰减系数大于3.0/m,水柱平均光能可能难以满足藻类增长,藻类持续消亡.该研究有助于厘清气候变化背景下水生生态系统中的浮游植物种群演替机制.     

南黄海营养盐的垂直分布特性及其垂向输运规律

根据“中韩黄海水循环动力学合作研究”项目１９９６～１９９８年６个航次的调查资料，对南黄海营养盐的垂直分布特征及其垂向输运规律进行了初步探讨。结果表明：（１）南黄海中北部（３４～３７°Ｎ），除冬季营养盐呈垂直均匀分布外，其他季节在远岸海域则呈现明显的层化现象，且在某些海域营养盐等值线呈上凸趋势或呈马鞍形分布，这与生物活动和黄海冷水团及其垂直环流有关；在近岸浅水区，营养盐基本呈垂直均匀分布。（２）南黄海南部（３４°Ｎ以南）：西侧浅水区（水深＜４０ｍ），营养盐基本呈垂直均匀分布且含量很高；东侧深水区，冬、春季营养盐垂直分布均匀且含量较低，夏、秋季时由于来自东海北部的冷水沿坡爬升，营养盐等值线呈极明显的上凸趋势。     

藻类生长的水动力学因素影响与数值仿真

为了定量研究水动力条件对藻类生长影响,选择微囊藻进行了室内扰动实验.通过维持光照、温度、营养盐等生境因子的一致性,调整振荡器转速,研究了不同扰动强度对藻类生长规律的影响;提出了"水动力影响参数a"对藻类生长公式进行了修正,以内江为例建立了二维非稳态藻类生长模型.对不同方案下内江藻类暴发特征进行了预测分析.结果表明,水动力条件对藻类生长影响明显,低流速有利于藻类生长,而在静止与高流速条件下,藻类生长受到抑制;内江引航道节制闸关闭后,流速减缓,藻类易于暴发,可能发生水华的水域面积约2.5 km2,占总面积的36.8%;完全静止状态以及节制闸开启后内江水动力条件改善条件下,藻类暴发程度有所减小,可能发生水华面积分别为0.78 km2和0.18 km2.     

浅水富营养化湖泊蓝藻垂向分布特征及其动力机制研究——以太湖为例

蓝藻垂向运动的表征对于理解浅水富营养化湖泊中蓝藻水华的形成过程至关重要.本研究以太湖为研究区,通过野外实验观测,分析蓝藻生物量及颗粒物粒径分布的垂向变化特征,结合一维蓝藻平流运动模型,研究在不同扰动强度和群体粒径下的蓝藻垂向运动规律.结果表明,在低风速条件下(风速小于3 m·s^-1),太湖水体中蓝藻生物量在垂向上分布不均匀,其垂直分布剖线在水表或水柱某一深度形成峰值.当水华发生时,直径> 75μm的蓝藻群体主要聚集在水表,其剖线在水下形成不明显的峰值;在水华未发生时,75～175μm直径范围内的蓝藻群体主要聚集在水深1.2 m处,175～250μm直径范围内的大粒径蓝藻群体仍聚集在水表.垂向运动模拟表明,直径> 100μm的蓝藻群体随光照变化在水柱中进行周期性上浮下沉运动,直径<100μm的蓝藻群体,由于垂向迁移速度较小,在弱扰动条件下聚集在真光层深度附近.不同粒径蓝藻群体的垂向运动规律不同,导致蓝藻生物量垂直剖线在水表和水下形成两类特征峰.     

应用三维粒子轨迹跟踪模型模拟香溪河水藻增殖过程

三峡工程建成后将改变库区的水动力条件,会对库区及支流的水生态环境产生重要影响.因此,本文应用三维非结构海洋动力学模型ELcirc,以及考虑营养物质浓度、水温、水下光照强度和流速等因素影响水藻增殖的粒子轨迹跟踪模型模拟三峡库区支流香溪河的水流及水藻颗粒的输移.同时,采用室内弯道水槽试验资料对模型进行了验证,计算结果表明,验证后的模型可以较为精确地模拟弯道水流运动特性和弯道水流中的物质输移现象.采用验证后的模型研究了2007年9—10月三峡水库蓄水期香溪库湾的水流及藻类颗粒物质输移,结果表明,长江干流水体倒灌入香溪库湾产生回流,藻类颗粒向上游运动,考虑水藻生长过程的三维粒子轨迹跟踪模型可以较好地模拟水藻颗粒的垂向分布及水藻生长的水华过程.     

不同光照条件下浒苔与三种赤潮微藻的竞争

针对苏北浅滩水体浊度高、营养盐含量大、且被大多数学者认为是南黄海绿潮起源的实际情况,本文通过室内培养实验,研究了不同光照条件（0~4500lx）下浒苔与中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻对营养盐的竞争作用;并与苏北浅滩实际水体光照相结合,评估了浒苔与3种微藻在不同深度下的生理状态.浒苔与微藻的竞争,是决定暴发何种藻华的关键因素之一.结果表明,与3种微藻相比,浒苔对光照的适应性更强,最大日均相对增长率为11.91%/d.微藻与浒苔共培养时,生长情况明显劣于单独培养,中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻的生长抑制率分别为30%~46%,3%~44%,25%~41%,并且不同微藻对竞争作用的响应不同.营养盐监测数据表明,对有限营养盐的争夺是浒苔和微藻竞争作用的主要机制,研究结果为苏北浅滩浒苔绿潮的暴发机制提供了依据.     

围隔实验中浒苔在不同营养盐条件下的生长比较

近年来浒苔在我国黄海海区大规模暴发,给沿海海区造成了严重的环境问题.为了探究营养盐对浒苔生长的影响,2012年5月在黄海海区进行了现场船基围隔实验.实验共设置12个围隔装置,9种不同的营养盐条件.实验发现,浒苔对营养盐有极强的吸收能力,生长能力很强,在营养盐适中时,相对生长率最高可达82%,即使在低营养盐条件下也会保持10%左右的生长速率.在磷酸盐含量适中时,高浓度的硝酸盐更能促进浒苔的生长;充足、连续的营养盐补充是浒苔绿潮暴发的物质基础.通过浒苔吸收的营养盐含量估算其光合作用产生有机物的质量,发现与浒苔湿重增加量有着良好的线性关系.     

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.     

光照、水温和营养盐对浮游植物生长重要影响大小的顺序

根据光照、水温、营养盐对浮游植物生长影响的研究结果,综合分析光照、水温、营养盐影响浮游植物生长的变化和其集群结构的改变,探讨了上述因子影响浮游植物生长的生理特征和其集群结构的改变特点.本文阐明光照、水温和营养盐对浮游植物生长影响的机理和过程,确定了它们对浮游植物生长重要影响大小的顺序,由小到大的重要影响程度依次为:光照、水温和营养盐Si.这样,在人类的活动中,首先要考虑输入大海的营养盐Si,其次要关注海洋的水温变化,为海洋生态的持续发展做出积极的贡献.     

春末东海北部冷涡区环境特征及藻华成因探讨

基于2019年春末所获取的东海调查资料,通过分析温度、盐度、营养盐和叶绿素a(Chl-a)等理化参数的分布特征和空间格局,重点对东海北部冷涡区水文环境特征、营养盐动力过程及藻华发生机制进行了探讨.研究表明:济州岛西南海域的低温区清晰显示了春末东海北部冷涡的位置,且冷涡边缘锋面区冷水的抬升指示了上升流的存在.冷涡区的营养盐来源于冬季南下的黄海西部沿岸流的水平输运,冷涡边界锋区的上升流在一定程度上控制着营养盐的垂向输送.春末济州岛西南的Chl-a高值区(最高Chl-a含量为5.69μg/dm³)预示了藻华的发生,其与东海北部冷涡和营养盐高值区位置总体相吻合.较高的营养盐水平、良好的光照和增强的水体稳定度是春末东海北部冷涡区藻华形成的有利因素,同时该冷涡与南部高温、高盐水交汇形成的西北-东南向锋面对Chl-a高值区的空间格局与位置也具有重要影响.济州岛西南海域水体浊度较低,满足浮游植物生长所需光照条件所能达到的垂向深度较大,导致冷涡藻华区存在次表层Chl-a高值.该研究为进一步深入认识东海北部初级生产过程的调控机制和开展区域生态系统动力学研究等提供了重要科学依据.     

高岭土对淡水藻类的聚合氯化铝强化混凝去除技术研究

以温州市内桌一富营养化水体为研究对象,考察本地粘土矿物高岭土联合聚合氯化铝（PAC）混凝沉降工艺的除藻效能,并获得处理工艺的最佳条件,为恢复河流水体生态自净功能提供理论基础。试验结果表明,PAC最佳投加量为40mg／L;高岭土的最优投加方式为在混凝剂PAC前5rain投加;其最佳投加量为3g／L;最佳搅拌方式为200rpm搅拌4min;最佳静置时间为20min;在酸性或中性水体的处理效果尤佳。     

附着藻类对湖水磷浓度的影响

利用聚乙烯网作为人工基质,在水池建立附着藻类群落,研究了附着藻类对湖水中磷的去除效应。实验设置3个处理,即无人工基质的对照组(CG)、网目孔径为8.48mm的人工基质组(大孔径组,LMSG)和网目孔径为2.83mm的人工基质组(小孔径组,SMSG),各组的P输入负荷均为5mg/(m·3d)。结果表明:SMSG的附着藻类生物量平均值为6.23μg/cm2,LMSG的为5.93μg/cm2,SMSG的虽然高于LMSG的,但二者无显著差异;有人工基质的两组处理中总磷、总溶解磷、溶解性反应磷、颗粒态磷浓度均显著低于无附着藻类的CG,各形态磷浓度比CG的减少了37%以上,LMSG和SMSG中的浮游藻类生物量比CG的低64%以上,但LMSG和SMSG之间没有显著差异。研究说明,通过建立人工基质,构建附着藻类群落可以有效降低湖水的磷浓度。     

高藻水中污染物氧化降解及卤代烃生成的控制

研究了O₃、ClO₂、Cl₂ 3 种氧化剂对高藻期原水中藻类、细菌、有机物的预处理效果,分析了不同氧化过程中卤代烃的形成原因及其前体物的控制效果.结果表明,O₃杀藻灭菌作用明显强于 ClO₂和 Cl₂,对 UV₂₅₄ 表征的具有共轭结构或含有芳环结构的不饱和有机物去除率较高.试验水中三氯甲烷(CHCl₃)前体物含量高达 80μg/L .与Cl₂相比,O₃、 ClO₂预氧化处理能显著地控制 CHCl₃生成,并有效地降低 CHCl₂、CCl₃ 前体物含量,二者对 CHCl₃ 生成量的影响不同.3 种预氧化方法均不会使水中 CCl₄ 含量增加.CHCl₃ 是原水预氧化后生成卤代烃的主要成分.3 种预氧化处理工艺适宜的浓度与反应时间分别为 O₃1.5mg/L、15min, ClO₂4.0mg/L、30min,.     

磷对云龙湖富营养化优势藻及混合藻生长的影响

氮磷等营养盐的增加和藻类的过度增殖是富营养化的主要标志。大多数湖泊水体富营养化受磷元素的制约。研究表明富营养化水体的不同藻类对磷含量的依赖性各不相同。通过研究在相同氮浓度,相同温度条件下,不同磷浓度对纯种小球藻和硅藻以及天然混合藻生长速度的影响,发现在氮浓度充足的情况下,磷含量高促进小球藻生长;对硅藻却没有明显的相关性;天然水体混合藻生长速度与磷浓度呈正相关。     

粘土原位除藻技术研究

对利用当地粘土治理水华蓝藻的原位除藻技术进行了研究.实验表明,经壳聚糖改性的当地不同类型粘土都能有效地絮凝除藻,改性粘土的矿物组成和有机质成分对絮凝除藻没有明显的影响.溶液中有机质(TOC≤40 mg/L) 的存在对壳聚糖改性粘土絮凝除藻有一定的负面影响.在太湖梅梁湾水域围隔中进行的原位除藻试验表明,采用经壳聚糖改性的当地粘土除藻效果明显,在用量仅为0.025 g/L (53 g/m²)时,除藻后SD透明度由15　cm提高至90　cm,叶绿素a的去除率达到98.6%.     

三峡库区优势藻类聚集参数与水华状态函数

在三峡库区最大次级河流嘉陵江现场采集水样,并进行藻类生长试验,探讨了藻类在氮磷比、光照强度和流速条件下的聚集行为.在不同TN/TP和光照强度的静水表层中主要藻类为蓝、绿藻.优势种为蓝藻门的水华微囊藻,总体上蓝藻的聚集参数θ大于绿藻;在流速大于0.03m·s-1的动态水体中蓝绿藻聚集参数迅速下降,优势藻类不再明显.对水质的生态学评价结果表明,水华微囊藻聚集参数θ与生物多样性指数d拟合的可决系数R2在0.81以上,反映出优势藻聚集能力与水体环境质量的反比关系.作为水质污染和营养水平评价依据的指数d不能直接表征水华污染状态,因此.在参数θ的基础上构建了描述水华污染状态的函数G,将函数G应用于对实验结果和实际流域水华污染的评价,结果表明,水华状态函数G确实能有效和半定量刻划水华污染程度.     

氮磷胁迫下藻-菌群落的变化研究

近年来,由于水体富营养化而导致的蓝藻水华在我国太湖与滇池等淡水湖泊频繁爆发,已成为严重的环境问题,而氮、磷则是引起水体富营养化的重要营养因子。文章通过藻细胞计数、细菌群落的DGGE监测,以及典型对应CCA分析,系统研究了不同的氮磷浓度、N/P比对藻-菌群落结构的影响及其相互关系。结果表明,氮磷浓度和N/P比均会影响藻类生长,其中,氮磷浓度较N/P比对藻类生物量的影响更大;N/P=12为藻类生长的最适条件,氮限制(N/P=3)和磷限制(N/P=48)均会抑制藻类生长;添加外源氮磷可促进细菌的生长,提高其多样性,但随着N/P比的提高,其种群多样性呈逐渐下降趋势;细菌群落主要由β-proteobacteria类细菌组成,其次是α-proteobacteria,然后是Bacteroidetes和γ-proteobacteria。与氮、磷营养盐相比,藻类群落对细菌群落的影响更大。     

Effect of monotoxicity and mixtoxicity of nitroaromatics to the green algae, Scienedesmus obliquus

In general, many pollutants co-exist in natural aquatic ecosystems. They affect each other and occur different results, such as synergism, addition and antagonism. So the research at mixtoxicity of contaminants to aquatic organism is more important than monotoxicity. In this paper, 50％ effectual inhibition concentration 48h EC50 values of 6 kinds of nitroaromatic compounds to the green algae, Scenedesmus obliquus, were investigated. Mixtoxic experiments, in which any combination of 2,4-DNT and other 6kinds of compounds, indicate: (1) synergisms between 2,4-DNT and 4-NAn, as well as 4-NAnis, 1,4-DNB; (2) antagonisms between 2,4-DNT and 4-NT, as well as 4-NPh, 4-NCB.     

我国食用海藻资源

本文对我国大陆沿海底栖食用海藻进行了系统的研究和整理，报导了食用海藻68种，并对其主要食用海藻的营养成分进行了分析。     

轻质除藻材料用于滇池水体的除藻效果初探

研究了轻质漂浮型除藻材料对滇池水样的净化效果，实验数据表明，加入除藻材料后，水样的pH值、TN、TP、CODMn、叶绿素a均有明显下降；初步探讨了该材料的除藻机理。结果表明，该材料是一种具有研究和应用价值的新型污染水体除藻材料。