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.     

基于MODIS数据的太湖蓝藻变化与水温关系研究

以太湖为研究区,基于2008年4～12月的60景EOS—MODIS 1B遥感影像数据。利用NDVI算法结合目视判读解译了水华分布变化的基本信息,通过劈窗算法反演太湖湖面水温,发现在2008年太湖蓝藻生长、暴发、衰退周期中。水华面积的大小与湖面均温值之间关系密切：在20℃以下时表层水温与太湖蓝藻生长暴发或沉寂消亡具有明显的相关性;20℃-30℃时水华的面积大小受到湖面温度和其他因素的共同影响,容易发生大规模蓝藻暴发：30℃以上时过高的表层水温会对蓝藻的上浮聚集具有一定抑制作用：太湖蓝藻全年消亡的临界温度与其初始生长的临界温度相比更低。研究同时发现太湖湖面温度的空间差异是影响蓝藻水华分布迁移的重要因素之一。     

太湖湖滨带藻密度与水质、风作用的分布特征及相关关系

为研究太湖湖滨带水体藻密度、水质及风作用的时空分布特征,于2010年春、夏季调查了太湖湖滨带的水质、藻密度,同时结合风级、风向等数据,运用偏相关法分析了藻密度分布与水质、风作用的相关关系. 结果表明:春季湖滨带水体藻密度低于夏季,平均值分别为1.88×106、1.75×108 L-1,竺山湾、梅梁湾、西部沿岸藻密度较高. 太湖湖滨带水体ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NO₃--N)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Mn)春季平均值分别为0.10、4.48、0.99、2.36、6.46mg/L ,夏季分别为0.16、2.09、0.60、0.43、6.73mg/L,其中高值主要分布在竺山湾、西部沿岸、梅梁湾湖滨带;在时间上,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(DO)春季较高;ρ(TP)、pH夏季较高. 太湖湖滨带春、夏季风作用均以向岸的正作用力为主,夏季和春季风力作用平均值分别为0.26和0.73.风作用值较高的区域出现在梅梁湾、贡湖、西部沿岸. 偏相关分析结果表明:春、夏季藻密度分布均与风作用值呈显著正相关;春季只有透明度与藻密度的分布显著相关,夏季藻密度分布与ρ(COD_Mn)、ρ(SS)呈显著性正相关,而与pH呈显著负相关. 在富营养化严重的太湖,N、P等营养盐已经不再是藻类暴发的限制因子,而风作用及与之密切相关的湖流,北部竺山湾、梅梁湾似口袋状的地理形态,是影响藻密度分布的重要因素;另外,入湖河流污染对北部、西北部湖滨带自生藻类的滋生,水生植物、浮游动物对藻类分布也会有不同程度的影响.      

环境一号卫星CCD数据在生态环境监测和评价工作中的应用价值研究

基于环境一号卫星CCD传感器性能,从生态景观角度入手,针对江苏省地形地貌特征,开展了环境一号卫星CCD数据在生态环境监测和评价工作中的应用可行性研究,结果表明环境一号卫星CCD数据可以满足江苏省生态环境监测和评价工作需要,其时间分辨率和幅宽是开展生态监控和预警的重要优势。     

基于气象条件的太湖湖泛预警研究

2007年5月与2008年5月太湖水域产生的湖泛主要是由蓝藻水华引发的,但是蓝藻水华单纯地在湖湾或岸边浅水区大量堆积并不一定引发湖泛。研究发现,2007年5月与2008年5月的湖泛现象存在相同的触发机制:3d以上时间维持高温(平均气温大于20℃),微风(平均风速小于4m/s),风向基本一致(风向平均绝对偏差小于20°);其后,冷空气过境使得风速短时增大,风向调转180°左右,气温迅速降低,并且这种气象条件持续1d以上。在此研究基础上,给出了切实可行的太湖湖泛预警方案。     

太湖浮游植物种类组成时空变化规律

从2010年的3月到2010年的10月,通过春、夏、秋3个季度的采样,对太湖东部的浮游植物种类组成及其变化进行渊查,发现浮游植物92属279种,太湖东部五个采样点位的浮游植物常见种季节变化明显,而各湖区浮游植物种类绀成空间变化较小。通过对太湖东部浮游植物种类组成的时空变化的规律的初步探索,为预警监测及水环境保护提供技术支持。     

1987—2016年太湖总氮浓度变化趋势分析

基于可获取的太湖国控监测点位总氮监测数据,分析了1987—2016年太湖总氮浓度变化趋势。结果表明,近30年来,太湖湖体总氮浓度年均值在1.74~3.88 mg/L之间,总体呈先上升、后下降的波动变化趋势,1996年浓度达历史峰值;其变化具体可分为上升期、波动期、下降期三个阶段,约以10年为一个阶段。分湖区分析,西部湖区、北部湖区2000—2016年总氮年均浓度与全湖总氮浓度呈明显的正相关,为影响湖体总氮浓度的主要湖区。总氮多年月均值浓度变化显示,2000—2016年湖体总氮多年月均值年内呈较明显的季节变化规律,月均最大值、最小值分别出现在3月和9月。空间变化分析表明,西部湖区的宜武片区及南部湖区的湖州长兴片区为湖体总氮的两个污染扩散核心。湖体总氮主要受15条主要入湖河流汇入影响,这些河流总氮年均浓度整体高于湖体,是太湖总氮治理的重点。     

DNA宏条形码（metabarcoding）技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因上、短的DNA序列来鉴别生物物种,目前已广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往不足以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在单物种和群落水平上区分浮游植物种类的潜力很大。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding）在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

洪泽湖水质富营养化评价

对洪泽湖及其入湖河流水质现状进行了评价,得知洪泽湖及其入湖河流总体水质为劣Ⅴ类,影响两者水质的主要污染物为总磷和总氮。对洪泽湖浮游植物的时空分布及相关因子进行分析,得知洪泽湖目前为轻富营养水平。最后对洪泽湖第一次发生蓝藻聚集现象的原因进行了分析。     

DNA宏条形码(metabarcoding)技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因的DNA序列来鉴别生物物种,目前已被广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往难以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在浮游植物种类鉴别中有很大潜力。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding)在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。