基于3种时间序列模型的九龙江河流库区藻华预测

湖库富营养化和有害藻华是全球性生态环境问题,藻华预测与早期预警是保障湖库水源地供水安全的关键技术.如何基于高频水生态在线监测数据进行藻华的实时动态预测成为水生态管理领域的重大需求.本研究以福建省九龙江江东库区(水源地)为例,利用3年连续观测的逐时平均总叶绿素a浓度数据,对比研究了SARIMA、Prophet和LSTM(长短期记忆神经网络)3种时间序列模型在藻华(日平均叶绿素a大于15μg·L^-1)预测方面的效果.结果表明：(1)时间序列模型要求参数少,灵活性强,能清晰反映水质特征和未来变化趋势,可弥补传统藻类监测预警方法的局限性;(2)基于深度学习框架的LSTM模型,具有独特的迭代优化算法,对藻类非线性变化特征的识别和预测能力较强,其总叶绿素a逐日预测和7日预测效果均显著优于SARIMA模型和Prophet模型;(3)输入数据长度会在一定程度上影响模型预测效果,最优的输入数据时间长度为7 d;输入数据频率对预测效果也有影响,在预测非藻华日时,小时数据的预测效果优于日频率数据;在预测藻华日时,两种频率数据无显著差异,但日频率数据能更准确识别藻华日特征.总结起来,基于...     

“加压上浮法”应急除藻技术在水源地的应用示范

近年来,太湖蓝藻水华问题日趋严峻,除藻技术是解决该问题最直接而有效的手段,对现有各类除藻技术进行了比较,并以"加压上浮法"应急除藻技术在苏州阳澄湖局部地区的示范工程为例,介绍了该方法的技术原理、技术实现以及在工程应用中的实际意义,为同行在水源地或特殊功能区除藻技术的应用提供参考。     

藻型湖泊大量藻类衰亡后致嗅物的分析以及水质变化的研究

藻类大量死亡后极易产生致嗅物.我们模拟了藻类的生长死亡过程,观测除藻后水体理化性质和生物性质的改变情况以及致嗅物的成分及浓度,以确定致嗅物质产生的途径.由于藻类死亡后细胞解体,藻类细胞中的氮、磷物质释放到水体中,导致水体的富营养化程度反而升高,而叶绿素-a也呈现下降趋势,整个试验过程后期溶解氧为0,水体产生嗅味物质,可采用吹扫捕集/固相微萃取—气相色谱—质谱法和顶空固相微萃取气质联用法分析致嗅物质.实验证明,当藻型湖泊的藻类被基本去除后,整个水体的初级生产力受到严重的破坏,威胁到水生态系统的安全性,可导致水体进一步恶化.     

蓝藻资源化技术研究及应用进展

针对蓝藻资源化问题,概述国内外利用蓝藻制备有机肥、提取高纯度藻蓝蛋白、制备活性炭和藻粉这4种利用方式的特点、现状及应用进展。提出,应从高温好氧堆肥技术、藻蓝蛋白提取技术和藻水分离技术这3个方面,解决其关键技术问题并进行进一步研究开发。     

二元联合作用藻红外测试方法——以重金属为例

为检验二元联合作用藻红外测试方法的可行性,用Cu~(2+)、Fe3+、Mn~(2+)、Al3+、Cr3+、Hg~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)进行了二元联合作用测试实验。结果显示:联合药液的参照浓度与单药液的参照浓度比为0.5:0.25的有15组二元组合,为2.0:1.0的有10组二元组合,为1.0:0.5的有11组二元组合;在9种重金属的36组二元联合作用测试结果中出现拮抗作用、相加作用、协同作用,表明联合作用类型表现出多样性;14组拮抗作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为93%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,21组相加作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为86%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,1组协同作用重现性67%;36组联合作用测试结果的再现性为50%~100%、再现性的出现率为86%,重现性为67%~100%、重现性的出现率为100%。上述分析可知,9种重金属的36种二元联合作用测试结果具有较好的多样性、再现性、重现性,表明测试条件、藻温测试方法、三指标评价法能够保证藻响应温差和藻响应药品评价结果的质量,参照浓度分析方法、联合作用评价方法能够控制联合作用分析结果的质量;藻响应的有毒有害物都存在敏感浓度,用参照浓度分析方法可分析出藻响应有毒有害物的参照浓度。因此,藻红外测试技术可以用于测试重金属、农药、有机药品、抗生素等的二元联合作用。     

铜、镉联合胁迫对羊角月牙藻的自由基氧化损伤影响研究

分析了铜和镉联合胁迫对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的影响,运用国内应用较少的新型技术——叶绿素荧光技术检测了胁迫下微藻的最大光能转化效率(Fv/Fm)受到的影响,并尝试通过膜脂过氧化损伤产物丙二醛(MDA)和其他指标在胁迫下的变化,对铜、镉联合胁迫机制进行初步探究。结果表明:(1)羊角月牙藻在铜、镉联合胁迫下生长受到抑制,表现出明显的浓度-效应关系。铜、镉的联合胁迫的相加指数为-1.63,表现为典型的拮抗作用。(2)通过叶绿素荧光技术的应用,探明Fv/Fm随毒性浓度的变化表现为浓度-效应关系,毒性浓度越大,羊角月牙藻的Fv/Fm越低,但在低毒性浓度刺激时随胁迫时间延长有回升迹象。(3)随毒性浓度的增加,羊角月牙藻的MDA增加,表现为显著的浓度-效应关系;可溶性蛋白质大体呈先升后降的趋势。(4)铜、镉联合胁迫下,MDA与羊角月牙藻生物量、Fv/Fm呈显著负相关。脂质过氧化是导致生物量下降和Fv/Fm受抑制的原因之一。(5)在微藻体内铜、镉发生拮抗作用的机制也可能与重金属的脂质过氧化作用由于拮抗受到抑制有关。     

丝藻对含钼废水中MoO_4~(2-)的吸附特性及机制研究

研究了丝藻对含钼废水中MoO2-4的吸附作用。分别考察了初始pH、吸附时间、温度、投加量以及竞争离子等5个因素对吸附过程的影响,并应用吸附热力学和动力学方法对吸附机制进行了探讨。结果表明,丝藻在初始pH 1、吸附时间40min、投加量为1.0g以及30℃条件下,对含钼废水中MoO2-4的去除率达82%,平衡吸附量为0.657 0mg/g。PO3-4对MoO2-4的吸附具有较强的拮抗作用,平衡吸附量下降至0.380 0mg/g,SiO4-4对MoO2-4的拮抗作用相对较弱,而SO2-4对MoO2-4的吸附却有一定的协同作用。丝藻对MoO2-4的吸附等温数据更符合Langmuir吸附等温模型,准二级动力学方程拟合的吸附动力学过程相关性较高,20、25℃下的R2都在0.99以上。说明丝藻吸附MoO2-4属于化学吸附,受化学反应速率控制,且丝藻可以应用于含钼废水治理领域。     

阳宗海沉积物中磷的稳定性

絮凝剂(Fe Cl3)治理阳宗海砷污染的过程中,水体中的磷被大量沉积进入底泥,弄清其是否会在环境条件变化后发生反溶形成二次污染对湖泊富营养化防治具有重要意义。通过模拟实验模拟泥-水界面p H变化、物理扰动和微生物活动的变化,旨在分析这些环境因子变化对沉积物中磷溶出的影响。结果表明,阳宗海水体在目前这种磷浓度下,底泥的磷会随时间的增加而溶出再次造成水体磷污染,当暴露在清洁水条件下时磷的释放率会增加;这种由于絮凝剂吸附沉淀到湖底的磷,在上覆水p H增加0.5时底泥磷解吸附释放速率增加;每年秋季湖泊上下层水的交换活动会造成水体磷浓度的季节性升高,形成不可忽视的磷内源。而夏季水温分层导致湖泊底部厌氧,使厌氧微生物活性增强,这将进一步促进底泥中磷的释放。     

基于改性凹凸棒土的强化混凝处理高藻低浊原水工艺

针对水厂低浊高藻水的处理难题,研究了改性凹凸棒土(改性凹土)联合聚合氯化铝(PAC)强化混凝的除藻除浊效果。设计实验原水条件为叶绿素a(chl-a)浓度为98.58~110.35μg/L,浊度(5.6±0.5)NTU。考察了PAC和改性凹土的复配投加量、混凝沉淀时间、pH、投加顺序、搅拌速率等工艺参数对Chl-a和浊度耦合去除效果的影响。结果表明,"PAC+改性凹土"对Chl-a和浊度的去除效果明显优于单投PAC的效果。当PAC投药量12 mg/L,改性凹土投药量10 mg/L,沉淀时间20 min时,对Chl-a和浊度的去除率可分别达到92.5%和89.2%,可至少减少40%的PAC投量,且形成的矾花密实,沉降速度快,去除效率高。最适pH范围为7~8。投加顺序应为先投加改性凹土,混合搅拌转数宜慢速,可控制为50 r/min。     

溶藻细菌L8的溶藻活性代谢产物对水华鱼腥藻光合特性的影响研究

从广州城区某富营养化池塘筛选出1株溶藻细菌L8(简称L8菌),研究了L8菌的溶藻活性代谢产物(简称L8菌溶藻产物)对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)光合特性的影响。结果表明,L8菌溶藻产物能够使水华鱼腥藻中的类胡萝卜素、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的含量显著升高,经L8菌溶藻产物作用7d后,3者分别升高了35.7%、63.2%和185.7%,而叶绿素a含量下降了51.3%;经L8菌溶藻产物作用7d后,水华鱼腥藻的光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学效率、潜在活性以及光合电子产量均明显降低。低温(77K)荧光发射光谱的变化表明,光合色素相对含量的变化导致光能在水华鱼腥藻2个光系统之间的分配发生了变化,影响了光能在光系统Ⅰ(PSⅠ)、PSⅡ中的分配,进而影响了水华鱼腥藻的光合作用效率。