水生植物化感抑藻作用机制研究进展

富营养化引起的藻华问题是当前许多水体面临的重大环境问题。化感抑藻现象的发现为这一问题的解决提供了一种新思路。目前,已发现很多水生植物具有化感抑藻效应,通过恢复受污染水体的水生植被群落来进行水体修复的工程案例逐渐增多,但对水生植物抑藻机制的研究还不够深入,化感作用机理的揭示对于藻生理生态研究和水华的控制有重要意义。文章主要从生理生化的角度介绍最近几年水生植物及其化感物质的抑藻机制研究进展,指出化感物质可能的抑藻机制,包括:化感物质对细胞膜,呼吸作用和光合系统Ⅱ(PSⅡ)造成影响,化感胁迫后胞内活性氧(ROS)水平升高而导致藻氧化胁迫,NO作为化感作用的信号分子,介导藻细胞的程序性死亡。不同化感物质作用靶点的探寻,化感物质在胞内转化途径,化感物质介导信号分子调控网络以及化感物质诱导的程序性死亡的研究将会是今后化感抑藻机理研究的重要方面。     

三峡库区支流澎溪河水华高发期环境因子和浮游藻类的时空特征及其关系

分别在2014年春季和夏季三峡库区水华高发期,在库区北岸最大支流澎溪河流域从其河口处逆流而上至回水末端共布置8个采样点,对浮游藻类和环境因子进行了监测,运用数理统计分析手段,对浮游藻类的群落结构及其与环境因子的关系进行了分析.结果表明在4月中旬,除河口样点外,其他采样点水体出现分层,但断面多只有温跃层和滞温层,而没有混合层;上游水体层次间温差高于下游水体;各采样点的水深以及表层水体(水面向下至0.5 m深的水层)的水温、浊度、p H、电导率、溶解氧、叶绿素a、总氮和总磷的空间分布差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类25种(属),丰度在(2.76~145.8)×10~4cell·L~(-1)之间,以角甲藻(Ceratium hirundinella)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;上游接近支流来水的样点S7(63.4×10~4cell·L~(-1))和S8(145.8×10~4cell·L~(-1))水华最为严重;硝酸盐氮、水温、p H、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.在7月下旬,水体分层,趋势与春季相似;各采样点深度和0~0.5 m水层的水温、浊度、氧化还原电位、p H、电导率、叶绿素a、氨氮、硝酸盐氮、总氮和总磷的空间分布仍然差异显著(ANOVA,P0.05);共检测到浮游藻类46种(属),丰度在(9.56~278.88)×10~4cell·L~(-1)之间,总体以席藻(Phormidium sp.)为主要优势藻,鱼腥藻(Anabaena sp.)为次优势藻;下游接近澎溪河河口的样点S2(216.44×10~4cell·L~(-1))、S3(278.88×10~4cell·L~(-1))和S4(108.12×10~4cell·L~(-1))水华严重;浊度、水深、总氮、氧化还原电位、电导率和溶解氧是藻类生长的决定因子.水体分层与水华形成有重要关系.     

北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制及其阈值分析

季节性藻类水华严重威胁供水安全,为探明北方富营养分层型水库藻类季节性暴发机制,以李家河水库为例,于2017～2020年开展长期连续高频监测,采用传统藻群和功能藻群分类法,并耦合局部加权回归法和边界分析模型,提炼藻华季节性(春季和夏季)演替规律及暴发环境因子阈值.结果表明：(1)春季和夏季藻华演替规律及响应机制不同,春季以绿藻、硅藻和甲藻为主,而夏季以绿藻、硅藻和蓝藻为主;其中,春季以低温、小型且高比表面积藻为主,而夏季以高温、大型或团状且低比表面积藻为主;藻类生理和形态特征差异是造成季节性藻华的主要内因;(2)春季和夏季藻华主要驱动因子不同,春季藻华主要为水温、混合层深度(Z_mix)和光利用率(Z_eu/Z_mix)控制,而夏季藻华主要受水温、Z_mix、Z_eu/Z_mix和总磷(TP)的共同影响;主驱动因子的变化差异是诱发季节性藻华的主要外因;(3)春季和夏季藻华暴发的水环境阈值不同,春季藻类暴发的水温、Z_mix和Z_eu     

基于水华风险控制的再生水景观水体水力停留时间阈值研究

再生水景观利用是解决城市景观用水短缺的有效途径之一。但较高氮磷浓度的再生水进入流动性较差的景观水体中极易发生水华现象。在现有再生水排放标准下,水力停留时间的调控是控制景观水体中微藻生物量的有效手段。根据微藻生长模型和水质动力学模型,提出了基于水力停留时间调控的景观水体水华控制方法及其阈值确定方法。通过计算,得到再生水氮、磷浓度执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》A标准(总氮15 mg/L,总磷0.5 mg/L)对应的水力停留时间阈值为2.477 d;执行DB11/890—2012北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》A(总氮10 mg/L,总磷0.2 mg/L)对应的水力停留时间阈值为5.034 d;执行昆明市地方标准DB5301/T43—2020《城镇污水处理厂主要污染物排放限值》A级(总氮5 mg/L,总磷0.05 mg/L)对应的水力停留时间阈值为21.659 d, B级(总氮10 mg/L,总磷0.3 mg/L)对应的水力停留时间阈值为3.783 d, C级(总氮15 mg/L,总磷0.4 mg/L)对应的水力停留时间阈值为2.811 d;执行91/...     

流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响

为讨论流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响,本文研究了铜绿微囊藻在0.0,0.3,0.6,0.9Pa切应力作用下的生长情况,并分析了藻细胞生理指标以及藻液指标的变化情况.结果显示,低于0.6Pa的切应力能使藻细胞密度和光合色素含量不断增加,从而促进铜绿微囊藻的生长繁殖.其中0.6Pa对藻细胞生长最有利,此条件既能提高藻细胞光合作用强度和营养盐利用率,又未过度破坏细胞结构.但0.9Pa高切应力将通过对藻细胞结构的破坏来影响膜渗透性,进而抑制铜绿微囊藻生长与代谢.研究表明,流体切应力对铜绿微囊藻细胞的影响体现为“低促高抑”,即适度切应力能够增强铜绿微囊藻细胞的活性,而高切应力会抑制其生长.本文结果将为湖泊水库等水体铜绿微囊藻水华的预防和治理提供了新的思路和方案.     

HA1絮凝剂在供水水库水华应急处理中的应用研究

2006-04华南一座供水水库发生卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）水华,供水口形成藻细胞的堆积,浮游植物、蓝藻、卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）的细胞密度分别高达7.3×10⁷、7.2×10⁷、4.1×10⁷ cells·L^-1.为保障正常供水,于04-22～04-30用小孔径的网和防水膜对供水口进行区域分隔,改变水流方向,同时在水面喷射以铁盐为核心的HA1絮凝剂控制水华.处理第1 d,浮游植物、蓝藻、卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）的细胞密度分别降至5.3×10⁶、4.7×10⁶、2×10⁶ cells·L^-1,去除率分别达到93%、94%和95%.处理期间,藻细胞密度平均为1.2×10⁷ cells·L^-1,最高不超过2.0×10⁷ cells·L^-1,不同藻类门的处理效果不同,蓝藻的数量大幅度下降,绿藻、硅藻的种类和数量略有增加,说明HA1絮凝剂在本次应急处理方案中对蓝藻具有较好的去除效果.     

水生植物化感作用应急处置海洋赤潮和淡水水华

近年来,植物化感作用逐渐成为控制藻类暴发的一种新技术。根据国内外的研究成果,着重从水生植物化感作用、化感抑藻物质、应急处置藻类方法、海洋赤潮和淡水水华的应急处置及机理进行评述,并对该技术今后的发展予以展望。     

数据缺失条件下基于MLP神经网络的水华风险预警方法研究

针对水华风险预警过程中相关监测指标数据缺失的问题,借鉴多元统计和随机分析构建了一种缺失数据插补方法,用于弥补现场调查数据的不足.基于主成分分析,对水华相关影响指标进行降维,确定水体水华风险预警模型的输入层变量.同时,采用多层感知器(MLP)人工神经网络模型对水华表征指标叶绿素a的浓度进行预测,并引入风险概率的概念,提出了水华风险概率计算公式,完善了水华预警的风险表达.最后以三峡库区典型支流大宁河为案例的研究证明了上述方法的可操作性.研究结果显示,插补数据条件下和未插补数据条件下的大宁河水华风险预警模型决定系数分别为0.9711和0.7769,前者的模型准确性更高,叶绿素a浓度预测效果更好;预测时段内大宁河11 d为水华蓝色预警(无警)级别,水华发生的风险概率为1.99%~18.61%;1 d达到水华橙色预警(中警)级别,水华发生概率为90.48%.     

三峡库首回水区水华期间污染因子变化趋势及相关性分析

摘要：2011年3月，三峡库区夷陵区段回水区发生水华，水体呈红棕色。在水华爆发期间，水体中溶解氧、pH值、高锰酸盐指数、总氮、总磷均出现异常偏高现象。通过对水华期间污染因子跟踪监测，对该水域水体中污染因子变化趋势进行分析，同时对各污染因子之间相关性进行讨论，最后分析了相关原因。     

大宁河春季浮游藻类“水华”及其营养限制

报道了大宁河2004年春季和2005年春季浮游藻类的种类组成、垂直分布、数量、生物量以及C含量的调查结果，并应用多样性指数、丰富度指数和均匀性指数对其水质进行了综合评价；对大宁河蓄水后出现的富营养化现象和春季发生“水华”的原因进行了探讨，同时提出了控制水体富营养化的建议。2004年春季，藻类优势种为美丽星杆藻〖WTBX〗（Asterionella formosa）、卵形隐藻（Cryptomonas ovata）、里海小环藻（Cyclotella caspia）和新星形冠盘藻（Stephanodiscus neoastraea）；2005年春季的优势种为实球藻（Pandorina morum）、空球藻（Eudorina elegans）、里海小环藻(Cyclotella caspia)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata)〖WTBZ〗。2004年和2005年的细胞密度、生物量和C含量分别平均为171.1×105 cells/L，12.2 mg/L，1 732.2 μg C/L和113.1×105 cells/L，10.1 mg/L，1 395.9μg C/L。对2005年春季熊猫洞采样点“水华”水进行生物测试的结果表明，P是藻类生长的限制因子。研究认为，控制大宁河沿岸带生活污水的排放量并减少由于农田地表径流所带来的营养输入是防止该河加重富营养化和发生“水华”的关键。