广东大亚湾藻类水华的动力学分析——I.藻类水华的生消过程及其与环境因子的关系

1998年广东大亚湾澳头海域先后后发生日本星杆藻（Asterionella japonica）水华（01-24～02-23）、细弱海链藻（Thalathiosira subtilis）水华（04-08～04-20）、裸甲藻（Gymnodinium spp.)水华（04-09～05-08）、角毛藻（Chaetoceros spp.)水华（05-11～05-20）。本文研究了水华期间藻类的生消过程及其动态变化，并分析环境因子在水华形成和消亡过程中的作用和机制。研究结果显示：稳定、适宜的水温是水华形成的必要条件，水温的急剧改变是水华消散的重要原因。海水盐度的大幅度波动与水华的水密切相关。连续的低光照对藻类有诱导作用，而不同的藻类对光照强度的需求和反应并不完全相同。     

南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅰ)——汉江水华发生的关键因子分析

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,在广泛现场监测、资料收集、调查论证工作的基础上,应用水动力学模型和富营养化动力学模型对汉江水华发生的成因和关键因子进行了分析。汉江水华发生的主要原因有3个:汉江中游进入城区的排污量日趋增大,藻类等生物所需的氮、磷等营养物质严重过量(此乃根本原因);汉江水枯同时长江水位增高使汉江流速变缓,产生类似于湖泊的水流特性;春季气温偏高。在已满足藻类生长需求的营养条件下,流量和流速是制约汉江水华发生的关键(敏感)因子,南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响将主要体现在水文因子上。     

水生植物对淡水水华藻类化感效应的研究进展

化感效应抑制水体中的水华藻类近年来得到了广泛的关注。追溯了化感效应的来源,总结了化感作用的影响因素,抑制的机理进行归纳,综述了水生植物对蓝藻及绿藻的抑制效应,同时列举了释放途径,最后对其应用前景进行展望。     

离子强度对粘土和改性粘土絮凝去除水华铜绿微囊藻的影响

研究了水体的离子强度对粘土和壳聚糖改性粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响 .离子强度的增加有利于粘土对藻类的絮凝去除 .与一般粘土除藻相反 ,壳聚糖改性粘土却在离子强度低的条件下具有更好的除藻效果 ,是适合在湖泊 ,水库和江河等淡水 (低含盐量 )水体中应用的应急除藻技术 .当离子强度从 0.17mol/L降到 0mol/L时 ,海泡石除藻率从 90 %以上降为 70 %以下(投加量700mg/L) ,而壳聚糖改性海泡石的除藻率却从 70%左右升至 95% (投加量仅为 11mg/L) .用粘度法研究了壳聚糖改性海泡石的絮凝机理 ,发现相对低的离子强度更有利于壳聚糖分子链上阳电荷的相互排斥作用 ,有利于壳聚糖分子链的舒展 ,从而可以充分发挥架桥网捕作用 ,利于絮凝除藻 .     

干支流水库调度对三峡库区香溪河库湾垂线平均流速影响研究

为探讨三峡库区干支流水库调度对三峡库区香溪河库湾垂线平均流速的影响,评判其抑制水华的可能性,构建了香溪河回水区平面二维水动力学数学模型。考虑三峡水库起调水位、水位变化方式、水位变化幅度、调度持续时间、支流水库下泄流量等水库调度参数,计算了24种工况。结果表明:三峡水库运行调度期间,香溪河回水区流速很小,为10^-3~10^-2 m/s量级。三峡水库单独调度导致水位抬升,流速减小;水位下降,流速增加;但对库湾垂线平均流速的影响效果不显著,按照影响作用的大小排序依次为:起调水位、水位变幅、持续时间。支流古洞口水库增加下泄流量对库湾垂线平均流速影响较显著。     

巢湖流域氮磷面源污染与水华空间分布遥感解析

基于遥感监测手段,分别应用DPeRS模型和MODIS水华提取方法对巢湖流域氮磷面源污染特征和巢湖水体水华爆发规律进行遥感像元尺度解析,结果表明: 2010年巢湖流域总氮产生量为1900.3t,入河量为846.5t;总磷为244.1t,入河量为76t.巢湖流域农业面源污染对氮素污染贡献最大,而水土流失则对磷面源污染贡献最大;综合巢湖流域氮磷面源污染和水华爆发的时空特征分析,明确氮磷面源污染与巢湖水华具有相关性,并且时间上水华爆发频率较氮磷面源污染具有先滞后后同步的特征,且面源污染负荷与水华爆发面积的相关系数为0.45;在空间上,面源污染负荷较大区域与水华爆发频度较高区域也有较好的匹配性;基于这种相关性,应用DPeRS模型对巢湖流域进行氮磷减排情景分析,结果表明在施肥量减少30%,农村生活垃圾处理率提高到60%,畜禽粪便处理率和城市垃圾处理率提高到80%的情况下,氮磷面源污染平均削减率可以达到50%.     

淡水硅藻水华成因与控制技术研究进展

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,硅藻水华爆发趋势加剧,并对水生态及供水安全产生负面影响.因此明确其形成原因并探索高效的防控技术至关重要.目前关于淡水硅藻水华已有较多研究成果,但缺少系统性整理.淡水硅藻水华爆发的关键因素为温度、光照、营养盐和流速.在原位防控方面,生态调度和扬水曝气等物理技术较为成熟,低剂量的化学药剂处理效果不佳,而生物方法的实施会受到环境条件的限制.联合使用混凝剂和助凝剂或氧化剂可以有效去除硅藻,但硅藻水华范围的扩大致使部分水厂未能及时调整工艺,影响制水效率.本文对硅藻水华的成因及防治方法进行了分析和总结,与蓝藻水华进行比较,并展望后续研究热点,对确保饮用水安全和水体污染控制与治理有着重要意义.     

氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响

通过批量培养实验研究了不同磷水平下N/P比对铜绿微囊藻(蓝藻)和斜生栅藻(绿藻)生长速率的影响,并在太湖蓝藻水华暴发期间,监测了梅梁湾和湖心区水体叶绿素a浓度和氮磷营养盐结构变化,以探讨N/P比对蓝藻优势形成的影响.结果表明, N/P比对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响并不表现在一个确定值上,而与水体氮磷的绝对浓度有关,在0.02mg/L磷浓度下,铜绿微囊藻和斜生栅藻在N/P比为4:1~32:1范围内生长速率均较低(0.067~0.074,0.018~0.022d-1),说明受到营养盐的限制;当磷浓度达到0.20mg/L时, 铜绿微囊藻在N/P比为32:1时生长速率达到最大值(0.240d-1),斜生栅藻在N/P比为64:1时生长速率达到最大值(0.380 d-1);而在磷浓度升高到2.00mg/L时,不同N/P比下铜绿微囊藻和斜生栅藻均达到最大生长速率(0.24~0.25, 0.378~0.381d-1),说明氮磷浓度均比较充足,N/P比对生长速率已经没影响.可见,氮磷浓度比N/P比对两种藻的生长影响更大.与斜生栅藻相比,铜绿微囊藻对氮磷营养的生理需求和最大生长速率均相对较低,属K策略物种,易在低氮磷浓度下形成优势.梅梁湾在水华暴发期间氮浓度一直远低于水华较轻的湖心区,而磷浓度远高于湖心区,进而导致梅梁湾N/P质量比(低于20:1)在水华期间一直低于湖心区(124:1),低N/P比是蓝藻水华暴发导致氮浓度下降,磷浓度升高的结果.     

人工打捞对铜绿微囊藻生长影响的模拟试验

采用一次性培养的方式,在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的对数期和稳定期进行人工打捞模拟试验,通过测定培养液中藻细胞密度,研究人工打捞对铜绿微囊藻生长的影响。结果表明:不同生长阶段的人工打捞对铜绿微囊藻的后续生长影响差异很大;在对数期进行人工打捞,铜绿微囊藻仍可以较好地生长,并且随着打捞强度的加大,微囊藻进入指数生长期的时间延长,所达到的种群最大密度呈升高趋势;而在稳定期进行人工打捞,铜绿微囊藻很快就进入稳定期,抑制了其后续生长。藻体内丙二醛(MDA)积累量和超氧化物歧化酶(SOD)活性测定结果表明,人工打捞消除了微囊藻生长过程中的密度制约,延缓了藻细胞的衰老。     

湖泊水动力对蓝藻生长的影响

对铜绿微囊藻的水动力模拟实验研究表明,流速和温度以及营养盐浓度对藻类生长有着密切影响,且可能存在一定的临界流速.不同营养状态,临界值不同,在N:P为4.5:1情况下推测临界流速为0.50m/s;在N:P为2.7:1情况下推测临界流速为0.30m/s.经太湖湖泊水动力过程的野外实地观测,风速在2.0～4.0m/s时,与水中叶绿素a浓度呈负相关;当风速≥5.0m/s时,叶绿素a浓度降幅最大,并一直维持在该水平.风力导致的水动力条件变化,影响藻类的生长和聚集状态.水动力因素对蓝藻的生长及聚集有着较大影响.