人工生物结皮的发育演替及表土持水特性研究

为了解接种蓝藻对荒漠地区表土持水特性的改善作用,对库布齐沙漠东缘达拉特旗地区人工接种蓝藻后形成的生物结皮进行了发育演替及持水特性研究.结果表明,在人工接种荒漠蓝藻之后,藻结皮能够很快形成,并在一些微环境下藻结皮直接演替为藓结皮(接种2~3 a后).随着结皮的发育演替,表土生物量、多糖含量、厚度以及孔隙度增加,而土壤容重减小;同时,形成结皮之后表土质地也发生了明显的变化,其中沙粒含量逐渐减少,粉粒、黏粒含量增加.实验还发现随着结皮的发育演替,表土含水量与饱和持水量都呈增加的趋势,即:藓结皮>藻结皮>流沙,藻结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.1~1.3倍,藓结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.8~2.2倍.相关分析表明表土含水量及饱和持水量与表土生物量、多糖含量、厚度、容重、粉粒和黏粒含量呈正相关,与表土孔隙度和沙粒含量呈负相关.通过逐步回归分析发现影响含水量的主要因素为表土黏粒的含量,而影响饱和持水量的主要因素为表土孔隙度.     

太湖蓝藻胞内有机质的微生物降解

蓝藻水华消亡时,藻细胞裂解会产生大量的胞内溶解性有机质（I-DOM）.本研究利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和三维荧光-平行因子分析法（EEM-PARAFAC）,考察太湖蓝藻I-DOM在微生物降解过程的组成变化,并研究了温度（20、25和30℃）和I-DOM初始浓度（5、10和20 mg·L^-1）对I-DOM生物降解的影响.结果表明,I-DOM能较好被微生物降解,14 d后,DOC的去除率为50%~74%.初始I-DOM主要包含类色氨酸组分C1（80%）,存在C2（一种广泛存在的类腐殖质,16.0%）和C3（微生物来源类腐殖质,3.7%）;几乎不含C4（微生物来源类腐殖质,0.3%）.微生物降解过程,这些组分既被消耗,同时又能被产生,呈现以下变化趋势：C1组分减少;C2组分变化趋势复杂,其先下降后增加,随后又下降;C3和C4先增加后减少.S_r、E₂：E₃和HIX指标的变化显示,降解过程中,溶液中DOM分子量增大,腐殖性增强.本实验条件的温度和I-DOM初始浓度范围均不改变各组分的变化趋势;3个温度中25℃条件下降解效果最佳;而随着I-DOM初始浓度的增加,I-DOM降解增强.结合笔者关于I-DOM光降解的研究,推断太湖水华消亡产生的DOM可能有以下的归趋：其中类色氨酸能被有效降解,而各类腐殖质难以完全降解;这些类腐殖质芳香性较强,极可能与金属物质发生作用而从水体中去除,被埋藏在沉积物中.本研究有助于探明太湖蓝藻水华消亡产生DOM的归趋.     

铜绿微囊藻和孟氏颤藻在富营养化湖泊中生长特征的模拟研究

为了模拟富营养化状态下2种蓝藻在湖泊中的生长特征,采用大型室内湖泊模拟装置进行了模拟研究,并通过三角瓶实验以及光合作用速率的响应实验对模拟装置中藻的生长特征进行了分析.湖泊模拟装置中,铜绿微囊藻和孟氏颤藻在对数生长期的特征生长速率分别为0.43d-1和0.32d-1,但对数生长期很短,仅3～4d.在对数期后有一个很长的"线性期",即生物量随时间近似成线性增长.在氮、磷较为充分的条件下,由于较强的光合作用导致了水体pH的升高,以及生物量增高导致了藻的自遮蔽作用,使藻的生长容易出现碳源限制和光限制.受水下光的影响,2种藻细胞内叶绿素a含量在对数期内一直增大.随后颤藻细胞内叶绿素a含量又逐渐降低,而微囊藻细胞内叶绿素a含量仍保持较高的水平,其原因可能是微囊藻能适应更高的pH.     

草鱼池塘水体细菌群落对蓝藻源DOM的降解及其碳代谢特征变化

以水华发生草鱼养殖池塘为背景,利用紫外-可见光谱和BIOLOG-ECO技术探讨了水体细菌群落对蓝藻源溶解性有机质（Algae-derived Dissolved Organic Matter, A-DOM）的降解,并分析了降解过程中细菌群落的碳代谢特征变化.结果显示,在细菌群落不同培养时期（0、12、36、60 h,分别记为B0、B12、B36、 B60）,A-DOM的紫外光谱吸收曲线变化明显（主要表现在0~36 h,240~280 nm处吸光度）,其相对含量（以α_（280）表征）随培养时间延长而逐渐降低（p<0.05）,而分子量（E₂/E₃）和芳香性程度（SUVA₂₅₄）逐渐增大（p<0.05）,这些揭示了细菌群落对A-DOM的显著降解作用.降解过程中,水体pH及DOC、TN、TP、NO₃^-、PO₄^3-浓度均有不同程度的降低,而NH₄⁺、NO₂^-浓度则呈显著升高（p<0.05）;细菌群落碳代谢能力及代谢多样性指数Shannon、Simpson及McIntosh均呈先增大后减小的变化,其中对糖类和羧酸类碳源的利用能力变化显著（p<0.05）;PCA分析进一步表明,细菌群落碳代谢方式存在差异且主要表现在B0、B12、B36之间;相关性Heatmap图及RDA分析显示,细菌群落对A-DOM的降解利用与其碳代谢多样性的变化密切相关,且DOC和pH是影响群落代谢功能变化的主要环境因子.研究认为,草鱼养殖水体细菌群落能有效降解利用A-DOM,降解过程中群落碳代谢特征会发生明显变化并主要受水体pH及A-DOM含量的影响.     

太湖竺山湾春季浮游细菌群落结构及影响因素

为研究太湖竺山湾春季浮游细菌群落结构,利用高通量测序对竺山湾4个采样点(雅浦港、沙塘港、竺山湖南和椒山)浮游细菌的16S rRNA基因进行序列测定.结果表明:测序文库的覆盖率很高,测序结果完全可以代表样本的真实情况;椒山的物种丰富度最高,但物种分布均匀度较低;竺山湾主要优势菌门为蓝藻门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),蓝藻门平均丰度高达64.73%,正处于水体复苏阶段,已有蓝藻水华暴发态势.属水平优势细菌主要有鱼腥藻属(Anabaena)、hgc I_clade、CL500-29_marine_group、微囊藻属(Microcystis)、聚球藻属(Synechococcus)和分枝杆菌属(Mycobacterium);运用冗余分析(RDA)探讨浮游细菌与环境因子的关系,结果表明,水温、Chl-a、NH+4-N、DO和PO3-4-P是影响浮游细菌群落的主要环境因子,其中,DO能显著影响微囊藻属,营养盐和水温对其也有一定程度影响.     

蓝藻死亡分解过程中胶体态磷、氮、有机碳的释放

从太湖采集蓝藻,通过室内培养观测了其死亡分解过程.用切向流超滤技术获取水中胶体物质,定期监测水样的胶体态、颗粒态、真溶解态及离子态磷、氮、有机碳含量.结果表明,在蓝藻死亡分解过程中,水体胶体态磷、氮、有机碳和颗粒态磷、氮含量均显著升高,胶体态磷(CP)、胶体态氮(CN)、胶体态有机碳(COC)含量分别达到培养用水相应初始含量的5倍、9倍和5倍.说明蓝藻的分解会释放出大量胶体态和颗粒态营养盐.总结出了水华蓝藻死亡分解过程释放营养盐的概念模型.     

江苏省太湖应急防控形势及对策体系研究

对2008年-2010年来太湖水质状况、蓝藻暴发状况及影响因素、湖泛发生状况及成因、蓝藻生长对湖体水质的影响、蓝藻与湖泛对饮用水安全影响进行了研究.简述了环保、建设、水利、气象、中科院南京地理与湖泊研究所等部门和单位,在监测预警、供水保障、调水引流、打捞蓝藻、生态清淤、控源截污、人工增雨、统筹协调等方面团结协作、多措并...     

太湖水华蓝藻中元素的组成及其环境意义

利用电感耦合等离子质谱仪对2008年7、9和10月采自太湖南泉水域的水华蓝藻样本中19种元素(Na、Mg、K、Ca、Zn、Mn、Fe、Al、Cu、Cr、Co、Ni、As、Se、Mo、Ag、Tl、Cd和Pb)的质量含量(w)及组成变化进行研究。结果表明,在藻华中w较高(1 000μg.g-1,以干质量计)的常量元素或有益元素为Ca、K、Na、Mg、Al、Fe。其中,w(Ca)和w(K)较高(4 000μg.g-1),w(Ca)随月份变化不大,而w(K)、w(Mg)、w(Na)则逐月升高。w(Al)、w(Fe)变化较大,7月最高(1 000μg.g-1),之后迅速降低(400μg.g-1);藻华中w在10~100μg.g-1之间变化的元素为Mn、Zn、Ni、Cu,其中,7月这4种元素w均最高,9~10月则降低。藻华中还检出痕量元素Co、Mo和Se,Tl未检出。藻华中积累的有毒元素中w(As)较高(5~15μg.g-1),而w(Cr)、w(Cd)、w(Pb)、w(Ag)均较低(5μg.g-1)。有毒元素w最高值均出现在7月。基于上述结果,推算出2007—2009年采取物理方法除藻从太湖中移除的元素量约为:K595.89 t、Ca 544.03 t、Mg 181.18 t、Al 83.06 t、Na 63.97 t、Fe 55.45 t、Mn 2.99t、Zn 2.26 t、Ni 1.67 t、Cu 1.11 t、As 0.76 t、Cr 94.5 kg、Cd 82.70 kg、Se 45.01 kg、Pb 37.64 kg、Co 32.27 kg、Mo5.41 kg和Ag 2.46 kg。该研究不仅可为进一步寻找关键元素在蓝藻水华爆发过程中的限制作用及其机制提供基础数据,同时也可为评价利用物理除藻方法去除太湖中有毒元素和降低有可能促进藻华发展的营养元素的负荷量的有效性,从而保护和修复渔业环境提供理论依据。     

不同温度和营养盐质量浓度条件下藻类的种间竞争规律

淡水浮游植物的季节性周期变化有一定的规律性,但营养负荷也会影响浮游植物种群的组成和演替.通过室内实验研究了不同温度和营养盐质量浓度条件下微囊藻和栅藻生长和种间竞争规律,结果表明:无论单独生长还是存在竞争,微囊藻在35 ℃下生长最好,栅藻在25 ℃时生长最好;存在竞争时,15 ℃和25 ℃条件下,微囊藻的最大现存量的最大值出现在磷的质量浓度为0.5 mg·L-1时;35 ℃条件下,微囊藻的最大现存量随营养盐质量浓度的升高而增大;各温度下,栅藻的最大现存量基本随营养盐质量浓度的升高而增大.浮游植物的种群组成受营养盐质量浓度的影响,营养盐质量浓度偏高的水体绿藻易成为优势种,营养盐质量浓度偏低的水体蓝藻易成为优势种;重富营养化的水体中,虽然高温时蓝藻数量增多,但由于绿藻的抑制作用,全年以绿藻为主.     

淡水水体中微囊藻毒素的监测技术

随着水体富营养化的日益加剧 ,有毒蓝藻水华在世界范围内频繁发生。有毒蓝藻产生的毒素对人类和动物有潜在的危害 ,迫切要求对水体中特别是饮用水源中的蓝藻毒素进行监测。微囊藻毒素是蓝藻产生的一类环状七肽 ,可以抑制蛋白磷酸酶 1和 2 A。微量微囊藻毒素还促进肿瘤的发生。简要介绍了近年来发展起来的几类微囊藻毒素监测技术 ,以期引起有关部门的重视