基于高频监测的千岛湖湖心藻类时空变化研究

为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征,在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标,对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测.结果表明：在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底),水库藻类总量出现峰值;不同门藻类的数量峰值出现时间有差异,硅藻门、甲藻门的藻类数量峰值出现在4月底至7月下旬,蓝藻门和绿藻门藻类数量峰值出现在6月中旬至9月初;不同门藻类在垂向上出现数量峰值的深度也不同,绿藻门藻类数量的垂向峰值出现在1 m左右的表层,而蓝藻门、硅藻门、甲藻门的垂向数量峰值出现在3～5 m的次表层.统计分析发现,温度、总磷浓度和光照强度与湖心区藻类细胞密度时空变化显著相关.暴雨过程会对藻类群落结构变化产生两方面影响：一方面会降低温度和光照强度,抑制藻类生长;另一方面会带来大量的营养盐,刺激藻类生长.研究显示：藻类荧光分析仪等高频监测浮标能高效捕捉藻类水华等关键水生态风险过程,能为湖库水源地水质风险提供预警信息;在极端天气事件发生频率增加的气候背景下,应加强对灾害性藻类异常增殖问题的关注.     

基于NARX神经网络的千岛湖藻类短期预测模型构建

局部水域的藻类异常增殖现象逐渐成为千岛湖面临的水环境保护难题. 构建以数据驱动的水华预测模型,实现对重点水域叶绿素a (Chla)浓度短期动态变化的预测,是快速应对潜在水华风险的有效手段之一. 鉴于NARX神经网络在预测非平稳时间序列动态特征方面的优势,以千岛湖国控监测断面小金山2016—2019年Chla的高频时间序列作为研究对象,对Chla剖面数据进行沿深平均、缺失值插补后,分别以连续3 d和连续7 d的Chla浓度作为输入,构建了基于NARX神经网络的藻类预测模型,用于预测未来0.5~7 d Chla浓度的变化,探讨了相关参数设置、训练及评价方法,并针对不同的预见期分析了模型性能. 结果表明:① 模型预测性能稳定,预测值与实测值相关系数保持在0.8~0.9之间,均方误差在15~30之间. ②随着预见期的变化,模型性能不同. 其中,在未来0.5~4 d的预测中,使用连续3 d的 Chla浓度作为输入的预测效果较好;在未来4.5~7 d的预测中,使用连续7 d的Chla浓度作为输入的预测效果较好. 研究显示,该模型可以较为准确地预测未来0.5~7 d的Chla浓度,可为构建以数据驱动的千岛湖水华监测预警系统提供科学依据.      

典型蟹塘底泥中金属分析与重金属污染评价

对4个典型蟹塘以及蟹塘附近河流底泥采用等离子发射光谱仪(ICP-OES)进行金属含量分析。结果显示:NaAlFeMgMnBaSrZnCrLiNiCuSbPbAsCoCd,其中《无公害水产品产地环境要求》中规定的Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、As分别采用地累积指数法和潜在生态风险指数法(RI)对其进行评价。这两种评价方法的结果表明,Cd是造成蟹塘以及附近河流污染的重要因素。     

白鲢罗非鱼对微囊藻毒素急性、亚急性毒性响应

为了探究不同控藻鱼类对产毒微囊藻的适应机制,为生物操纵的鱼种选择提供依据,研究了白鲢和罗非鱼对微囊藻毒素（MC）的生物富集、降解,及两种鱼对毒素的抗性、解毒机制的差异性.结果发现：在喂食微囊藻实验中,白鲢、罗非鱼对MC日摄入量达到10mg/kg,2种鱼均对MC有较强抗性.微囊藻经鱼摄入后,MC总含量在白鲢、罗非鱼粪便中分别下降到71.5%、6.0%,罗非鱼对MC降解能力远高于白鲢.白鲢和罗非鱼的肝系数分别从（1.19±0.21）%、（2.24±0.19）%下降到（0.79±0.06）%、（1.72±0.07）%,均表现出显著差异性下降（P<0.05）.微囊藻毒素在白鲢、罗非鱼肌肉中积累量分别为（1.57±0.31）μg/kg、（10.81±6.52）μg/kg （鲜重）、肝脏中积累量分别为（4.28±1.64）mg/kg、（2.48±0.15）mg/kg （鲜重）.MC在白鲢、罗非鱼肌肉、肝脏中的积累量均存在显著差异性（P<0.05）.罗非鱼肌肉中毒素含量是白鲢的6.9倍.在微囊藻毒素LR （MC-LR）对白鲢和罗非鱼的急性毒性效应实验中,MC-LR对白鲢、罗非鱼的LD₅₀为270和790μg/kg,罗非鱼对毒素有更强耐受性.喂食毒藻和i.p.注射MC均导致白鲢和罗非鱼肝细胞内脂滴大量出现.2种鱼在MC-LR注射后,谷胱甘肽（GSH）含量均表现出6h内明显下降.6h后两种鱼GSH含量均逐步回升,二者差异显著（p<0.05）.实验结果表明,罗非鱼对MC降解能力远高于白鲢.白鲢主要摄食群体微囊藻的群体胶鞘和附着细菌,胞内微囊藻毒素释放量小,白鲢这种摄食机制导致它能以产毒微囊藻为食而受到较轻危害.罗非鱼体内消化酶对微囊藻和MC具较强的消化降解能力;GSH含量及相关酶活性水平高,对体内毒素清除效率高.从食用安全性角度出发,与罗非鱼相比,白鲢是更适合用于控制蓝藻水华的鱼种,可广泛应用于蓝藻水华控制中.     

多级串联表面流库塘-湿地净化农田径流效果评价

农田径流已成为湖泊流域非点源污染治理的主要制约因素.为研究多级串联表面流库塘-湿地中各级表面流湿地对洱海流域农田径流水体的净化效果,以大理市喜洲镇美坝村新建的多级串联表面流库塘-湿地为研究对象,跟踪监测其各级表面流湿地进、出水中ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）,分析水质净化效果及营养盐质量浓度沿程变化规律.结果表明:①多级串联表面流库塘-湿地出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）平均值分别为1.77、1.18和0.05 mg/L,低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准限值,TN、NO₃--N和TP去除率分别为57.75%、65.54%和67.43%.②农田径流在经过沉淀池、一级和二级表面流湿地后,对TN、NO₃--N和TP的去除率已分别达45.35%、52.21%和50.59%,且二级表面流湿地中出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）分别为2.36、1.69和0.06 mg/L,已达到较好的出水水质.③氮、磷营养盐质量浓度沿程削减模型拟合结果表明,指数削减模型较适宜表征TN、NO₃--N在多级串联表面流库塘-湿地中的沿程削减过程,而TP的最佳削减模型为线性削减模型.研究显示,多级串联表面流库塘-湿地对农田径流具有较好的净化效果,其对营养盐净化作用主要体现在前两级表面流湿地.      

不同营养水平下沉水植物的抑藻效应

控制水体的营养盐浓度,尤其是磷浓度,可以控制藻类水华的发生.然而,经济成本很高.相对藻类而言,沉水植物对水体营养盐升高敏感性更低,且沉水植物的存在可以改变藻类的群落结构和生长速率.为探讨沉水植物在营养盐与蓝藻水华控制关系中的作用,本研究探讨了有无水生植物存在下,不同营养盐浓度(磷浓度分别为0.025、0.05、0.1 mg·L~(-1),对应地表水Ⅲ～Ⅴ类)下蓝藻水华暴发(chlorophyll-a10μg·L~(-1))的频率、强度和持续时间.结果表明,初始藻浓度为5μg·L~(-1)和10μg·L~(-1)情况下,3种磷浓度下都会发生水华,磷浓度的升高会导致蓝藻水华暴发的强度和持续时间增加.然而,在加入水生植物金鱼藻后,初始藻浓度为5μg·L~(-1)的条件下,没有形成水华.初始藻浓度为10μg·L~(-1)的条件下,各处理组在实验初始时会形成短暂水华,之后,各处理组的叶绿素a浓度均低于10μg·L~(-1),显示蓝藻生长受到抑制.因此,沉水植物存在情况下,在营养盐较高的水体,蓝藻水华也不会发生.     

闽江河口养殖塘水体溶存氧化亚氮浓度及扩散通量研究

水产养殖生态系统由于其高氮负荷而成为氧化亚氮(N_2O)的潜在释放源.本文以福建闽江河口养虾塘为研究对象,采用静态顶空-气相色谱法测定分析了表层水体溶存N_2O浓度和饱和度,基于薄边界层模型计算了水-气界面N_2O扩散通量,在此基础上结合气象要素与水环境因子分析其主要影响因素.结果表明,养殖塘水体溶存N_2O浓度和饱和度的均值分别为17.96 nmol·L~(-1)和198.03%,时间变化上表现为养殖中期显著高于养殖末期和初期,且具有一定的日变化特征.相关分析表明,N_2O浓度及饱和度与温度、水体NH~+_4-N和叶绿素a浓度呈显著正相关(p0.05),与气压、风速和水体pH值呈显著负相关(p0.05).LM86、W92和RC01模型估算的养殖塘水-气界面N_2O扩散通量的均值分别为20.80、183.75和298.52 nmol·m~(-2)·h~(-1),3种扩散通量均呈现出随着养殖时间推移显著增加的特征,风速和水体溶存N_2O是影响河口养殖塘N_2O扩散通量的重要因子.N_2O扩散通量与扩散系数的取值密切相关,但不同模型方程计算得出的扩散系数存在显著差异,比较发现,RC01模型更适合河口区养殖塘水-气界面N_2O扩散通量估算.本研究结果可为完善水产养殖生态系统的N_2O排放清单编制和近海水环境保护提供一定的科学依据.     

剑潭大坝对东江惠州河段浮游植物的影响研究

根据2006年4月、8月和12月月初的采样调查,对剑潭大坝蓄水前后浮游植物种类、组成在时间和空间上的变化进行研究,并探讨富营养化要素对浮游植物结构和数量的影响。结果表明,剑潭大坝下闸蓄水后：（1）浮游植物的数量和结构发生了一定的变化。3年期间,总物种数呈现下降趋势;剑潭大坝处采样点浮游植物群落结构变化明显;（2）季节性变化明显,丰水期以蓝藻为优势,枯水期以蓝藻绿藻共同占据优势;（3）在剑潭大坝正常运行一年后,剑潭大坝处叶绿素a显著增加,浮游植物现存量出现一个峰值,这反应了偏高的营养盐含量为浮游植物的生长创造了有利条件。最后作者针对剑潭大坝蓄水后的负面影响,提出了有关防治措施与建议。     

于桥水库富营养化特征分析及应对措施研究

选取于桥水库上游控制断面——天津果河桥断面1999-2007年的水质监测资料为研究对象,统计该断面6项主要污染项目的超标情况,采用Kendall趋势检验方法对此6项监测指标的月序列进行趋势分析,研究这6项指标在丰水期、平水期、枯水期及年均值的变化趋势.通过分析果河桥断面水质超标情况及该断面主要污染物的变化趋势,得到于桥水库的富营养化特征,结合污染源调查,提出富营养化控制措施.结果表明:于桥水库富营养化的限制因子是磷元素,7-9月蓝藻暴发事件主要是由库区底泥中磷元素的释放所引起的,并且底泥中磷元素的释放受铁氧化-还原控制,上游来水中的铁元素对于桥水库蓝藻暴发有着重要的影响作用.为了防止于桥水库出现藻类暴发的水质恶化事故,需要采取两种关键措施,一是严格控制上游选矿企业富含铁元素尾水的排放,以降低入库水流中铁元素的含量,二是采取底泥氧化或人工曝气等原位技术抑制底泥中磷的释放.     

水库热分层期藻类水华与温跃层厌氧成因分析

以西安市李家河水库为研究对象,通过对水体理化因子和浮游植物的连续监测,对热分层期藻类垂向分布与温跃层厌氧成因进行了初步分析.结果表明:①6～9月,李家河水库水体稳定指数为2～10 m~(-1),处于稳定热分层状态,水体溶解氧呈明显的垂向以及季节差异,p H、电导率均与溶解氧呈现相同的分层结构;②李家河水体的富营养状态诱导夏季藻类水华暴发;藻细胞密度垂向差异大,集中悬停于水深0～5 m区域内,最高为2. 95×10~8cells·L~(-1),叶绿素a含量最大为46. 42mg·m~(-3);高密度藻类在温跃层内堆积分解,水深5～24 m内出现较大面积的厌氧区,pH下降、电导率和高锰酸盐指数升高;③高密度藻类分解耗氧是夏季分层期温跃层厌氧形成的主要原因.