不同浓度藻类水华对两种沉水植物的影响

为了研究藻类水华对沉水植被恢复的影响,通过模拟不同浓度的藻类水华,开展了篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）和伊乐藻（Elodea nuttallii）在不同浓度藻类水华下（0,6.25×10⁸,2.5×10⁹,10¹⁰cell/L）的生长和生理试验.结果表明,低浓度（6.25×10⁸cell/L）处理组中伊乐藻的干重显著低于对照组,而藻浓度达到10¹⁰cell/L时,篦齿眼子菜的干重才显著低于对照组.与其它处理组相比,在藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的株高最矮,而伊乐藻的株高最高.叶绿素荧光特性表明藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的光合活性从0.77降低至0.50,而伊乐藻的光合活性无显著性变化,在0.72～0.79之间波动.沉水植物的抗氧化酶活性在藻类水华胁迫环境下先增加后降低.这表明,藻类水华对水生植物的生长影响有差异性;水体中过高的藻浓度会影响植物的抗性生理.沉水植物能忍耐短期低浓度的藻类水华胁迫,但是长期高浓度的藻类水华会严重影响沉水植物的生长,进而影响水生植被的恢复.     

藻类有机质的组成结构对菲和壬基酚生物吸附的影响

对不同来源藻及其有机级分进行元素分析,利用高级核磁共振技术(multi/CP13C NMR)来准确地定量其有机官能团,并研究它们对菲和壬基酚的生物吸附行为和机理。结果表明游离脂和非水解有机碳级分对菲和壬基酚有最高的吸附能力,其吸附容量与脂肪结构呈极显著的正相关,而与极性官能团呈极显著的负相关;而且对壬基酚的吸附容量都大于对菲的吸附容量,可以用专性作用(如π-π键作用和氢键作用)来解释。     

福建龙岩市龙潭湖甲藻水华成因的研究

2009年12月初,在福建龙岩市龙硿洞风景名胜区龙潭湖首次发现拟多甲藻水华,最高细胞密度达到1.11×107cells.经过应急处置,甲藻和其他藻类被杀灭.监测发现,上游小溪和溶洞地下水营养物质均优于国家Ⅱ类标准,但入湖后,TN和TP浓度明显上升.结果表明,龙潭湖蓄水改变了小溪的自然流态,形成了营养盐的累积和甲藻的快速增殖;环境和水温度的明显升高,也起到了一定的促进作用;沉积物营养盐蓄积和内释放对甲藻水华具有重要的贡献,而TP可能是本次水华的主要限制因子.     

基于ISM和ANP的水库水华发生影响因素分析

为提高水库水华发生预警能力,从水华形成机理着手,引入营养盐条件、水动力条件、光热条件和浮游植物生长状况,建立水库水华发生影响因素模型。首先,基于文献研究,建立水库水华发生影响因素体系,共包含10个指标;其次,利用解释结构模型(ISM)建立水库水华发生影响因素递阶结构模型;最后采用网络层次分析法(ANP)构建权重模型,并借助Super Decision(SD)软件求解。结果表明:叶绿素a浓度、悬浮物浓度、磷浓度、氮浓度、铁等微量盐浓度、水流流速、温度和溶解氧为表层直接影响因素,光照和风速为深层根本影响因素;重要度排序为:叶绿素a浓度、悬浮物浓度、磷浓度、水流流速、氮浓度和溶解氧。     

湖泊沉积物中微生物群落对天然有机质输入的响应

全球气候变化和蓝藻水华暴发造成湖泊生源、陆源天然有机质（NOM）输入显著增加,以太湖藻型湖湾为例,考察沉积物中微生物群落的活性、组成及功能对不同浓度藻源有机质（POM）和陆源腐殖酸（HA）的响应特征.三维荧光分析显示POM化学多样性较高,包含易降解的类蛋白（50%）和难降解的类腐殖质组分（50%）,而类腐殖质占HA荧光组分的97%.两个月的微宇宙实验表明,对于同种NOM,沉积物中微生物矿化作用随NOM浓度升高而增强;但POM组中有机碳去除量显著高于同等浓度的HA组.胞外聚合物分析显示NOM输入有利于微生物分泌蛋白质和多糖,提高了微生物群落的聚集度和稳定性;酶活分析表明POM对脲酶、脱氢酶等有机物代谢酶的激发效应强于HA,形成了代谢更活跃的微生物群落.同时,NOM输入（尤其是POM）提高了微生物群落的物种多样性,增加了Proteobacteria和Bacteroidetes等参与有机物分解的菌群丰度,上调了与代谢相关的KEGG功能基因丰度.以上结果表明湖泊沉积物中微生物群落的活性和功能与NOM的来源和浓度有关.     

水环境中微囊藻毒素研究进展

随着水体污染和富营养化进程的加剧,淡水水华暴发的频率和强度亦趋严重,笔者综述了有毒水华发生过程中释放的主要次级代谢物——微囊藻毒素的研究现状。该毒素是一类具有多种异构体的环状多肽物质。由于其毒性大、分布广、结构稳定,从而成为水环境中的潜在危害物质。对微囊藻毒素的产生、迁移及转化途径的研究已成为关注热点。微囊藻毒素作为安全性评价的风险因子,其分析方法主要有液相色谱和酶联免疫法等。为改善水源水质,逐步发展了包括物理、化学、生物等手段的控制方法。在总结国内外研究的基础上,根据我国实情,提出了微囊藻毒素在大型富营养化湖泊治理中的研究内容和方向。      

基于多源数据的巢湖蓝藻水华时空分布及驱动因素分析

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发展基本规律,利用巢湖水上综合观测平台和卫星遥感等多源数据,获得2015~2020年水体中藻密度和水华面积的时空分布信息,并采用基于增强回归树的机器学习算法,定量评估不同阶段各环境因子对蓝藻水华影响的重要程度及相互作用关系.结果表明：①巢湖蓝藻水华表现出较大的季节变化特征,蓝藻细胞在春季开始复苏,主要在巢湖西半湖和沿岸地区形成轻度水华,水体藻密度在夏、秋季达到最大,该季节发生中等程度以上的水华频率较高.②非暴发期间,巢湖藻密度变化受物理和化学因素影响较大,二者对解释藻密度方差变化的贡献率可达80.3%,水体中高浓度溶解氧、弱碱性pH值（7.2~7.6）和适宜水温（3℃）是藻类细胞生长繁殖的有利环境条件,巢湖蓝藻水华首次暴发一般在气温稳定通过7℃初日11 d前后出现.③暴发期内,巢湖蓝藻水华发生主要受藻类生物量和气象条件的综合影响,气温、藻密度、日照时数和风速的累计贡献率为95%,各因子均存在一个有利于蓝藻水华发生的最适区间.多因子交互作用分析结果显示,在水体藻密度大、气温适宜和微风的综合作用下,巢湖蓝藻水华发生概率较高.上述研究成果分析和揭示了不同阶段巢湖蓝藻水华的时空分布特征及其主导影响因子,可为巢湖蓝藻水华防控和预测、预警提供科学依据.     

壳聚糖改性粘土对水华优势藻铜绿微囊藻的絮凝去除

研究了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响.经壳聚糖包覆改性后的海泡石在投加总量仅为11 mg/L时,0.5h即可去除80%的藻细胞,2h去除率达到90%.不同粘土改性后絮凝除藻能力均有大幅度提高,原来除藻能力相去甚远的不同粘土,包括一般的黄土,改性后除藻能力被提升到相近的水平,投加量11 mg/L,可去除铜绿微囊藻90%以上.改性粘土和一般絮凝剂一样有一最佳投加量(本研究为11 mg/L),低于或超过此最佳值,絮凝除藻效果均下降.     

Patchiness and bistability in the comprehensive cyanobacterial model (CCM)

We analyzed spatiotemporal dynamics of cyanobacteria using a four-component mathematical model with nutrients, unicellular algae, colonial algae and herbivorous zooplankton. One of the astonishing abilities of cyanobacteria is the morphological change from the unicellular type to the colonial or filamentous type in response to grazing activities of zooplankton, the phenomenon known as phenotypic plasticity. Our model, referred to as comprehensive cyanobacterial model (CCM), includes the effects of phenotypic plasticity. Depending on parameter values, CCM exhibits not only bistability but also limit cycle oscillations without showing the paradox of enrichment, which has been a controversy among mathematical ecologists. Further, CCM is modified to reaction–advection–diffusion equations, the simulation results of which indicate that the ratio of the lateral diffusivity to the turbulent velocity significantly affects the appearance of patchiness patterns.     

再生水用于景观水体的氮磷水质标准确定

污水再生利用是解决水资源短缺问题的重要措施,其中再生水回用于景观水体是主要途径之一.而防止水华爆发则是再生水景观利用的首要任务,控制再生水中的氮磷是防止水华爆发的根本措施.目前已有的景观水体水质标准中,氮磷浓度限值要求不统一,缺乏科学依据.因此再生水处理过程中氮磷控制标准执行易出现矛盾,不利于保障再生水景观利用的水质安全.再生水景观利用的氮磷控制标准,应在藻类最大生长潜力研究的基础上,通过藻类生长的Logistic模型和Monod模型、景观水体氮磷浓度模型按拟合,并结合水体自净能力和水质保障措施等综合因素加以确定.以栅藻(Scenedesmus sp)为例,通过Logistic模型和Monod模型拟合景观水体水华控制氮磷浓度限值的确定方法.