基于GIS的我国渤海1952~2016年赤潮时空分布

收集了渤海海域自1952年有赤潮发生记录以来长达65a的相关资料,采用地理信息系统（GIS）技术研究了该海域赤潮发生的时空分布特征,并对其危害程度进行了评估.研究结果表明,渤海赤潮发生最频繁的区域为渤海湾北部、辽东湾西部和东部的海域;渤海共发生赤潮189次,其中影响面积超过1000km²的有21次;2000年以后,赤潮发生频率在明显增加;在6、7和8月份赤潮发生次数最多,分别占总次数的26%、22%和21%;由夜光藻、中肋骨条藻和原甲藻引发的赤潮次数分别为65、11和10次;发生在渤海湾西部、辽东湾西部以及黄河口海域的赤潮对海洋生态危害最大.首次以可视化的方法全方位展现和认识了渤海海域65a来赤潮发生的范围、分布与特点,实现了对该地区发生赤潮信息的整合与处理.这一方法对其他海域赤潮研究亦具有借鉴价值.     

蓝藻水华及其降解对沉积物-水微界面的影响

模拟研究了不同条件下,蓝藻水华及其降解过程对沉积物-水微界面的影响.采用丙酮法测定水体中叶绿素质量浓度,溶解氧微电极测定界面溶解氧质量浓度,毫米级分层测定沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.结果表明,蓝藻水华及其降解过程改变了界面附近溶解氧环境和表层约3 mm深沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.扰动在蓝藻水华降解过程和C、P营养盐与Fe、Ca、Mg、Al和K等金属元素的早期成岩过程中起着重要作用.遮光加速了蓝藻降解,并且削弱了扰动的影响.无处理对照组沉积物表面出现了一层底栖藻,底栖藻的光合作用产生了氧气,造成表层1 mm沉积物中大部分营养盐与金属元素质量浓度和处理组间的显著性差异.相关分析结果表明,沉积物中P的垂直分布与Mn显著相关,其次是C.高分辨率研究结果可见,蓝藻水华及其降解过程在毫米级厚度内即对沉积物-水界面产生了影响.     

巢湖2016年蓝藻水华时空分布及环境驱动力分析

针对近年来巢湖蓝藻水华暴发频繁,基于中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectrum-radiometer,MODIS）多光谱遥感数据,采用浮游藻类指数（floating algae index,FAI）和藻华像元生长算法（algae pixel-growing algorithm,APA）提取了巢湖蓝藻水华覆盖面积,在分析2016年巢湖蓝藻水华时空分布规律基础上,结合巢湖水质、气象数据,讨论了藻华暴发的主要环境驱动力.结果表明,2016年巢湖藻华暴发季节与往年一致（5~11月）,但藻华首次暴发时间推迟到5月,持续时间缩短至204 d,平均藻华面积85.53 km².其环境驱动力研究发现,尽管巢湖主要水质指标呈现下降趋势,但总氮、总磷浓度依然分别超过V类和IV类水质标准;与往年相比,2016年春季风速偏大（△W=0.1 m·s^-1）、降水偏多（△P=0.8 mm）与日照时数偏低（△S=-1.3 h）是巢湖藻华面积减少、起始暴发时间推迟的主要原因;藻华持续期内,降水成为影响藻华面积月际变化的主要影响因素,当日平均风速不仅与当天藻华面积存在较显著的负相关（P<0.05）,当风速较大时对后续几日的藻华面积产生一定的滞后影响.这些研究结果有助于了解巢湖蓝藻水华情况,为应对巢湖藻华暴发与气候变化提供理论依据.     

粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

Initial results from a multi-institutional collaboration to monitor harmful algal blooms in South Carolina

The rapid rate of development in the South Carolina (SC) coastal zone has heightened public concern for the condition of the state's estuaries, and alerted scientists to the potential that novel and adverse effects on estuarine ecosystems may result. Although well-developed databases from long-term monitoring programs exist for many variables valuable in predicting and following system responses, information on phytoplankton distributions in SC estuaries has lagged. Knowledge of the dynamical relationship between environmental (e.g., nutrient quantity and quality) and biological (e.g., grazing) regulation, and phytoplankton biomass and composition is critical to understanding estuarine susceptibility to eutrophication or harmful algal blooms (HABs). Recently, SC scientists from federal, state, and academic institutions established a collaborative monitoring program to assess HAB distribution and ecology statewide. The South Carolina Harmful Algal Bloom Program includes: a) intensive temporal monitoring at areas of known HAB occurrence or those exhibiting symptoms potentially related to HABs (e.g., prevalent fish lesions), b) extensive spatial monitoring in coordination with existing statewide efforts, c) a citizen volunteer monitoring network, d) nutrient response bioassays, and e) laboratory-based physiological experiments on HAB isolates. By combining trip-wire surveillance and rapid response systems, routine monitoring of environmental parameters and HAB distribution, and process-oriented studies examining the physiological functioning of HAB species, an enhanced understanding of the impact and environmental control of HABs in SC estuaries will be achieved. The application of this approach to studies on the distribution and physiological ecology of a new widespread SC red tide, and to the discovery of several potentially toxic blooms (including Pfiesteria) in SC holding ponds, are described.     

中国南部沿海近岸西加鱼毒素研究

为了查清我国南部沿海珊瑚礁鱼类体内的西加鱼毒素状况,首次在海南三亚、琼海、广西涠洲岛、珠海担杆列岛、广东徐闻县灯楼角和福建东山岛收集渔民从附近珊瑚礁海域捕捞的野生鱼类,采用酶联免疫法、小白鼠生物法和高效液相色谱质谱联用法进行毒素测定.结果表明,6个调查海区均检测出染毒鱼类,总阳性检出率达50%,其中福建东山岛(77.8%) >广东徐闻县灯楼角(66.7%) >广东珠海担杆列岛(55.6%) >广西涠洲岛(37.5%) >海南三亚(37.5%) >海南琼海(16.7%),与海域环境质量可能存在一定的关联.鱼组织毒素含量为0~169ng P-CTX-1/kg肉,8个样品 (占总样17.4%) 超过100ng P-CTX-1/kg肉,达到可致人中毒水平.染毒鱼种类繁多,主要包括蝴蝶鱼科(Chaetodontidae)、鹦嘴鱼科(Scaridae)、鳂科(Holocentridae)、笛鲷科(Lutjanidae)和鮨科(Serranidae).酶联免疫法与小鼠生物法对鱼毒定性检测结果基本一致,但仅在福建东山岛2个鱼样中检测到P-CTX-1成分.染毒鱼类的毒素含量和鱼体重/体长没有相关性,也与其食性无关.     

草、藻型湖泊水体生态及理化特性的实验对比

2006年9月,根据营养水平和种植水草的差异设计了6个浅水湖泊模拟系统,实验用水草为菹草(Potamogeton crispusLinn.)和马来眼子菜(Potamogeton malaianus-Miq).在15个月实验期间,通过多次监测各系统的景观外貌和水质,对草、藻型湖泊生态及理化特性的差异进行研究,得出以下结论:(1)草、藻型系统分别对应清水和浊水2种状态,景观外貌差异很大.(2)水草可使湖泊系统维持在清水状态,在一定条件下,甚至可使富营养化湖泊维持在清水状态;但是水草腐烂分解等也可使水质迅速恶化,甚至引起湖泊草、藻状态的转变;关键在于,对于不断变化的环境条件,系统内水草能否健康生长.(3)由于营养和生产力水平低,贫营养系统的水质指标随时间变化较小,草、藻型系统间的差异不明显,DO变化范围分别为8.1～14.4 mg·L~(-1)、7.5～11.6 mg·L~(-1),pH 8.71～9.89、8.25～9.22,TP 0.006～0.012 mg·L~(-1)、0.006～0.053 mg·L~(-1),TN 0.11～0.71 mg·L~(-1)、0.10～0.83 mg·L~(-1),NH_4~+-N 0.01～0.17 mg·L~(-1)、0.01～0.26 mg·L~(-1),PO_4~(3-)-P 0.002～0.012 mg·L~(-1)、0.000～0.008mg·L~(-1).(4)由于水草和藻类的大量生长等,中营养与富营养系统湖水的DO、pH、水温和NH_4~+-N的日变化明显,日变化曲线呈“⌒”形,且具有季节性变化规律;由于水草向底泥中输氧气等原因,与藻型湖泊相比,草型湖泊水中TP、TN和NH_4~+-N的浓度较低,PO_4~(3-)-P浓度较高,草、藻型系统的TP均值分别为0.16、0.51 mg·L~(-1),TN 1.30、8.32 mg·L~(-1),NH_4~+-N 0.19、0.43mg·L~(-1),PO_4~(3-)-P 0.07、0.01 mg·L~(-1).     

低频、低功率超声波抑制藻类生长的效果

超声波的空化作用能够抑制藻类生长,从保护水体生态系统以及超声波技术本身的特点考虑,低频率、低功率的超声波更适合于水体抑藻应用.实验采用自然水体混合藻种(主要由绿藻门、硅藻门、蓝藻门藻种组成),水样超声波辐照后,进行光照培养,取样检测藻类生长情况,研究了低频率、低功率超声波的抑藻效果及控制参数.结果表明,采用60 kHz、0.24 W·cm~(-2)的超声波,作用时间为1 min,抑藻效果明显,24 h培养后水样OD_400从0.25 cm~(-1)降至0.12 cm~(-1);随着超声波作用功率的增加,抑藻效果增强,但功率超过0.24W·cm~(-2),抑藻效果基本不再增加;超声波施加周期为1次·(2～4) d~(-1),可以起到持续抑藻的效果.     

新型除磷剂应用于滇池富营养化水体的试验研究

对新型除磷剂应用于滇池富营养化水体的污染治理进行了相关的试验研究。小试及现场扩大试验表明:新型除磷剂能有效去除滇池水体中的磷,对磷酸盐的去除率可达94.7%,对总磷的去除率可达85%,同时对水体中的其他污染物也具有一定的去处效果。经新型除磷剂处理后的富营养化水体的透明度有明显上升,水体中的藻类降低明显。同时,新型除磷剂的底泥覆盖作用有效地防止了底泥中的污染物重新释放到水体中造成二次污染问题。     

三种化感物质对水华混合藻类以及多刺裸腹蚤的毒性作用

为使脂肪酸和酚酸类化感物质能安全有效地用于实际水体水华的预防和控制,以池塘水华混合藻类以及浮游动物多刺裸腹蚤为实验对象,考察了亚油酸、水杨酸和对羟基苯甲酸对两者的毒性作用.结果表明,亚油酸对池塘水华混合藻类具有极高毒,当0.3mg/L时,对水华混合藻类的最大抑制率达到87.6%,水杨酸与对羟基苯甲酸为中毒;化感物质两两联合作用时均具有协同抑藻效应,亚油酸与水杨酸联合协同抑制作用最强;3种化感物质也从不同程度上显示出对多刺裸腹蚤的毒性作用,但亚油酸对多刺裸腹蚤属于高毒,水杨酸以及对羟基水杨酸属于低毒,3者对多刺裸腹蚤的EC50 均明显大于对池塘水华混合藻类的EC50,表明了利用这3种化感物质(尤其是亚油酸)来开发生物除藻剂的巨大潜能,同时也说明在可除藻的浓度范围内对环境的不良影响可能较小.