Refining Nitrogen and Phosphorus Fertilization Strategies for Controlling the Toxigenic Alga Prymnesium parvum1

Kurten, Gerald L., Aaron Barkoh, Drew C. Begley, and Loraine T. Fries, 2010. Refining Nitrogen and Phosphorus Fertilization Strategies for Controlling the Toxigenic Alga Prymnesium parvum. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 46(1):170-186. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2009.00401.x Abstract: Previous studies have shown that three times weekly applications of phosphorus (30 μg P/l) and nitrogen (300 μg N/l) were effective at reducing the density and toxicity of the alga Prymnesium parvum in limnocorrals simulating a 40-day moronid (e.g., striped bass, Morone saxatilis, and palmetto bass, M. saxatilis ×Morone chrysops) fingerling culture period. However, this fertilization regime produced high pH and unionized ammonia-N concentrations that are detrimental to the survival of moronid fry and fingerlings. In two follow-up experiments we changed the source of N from ammonia to nitrate, reduced fertilization rates, and examined the effect of N-only or P-only fertilization. In the first experiment P fertilization rates were reduced by one-half to 15 μg P/l and NO₃-N was substituted for NH₃-N at the previously used rate of 300 μg N/l. In the second experiment, N fertilization rates were reduced to 150 μg N/l and the frequency of fertilization was determined by pH and P. parvum responses. Nitrate appeared to be as effective as ammonia as a source of N and when used in combination with P reduced P. parvum cell density and ichthyotoxicity. However, reduced N and P application rates and lower pond water temperatures during the study appeared to have decreased the speed at which fertilization produced these effects. While lower fertilization rates reduced algal productivity, high pH remained a concern for fish culture although pH was reduced to levels that might be acceptable with careful management of fish culture activities. Neither N-only nor P-only fertilization had a measurable effect on algal productivity or eliminated P. parvum and its toxicity. Furthermore, P-only fertilization may have increased P. parvum density and toxicity. For controlling P. parvum density and ichthyotoxicity we recommend a fertilization rate of 212 μg NO₃-N/l plus 30 μg PO₄-P/l applied three times weekly for aquaculture ponds where high pH is not a concern. Where high pH is a concern we recommend a fertilization rate of 117 μg NO₃-N/l plus 16 μg PO₄-P/l applied three times weekly with careful attention to afternoon pond pH.     

对汉江两度出现“水华”污染的思考

通过汉江两次“水华”基本情况的调查，根据当时汉江的水文，地质，水温等数据，分析“水华”产生的直接原因，进而提出对南水北调中线工程的环境影响汉江水资源保护的思考。     

太原市2014年春节期间常规大气污染物浓度变化及聚类分析

为了探寻太原市春节期间不同监测站点各常规大气污染物的质量浓度变化规律及相互之间的关系,记录和收集了太原市上兰、南寨、涧河、尖草坪、桃园、坞城、小店、金胜、晋源9个监测点2014年农历小年至元宵节(2014-01-23—2014-02-14)期间的大气PM2.5、PM10、CO、NO2、O3、SO2小时浓度值以及相应的气温、气压、湿度、风级、能见度等气象数据,采用相关分析、小波分析、单因子污染指数评价和系统聚类等方法进行研究,发现:1该时段内就太原市总体而言,PM2.5超标倍数最大,其次是PM10、SO2、CO、NO2,O3污染最小.2农历小年、除夕、正月初八、元宵节大气PM2.5和PM10的浓度迅速增加,与自然气象因子基本无关,说明烟花爆竹的集中燃放对大气颗粒物尤其是细颗粒物产生较大影响.3SO2、NO2、CO与PM2.5和PM10浓度变化的波动趋势相似、主周期相同,反映了部分PM2.5和PM10与SO2、NO2、CO有共同的来源;O3的波动趋势及主周期与上述污染物完全不同,显示出它来源的特殊性.4按PM2.5聚类,南寨、涧河、尖草坪、桃园4个点聚为一类,小店和坞城2个点聚为一类,金胜和晋源聚为一类,位于太原市最北端作为清洁对照的上兰监测点自成一类,与它们的地理位置有较好的相符性,同时,聚类分析结果与各监测点的单因子污染指数评价结果相一致.本文提示小波分析与聚类分析相结合可以较好地反映城市大气污染物浓度变化的时间与空间分布规律.     

广东大亚湾藻类水华的动力学分析 Ⅱ.藻类水华与营养元素的关系研究

1998年1月－12月在广东大亚湾澳头海域布设6个监测站位，每3天采样1次，连续监测浮游植物种群结构及其时空演替。4月－6月上旬同步监测水温、盐度、光照、pH值、DO、叶绿素a、COD、浊度和营养元素等环境因子，其余月份每月测定一次。监测结果表明，大亚湾澳头海域1998年全年先后发生日本星杆藻（Asterionella japonica)水华、细弱海链藻（Thalathiostira subtilis)水华、裸甲藻（Gymnodinium sp)水华、角毛藻（Chaetoceros spp.)水华。对各种营养元素在水华形成和消亡过程中的作用和机制的研究结果显示：不同的藻类对DIN、DIP的需求量并不相同，且藻类对NO3^-－N、NH4^＋－N、NO2^－－N的吸收具有选择性。海水DIP、可溶性Fe浓度的异常增大是水华发生的诱因，DIP、可溶性Fe被消耗殆尽是水华结束的原因之一。     

藻类水华的化学控制研究

本文报道了在湖泊现场用围隔生态系统对藻类进行化学控制的研究。结果表明,0.20—0.30mg/L的Cu~(2+)能有效控制微囊藻水华(Microcystis)的生长;铁盐作为杀藻剂的增效剂,能够有效地提高铜盐的除藻效果。     

汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别

水体富营养化通常发生于湖泊和水库等闭合水域,在大型流动性河流中通常较少发生.然而,随着近年来人类活动的干扰,汉江中下游水华事件频繁暴发,给沿岸居民的饮用水安全带来了严重隐患.科学辨识可能导致汉江下游水华暴发的多要素变化特征,是揭示河流水华成因和优化上游水利工程调度的重要依据.基于收集的汉江流域下游气象、水文、水环境和水生态长序列数据,系统检测了可能导致汉江河流型水华暴发的多要素特征和不同时期的变化差异.结果表明:①汉江中下游降雨量（1961-2015年）下降、气温（1961-2012年）显著上升,汉江流域近50年气候逐渐呈现暖干的变化趋势.②1992-2013年汉江中下游径流变化呈显著下降趋势,在水华严重暴发的2008-2011年,汉江干流中下游主要断面年均流量和水位均处于历史上相对较低的一段时期.③2004-2014年汉江下游主要水环境指标变化趋势不显著,但总体水质状况较差,水华年ρ（COD_Mn）和ρ（TP）明显高于非水华年.④汉江水华暴发季节时间自2008年后有明显前移趋势,每年春季的2月中下旬-3月中旬将是水华暴发的重点防控时段.研究显示,汉江下游藻密度的变化相对于营养盐和水文情势要素更加敏感,在不同水华暴发时期的差异也最为显著,是导致河流型水华暴发的主要驱动因素.      

湖面亮温对巢湖水华影响的遥感监测分析

利用2002～2007年NOAA气象卫星搭载的先进甚高光谱分辨率辐射计(NOAA/AVHRR)资料,对巢湖蓝藻水华发生频次和湖面亮温的时空分布规律进行统计分析,得到巢湖水体表面亮温的时空分布规律,并探讨其与气温、降水等气象因子以及水华之间的关系和可能存在的机制.从结果来看,湖面亮温与水华发生频次的空间分布规律相近,而在时间分布上存在着较大的差别.一方面,空间分布的相似性表明,湖面亮温高的区域容易发生水华现象;另一方面;时间分布的不一致性表明还有其它的因素会影响水华的发生.通过讨论,得出以下结论:①以5月为分界线,巢湖水华总体上可以分为春季和夏季两大暴发期,春季藻类在较低的水温条件下就能生长繁殖,并暴发水华,但难以形成较大的规模.②受降水量增加的影响,在气温达到最高值的7月不仅湖面亮温所有降低,而且水华发生频次也有所减少.     

改性沉积物除藻对水质改善的效果研究

通过生态模拟箱(1m×1m×1m)模拟天然湖泊环境,研究了改性沉积物的除藻效果和对水质的改善作用.改性沉积物除藻后,测定和分析了除藻箱体和不除藻箱体内的叶绿素、浊度、DO、TN、TP、DIN、DIP等水质指标.在改性沉积物投量为43mg·L-1时,4h除藻率可达到85%以上.除藻2d后,水体中叶绿素和浊度降低90%,总氮、总磷分别降低70%、80%,这些指标在15d的连续监测期间变化不大.除藻后2箱体中DO都有不同程度的下降,但除藻箱体中DO明显高于不除藻箱体.并且在此实验期间,除藻箱体DIN降低,DIP稳定在较低水平,而不除藻箱体中DIN与DIP均有明显升高.说明改性沉积物除藻能有效减缓水体的厌氧情况,在短期内能抑制营养盐的释放.以上结果表明了改性沉积物在除藻的同时能有效改善水质,可用于水源地的水质保护.     

湖北枝江市石子岭水库蓝藻水华研究

2009年8月21日对枝江市作为饮用水源的石子岭水库浮游植物和水体营养盐状况进行了调查.结果表明,该水库已经发生了微囊藻水华;浮游植物群落结构定量分析和多样性指数计算表明石子岭水库明显富营养化,惠氏微囊藻是是群落中绝对优势种.同时浮游植物生态位测度值表明微囊藻等蓝藻在时下的生态因子作用下将呈现逐渐衰退,而绿藻种群扩张,水库中浮游植物明显呈现由蓝藻优势向绿藻优势群落演替趋势.测定叶绿素荧光参数,以了解微囊藻水华的生长状态,比较研究中午强光下和经过24 h暗恢复及与室内培养的惠氏微囊藻三者的差异,表明夏末秋初阶段水库中微囊藻受到了一定的光照胁迫.水库中营养盐分析表明过高的总氮、总磷浓度和适宜的N/P比可能是水华暴发的主要原因,同时也是导致石子岭水库浮游植物呈现特定的群落结构特征的关键因素.     

全球气候变化对太湖蓝藻水华发展演变的影响

对太湖周边4个常规气象观测站的47年观测资料进行分析,以探讨全球气候变化对太湖蓝藻水华演变的影响.结果表明,20世纪80年代之前,太湖流域气象条件的年代际尺度变化趋势不利于蓝藻的生长和水华的形成,而在20世纪80年代以后,尤其是20世纪90年代以后,气温、风速、降水变化都较大,且都有利于蓝藻的生长和水华的形成,这与蓝藻水华的观测事实一致.据此定义了蓝藻水华气象指数,每年太湖蓝藻水华气象指数能够很好地反映蓝藻水华的发展变化情况.进而,分析了反映ENSO循环变化的Ni?o3指数与太湖流域气象条件变化的相关性,结果表明ENSO循环与太湖流域风速、降水在年代际尺度上有着非常好的相关性.据此预测,2000年以后10~20年中,太湖蓝藻水华气象指数将继续在高位振荡,若蓝藻生长所需的营养盐浓度得不到有效的控制和明显的降低,蓝藻水华在气候条件的影响下,仍将可能大面积暴发.