三峡库区优势藻类聚集参数与水华状态函数

在三峡库区最大次级河流嘉陵江现场采集水样,并进行藻类生长试验,探讨了藻类在氮磷比、光照强度和流速条件下的聚集行为.在不同TN/TP和光照强度的静水表层中主要藻类为蓝、绿藻.优势种为蓝藻门的水华微囊藻,总体上蓝藻的聚集参数θ大于绿藻;在流速大于0.03m·s-1的动态水体中蓝绿藻聚集参数迅速下降,优势藻类不再明显.对水质的生态学评价结果表明,水华微囊藻聚集参数θ与生物多样性指数d拟合的可决系数R2在0.81以上,反映出优势藻聚集能力与水体环境质量的反比关系.作为水质污染和营养水平评价依据的指数d不能直接表征水华污染状态,因此.在参数θ的基础上构建了描述水华污染状态的函数G,将函数G应用于对实验结果和实际流域水华污染的评价,结果表明,水华状态函数G确实能有效和半定量刻划水华污染程度.     

三峡水库蓄水运行初期(2003—2012年)水环境演变特征的“四大效应”

自2003年三峡水库首次蓄水至2012年工程竣工验收启动,针对三峡水库蓄水运行初期的水环境演变研究较多,但整体性、综合性科学认识仍然缺乏.基于水环境多要素跟踪观测研究,综合采用现场观测、室内试验、数理统计、模型模拟、同位素及保守离子示踪等技术手段,系统剖析了特大型、高变幅水位水库运行背景下水动力变异及其所伴生的水环境演变特征,从水动力、水质、水生态、污染物输移角度,提出了三峡水库水环境演变过程中的“四大效应”,主要包括干支流水动力特性的“分化”效应、上游-干流-支流水质演变“同步”效应、水动力变化对藻类水华暴发的“胁迫”效应、水动力变化对同等负荷条件下污染源危害的“迭加”效应等.考虑到大型水库生态系统的演替和稳定是一个长期过程,建议继续强化长江上游梯级水电开发影响下的三峡水库水环境演变跟踪调查研究,适时开展三峡工程对库区水环境影响的后评估.      

十溴二苯醚及其降解产物对浮游生物的毒性

十溴二苯醚(BDE-209)是我国环境中主要的多溴二苯醚(PBDEs)同系物.为研究BDE-209及其降解产物对水环境的影响,以初级消费者浮游动物大型蚤(Daphnia magna)和初级生产者浮游植物水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)为染毒对象,研究BDE-209及其降解不同阶段产物对浮游生物的毒性.结果表明,大型蚤方面,繁殖毒性大于生长毒性,48 h半数致死浓度(48h-LC50)大小为:还原降解中间产物(0.80 mg·L~(-1),高毒)BDE-209(8.74 mg·L~(-1),中毒)还原降解终产物(15.27 mg·L~(-1),低毒),还原-氧化降解终产物的死亡率与溶剂空白一致,表明其基本无毒.水华微囊藻方面,染毒物质的毒性大小顺序与大型蚤一致,1 mg·L~(-1)的BDE-209、还原中间产物、还原终产物及还原-氧化终产物对水华微囊藻的抑制率分别为15.7%、93.7%、6.6%和1.3%.BDE-209降解过程中易生成毒性较大的中间产物,彻底还原脱溴可降低其毒性,后续辅以氧化降解,可消除其环境毒性.     

扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响

风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度（0、50、100、200、400 r/min）来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 r/min组的ρ（Chla）、微囊藻数量、F_v/F_m（潜在最大光合效率）、ETR_max（潜在最大光合速率）、I_k（半饱和光强）和α（光能利用效率）增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组（P < 0.05）,而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组（P < 0.05）.方差分析表明,试验第7~11天,100 r/min组的ρ（Chla）、水华微囊藻数量、F_v/F_m、ETR_max和α显著高于对照组（P < 0.05）;第1~5天,400 r/min组的ρ（Chla）、ETR_max和I_k显著低于对照组（P < 0.05）.研究显示,适宜的扰动强度（100 r/min）促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度（400 r/min）则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.      

芦苇化感组分对斜生栅藻Scenedesmus obliquus生长特性的影响

水华或赤潮现象是备受关注的环境问题之一。利用植物化感作用抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术在近年来开始受到研究者的重视,并取得了一定的研究成果。文章研究了从芦苇PhragmitiscommunisTrin中分离得到的化感组分对斜生栅藻Scenedesmusobliquus生长特性的影响。在藻类的对数生长期向培养液中投加不同浓度的化感组分,分别测定并观察了培养期间受试藻种藻密度、藻细胞结构和群体形态的变化。结果表明,该化感组分在培养初期对斜生栅藻藻密度的增长具有明显的抑制作用,半效应质量浓度(EC50,4d)值为0.45mg·L-1,但在培养6d后,出现促进作用,且随投加浓度的增加而增强。斜生栅藻生长受到抑制期间,藻细胞形态变大,投加0.5mg·L-1化感组分时,藻细胞平均宽度是对照组的2倍。TEM观察观察结果表明藻细胞亚显微结构受到破坏。另外,EMA提高了斜生栅藻的沉降性和吸附性。     

太湖微囊藻光合作用活性的周年动态变化

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪测定了太湖微囊藻光合作用活性的周年变化,并分析了微囊藻光合作用活性参数与环境因子之间的相互关系.结果显示:冬季期间,检测不到微囊藻的光合作用活性;春季期间,微囊藻的最大光量子产量(Fv/Fm)和有效光量子产量(ΔF/Fm')呈现出快速增加趋势;夏季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出先增加后下降趋势;秋季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出下降趋势.梅梁湾和湖心微囊藻的最大光量子产量分别在0.34~0.55和0.28~0.50之间,平均值分别为0.42和0.39,有效光量子产量分别在0.15~0.38和0.10~0.38之间,平均值分别为0.26和0.23;非光化学荧光淬灭(NPQ)呈现出先增加后下降趋势,在8月达到最大值.光响应曲线(RLC)的3个特征参数从3月到6月呈上升趋势,之后呈现出较大波动性.相关分析结果表明,太湖微囊藻的Fv/Fm、ΔF/Fm'和NPQ之间有显著的正相关性,且均随着水温升高而增加.Fv/Fm和ΔF/Fm'与最大电子传递速率(r ETRmax)之间显著正相关,r ETRmax与TN呈显著正相关;饱和光照强度点(Ik)与TP显著正相关,与TN/TP和NO-3显著负相关.总之,太湖微囊藻的光合作用活性与水华形成及发展动态相适应,控制全球气候变暖和削减氮、磷浓度有利于抑制微囊藻光合作用活性.     

羧甲基壳聚糖絮凝除藻研究

利用羧甲基壳聚糖为絮凝剂,分别对蛋白核小球藻、水华微囊藻、斜生栅藻进行絮凝实验。结果表明:羧甲基壳聚糖对小球藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为9.0×106个/m L,静置时间为15min,转速为30rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L;对水华微囊藻最佳絮凝条件为:p H<4,藻浓度为5.1×105个/m L,静置时间为15min,转速为180rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为125mg/L;对斜生栅藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为12.4×106个/m L,静置时间为15min,转速为80rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L。     

基于BP神经网络模型在珊溪水库水华预测中的应用

在珊溪水库藻类暴发期间应急监测数据的基础上,建立pH值、高锰酸盐指数、总氮、总磷、叶绿素a数据矩阵。运用MATLAB R2015b GUI可视化界面模块,将应急监测数据样本空间分为训练样本、验证样本、测试样本,建立珊溪水库BP神经网络模型,预测了珊溪水库藻类暴发期间叶绿素a浓度。BP神经网络建模结果显示:输出数据与实测数据相关系数0.978,平均相对误差-0.19%,标准方差18.54%,模型稳定性较好,叶绿素a预测结果符合预期。BP神经网络预测模型为珊溪水库饮用水水源地环境保护提供了科学依据。     

藻密度手工监测实验室间比对研究

为研究不同实验室藻密度监测数据的可靠性,现场采集了藻密度样品,处理为现场平行样和实验室前处理后平行样2种,分别由5家实验室的6名技术人员开展检测分析。参考相关技术规范要求,结合其他领域相似工作的成功应用案例,采用Z比分数法对分析结果开展藻密度实验室间比对。结果表明,数据的相对偏差均符合技术规范要求;对藻密度进行数据直接比对和对数转换后比对,各实验室对现场平行样和实验室前处理后平行样的检测结果均为合格;分析方法原理导致藻密度手工监测的绝对数值偏差较大,对当前的太湖水华预警工作适用性不高。     

三峡澎溪河水华期间水体CH4浓度及其通量变化特征初探

三峡库区温室气体的排放近年来备受关注.为了揭示三峡库区澎溪河地区水华过程中不同氮磷浓度下藻类生长死亡过程中CH₄吸收释放的规律,于2016年4月22日至2016年5月9日,通过添加不同氮磷浓度在澎溪河高阳平湖水域展开野外原位实验.结果表明,在开始实验当日CH₄通量从（1.8093±0.0632）μmol·（m²·h）^-1到6 d急剧减少至（0.0776±0.0146）μmol·（m²·h）^-1.6 d后变化相对较小,相比较于其他水样只添加磷的水样明显有所回升.在本次实验中藻类的生长与死亡受到了不同N、P浓度梯度的影响.N对藻类的生长影响不大,各种指标与未加N、P营养盐的原水基本一致;在适宜的P浓度下,促进藻类的生长.当P浓度过多时,藻类的生长受到抑制.水样中的CH₄通量的吸收与释放和添加的硝态氮有关.