应用MODIS监测太湖蓝藻水华时空分布特征

利用波段比值算法对经几何校正和大气矫正后的MODIS/Terra L 1B数据进行处理,获取了2004～2010年天气晴好条件下太湖及各分湖区蓝藻水华的面积与时空分布,并在此基础上对太湖蓝藻水华的时空变化特征进行了分析。结果表明：2004～2010年太湖地区共暴发蓝藻水华539次;2004～2007年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年提前,暴发频次逐年增加,2007～2010年太湖蓝藻水华首次暴发时间逐年推迟,暴发频次逐年减少;2004～2010年3～8月份蓝藻水华暴发次数有增加的趋势,8～12月份蓝藻水华暴发次数有减小的趋势;2004～2010年太湖蓝藻水华主要发生在北部和西部湖区,东部和南部湖区发生次数较少,各分湖区蓝藻水华暴发概率大小的顺序为：西部沿岸>大太湖>梅梁湾>南部沿岸>竺山湖>贡湖     

微囊藻毒素生物学功能的研究进展

在全球气候变化的大背景下,藻类水华暴发愈加频繁,产生的藻毒素对人类和动物的健康造成了严峻的威胁,其中以微囊藻毒素最为突出。阐明以微囊藻毒素为代表的藻毒素产生的原因无疑对水环境治理具有长远意义,然而微囊藻毒素的生物学功能至今尚不明确。微囊藻毒素的产生和多种环境条件相关,而微囊藻中也只有部分是产毒株系。尽管该毒素的毒理学靶点主要在人类和其他哺乳动物的蛋白磷酸酶,然而结合进化生物学和地质历史的证据可知,微囊藻毒素的出现比包括哺乳动物在内的后生动物的起源要早得多,因此微囊藻毒素并非藻类为了防御后生动物摄食而进化出来的,这引发了该毒素原本生物学功能的多年广泛研讨。本文综述了近年来关于微囊藻毒素生物学功能的新进展,并侧重在地质历史及当今全球气候变化背景下讨论该领域的研究意义。     

3S技术在太湖富营养化和蓝藻水华分布规律中的应用研究

应用3S技术,采用营养状态指数法、蓝藻水华分级评价方法以及蓝藻水华发生频率分析方法,对2010—2013年太湖富营养化状况和太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖富营养化控制和蓝藻水华预警、监控工作提供技术支持,同时为太湖水环境治理提供科学依据。实践证明,3S技术能快速、全面、直观地反映太湖富营养化状况和蓝藻水华时空分布规律。结果表明:(1)2010—2013年太湖处于轻度富营养状态,太湖富营养化呈现西北高、东南低的分布规律;(2)2010—2013年,全太湖小型蓝藻水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少;(3)年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现"小型多发、中大型少发、重大型偶发"趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势;(4)月际变化上,8月和9月是太湖蓝藻水华的高发月份,9月蓝藻水华发生规模最大;(5)空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域。     

溶藻菌H6对铜绿微囊藻的溶藻特性研究

全球水华现象日益严重，微生物控藻由于具有成本低、高效、环境友好等优点被广泛关注。以筛自河道的一株溶藻菌H6为对象，开展其对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的溶藻特性研究。实验结果表明，H6最佳投加量(体积分数)为5%,最佳投加时机为蓝藻水华暴发初期(680 nm波长处的光密度(OD₆₈₀)为0.3),pH控制在5～11,7 d溶藻率超过70%。H6以间接溶藻为主，直接溶藻为辅，通过分泌耐高温的溶藻物质进行除藻且溶藻产物为腐殖酸类物质。H6属于肠杆菌属(Enterobacteriaceae),在宽pH范围内有较好溶藻效果，丰富了水体蓝藻水华治理方面的菌种资源；分泌的溶藻物质的耐高温特性为后续菌粉制备及生产应用提供了便利。     

基于MODIS数据的太湖蓝藻水华时空分布规律研究

利用EOS/MODIS遥感影像数据,采用蓝藻水华分级评价方法和蓝藻水华发生频率分析方法,对2010年～2013年不同级别太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖蓝藻水华预警、监控、治理工作提供技术支持.结果表明：（1） 2010年～2013年,全太湖共发生蓝藻水华354次,其中小型水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少.（2）年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现“小型多发、中大型少发、重大型偶发”趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势.（3）月际变化上,蓝藻水华主要发生在8 ～10月,8月和9月尤其是太湖蓝藻水华的高发月份.发生规模上,4～6月蓝藻水华发生规模较小,7月开始规模逐步扩大,到9月达到顶峰,10月规模有所缩小.（4）空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域.从空间分布频率来看,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域.     

蓝藻生长与衰亡对太湖水体氮素迁移转化的影响

氮是控制蓝藻生长和水华形成的关键元素之一,反之蓝藻水华也会对氮的浓度变化和形态转化产生影响.通过采集太湖竺山湾蓝藻、沉积物和水样,设立湖水对照组(A0)、湖水加藻避光培养处理组(A1)、泥柱避光培养处理组(A2)、泥柱加藻避光培养处理组(A3)、湖水加藻光照培养处理组(A4)、泥柱加藻光照培养处理组(A5)进行室内培养试验,探究在蓝藻生长和衰亡的不同时期中氮的转化过程.结果表明：(1)蓝藻生长会大量吸收水体中的溶解态氮,最终A4和A5处理组中DTN浓度分别降低46.4%和60.7%、NO₃^--N浓度分别降低61.7%和80.6%.(2)蓝藻的衰亡会降低水体DO浓度,加速底泥氮素脱除,试验结束时A0和A1处理组中NO₃^--N浓度基本无变化,A2和A3处理组中NO₃^--N浓度分别降低40.8%和56.6%.(3)蓝藻衰亡时会释放大量NH₄⁺-N,大幅提高水体中DTN浓度,并因试验期间的低溶氧条件使得NH4_+...     

湖泊蓝藻水华对连通河道水质的影响

为认知湖泊蓝藻水华灾害对连通河道的影响强度及其变化因素,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,在夏季水华期开展河道蓝藻颗粒物及氮磷和溶解氧等水质指标的逐日监测,结合河道水质指标空间变化调查,以及同期流量、温度和风场特征等水文气象因子数据,分析湖泊蓝藻水华物质对连通河道水质的影响特征.结果发现,夏季蓝藻水华暴发期间,水华颗粒物能够随水流大量进入连通的河道,进入河道的藻颗粒通量总量可观,夏季3个月梅梁湾进入梁溪河的蓝藻水华颗粒物总量达到9 733 t,与当年全湖的工程打捞量相近;由湖泊进入连通河道的水华颗粒物通量日变化很大,夏季调查期间进入梁溪河的藻颗粒通量介于75～496 t·d-1,平均值为105 t·d-1,通量大小主要受水文气象条件控制,水量、温度、风向是最主要的影响因素;携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,在显著改善城市河道水体溶解氧、氨氮等指标的同时,也显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,对溶解态氮磷的影响较小;空间上,因蓝藻颗粒物带来的氮、磷浓度随离湖距离增加而下降,水体叶绿素浓度也迅速下降,汇入7 km之后的运河后,蓝藻颗粒物基本分解,水体颗粒态藻体叶绿素a含量由刚入河的152. 93μg·L~(-1)下降到1. 99μg·L~(-1).结果表明,受蓝藻水华问题困扰的湖泊对周边河道水质影响也很大,河湖连通过程尽管能有效缓解湖泊的湖泛灾害,解决城市河道黑臭的问题,但是对河道的营养盐等指标会产生较大影响;管理上应因河道和湖泊不同的保护目标,充分考虑湖泊水华情势及水文气象因素,制定机动灵活的调水方案,优化湖泊及河道的水生态服务功能.     

Influence of sunlight on the proliferation of cyanobacterial blooms and its potential applications in Lake Taihu, China

To learn the relationship between sunlight intensity and cyanobacterial proliferations for the further control of the heavy blooms, enclosure experiment were conducted in Meiliang Bay, Lake Taihu by regulating the natural light intensities with different shading ratio （0% （full sunlight）, 10%, 25%, 50% and 75% of original natural sunlight intensities） from September to November in 2010. The results indicated that phytoplankton biomass （mean） decreased significantly when the shading ratios reached 50% or more. Higher shading ratios （e.g. 75%） were very efficient in controlling the average and total cyanobacterialbloom biomass, while 50% shading ratio was proven very effective either in controlling the peak value of phytoplankton biomass or postponing the occurrence of cyanobacterial blooms in Lake Talhu. In addition, phytoplankton composition and photosynthesis efficiency were also affected by altering the shading ratios, and in turn, they might also act on phytoplankton growth. Based on the results from the present study, intermediate shading strategies such as regulation of water level or turbidity through the hydrology regulations would probably be an effective and efficient method in controlling cyanobacterial blooms in large and shallow lakes.     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

湖泊连通河道蓝藻通量自动监测方法

湖库中蓝藻细胞一旦形成表层颗粒细胞团形式的水华,就会具有较强的漂移扩散能力,并能对水体景观形成明显影响,成为河湖环境管理的重点关注对象.如何快速高效监测蓝藻颗粒的迁移通量,已成为湖库连通河道水质管理的技术难点.为满足蓝藻水华较重湖泊连通河道蓝藻通量实时监控需求,以太湖梅梁湾连通河道—梁溪河为例,于2019年6-8月蓝藻水华季节,监测了景宜桥断面蓝藻空间分布且逐日监测叶绿素a浓度,并结合岸基式水质和蓝藻自动监测系统,构建了人工监测蓝藻通量与自动监测参数之间的换算关系,开发了梁溪河蓝藻通量的高频自动监测方法并分析了影响因素.结果表明,在U型断面的流通河道中,景宜桥断面的蓝藻在空间分布上呈表层高、底层低、滨岸带略高的特征,近岸表层采样的自动监测系统获得的水体叶绿素a浓度比整个河道断面平均值高出30％;通过建立的蓝藻通量监测方法对比,发现自动与人工监测蓝藻通量逐日变化整体上保持一致,且总量与人工相当,比值为1.07,精确反映了整个河道蓝藻通量的变化规律;2种监测方式的差异性分析表明,原位水质和蓝藻自动监测系统对梁溪河蓝藻通量的实时监控有良好的效果,此系统的应用实现了河道蓝藻通量的实时在线监测,为蓝藻水华应急处置管理提供了关键技术支撑.