太湖水体吸收分解(Ⅱ):浮游植物色素吸收分解

蓝藻水华暴发前,浮游植物群类结构的变化可通过其指示型色素的浓度变化来反映.为了同时反演叶绿素a、叶绿素b(绿藻门指示型色素)、叶绿素c(硅藻门指示型色素)和藻蓝素(蓝藻门的指示型色素)的浓度,利用偏最小二乘回归构建线性模型,通过2011年太湖实测吸收数据,较为准确地反演了叶绿素a和藻蓝素的浓度;针对无明显优势藻的春季数据集较为准确地反演了叶绿素b和叶绿素c的浓度.相对于经典最小二乘算法,偏最小二乘法在多色素混合的吸收光谱分析上更为有效.通过反演指示性色素浓度来反映藻类的分布,为富营养化湖泊主要藻类时空分布变化的遥感监测提供了一定的理论与技术支持.     

太湖北部湖区水体中浮游细菌的动态变化

2003年1月-12月对太湖北部湖区8个采样点进行了每月1次、为期一年的水体中浮游细菌数量的测定,并同步对溶解性有机碳(DOC),总氮,总磷,叶绿素a和温度进行了测定,结果表明:浮游细菌数量存在明显的季前变化和空间差异,夏秋季浮游细菌数量比冬春季高,最高值出现在夏季的7月份,平均值为7．43×106cell／ml,最低值出现在3月份,平均值为3．14×106cells／ml,最低值与最高值差异达73％;污染严重的河口区浮游细菌数量明显高于湖心区,最高值出现在河口的6#点,平均值为5.51×106cells／ml,比湖心区最低值8#点高83．2％,并呈现从河口、湾内至湖心随水体污染程度减轻而逐步递减的趋势;浮游细菌数量与温度和浮游植物量显著相关．而与水体中营养盐无关,预示着太湖水体中的营养盐已处于较高的水平,不再是浮游细菌生长的限制因素,而来源于浮游植物的有机碳可能是其生长的重要碳源．     

太湖梅梁湾水体悬浮颗粒物吸收系数的分离

针对2004年7月17日梅梁湾16个采样点悬浮颗粒物的吸收系数,利用基于光谱标准的方法,将悬浮颗粒物的吸收系数分离成藻类和非藻类颗粒物两种,并将其中藻类颗粒物的吸收系数与通过甲醇浸泡法所得的结果进行分析对比．结果表明:利用甲醇浸泡提取法对藻类、非藻类吸收系数的分离,当非藻类颗粒物浓度较高时,所得的藻类吸收系数呈现出较明显的非藻类颗粒物的特征,造成藻类颗粒物吸收系数有所放大,且在短波段处体现的尤为明显;而基于光谱标准的模拟法能较好地将藻类颗粒物的吸收系数从总悬浮颗粒物吸收系数中分离出来,与甲醇浸泡法相比,藻类颗粒物在440、675 nm吸收峰处的吸收系数与叶绿素a的浓度相关性(R3)得到了较为明显的提高,分别由原来的0．66、0．75提高到了0．8964和0．8401;就甲醇浸泡法而言,总悬浮物吸收系数的谱形状对藻类吸收系数的放大程度有较大的影响,当其越接近藻类颗粒物的吸收特征时,则色素提取法造成的误差越小,相反,当其越接近非藻类颗粒物的吸收特征时,则甲醇浸泡法造成的误差越大．     

基于15N稳定同位素示踪技术的太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学研究

浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用¹⁵N稳定同位素示踪技术研究了浮游植物对铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和尿素态氮（Urea-N）吸收的动力学特征.结果表明,太湖梅梁湾浮游植物群落除了秋季对NH₄⁺-N的吸收不符合米氏方程外,其余均符合.冬季和春季3种形态氮最大吸收速率（V_max）的大小依次为：NH₄⁺-N > NO₃^--N > Urea-N,而夏季为：NH₄⁺-N > Urea-N > NO₃^--N.3种形态氮V_max的季节变化规律为夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季.V_max在不同季节以及不同形态氮之间的差异性可能与浮游植物群落组成以及水体中NH₄⁺-N浓度不同有关.浮游植物对NH₄⁺-N吸收的K_S值在冬、春季高于夏季,对Urea-N吸收的K_s值则在夏、秋季高于冬、春季,而对NO₃^--N吸收的K_s值则在夏季显著高于其他3个季节.冬季和春季梅梁湾浮游植物群落最容易受到NO₃^--N限制,而最不容易受到Urea-N的限制;而夏季,则最容易受到NO₃^--N限制,而最不容易受到NH₄⁺-N的限制,且浮游植物群落对NH₄⁺-N的亲和力最高.与NO₃^--N相比,秋季浮游植物更容易受到Urea-N的限制.不同季节,容易对浮游植物产生限制作用的氮的形态不同.     

太湖春季浮游植物群落对不同形态氮的吸收

为研究太湖春季浮游植物群落氮吸收特征及其与浮游植物群落结构和环境因子的关系,于2010年5月中旬采集太湖6个点位水样,利用15N稳定同位素示踪技术,测定太湖浮游植物群落对硝态氮,铵态氮和尿素的吸收,结果表明:太湖浮游植物群落对铵态氮的吸收速率均值最高,占几种氮总吸收量p(DN)的62.8%,各点位值在0.181 -1....     

太湖秋季水体遥感反射比的简单经验估测模型

2004年10月现场测量了太湖水体的遥感反射比、后向散射系数以及其他必要参数,实验室测量了水体的悬浮颗粒物质浓度.首先把太湖划分为3个大区,即遥感反射比受湖底影响的区域(影响区)、不受湖底影响的区域(非影响区)以及可能受湖底影响的区域(可能影响区),然后再把太湖分为高混浊、中混浊、低清澈以及高清澈等4类水体类型,分别列出了各种水体区域类型的相关属性数据.在整个太湖区域范围内,建立了后向散射和悬浮颗粒物质浓度的经验回归模型;仅在非影响区内,建立了遥感反射比和后向散射的经验回归模型,并可以利用悬浮颗粒物质浓度直接估测遥感反射比.最后详细分析了模型的精度.     

太湖渔业资源现状(2009-2010年)及与水体富营养化关系浅析

根据2009-2010年的太湖鱼类资源调查,结合历年渔业资料和水环境监测数据,分析太湖渔业资源的发展趋势和结构特征.结果表明:本次调查共采集到鱼类47种,隶属10目14科37属,原常见鱼类种类数明显减少,鲤科等定居性鱼类成为主体;同时,太湖渔业产量近年来增长迅速,渔获物中湖鲚等小型鱼类比重增加,渔业资源的单一化和小型化趋势加剧.根据湖泊水体环境特征的空间差异,对太湖东部湖区、北部湖区和湖心区3个不同类型湖区间的渔业资源特征进行比较.其中在北部湖区和湖心区,浮游食性的湖鲚成为绝对优势种,2008年其产量分别占湖区总产量的70.7％和80.4％,其他主要鱼类所占比重仅为0.2％ -3.0％;而东部湖区草食性和肉食性鱼类的比例较高,鱼类结构相对合理,不同湖区间渔获物的组成差别反映出湖区鱼类组成与环境特征相适应的特点.针对太湖渔业资源与水体富营养化关系进行探讨,提出需加强渔业与湖泊环境功能之间关系的研究,重视水生植被在太湖渔业可持续发展中作用的建议.     

太湖河蚬(Corbicula fluminea)对富营养水体水质的改善作用

河蚬(Corbicula fluminea)为太湖优势大型底栖动物,通过受控实验研究其对富营养水体的水质改善效果.根据太湖河蚬的自然丰度设置4组密度处理,分别为无河蚬对照组、低密度河蚬组(生物量为130 g/m2)、中密度河蚬组(260 g/m2)和高密度河蚬组(520 g/m2).结果表明:河蚬滤食显著降低悬浮物浓度与叶绿素a含量,低、中、高密度河蚬组水体悬浮物浓度较对照组分别降低了20.85%、34.90%和53.79%,叶绿素a浓度分别降低了23.29%、48.32%和71.17%;放置河蚬还降低了水体TN、TP浓度,但是中密度河蚬组与高密度河蚬组没有显著差异.分析认为,河蚬通过滤食作用降低水体浊度、改善光照条件,有利于底栖藻类的生长及沉水植物的恢复,对富营养水体的生态修复具有重要意义;就太湖而言,河蚬对水质的改善效果可能受沉积物再悬浮造成的营养盐释放等因素的制约.     

太湖水体交换周期变化(1986-2018年)及对水质空间格局的影响

针对太湖水体交换周期近十余年发生的变化,本文收集整理了1986-2018年太湖水文巡测、汛期水文巡测数据以及太湖流域沿江城市引水量、流域降雨量变化数据,基于太湖出入湖水量的变化研究了太湖水体交换周期的变化及原因,并对交换周期变化对水质空间格局的影响进行分析.结果 表明:太湖入湖水量有显著上升,2007年以来平均每年入湖...     

太湖水体磷浓度与赋存量长期变化(2005-2018年)及其对未来磷控制目标管理的启示

为揭示大型浅水湖泊水体磷浓度对湖泊外源负荷削减和生态系统变化的响应规律,指导富营养化湖泊水生态修复和管理实践,利用太湖湖泊生态系统研究站2005-2018年连续14年的太湖水体各形态磷浓度的月、季度调查数据,估算了太湖湖体各形态磷赋存量的季度变化,分析了太湖水体磷浓度受湖泊水位、水量、蓝藻水华态势(蓝藻总生物量及水华出现面积)等环境条件变化的影响特征.结果表明,在连续10年的全流域高投入污染治理背景下,太湖水体总磷浓度仍未发生显著下降,水体各形态磷浓度在年际、月际及空间上的变幅大,不同季节和不同湖区总磷浓度的时空差异性大于14年来总磷浓度年均值的差异性;全湖32个监测点上、中、下3层混合样水体总磷平均值为0.113mg/L(n=1788),其中颗粒态磷浓度平均值为0.077mg/L,是水体总磷的主要赋存形式,溶解性总磷浓度平均值为0.036mg/L,其中反应性活性磷浓度平均值为0.015mg/L,占总磷浓度的13%;太湖水体总磷的赋存量介于410～1098t之间,56个季度的平均值为688t,其中冬季(12-2月)、春季(3-5月)、夏季(6-8月)、秋季(9-11月)平均值分别为68...     

夏季新安江水库(千岛湖)颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2013年夏季新安江水库(千岛湖)53个站点悬浮颗粒物的吸收光谱进行研究,系统分析了总颗粒物吸收系数ap(λ)、非藻类颗粒物吸收系数ad(λ)和浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)的变化规律以及影响因素.结果表明:总颗粒物吸收除西北河流区上游段外,其他各站点均呈现出明显的浮游藻类吸收特性,反映新安江水库总颗粒物中浮游藻类贡献较高.全库ap(440)在0.068 ～0.629 m-1之间变化,西北河流区总颗粒物吸收系数显著大于其他水域,而湖泊区与西南河流区则显著小于其他水域.非藻类颗粒物吸收光谱随着波长增加大致呈现出指数函数衰减的规律,其光谱斜率Sd均值为8.52±1.62μm-1,存在显著的空间差异,但整体偏低,与新安江水库无机颗粒物含量低有关.ad (440)与浮游藻类色素浓度存在显著的线性相关,表明夏季新安江水库非藻类颗粒物可能主要来源于浮游藻类降解.浮游藻类的光谱吸收在440和675 nm附近有明显的吸收峰.aph(440)和aph(675)存在显著的空间差异,其与浮游藻类色素浓度存在极显著的正线性关系,而与总悬浮颗粒物浓度相关性较弱.     

秋季太湖悬浮物高光谱估算模型

2004年10月,在太湖设置67个采样点,现场测量了水体遥感反射比、后向散射系数和辅助参数,实验室分析了水体的悬浮物浓度和水色要素吸收系数.本文在对遥感反射比光谱分析的基础上,比较了几种水体遥感反射比光谱估算悬浮物浓度的方法,结果发现广泛应用的带比值项的算法,虽然可以应用于太湖总悬浮物浓度估算,但是普遍存在相对误差较高的弱点.通过对光谱的分析,确定了750hm单波段算法的参数,并提出了利用近红外812nm波峰高度来估算水体悬浮物的方法.文中还详细阐述了为什么比值算法等在太湖水体悬浮物浓度估算中相对误差比较高,并解释了利用近红外估算精度高的原因,并指明以上算法在遥感应用中的优点和不足,以及现实水体(水质)遥感对现有遥感器配置和遥感算法的需求.     

太湖梅梁湾水体中介质吸收谱特性的空间变化

水体中藻类颗粒物、非藻类颗粒物、CDOM的光谱吸收特性的变化是整个水体对光吸收特性变化的源．本文针对梅梁湾水体中介质的吸收系数,分析了总悬浮颗粒物、藻类颗粒物、非藻类颗粒物和CDOM的标准化谱吸收数的变化．结果表明:藻类颗粒物、非藻类颗粒物组成比例的空间分布不同,是造成该区域总悬浮颗粒物标准化谱吸收系数空间变化的原因．且标准化谱吸收系数的变化主要集中在400-425 nm及600-690 nm两个波段;就谱形而言,总悬浮颗粒物的谱吸收特性主要表现为非藻类颗粒物的吸收特点,即在该区域的水体中,非藻类颗粒物是总悬浮颗粒物吸收特性的主要贡献者;藻类颗粒物、非藻类颗粒物和CDOM的吸收系数的空间变化主要是由各自的浓度变化造成的,即在采样时间内,梅梁湾的水体中,藻类颗粒物中的各种组成色素、非藻类颗粒物及CDOM中的腐殖酸和棕黄酸的组成比例在空间上基本没有太大的变化．另针对藻类颗粒物的吸收特性,本文还对比分析了用甲醇浸泡法和光谱标准分离法分离的藻类颗粒物的吸收特性,发现相对光谱标准分离法来说,甲醇浸泡法会造成藻类颗粒物吸收系数的较大波动．     

太湖冬季有色可溶性有机物吸收荧光特性及遥感算法

基于2006年和2007年1月两次太湖采样,对50个点位的有色可溶性有机物(CDOM)光谱吸收、荧光、溶解性有机碳(DOE)浓度及遥感反射率进行测定与分析,探讨冬季太湖CDOM的吸收荧光特性及空间分布,建立CDOM吸收系数的遥感反演算法.结果表明,太湖冬季CDOM在355nm处吸收系数a(355)变化范围和均值分别为1...     

微生物对太湖微囊藻的好氧降解研究

通过模拟实验研究了微生物对微囊藻残体的降解作用。水体内悬浮质和各主要形态磷浓度的变化结果表明：微囊藻的好氧分解符合一级动力学,其乳浮质和颗粒性磷的浓度呈指数关系递减,降解速度分别为０．２２７／ｄ和０．０８８／ｄ。经３２ｄ降解后,水体内的总溶解磷和可达总磷的５３％,而ＴＤＰ的主要成分为ＰＯ＾３－Ｒ。     

Estimation on dynamic release of phosphorus from wind-induced suspended particulate matter in Lake Taihu

The internal source, especially resuspension process of the sediments in lakes and its environ- mental effect has been paid shining attention in the West as well as in China[1—6] although the influence of external source is important to water environment[7]. S鴑dergaard et al. compared the releases of soluble reactive phosphorus (SRP) in the surface sediments of Lake Arres before and after disturbance and they found that disturbing can increase the release by 20—30 times[3]. Robarts and ot…     

暴雨事件对千岛湖CDOM及颗粒物吸收光谱特征的影响

为了研究暴雨事件对千岛湖有色可溶性有机物(CDOM)和颗粒物吸收光谱的影响,利用2016年暴雨前(3月1-6日)和暴雨后(4月6-11日)采集的水样,对暴雨前、后千岛湖水体CDOM、浮游藻类和非藻类颗粒物的吸收光谱特征进行分析,探讨暴雨事件对其造成的影响.结果表明:千岛湖作为典型的深水型内陆湖泊,其CDOM、浮游藻类颗粒物和非藻类颗粒物的吸收强度较太湖等浅水型湖泊弱.暴雨前,CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~0.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0158±0.00145 nm-1.暴雨前浮游藻类光谱吸收在总颗粒物中占主导,aph(λ)在0~0.35m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收系数aNAP(λ)在0~0.15 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.62±0.57μm-1;暴雨后CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~1.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0157±0.00101 nm-1.暴雨后浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)在0~2.5 m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收在部分区域已占据主导地位,aNAP(λ)在0~0.8 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.72±0.68μm-1.由CDOM吸收特征值相对分子质量M值得出,暴雨前、后千岛湖不同区域CDOM组成都以富里酸为主,且暴雨前M值分布较均匀,暴雨后M值呈现从新安江向缓冲区、东南区递增的趋势,这说明西北区随暴雨输入的腐殖酸增加了CDOM的相对分子质量.暴雨对SNAP值影响较大的区域为西北区、西南区、东北区,对西南区影响最小.本研究为使用光学手段深入探讨暴雨事件对千岛湖水环境的影响提供重要依据.     

太湖浮游植物中重金属含量的季节变化特征及湖区差异

近年来随着社会经济的发展,排入太湖的污水中重金属含量不断增加,为研究太湖浮游植物中重金属的污染状况,分别于2009年春季(4月)、夏季(7月)和冬季(12月)对太湖不同湖区展开调查,通过HCA聚类分析和Pearson相关分析探讨不同湖区浮游植物中重金属含量的季节变化,并与优势藻种进行CCA分析,对浮游植物重金属与各藻种关系进行初步探讨.结果表明:太湖浮游植物中重金属的含量大小为:ZnMnPbCuNiCrAsCdHg,其中Zn、Cu、Mn、Pb、Ni的季节变化明显,Zn和Cu、Pb、Ni、Cr之间的相关系数很高且具有同源性.通过对比不同湖区,发现北部梅梁湾的浮游植物重金属含量较高,东太湖和湖心区含量均低于沿岸湖区.CCA分析表明春季重金属与优势藻种呈正相关,而夏季和冬季二者呈负相关.三季中重金属与蓝藻和绿藻的相关性最高,与隐藻的相关性最低.蓝藻中,重金属与铜绿微囊藻的相关性高于水华微囊藻.     

太湖浮游植物功能群季节演替特征及水质评价

2013年10月-2015年7月对太湖分季节共进行8次采样,以分析太湖浮游植物功能群组成、时空变化及其理化影响因子.结果显示：调查期间共鉴定出20组功能群,其中主要代表性功能群11组,分别为M、Y、C、J、P、S1、D、H1、T、MP、W1.两年的数据显示太湖浮游植物功能群的季节演替变化明显,其中富营养水体的代表性功能群M、C、Y组在各季节均占优势.RDA分析显示,以M、C功能群为主的夏、秋季功能群分布主要受到透明度的影响;以Y功能群为主的春季功能群分布主要是受到总氮浓度的影响.Pearson相关性分析显示基于功能群计算的Q指数和Shannon-Wiener指数与水温、氨氮浓度存在显著关系,两种评价方法之间也呈显著正相关.对比Q指数、Shannon-Wiener指数以及TLI指数3种水质评价方法,发现Q指数评价方法能更好地反映水体的营养状态.综上所述,功能群能直观反映太湖浮游植物季节演替特征,更能客观指示太湖水质状况.