超声改性对不同粘土去除藻华生物效率的影响

粘土表面改性方法是提高改性粘土絮凝有害藻华效率的关键。本文研究了超声改性法对粘土去除藻华生物效率的影响,对比分析了粘土颗粒在改性前后的粒度分布、扫描电镜图像以及表面电位等理化特征变化,进而初步探讨了超声改性的作用机制。结果显示,超声改性处理可以有效提高本研究中所试验五种粘土去除藻华生物能力。超声改性导致粘土颗粒粒径进一步减小,且超声时间越长,颗粒粒径越小;超声处理后的粘土粒度分布集中、颗粒均匀,延长超声处理时间可以有效提高增效效果。同时发现,超声改性后粘土颗粒的表面电位负电性变弱,降低了粘土颗粒与表面负电性藻细胞之间的静电斥力,从而提高了粘土对藻华生物藻细胞的絮凝去除能力。本研究探索了提高粘土去除藻华生物效率的新方法,为进一步增强改性粘土去除能力提供了参考。     

悬浮液中硫酸根对改性粘土去除藻华生物效率的影响

本文研究了改性粘土悬浮液中硫酸根对其去除藻华生物效率的影响,通过Zeta电位、沉降速率和粒径分布等分析了改性粘土对藻华生物的去除效率,探讨了硫酸根与改性粘土的作用机制。结果显示:改性粘土对抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)的去除效率随悬浮液中硫酸根浓度的增加呈现先降低后升高的趋势,改性湖北土和改性江苏土对抑食金球藻去除率较低时(40%)的硫酸根浓度分别为6.46×10–3—2.42×10–1mol/L和6.46×10–3—2.42×10–2mol/L;改性粘土颗粒的Zeta电位随着硫酸根浓度的增加而降低,然后保持相对稳定;悬浮液中改性粘土颗粒的沉降速率和中值粒径D50呈现先增加后降低的趋势,对于改性江苏土,在硫酸根浓度为2.42×10–2mol/L时颗粒的沉降速率最大。综上所述,悬浮液中硫酸根主要通过降低粘土颗粒表面电荷密度、桥联改性粘土组分和影响粘土颗粒分散性等作用影响改性粘土对藻华生物的去除效率。     

微生物复合改性粘土去除东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)初探

近年来,随着对抑藻微生物认识的深入,利用藻-菌相互作用控制有害藻华展现出极大的应用前景。在前期改性粘土治理有害藻华方法的基础上,首次将不同种类的微生物与传统的改性粘土复合,研究了不同的复合比例、制备方式等对典型有害藻华生物——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)去除效率的影响,初步探讨了其作用机制。结果表明:菌密度1.5×1010 cells/L的EM菌(effectivemicroorganisms,有效性微生物)及其滤液可以有效去除东海原甲藻;利用EM菌对粘土进行复合改性处理可以进一步提高改性粘土的除藻能力,呈现出1+12的效果。在适宜范围内,增加熟化时间与温度有利于复合改性粘土除藻效率的提升。文章进一步分析探讨了EM菌复合改性粘土的除藻机制,认为改性粘土通过富集EM菌和分泌的抑藻物质,增加了其对微藻的直接和间接除藻作用;适宜的熟化温度和熟化时间可促进EM菌的繁殖及其在改性粘土上的吸附,有利于复合改性粘土去除效率的提升。上述研究结果为改性粘土治理有害藻华技术的进一步提升和完善提供了新的探索。     

新型表面活性剂改性粘土去除赤潮藻研究

以赤潮异弯藻为主要研究对象,对其在有机高岭土和有机膨润土作用下的去除情况进行了研究。结果表明,以新型阳离子表面活性剂双烷基聚氧乙烯基三季铵盐改性后的粘土用量为0.03g/L时,在24h内对赤潮异弯藻的去除率可以达到100%,而未经改性的同样用量的粘土并没有对赤潮异弯藻表现出去除作用,这表明改性后的粘土对赤潮异弯藻的去除能力得到了显著的提高。同时还对改性粘土去除赤潮异弯藻的絮凝动力学及其对养殖生物日本对虾仔虾的生态毒性情况进行了研究,发现粘土的种类、用量,改性剂的用量及溶液的pH值等因素都能够影响体系的絮凝沉降速率,通过分析各种影响因素发现在粘土体系中引入有机改性剂是提高其除藻能力的主要因素。另外,毒性实验发现所用改性剂对养殖生物的毒性较小,半致死浓度约为61.9mg/L,比传统的季铵盐的毒性降低了50倍左右,是一种较为安全有效的粘土有机改性剂。     

有害藻华治理过程中改性粘土对仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参的影响

本文以仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参为实验对象,研究了改性黏土治理有害藻华技术对仿刺参稚参的影响。96h急性毒性试验结果表明,改性黏土对仿刺参稚参的半致死浓度(LC50)为6.01g/L;安全浓度为0.601g/L,高于在现场时的使用浓度0.1g/L;慢性毒性试验显示改性黏土对仿刺参稚参成活率和体重增长率无明显影响;不同浓度的改性黏土添加组中,发现仿刺参稚参的体壁组分(水分、灰分、总糖、总脂和粗蛋白)含量变化不大,改性黏土的加入对减少仿刺参稚参的种内竞争有一定积极作用。另外,针对仿刺参稚参食用包括改性黏土在内的底层颗粒物的现象,考察了不同实验组仿刺参稚参体壁中铝的含量,分析结果显示各实验组与对照组没有显著差异。在此基础上,考察了改性黏土有效去除有害藻华的体系中仿刺参稚参的生长情况,发现与对照组相比,改性黏土有效地去除了有害藻华,还明显降低了仿刺参稚参的死亡率。因此,改性黏土是一种有效治理仿刺参养殖水体有害藻华、对养殖生物无负面影响的藻华治理技术。     

有害藻华数据分析与可视化平台的设计

有害藻华是海洋中最为常见的一类生态灾害问题,对养殖业、旅游业和公众健康等造成了严重威胁,也给海洋管理带来了巨大的挑战。近年来,与有害藻华相关的生物、化学、水文、气象等观测数据以及有害藻华发生记录等统计数据不断积累,统计学方法、地理信息系统(Geographic Information System, GIS)等数据分析方法也在快速发展,为深入挖掘有害藻华时空演变特征、提高有害藻华监测预警水平奠定了重要基础。该研究综合应用数据库、地理信息系统及可视化技术,设计了一套集有害藻华多源异构数据管理、分析与可视化为一体的综合平台,能够实现对有害藻华相关数据的存储和动态关联,并集成了空间分析方法,实现了数据和分析产品的可视化。该研究以渤海有害藻华长期时空演变特征探究为案例,展示了该平台在有害藻华数据分析与可视化方面应用效果。该平台可望为公众科普、科学分析和政府决策等提供支撑。     

改性粘土对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除作用

利用改性粘土去除藻华生物是目前有害藻华应急处置最常用的方法。本文研究了六种铝盐改性粘土(PAC-MC、PAFC-MC、PAFCs-MC、AC-MC、AS-MC、PAS-MC)对藻华生物球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除效率,考察了悬浮液pH、改性粘土颗粒表面电位及粒径分布等因子对去除效率的影响。结果显示:不同赤潮生物由于生物特征不同,其去除效率存在较大差异,PAC-MC、PAFC-MC、PAFCs-MC对东海原甲藻有较高的去除效率,但对于球形棕囊藻去除能力较差;AC-MC、AS-MC、PAS-MC对两种藻华生物均有较好的去除效果,但对水体酸碱扰动较大,在pH敏感水域应注意用量;对于同一种改性粘土,提高铝离子含量、增加改性粘土浓度有利于除藻效率的提升;自絮凝程度越低、表面正电性越强(或负电性越弱)、悬浮液pH值越低的改性粘土,除藻能力越强。本研究进一步为改性粘土应急处置有害藻华提供了参考。     

基于XML的有害藻华监测数据交换机制及灾害预警聚类方法的研究

有害藻华监测数据具有复杂性、数据来源的多源性、数据平台异构、数据格式不规范等特点.而XML具有可扩展性、简单性、开放性、互操作性及支持多国语言等优势.基于此,运用XML技术建立了有害藻华监测数据交换机制模型HABML,有效解决了有害藻华监测数据的管理、传输及交换等问题,为有害藻华的高效预警奠定了基础.同时,将对FCM聚类分析算法进行改进,引入到有害藻华灾害预警中,直观地反映了海洋要素样本的分布规律,为有害藻华的灾害预警提供了一种新的思路.     

长江口及其邻近海域有害藻华的发生情况、危害效应与演变趋势

长江口及其邻近海域是我国近海有害藻华高发区之一。自2000年以来,由东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和亚历山大藻(Alexandrium spp.)等甲藻形成的大规模有害藻华连年暴发,对海水养殖业、人类健康和生态安全构成了严重威胁。以往调查和研究工作表明,长江口及其邻近海域藻华优势类群近年来已由硅藻逐渐转变为甲藻,同时,有害藻华原因种也表现出明显的年际变异特征和有毒有害藻种增多的态势,亟待解析其演变机理、趋势和驱动因素。长江口及其邻近海域受长江径流影响,富营养化问题突出,是大规模有害藻华形成的重要原因。同时,该海域也受到来自台湾东北部黑潮分支的影响,但对其与有害藻华的关系所知甚少。在中国科学院战略性先导科技专项"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"支持下,针对这一问题开展了较为系统的调查和研究工作,本文对研究中得到的科学认识进行了初步总结。结果表明:东海黑潮分支能够到达长江口及其邻近海域赤潮区,影响该海域赤潮生物多样性状况;黑潮分支对长江口及其邻近海域甲藻赤潮发生过程具有重要调控作用;长江冲淡水和黑潮分支的共同作用决定了长江口及其邻近海域有害藻华的发生过程和演变趋势。在现有结果基础上进一步分析和讨论了未来长江口及其邻近海域有害藻华的研究方向,以期为进一步解析有害藻华演变趋势、提升有害藻华的监测和预警能力提供依据。     

改性粘土絮凝后残留的太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)毒素变化研究

改性粘土法是一种高效、环保的有害藻华应急处置技术,可通过絮凝作用有效去除水体中藻华生物。但利用改性粘土絮凝产毒藻后,水体中胞内外藻毒素的变化情况目前尚不清楚。文章考察了I型改性粘土(MCI)絮凝典型产毒甲藻——太平洋亚历山大藻(Alexandriumpacificum)后,水体中残留藻细胞内和胞外麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish toxins, PSTs)含量、组分的变化情况。实验结果表明, MC I对密度为6.11×10~3 cells/mL的A. pacificum 3小时去除率达62%,水体中残留藻细胞单细胞毒素含量和PSTs组分与对照组无显著差异,但水体中总PSTs含量大大降低,其中由絮凝沉降导致的胞内PSTs被去除量占水体中PSTs总减少量的90%以上。另外,针对MC I对胞外PSTs吸附效果的研究发现,低于0.5 g/L的MC I对胞外PSTs无明显吸附效果,而在利用0.2 g/L MC I絮凝去除大部分亚历山大藻后,水体中胞外PSTs含量无明显变化。由此可以推测该用量下的MC I未造成大量藻细胞破裂向水体中释放毒素。该研究结果将为改性粘土治理有毒甲藻藻华的现场应用提供科学依据。     

芽孢杆菌(Bacillus)及其复合粘土对典型赤潮生物的去除作用研究

有害赤潮对海洋生态环境和沿海经济危害巨大,如何安全、有效地治理有害赤潮非常重要。文章考察了几种常见芽孢杆菌对近海典型赤潮生物——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除作用,发现解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)对其去除作用最强。进一步考察解淀粉芽孢杆菌对不同赤潮生物的去除作用,发现该芽孢杆菌对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)的去除作用高于东海原甲藻。在此基础上,将解淀粉芽孢杆菌与高岭土复合,研究了微生物复合粘土对典型赤潮生物的去除效果。结果表明,解淀粉芽孢杆菌与高岭土复合后,能够有效促进该菌的生长,进而提升了其对赤潮生物的去除能力。文章对芽孢杆菌及其复合粘土去除赤潮生物的机制进行了分析和探讨,为进一步发展和优化改性粘土治理赤潮技术体系提供了重要参考。     

中国近海有害藻华研究现状与展望

海洋或淡水环境中的一些藻类生物量暴发性增长会形成有害藻华(harmfulalgalblooms,HAB),对人类健康、生态安全和社会经济发展构成威胁。近50年来,近海有害藻华问题不断加剧,已经成为一类全球性的海洋生态环境问题。在"全球有害藻华生态学与海洋学研究计划(GEOHAB)"和"全球变化下有害藻华研究计划(GlobalHAB)"支持下,有害藻华研究不断深入,在"有害藻华原因种多样性、生物地理分布特征与适应策略"、"典型有害藻华的生态学与海洋学研究"、"富营养化和气候变化对有害藻华的影响"、"藻毒素与人类健康"、"有害藻华的监测、预警和防控"等方面取得了重要进展。有害藻华是我国近海最突出的生态灾害之一,自2000年以来,我国近海大规模有害藻华不断出现,藻华原因种表现出多样化、小型化和有害化的演变趋势,对沿海地区社会经济发展和生态系统健康构成严重威胁。针对我国近海的有害藻华,本文从有害藻华原因种基础生物学研究、有害藻华生态学与海洋学研究、近海有毒藻和藻毒素研究、有害藻华监测与治理研究等四个方面对主要研究进展进行了总结和分析。综合国内外有害藻华现状和相关研究进展,建议进一步深化对我国近...     

DPQAC-PAC-MC复合改性粘土在不同介质中的絮凝行为研究

改性粘土法絮凝消除浮游微藻是我国迄今唯一得到大规模应用的有害赤潮应急处置方法,研发安全高效的改性粘土材料是该方法发展的重要方向之一.本文研究了双烷基聚氧乙烯基三季铵盐(DPQAC)与聚合氯化铝(PAC)复合改性粘土获得新材料DPQAC-PAC-MC在去离子水、海水及东海原甲藻藻液(Prorocentrum dongha...     

基于赤潮控制要素识别的近海富营养化压力指数研究

鉴于赤潮发生影响要素之间一般性逻辑关系模糊不清,且缺乏表征关键控制要素之间量化关系的解析式,造成当前赤潮预测预警与防控间关系不紧密甚至相脱节。为将二者密切连接,本文利用胶州湾1982—2015年的调查数据,在解析富营养化和赤潮发生关键控制要素基础上,建立了应用于赤潮预测预警的复合富营养化压力指数(compoundeutrophicationindex,CEI),同时将CEI应用于长江口赤潮高发区海域验证。结果表明,胶州湾赤潮发生关键控制要素有14种,CEI评价结果不仅与chl a吻合度较高(相似性指数为0.86),而且与赤潮发生时间匹配度较好(达93%),与统计方法预测预警准确度相当,其空间匹配度达77%,与生态动力学模型预测预警准确度相当。将CEI应用于长江口赤潮高发区,时间上与chl a吻合度(相似性指数)为0.74,达到较高的一致性;空间上与chl a吻合度(Kappa系数)为0.25,达到一般一致性。由于海域的特殊性,关键控制要素的遗失可能是一致性偏低的主要原因,未来研究基于长江口赤潮高发区进行CEI构建可能使问题改善。     

改性粘土对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体去除效果及萌发的影响

本文首先考察了不同浓度改性粘土对浒苔微观繁殖体的去除效果,实验结果显示,去除率随着改性粘土浓度增大而逐渐提高,0.4g/L的改性粘土对初始密度为4.8?105cell/m L的浒苔微观繁殖体去除率可达到80%以上。去除实验后继续研究微观繁殖体的萌发率发现,与对照组相比,不论是上层培养液中还是重新混合后的萌发率均随着改性粘土用量的增加而降低,1.0g/L的改性粘土可使其萌发率由60%左右降至低于6.5%。本文的研究结果表明,适量的改性粘土能有效去除海水中的浒苔微观繁殖体、降低其萌发率,有望成为消除或减弱绿潮灾害的有效手段。