太湖水华蓝藻底泥中复苏和水柱中生长的比较

为了研究太湖底泥中蓝藻的复苏和水柱中的生长,作者自行设计了原位藻类复苏收集器和生长培养器并安放在太湖梅梁湾监测蓝藻复苏释放和生长.实验在藻类的复苏期(2005年3-6月)进行．结果表明在复苏期太湖蓝藻的复苏呈现波动性增加,4月达到最大量．水柱中蓝藻同步的比生长率和生长量也呈现波动性上升,并在5月初达到最大值．浮游动物的存在并没有对蓝藻的生长造成显著的影响．对底泥蓝藻释放和水柱生长进行比较,底泥释放的蓝藻只占藻类生长量的很小一部分(<2．5％)．所以,水柱中蓝藻的生长对其优势的确立和水华的形成具有重要的作用,今后的研究将主要集中在水柱中蓝藻的动态变化     

CO2浓度升高对浮游藻类元素化学计量值的影响

通过梅梁湾和东太湖的四季原位实验,研究CO_2浓度升高对不同营养水平淡水生态系统中浮游藻类C、N、P元素计量值的影响.实验设置了270、380和750 ppm共3个CO_2浓度,分别代表工业革命前、当前和IPCC预测的21世纪末的CO_2浓度.结果表明梅梁湾水体营养盐浓度在四季均高于东太湖水体营养盐浓度,但梅梁湾原位实验中浮游藻类C、N、P含量却普遍低于东太湖原位实验中浮游藻类营养元素含量,并且前者在季节上变化更大.CO_2浓度升高使梅梁湾原位实验中浮游藻类C∶P比明显增加,N∶P比略有增加,这种增加归因于藻细胞内C、N含量的升高,而东太湖浮游藻类化学计量值对CO_2浓度变化的响应不显著.因此浮游藻类元素化学计量值对CO_2浓度变化的响应程度与水体营养盐的绝对浓度无关,而与浮游藻类的生长是否受营养盐限制有关,只有当藻类生长受到水体营养盐浓度限制时,CO_2浓度升高才会显著改变其元素组成.     

大型浅水湖泊藻类模型参数敏感性分析

选取太湖作为典型湖泊在之前研究基础上建立藻类模型,对模型中与藻类有关的40个参数进行拉丁超立方抽样,并使用区域敏感性分析方法和普适似然不确定性分析方法进行敏感性分析.结果表明:在所选的40个参数中,有7个参数是敏感的参数,对模拟的结果影响较大.在藻类生长、基础代谢、牧食和沉降4个藻类变化过程中藻类生长的敏感参数最多,影响最大;在藻类生长项中,叶绿素的消光系数是藻类生长光照限制中的最敏感参数,而最低适宜生长温度及其对藻类生长的影响系数则是温度限制中的敏感参数;并且不同湖区的不确定性在不同时间差异明显,对于藻类低浓度湖区和藻类暴发期的模拟需要加以关注.     

水温、光能对春季太湖藻类生长的耦合影响

环境因素对藻类生长的影响机制是探讨蓝藻水华暴发的基础,其中水温和光能均是影响藻类生长的关键物理因子.基于2015年春季于太湖观测的11次藻类总初级生产力、水温廓线和营养盐浓度等,探讨水温、光能及营养盐对藻类生长过程的影响.结果表明:春季,水温、光能是影响藻类生长的关键因素,而营养盐的影响贡献相对较弱.深层水体中光能是藻类生长的关键性限制因子,浅层表现为水温、光能的共同影响,而表层主要表现为光能的抑制.水温的升高促进藻类对光能的获取和利用,提高光抑制的光能阈值,造成深层水体中光能限制程度的加强,藻类生长呈现光限制的深度变浅.本研究有利于确定气候变化下水生生态系统演变的方向,为水生生态系统的恢复提供理论依据.     

太湖水体中碱性磷酸酶的活性及磷的矿化速率

通过对2003年4月至2004年10月,太湖不同生态类型湖区水体中磷的形态、碱性磷酸酶活性及其它水环境因子的同步监测, 初步探讨了藻类不同生长时期、不同生态类型湖区水体中磷形态构成的差异及其与碱性磷酸酶活性之间的关系, 计算了水体中磷的矿化速率. 研究表明, 太湖水体中总磷的70.2%由悬浮态的颗粒磷构成, 溶解性反应磷(DRP)的含量不足7%; 而总磷中的58.2%可通过酶解生成DRP维持水体中藻类、细菌等的持续生长. 在不同生态类型湖区、以及藻类不同生长阶段, 水体中碱性磷酸酶的活性及动力学参数差异显著, 在酶的作用下, 磷的矿化速率也显示出明显的差异, 最短的磷周转时间仅需数分钟. 这种短时间尺度磷的快速循环, 在一定程度上可以解释藻类大量繁衍时, 所需磷酸盐的来源. 即当水体中DRP的浓度较低时, 藻类能通过酶解其它形态的磷,从而使得DRP得到及时的补充.     

西太湖北部夏季藻类种间关系的初步研究

利用１９９１年至１９９７年对太湖梅梁湾的定点监测资料和１９９７年８月对西太湖北部的三次水化学和藻类布点监测资料,初步探讨了西太湖北部夏季藻类分布和种间关系。结果显示,西太湖北部夏季藻类主要由蓝藻,隐藻,硅藻,绿藻,裸藻和甲藻六大门类组成,以微囊藻为优势种的蓝藻水化主要在夏秋季暴发,夏季梅梁湾内藻类光合效率较高是该地区蓝藻暴发的原因之一;自梅梁湾河口湖我向外太湖,藻类总生物量递减,且种类组成也发生变     

太湖洗衣粉"禁磷"措施削减磷负荷量研究

太湖地区“禁磷”措施实施状况跟踪调查的结果显示,至1999年底,太湖全流域地区内98%的商店销售无磷洗衣粉,99%以上的居民使用无磷洗衣粉,“禁磷”措施得到了较好的落实,“禁磷”措施约可削减负荷1353.81t/a,占太湖磷负荷总量的14.07%,对太湖富营养化程度的改善将会起到积极的作用。     

太湖光合自养真核超微藻遗传多样性初探

采用真核藻类叶绿体16S rRNA的引物PLA491F、OXY1313R,通过PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了太湖梅梁湾和东太湖光合自养真核超微藻的遗传多样性.结果表明,太湖自养型真核超微藻主要为隐藻(Cryptophyta),其次为硅藻(Bacillariophyta)、金藻(Chrysophyta)和定鞭藻(Haptophyta).该结果有助于我们更全面地了解太湖浮游藻类的群落结构及生态功能.     

经低温、低光处理的藻类在不同光强、氮磷浓度下的生理生态特征

通过低温、低光处理太湖藻类后,研究光强、营养盐对水华早期藻类生长与组成的影响.结果显示:中光强(50μE/(m2·s))下藻类生长状态最优,高光强(200μE/(m2·s))次之,低光强(5μE/(m2·s))最差;中、高光强条件下,样品中均检测到了绿藻与硅藻,且其所占比例有随培养时间上升的趋势,光强越高其所占比例越大,低光强下则未检测到绿藻与硅藻.营养盐添加实验中,N+P添加组的藻类生长状态最优,P添加组较好,N添加组次之,对照组最差,说明在水华早期N、P均限制藻类生长,且P的限制作用大于N;此外,还发现营养盐对水华早期藻类的群落结构有一定影响,添加N或(和)P后,绿藻与硅藻均被检测到.从水华早期控制角度看,降低光强与营养盐(主要是P)均能在一定程度上控制浮游植物生物量及其生长;采取降低入射光强的措施后可能会出现更耐受低光的蓝藻尤其微囊藻占据优势的情况,相对低的N、P营养盐条件亦可能使蓝藻占优势,若一定程度上升高N、P营养盐浓度可使硅藻、绿藻逐渐占据优势,这为水华早期的选择性控藻提供一定的借鉴意义.     

河蚬(Corbicula fluminea)对霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)生物扰动的抑制效应

近年来太湖局部区域水体富营养化仍有加剧趋势,这可能与底栖动物生物扰动促进沉积物营养盐释放有关.耐污种霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)与常被用于生态修复的河蚬(Corbicula fluminea)均为太湖底栖动物优势种类,本文设计了双因素4组处理(对照组、河蚬组、霍甫水丝蚓组和混合组(霍甫水丝蚓和河蚬))的室外受控实验,研究在太湖2种种群分布交错区,河蚬能否对霍甫水丝蚓的生物扰动产生抑制效应.结果表明:霍甫水丝蚓扰动能显著增加水体总氮、总磷浓度,同时促进浮游植物生长;河蚬通过滤食和生物沉降作用显著降低水体总氮、总磷和悬浮物浓度,抑制浮游植物生长,从而促进了底栖藻类的生长;河蚬对霍甫水丝蚓生物扰动效应有抑制作用.     

Alkaline phosphatase activity and the phosphorus mineralization rate of Lake Taihu

The phosphorus fractions, the alkaline phosphatase activity (APA) and other water chemical parameters were concomitantly monitored from April 2003 to October 2004 in different eco-type sites of Lake Taihu. During the stages of algae growth, the phosphorus fractions and their relationships with APA in different ecotype sites were discussed and the phosphorus mineralization rate was calculated. In the water of Lake Taihu, most of the phosphorus (70.2%) could be attributed to the suspended particulate phosphorus, while the dissolved reactive phosphorus (DRP) seems to contribute less than 7%. About 58% of the total phosphorus, however, can be hydrolyzed as inorganic phosphate to compensate for phosphorus deficiency of algae and bacteria growth. During the different algae growth stages, the APA and its Kinetic parameters were varied significantly between different ecotype sites of Lake Taihu. This trend is also visible by comparing the phosphorus mineralization rate, and the most rapidly phosphorus turnover time is only several minutes. The fast recycle of phosphorus can, to some extent, be explained that the phosphorus source of algal blooms. The phytoplankton seems to compensate for phosphorus deficiency by using the alkaline phosphatase to hydrolyze phosphomonoesters.     

Alkaline phosphatase activity and the phosphorus mineralization rate of Lake Taihu

The phosphorus fractions, the alkaline phosphatase activity (APA) and other water chemical parameters were concomitantly monitored from April 2003 to October 2004 in different ecotype sites of Lake Taihu. During the stages of algae growth, the phosphorus fractions and their relationships with APA in different ecotype sites were discussed and the phosphorus mineralization rate was calculated. In the water of Lake Taihu, most of the phosphorus (70.2%) could be attributed to the suspended particulate phosphorus, while the dissolved reactive phosphorus (DRP) seems to contribute less than 7%. About 58% of the total phosphorus, however, can be hydrolyzed as inorganic phosphate to compensate for phosphorus deficiency of algae and bacteria growth. During the different algae growth stages, the APA and its Kinetic parameters were varied significantly between different ecotype sites of Lake Taihu. This trend is also visible by comparing the phosphorus mineralization rate, and the most rapidly phosphorus turnover time is only several minutes. The fast recycle of phosphorus can, to some extent, be explained that the phosphorus source of algal blooms. The phytoplankton seems to compensate for phosphorus deficiency by using the alkaline phosphatase to hydrolyze phosphomonoesters.     

巢湖、太湖蓝藻湖靛及其提取物的动物毒性初步研究

对国内淡水湖泊巢湖、太湖中的蓝藻湖靛及其提取物（藻胆蛋白）,进行了动物毒性实验。实验动物为昆明种小白鼠,采用灌胃法给药。给药后小白鼠均无中毒症状,一周内无死亡。说明巢湖、太湖中蓝藻湖靛及其提取物,对以小白鼠为代表的哺乳类动物消化系统,基本不产生毒性。这对于开发两湖中的蓝藻作为鱼、家禽等饲料和提取其中的植物蛋白（藻胆蛋白）作为营养食品添加剂等有一定意义。     

风场对藻类在太湖中迁移影响的动力学研究

在Ｗｅｂｓｔｅｒ等人工作的基础上,以三维湖流为背景,考虑了波浪及藻类自身浮力的影响,建立了一个太湖梅梁湾三维藻类迁多模型,以研究在不同几场作用下藻类在湖泊中的迁移过程。模拟结果表明,不同风场对于藻类在湖泊中的水平及垂直分布影响很大,并且存在着一临界风速,其范围在２－３ｍ／ｓ之间,当几速小于临床风速时,水面可以拟看作水动力学光滑,没有波浪产生,在水表面藻类顺着风向迅速的向迎风岸的边漂移,形成藻类大量     

太湖冬季底泥中活体藻类的检测

2002年冬从太湖梅梁湾采集柱状底泥,取三段进行直接镜检和用MA培养基进行光照培养．镜检发现表层(0-3cm)底泥中有多种藻类细胞,中层(10-13cm)底泥的藻类细胞种类明显减少,下层(20-23cm)底泥中没有发现藻类细胞．底泥培养的结果与之有相似的趋势,但得到的活体藻类细胞的种类相应减少．培养3个月后得到在外观和群落结构上与夏季水华相似的群落．结果表明底泥中的微囊藻和小环藻在太湖底泥中具有良好的适应性,占有明显的优势地位,底泥可以作为水华蓝藻的越冬场所和来年水华的种源．     

太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.     

基于突变理论的太湖蓝藻水华危险性分区评价

蓝藻水华暴发是湖泊生态系统中营养物质长期累积的结果,是系统营养经长期演化后的极端状态.突变理论评价方法无需确定指标权重,减少了人为主观因素,并且计算方便.本文基于突变理论,采取蓝藻水华暴发的表征因子(叶绿素浓度)和导致蓝藻水华暴发的环境因子(总氮和总磷)作为潜在危险性评价指标,蓝藻水华的面积、范围以及暴发频次作为历史危险性评价指标建立多准则蓝藻水华暴发风险评价指标体系,并结合太湖九个分区进行蓝藻水华暴发危险性分区及全湖评价.研究结果表明:竺山湖和西部沿岸为极重危险性湖区;梅梁湾为重度危险性湖区;南部沿岸、贡湖和大太湖为中度危险性湖区;箭湖东茭咀、东太湖和胥湖蓝藻水华暴发危险性较小,为轻微危险性湖区.整体上看,太湖蓝藻水华暴发危险性程度由轻到重基本上沿东南-西北方向变化,与营养盐浓度由低到高分布趋势相一致.根据评价结果,可以明确太湖各区遭遇蓝藻水华暴发危险性的大小,为蓝藻水华风险管理和应急处理提供科学依据.     

典型风力条件及水力调度下太湖藻华高频时空动态监测

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI) 3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响...     

太湖水动力学三维数值试验研究——4.保守物质输移扩散

物质输移扩散规律是大型浅水湖泊水质变化机理研究的重要内容,对湖泊水环境的管理具有重要的现实意义,本文在太湖湖流三维模型研究成果的基础上,创建了太湖保守物质输移扩散三维数值模型,并用之模拟了1997年冬季1～2月太湖总磷含量的变化,计算结果表明,模型计算值与观测值吻合,本文所建的保守物质输移扩散模型,可用于冬季太湖营养盐含量时空变化的计算。