大型湖库滨岸带蓝藻水华堆积风险评估——以巢湖为例

淡水湖库富营养化与蓝藻水华是全球性的突出水环境问题,尤其是滨岸带严重蓝藻水华堆积甚至造成了水体黑臭、威胁饮用水安全等严重危害,科学评估滨岸带蓝藻水华堆积风险、精准识别蓝藻水华易堆积区域是水环境管理与研究中亟待解决的关键科学问题.本研究以我国长江中下游的大型浅水富营养化湖泊巢湖为研究对象,依托流域水文与湖泊水动力模拟、遥...     

巢湖蓝藻水华监测预警与模拟分析平台设计与实践

近20年来,巢湖蓝藻水华频繁暴发,对流域内居民生活和社会生产产生了严重影响.由于缺乏蓝藻水华全方位监测、高精度模拟和智能化分析手段,传统方法难以实现"现状掌握、异常识别、原因追溯、未来模拟"的目标,无法满足巢湖蓝藻水华科学防控与应急处置的要求,蓝藻水华引起的突发事件随时可能发生.本文针对巢湖蓝藻水华的全面监测和应急决策...     

江西柘林湖富营养化现状与藻类时空分布特征

江西柘林湖是首批入围国家良好湖泊保护专项的示范湖泊.为揭示柘林湖富营养化现状与藻类时空演替特征,于2012年8月至2013年7月对全湖及主要入湖支流进行了周年采样分析,结果表明:柘林湖主要营养盐在地表水Ⅲ类以内,处于中营养状态.全湖藻类演替以蓝藻-硅藻交替为主,夏季以鱼腥藻和微囊藻为优势种,冬季直链藻、小环藻和针杆藻占优.藻类空间分布呈现西部高于东部、上游高于下游的特征,西部部分湖区夏季甚至出现了鱼腥藻水华.柘林湖3个大型饮用水源地中东渡水源地夏季也同样面临蓝藻水华问题,但蓝藻毒素未超标.在重点监测的4条柘林湖主要入湖支流中,3条支流的藻类夏、冬季细胞丰度均在1×107cells/L以下,但烟港水的藻细胞丰度夏、冬季分别接近和超过该界限,应加以警惕并采取适当措施.枯水期水位变化、水体分层、较低的水体透明度和较长的滞留时间是影响柘林湖局部湖区蓝藻水华形成的关键因素.     

地震应急平台电子传真报警处理系统设计与实现

设计开发江苏省地震应急平台电子传真报警处理系统,当省政府领导批示或文件到达时,电子传真将发出警报提示,提醒值班人员及时处理,并自动下载打印输出.该系统旨在解决江苏省应急平台电子传真信息接收系统没有报警功能、信息接收和处理延迟的问题,对提高江苏省地震应急处置工作的时效性具有重要现实意义.     

基于微信公众平台的地震应急救援协同联动系统设计与初步应用

介绍基于微信公众平台的地震应急救援协同联动系统架构与设计,阐述系统的实现技术和各模块功能,并以2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震灾情获取和多方协同联动为例,展示了地震灾区公众、现场指挥部和协同联动成员等多方的信息互通与共享,初步实现地震灾情信息获取和应急指挥的数字化和平台化.结果 表明,作为当前新型应急管理模式...     

富营养化水体浮游植物遥感监测研究进展

随着湖泊流域经济的快速发展,蓝藻水华频繁暴发的现象越来越严重,水体富营养化已经成为国内外重大环境问题.浮游植物是水体的初级生产者,是衡量水体富营养化程度的主要指标之一,遥感技术则是探测水体浮游植物时空分布的重要手段.在收集整理近千篇国内外水体浮游植物遥感研究论文的基础上,从卫星数据源、研究内容及研究方法等角度,总结了遥感技术在富营养化湖泊浮游植物监测应用的历史进展、研究重点及发展趋势.研究表明,现有的富营养化水体浮游植物遥感研究,以湖泊蓝藻水华问题为切入点,研究视角由水体表层(藻华面积、色素浓度)转至水下三维(藻总量),研究方法从定性识别转向定量反演,研究内容从监测蓝藻水华推进到探测不同类群蓝藻,逐渐形成了以应用为导向,"MODIS/VIIRS大中型湖泊日常监测—GF/Sentinel2小型湖泊针对性监测—无人机应急监测"的浮游植物遥感综合监测体系.上述研究梳理了富营养化水体浮游植物遥感监测湖泊水环境学科的发展动向,以期为从事蓝藻水华生态灾害监测和预警人员提供重要的技术支撑和理论参考.     

浮游植物对湖泊水体生态重建的响应——以太湖五里湖大型围隔示范工程为例

根据太湖五里湖湾生态重建大型围隔示范工程的现场观测结果,分析了湖泊生态重建措施对浮游植物的影响,结果显示:(1)在生态重建的第一年,尽管生态重建区内种植了大量水生植物,水体氮磷含量也有较大幅度的下降,水体透明度也被提高了近一倍,但是藻类却大量生长,并暴发了蓝藻水华;第二年,生态重建区的环境条件逐渐对藻类(包括蓝藻和其中的微囊藻)产生了抑制作用,开始出现藻类生物量下降趋势;表明生态重建措施(以水生植被重建为中心的生态系统重建组合措施)可以在较短时间内(当年)建立起一定规模的水生植物群落,有效降低水体氮磷营养盐,提高水体透明度,但要在较短时间内(2年内)完善一个较大的水生态系统结构、有效降低藻类生物量(特别是夏季)有一定困难.(2)尽管氮磷营养盐对水体藻类总量增加有较大影响,但并不是蓝藻大量暴发的决定因素,上行作用力对蓝藻的控制(bottom-up effort)表现弱于下行作用力(top-down effort).(3)较低的TN/TP比值(15.9-35.6,平均30.5)既是蓝藻水华暴发的原因,也是其作用的结果,其可能有利于蓝藻的大量暴发.(4)生态重建措施较大幅度地改善了水环境,但并没有显著提高藻类多样性指数(Shannon index),因此,单凭藻类多样性指数并不能完全反映水环境改善状况,在评价水环境质量方面需要结合其它多种指标进行综合评估.     

湖库生态安全调控技术框架研究

针对湖库生态安全综合性调控技术缺乏的现状,为支撑和保障湖库型水体生态安全,开展了湖库生态安全调控概念、特征及技术需求分析,研究并系统构建了湖库生态安全调控技术框架(T-PIRLEP),阐述和分析了该框架的主要技术环节.根据研究结果,认为湖库生态安全具备可调控的特性,调控目的旨在维护以人类为终点的湖库生态环境和生态服务的安全.湖库生态安全调控具有综合性、功能导向性、类型差异性、空间异质性和不确定性的特征.基于T-PIRLEP的调控技术框架以湖库生态安全保障目标(T)为核心,以生态承载力为重要约束参考,从影响湖库生态安全状况的人口增长产业发展资源利用污染排放生态保护政策管理的耦合作用过程出发,采取以人口调控(P)、产业调控(I)、资源利用调控(R)、负荷控制(L)、生态调控(E)、政策调控(P)6类要素为主的调控措施来实现湖库生态安全调控.研究指出,调控过程需以湖库调控类型和其调控定位为引导,注重调控目标、调控措施、目标可达性分析之间的相互反馈,强化与生态安全评估研究的有机衔接.     

基于视频监控图像的环巢湖蓝藻实时动态监测

蓝藻的防控与治理是湖泊水环境、水生态管理的重要内容,实时获取蓝藻的空间分布信息对于降低蓝藻灾害风险具有重要意义.针对地面调查费时费力、卫星遥感监测粒度较粗且时效性不强等问题,本文提出了一种基于视频监控网络的湖泊蓝藻实时监测技术.基于环巢湖视频监控网络的33个功能摄像机,研究如何从视频图像中实时、准确提取蓝藻的分布信息.为克服不同摄像头的观测角度不一致、光照强度和背景条件不一致等诸多挑战,在视频图像蓝藻表征分析的基础上,通过多尺度深度网络进行图像粗粒度分类,区分蓝藻与浑浊、阴影水体;基于随机森林进行蓝藻精细化识别,克服蓝藻的强异质性.最后以渔政站沿岸水域的日均蓝藻覆盖率和月均蓝藻覆盖率为统计单位,开展了巢湖沿岸蓝藻的动态监测.研究成果可为科学制定蓝藻治理方案提供技术支撑.     

富营养化湖泊中硫酸盐对蓝藻衰亡产甲烷过程的影响

随着外源性硫酸盐（SO₄^2-）的持续性输入,富营养化湖泊水体的SO₄^2-浓度持续升高.野外长期监测结果表明,近几十年太湖水体的SO₄^2-浓度逐渐升高,达到了96 mg/L的水平.此外,富营养化湖泊中蓝藻水华衰亡会产生并释放大量的甲烷（CH₄）,湖泊水体的SO₄^2-浓度升高是否会对沉积物产CH₄过程造成影响仍缺乏相关研究.本实验构建了蓝藻水体沉积物微宇宙系统,通过添加30、60、90、120和150 mg/L五组浓度的硫酸盐,探究不同SO₄^2-浓度下蓝藻衰亡过程中水体的SO₄^2-、还原性硫化物（∑S^2-）和CH₄的变化规律.结果表明,蓝藻聚积衰亡的第6~9天硫酸盐还原作用最为强烈,此时水体中的SO₄^2-浓度快速下降到最低值,依次为7.65、8.87、21.21、41.14和56.54 mg/L.伴随着硫酸盐还原过程的进行,水柱中∑S^2-的浓度不断上升,并达到最高值,依次为4.77、6.98、7.49、7.49和7.43 mg/L.蓝藻聚积衰亡的第10~21天水体中的SO₄^2-浓度维持在较低水平,∑S^2-浓度逐渐下降,并趋近于0.培养开始时,CH₄增长缓慢,SO₄^2-浓度下降之后,CH₄浓度逐渐上升,并在第6~9天迅速上升,培养结束时,CH₄的最终浓度随着水体初始SO₄^2-浓度的增加而降低,依次为546.39、207.24、79.61、37.25和5.56 μmol/L,CH₄的浓度与初始水体SO₄^2-浓度呈指数型负相关关系.因此,对于精准评估富营养化湖泊的产甲烷过程,需要考虑不断上升的SO₄^2-浓度所带来的影响.     

富营养化湖泊夏季表层水体温室气体浓度及其影响因素

为研究富营养化湖泊水体温室气体浓度及其影响因素,以太湖西岸和竺山湾为例,共调查研究了27个点位,采用顶空平衡法对其表层水体中溶解的甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)浓度进行测定.结果表明,太湖近岸带蓝藻水华堆积区表层水体中CH_4和N_2O两种温室气体浓度远远高于开阔湖区点位,CH_4和N_2O最高浓度分别为3.79±0.095和0.078±0.003μmol/L.蓝藻水华堆积区和开阔湖区CH_4平均浓度分别为2.33±1.46和0.14±0.059μmol/L,N_2O的平均浓度分别为0.054±0.024和0.023±0.012μmol/L.两种气体在水中均呈现过饱和状态,其中蓝藻水华堆积区表层水体中CH_4和N_2O饱和度远远高于开阔湖区点位.此外,入湖河流河口区域表层水体溶解性N_2O浓度较高.将水中CH_4和N_2O浓度与水体环境因子之间进行相关性分析,表明水体总氮、总磷、铵态氮和溶解性有机碳浓度与CH_4和N_2O浓度呈显著正相关,CH_4浓度与硝态氮浓度呈显著负相关.研究结果揭示了太湖蓝藻水华堆积区是CH_4和N_2O两种温室气体重要的潜在排放源,蓝藻水华暴发对湖泊温室气体的排放具有重要影响,但该过程的驱动机制及影响因素仍需要进一步研究.     

富营养化湖泊水体中藻蓝蛋白提取方法的对比

藻蓝蛋白是蓝藻的指示型色素,目前还没有标准的提取方法,特别是萃取剂的选择品种较多,对测量结果影响较大.分别以室内培养的铜绿微囊藻和巢湖夏季野生蓝藻为提取对象,运用液氮反复冻融法破碎蓝藻细胞,分别以Asolctin-CHAPS缓冲液(AC)、磷酸盐缓冲液(PBS)和Tris-HCl缓冲液来提取藻蓝蛋白,通过分光光度法分析提取液的吸收光谱、藻蓝蛋白浓度以及藻蓝蛋白浓度与叶绿素a浓度的相关性,比较3种缓冲液的提取效果.结果显示:3种缓冲液提取的藻蓝蛋白提取液在620 nm处都出现了藻蓝蛋白的特征吸收峰,但AC缓冲液和PBS缓冲液提取效率明显高于Tris-HCl缓冲液.另外,虽然AC缓冲液提取效率最高,但其成本昂贵、配制过程复杂且不易控制、难保存,不适宜大规模地推广应用;而PBS缓冲液的提取效率略低于AC缓冲液,但其配制方便快捷,更适合于大规模湖泊水质监测的要求,因此推荐PBS缓冲液作为常用的藻蓝蛋白提取液.     

安徽沿江两个富营养化浅水湖泊克氏原螯虾(Procambarus clarkii)遗传毒性比较

富营养化湖泊的蓝藻水华加剧了水体污染,影响湖泊生态系统的稳定.本研究针对安徽沿江富营养化程度不同的巢湖和菜子湖,2010年4--9月份,利用微核和彗星电泳实验检测水体污染物对克氏原螯虾(Procambarus clarkii)血细胞的微核率和DNA损伤,评价湖泊污染物的遗传毒性效应.巢湖和菜子湖细胞微核率最低值分别为0.316±0.131和0.243±0.063,最高值分别为0.624±0.136和0.360±0.081;巢湖DNA损伤三项指标TailDNA、TM和OTM最高值为7.59±1.58、2.75±1.55和3.12±1.45,菜子湖为5.02±1.42、1.07±0.16和1.19±0.26.两个湖泊克氏原螯虾血细胞微核率和DNA损伤都表现为随时间推移而增加,且巢湖6、7月份血细胞微核率和DNA损伤增加幅度最大.7、8、9三个月份,两湖泊细胞微核率和DNA损伤差异性达到极显著.彗星实验和微核实验结果一致,但前者更敏感.两种不同的遗传毒性检测方法结合能更好地检测污染物对机体产生的遗传毒性作用.