Horizontal distribution and transport processes of bloom-forming Microcystis in a large shallow lake (Taihu, China)

The horizontal distribution of bloom-forming Microcystis in a specific lake area and the transport of Microcystis by wind-driven lake currents between Meiliang Bay and the open water of Taihu Lake were measured during continuous field observations from August 21 to 25, 2006. During the observations, the horizontal distributions of Microcystis, represented by Chlorophyll a, showed a clear concentration toward downwind lake areas. According to the lake currents and the Chl a concentrations on the boundary line between the Meiliang Bay and the open water, the transported Chl a was less than 2% of the total weight of Chl a in Meiliang Bay on August 22, 24 and 25. The results suggest that the horizontal distribution of the bloom-forming Microcystis was strongly affected by the wind conditions, and the wind-driven Microcystis accumulation was mainly determined by surface drift; the transport of Microcystis by lake currents was much less important in this large, shallow lake.     

2008年太湖梅梁湾浮游植物群落周年变化

2008年对太湖梅梁湾浮游植物群落的生态学特征进行了调查.结果表明:梅梁湾共检出浮游植物6门35种,其中绿藻门(Chlorophyta)种数最多,共20种,占浮游植物总种数的57.1%;其次是硅藻门(Bacillariophyta),共7种,占浮游植物总种数的20.0%.浮游植物的数量和生物量分别在298.2×104-368006.8×104cells/L和0.298-184.202mg/L之间;浮游植物数量以夏季(6月5日)最高,春季(3月20日)最低.浮游植物相似性指数变化在0.11-1.00之间;其中1月8日-4月3日的相似性指数高,在0.54-1.00之间,均在中度相似以上;其他时间下的相似性指数低,变化在0.11-0.50之间,为极不相似或轻度相似.浮游植物多样性和均匀度分别在0.01-2.29和0.003-0.72之间,其中1月8日-4月3日的多样性和均匀度较好,其他时间下的多样性和均匀度较差,表明1月8日-4月3日梅梁湾浮游植物分布比较均匀,群落结构复杂,而4月23日-12月9日浮游植物分布不均匀,群落结构简单.     

太湖梅梁湾冬季湖流特征

2003年元月在盛行西北偏北风的情况下,对位于太湖北部的梅梁湾进行了面上湖流调查,发现梅梁湾湾口的湖流较为稳定,以向南流为主,且流速相对较大,最大达8cm/s,梅梁湾西岸有稳定的向北流,而从五里湖口至拖山附近的梅梁湾东线湖水由北向南流动,且在中部附近分为两支,一支向西,再流向北以补偿西岸的向北流,另一支扩散至整个梅梁湾南部,向南流经湾口进入太湖.在梅梁湾东北部,发现有弱辐合中心,该范围内Chl.a和TP、TN的含量明显高于周围水域.从所有点的垂直运动判断,梅梁湾水流以弱上升运动为主,大小为2cm/s以下.从水量平衡分析,以梅梁湾流入太湖为主要特征,水量补给主要来自于北部的五里湖和直湖港及武进港.     

太湖梅梁湾水动力及相关过程的研究

太湖是位于长江下游的一个大型水湖泊,水动力过程和要素对浅水湖泊的环境演化有着复杂和深远的影响,本文基于１９９８年开展的有关太湖梅梁湾的水动力过程的野外调查结果,总结了梅梁湾在夏季盛行风向条件下湖流特征,发现了梅梁湾在夏季偏南风条件下,表层湖流以顺时针环流为主要特征,但在湾内靠近梁溪河口地区,流场受地形影响而有所不同,反映在叶绿素浓度和总磷、总氮浓度分布上,因受湖流影响较大而富集在梁溪河口周转,即偏     

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.     

太湖梅梁湾水体中初级生产力的光学检测

研究了1998年5月,10月,12月。1999年8月以及2001年7月和9月的太湖梅梁湾的初级生产力和光照时发现,在不同水层中,20cm左右的水深处初级生产力最大,最大初级生产力与叶绿素a的关系是Pm=0.012[Chla]-0.028[Chla](n=30）,在叶绿素a与光谱之间关系以及初级生产力与光强之间关系的基础上,建立了初级生产力与光谱之间的关系,在蓝光光谱波段和红光光谱波段的Kd较大,较大,而550nm的Kd最小。     

太湖湖体综合治理对策的探讨

太湖的污染治理已迫在眉睫,集水域内的污染源控制当然是根治太湖污染的首选措施。但要在短期内实现湖泊水质和生态环境的好转,单依靠外污染源控制是远远不够的,必须在湖内实施一系列行之有效的治理措施。本文从湖泊生态学方面分析了影响太湖生态系统恢复的内部障碍,主要针对蓝藻灾害、城市水源污染、局部性水质污染及生态环境恶化等关键问题,本着标本兼治、效果为先、综合治理的原则,提出了恢复沿岸带水生植被、收获控制蓝藻、     

太湖梅梁湾春季浮游植物初级生产力

用黑白瓶测氧法对梅梁湾春季浮游植物初级生产力的变化特征进行研究,探讨了初级生产力的日变化、垂直变化、区域分布、浮游植物现存量与初级生产力的关系以及不同曝光时间对P-I曲线的影响.结果表明,梅梁湾浮游植物初级生产力存在明显的日变化,最大值出现在10:00-14:00;初级生产力在梅梁湾分布呈现为从湾内向湾口逐渐递减的趋势;除表层水受光抑制影响使其生产力相对较低外,初级生产力随水深的增加而降低;初级生产力与叶绿素a存在显著的正相关,用水柱层平均叶绿素a浓度来估算初级生产力比用表层叶绿素a浓度来估算要更为精确;短的曝光时间往往带来高的初级生产力和同化系数.     

太湖北部梅梁湾水域水质因子聚类

计算了沿梁溪河河口到太湖湖心断面上１０个监测点１７个水质因子９３组数据的Ｐｅａｒｓｏｎ相关系数和Ｋｅｎｄａｌｌ秩相关系数,进而运用最小距离法进行了因子聚类,正态分布检验和聚类结果表明,采用Ｋｅｎｄａｌｌ秩相关进行了聚类为宜,结果将诸因子聚为五大类：ＴＤＮ,ＴＮ,ＣＯＮ,ＮＯ２－Ｎ,ＮＨ４－Ｎ,ＯＨ和ＣＯＤＭｎ归为一类,ＴＤＰ,ＴＰ,ＰＯ＾３＋４和ｐＨ值归为一类;ＳＳ和ＳＤ归为一类,反映了该水域环境     

太湖梅梁湾与五里湖浮游植物群落的比较

富营养化和风浪是影响大型浅水湖泊浮游植物群落的重要因素,本文于2003年10月至2004年9月对太湖梅梁湾和五里湖理化环境因子(水温、透明度值、悬浮质浓度和氮、磷营养盐浓度)和浮游植物群落进行了逐月监测,通过对两个湖区理化因子和浮游植物群落结构在周年内季节变化的比较研究,探讨富营养化程度以及风浪对浮游植物群落结构的影响,结果为:(1)梅梁湾由于受风浪影响悬浮物含量较高,五里湖则富营养化水平更高.(2)周年内五里湖浮游植物平均生物量(6.85 mg/L)高于梅梁湾的平均生物量(4.99 mg/L),两个湖区都呈现夏秋高峰、冬季低谷的变化特征.梅梁湾浮游植物群落季节演替的模式基本为:冬季硅藻(小环藻属Cyclotella spp.)和隐藻(隐藻属Cryptomonas spp.)-春季绿藻(细丝藻属Planctonema sp.)-夏季绿藻(绿球藻目Chlorococcales种类)和蓝藻(微囊藻属Microcystis spp.和浮游蓝丝藻属Planktothrix spp.)-初秋蓝藻(微囊藻属)和硅藻(浮游直链硅藻Aulacoseira spp.)-秋季隐藻(隐藻属).五里湖的季节演替模式没有梅梁湾明显,全年隐藻(隐藻属)都占优势,在此基础上,秋冬季硅藻(小环藻属和浮游直链硅藻属)占优势,裸藻(裸藻属Euglena spp.)在冬春季占优势,绿藻(绿球藻目种类和团藻目衣藻属Chlamydomonas spp.)在整个春季和初夏的优势地位在夏季被蓝藻(微囊藻属和浮游蓝丝藻属)所取代.群落构成的差异是浮游植物对两个湖区不同风浪条件和富营养化水平的响应结果.(3)通过与PEG(Plankton Ecology Group)模式的比较,梅梁湾和五里湖浮游植物群落的季节演替主要受水温、光照、营养盐(氮、磷)浓度和浮游动物牧食等因子的影响,因此,大型富营养化浅水湖泊浮游植物群落演替规律需要进一步的研究.     

若干水华相关藻类对太湖水体异味物质贡献的初步研究

太湖水体中嗅味物质2-甲基异莰醇(MIB)和土臭素(Geo)的出现与水华发生在时间上高度重叠,为探寻水华中常见藻类与嗅味的关系,本研究通过对实验室培养藻株和野外水样比较分析,探寻了部分藻株与太湖水体嗅味物质的关系.分析实验室培养的15株蓝藻(其中11株微囊藻)、4株绿藻和4株硅藻,仅硅藻培养物测定出了Geo,所有藻株均未检测出MIB;对太湖典型水样分析结果显示,水体中MIB与Geo的浓度与微囊藻细胞浓度无相关性;实验室模拟微囊藻水华腐败结果显示,无论是好氧还是厌氧条件下均未产生MIB和Geo;这些数据结果说明湖水中MIB和Geo与水华主要种群微囊藻无直接关系.在鱼腥藻水华中测出了高浓度的MIB,周年水样分析结果显示鱼腥藻细胞数与MIB浓度变化规律一致,因此鱼腥藻可能是MIB的重要来源.但实验室培养的Anabaena sp.PCC7120无论是在缺氮还是有氮培养条件下均不产MIB和Geo,说明嗅味物质的产生具有藻株特异性.     

太湖梅梁湾中碱性磷酸酶的活性及其与藻类生长的关系

通过对1998年5月-1999年5月的太湖梅梁湾水体中碱性磷酸酶活性及其它水化学因子的同步实地监测,初步探讨了富营养化较严重的太湖梅梁湾湖区的碱性磷酸酶活性的时空变化规律及其与藻类水华的相关性.研究表明,水体中各种形态磷之间的转化非常快.在磷的循环、转化过程中,碱性磷酸酶的作用至关重要.太湖梅梁湾各采样点水体中碱性磷酸酶的最大反应速率(Vmax)的年际变化有着显著的规律性,各点位在春季(3-4月)及夏季(7-8月)均分别出现峰值,与水体中水华出现的峰值相吻合.尤其在水体中水华暴发前的4月份,各采样点中的碱性磷酸酶的活性急剧增加,其Vmax均为年内的最大值或接近最大值,预示着水体中其它形态磷的转化速率加快,为水华的形成提供了充足的活性磷.水体中特异性碱性磷酸酶活性(总碱性磷酸酶活性/Chl.a)与水体中的PO43-存在着较好的负相关.尤其是在春季相关性更加显著,可达-0.9以上;夏季太湖梅梁湾水华暴发时,水体中的磷酸盐浓度远低于碱性磷酸酶的激发阈值,藻类体中的酶被诱导大量产生,从而使得水体中碱性磷酸酶的数量、活性急剧增加,达到较高的水平.这种短时间的有机质快速降解以及由此导致的营养盐释放,维持了水体中藻类的生长.     

太湖贡湖湾和梅梁湾微囊藻群落的时空分布及其驱动因子

于2010年7月至2011年6月期间,对太湖贡湖湾及梅梁湾微囊藻的种类组成及其群落的时空分布差异进行调查,并探讨影响微囊藻群落时空分布的环境因子.结果表明,7-11月太湖贡湖湾和梅梁湾都表现为鱼害微囊藻(Microcystis ichthyoblabe)、惠氏微囊藻(M.wesenbergii)及铜绿微囊藻(M.aeruginosa)顺次成为优势种的演替过程,其余时间段内以鱼害微囊藻及其它微囊藻为主.通过CCA分析环境因子与微囊藻属内各种类之间的关系,发现温度是驱动其季节演替的主要因素.两个湖湾之间及同一个湖湾内中心与岸边区域的微囊藻种属分布差异不明显.但是受到风的作用,两个湖湾中下风向位置的微囊藻细胞丰度较高.惠氏微囊藻和铜绿微囊藻更易受到风的影响而向下风向位置迁移,这是因为惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体粒径相对较大,易于漂浮在表层而通过表层迁移聚集于下风向处.可见风引起的表层迁移是影响微囊藻群落空间分布的重要因素.     

太湖梅梁湾沉积物-水界面氮迁移特征初步研究

用乙炔为抑制剂,气相色谱法测定了１９９７年夏季太湖梅梁湾口沉积物－水界面的反硝化率和Ｎ２Ｏ的自然排放率,太湖梅梁湾沉积物的反硝化率为１．４－５．６μｍｏｌＮ２／（ｍ＾２．ｈ）,Ｎ２Ｏ的复原斐和率为０．０８－０．６６μｍｏｌＮ２／（ｍ＾２．ｈ）,探讨了沉积物－水界面ＮＯ＾－３的交换动态。指出沉积物内硝化－反硝化作用是太湖湖泊生态系统氮循环过程中一个重要的环节。在湖泊水土界面氮交换中,沉积物是具有吸收     

中国太湖梅梁湾湖流及散度场：水—气耦合模式

Research is conducted on the distribution features of flow and divergence fields under the stress of ununiform and unsteady wind at Meiliang Bay on Lake Taihu by using a 3D atmospheric boundary layer model and a 2D hydrodynamic model for the area of the lake. Some meaningful results were achieved.     

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.     

Nutrient fluxes induced by disturbance in Meiliang Bay of Lake Taihu

A wave flume experiment was conducted to study nutrient fluxes at water-sediment interface of Meiliang Bay under different hydrodynamic conditions. The results reveal that hydrodynamics has remarkable effects on nutrient fluxes in this area. With a bottom wave stress of 0.019 N m-2 (equivalent to disturbance caused by wind SE 5-7 m s-1 at the sediment sample site of Meiliang Bay), the fluxes of TN, TDN and NH4+-N were separately 1.92× 10-3, -1.81 × 10-4 and 5.28× 10-4 mg m-2 s-1(positive for upward and negative for downward), but for TP, TDP and SRP, the fluxes were 5.69 × 10-4, 1.68 × 10-4 and -1.29 × 10-4 mgm-2 s-1. In order to calculate the released amount of nutrients based on these results, statistic analysis on the long-term meteorological data was conducted.The result shows that the maximum lasting time for wind SE 5-7 m s-1 in this area is about 15 h in summer. Further calculation shows that 111 t TN, 32 t NH4+-N, 34 t TP and 10 t TDP can be released into water (the sediment area was 47.45% of the whole surface area), resulting in concentration increase of 0.025, 0.007, 0.007 and 0.002 mg L-1 separately. With stronger disturbance (bottom wave stress is 0.217 N m-2 which is equivalent to disturbance caused by wind SE 10-11 m s-1 at the same site), there has been significant increase of nutrient fluxes (1.16× 10-2, 6.76×10-3, 1.14× 10-2 and 2.14× 10-3 mgm-2 s-1 for TN, DTN and NH4+-N and TP). The exceptions were TDP with flux having a decrease (measured to be 9.54× 10-5 mgm-2 s-1 ) and SRP with flux having a small increase (measured to be 5.42 × 10-5 mgm-2 s-1). The same statistic analysis on meteorological data reveal that the maximum lasting time for wind SE 10-11 m s-1 is no more than 5 h. Based on the nutrient fluxes and the wind lasting-time, similar calculations were also made suggesting that 232 t TN, 134.9 t TDN, 228 t NH4+-N, 42.7 t TP, 2.0 t TDP and 1.1 t SRP will be released from sediment at this hydrodynamic condition resulting in the concentration increases of 0.050, 0.029, 0.049, 0.009, 0.0004 and 0.0002 mg L-1. Therefore in shallow lakes, surface disturbance can lead to significant increase of nutrient concentrations although some components in water column had negative flux with weak disturbance (e.g. TDN and SRP in this experiment). In this case, sediment looks to be a source of nutrients. These nutrients deposited in sediment can be carried or released into water with sediment resuspension or changes of environmental conditions at water-sediment interface, which can have great effects on aquatic ecosystem and is also the characteristics of shallow lakes.     

太湖梅梁湾上空颗粒态磷浓度2003年春季的变化

太湖水体氮磷营养盐的研究比较多,但对大气营养物质的输入研究方面仍鲜有报道.通过定期采集太湖梅梁湾地区上空颗粒物,测定颗粒中各种形态磷(可溶性无机磷、有机磷、难溶性磷)浓度,探讨大气磷输入对梅梁湾水质的磷的贡献.结果表明2003年春季梅梁湾上空平均颗粒态磷浓度分别为0.157μg/m3,其中水溶性无机磷的含量在15.6%-51.0%.最后估算了春季大气总磷输入量,春季两次采样周期中大气磷沉降通量相差不大.进一步估算了大气总磷的沉降通量最大为0.57kg(hm2·a)(6.84t/a),显示大气沉降对太湖水体的影响.     

富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法——以太湖为例

本文建立了一种富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法.选取表征藻源性湖泛的代表性指标叶绿素a和溶解氧浓度作为预测变量,以天气预报中的风场为驱动力,求解浅水湖泊三维水动力水质耦合数值模型,计算未来3 d浅水湖泊叶绿素a和溶解氧浓度的时空分布,然后结合未来3 d的气象因子信息建立经验公式,计算湖泛易发水域发生湖泛的概率,并进一步确定湖泛发生位置和面积.以太湖为例,采用构建的方法于2013 2014年夏、秋季对太湖7段湖泛易发水域的湖泛发生概率及发生面积进行未来3 d的预测预报,预报正确率在80%以上.     

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．