太湖富营养化条件下影响蓝藻水华的主导气象因子

利用2004-2018年卫星遥感解译的太湖蓝藻水华信息构建蓝藻综合指数,采用随机森林机器学习算法分析同期气象因子与蓝藻水华综合指数的关系,定量评估影响蓝藻水华的主要气象因子特征变量的重要性度量和贡献率.结果表明,在光、温、水、风等主要气象要素中,气温对蓝藻水华综合指数起着主导的作用,其次是风速和降水,日照时间的影响或可忽略.其中气温条件中重要性度量最大的是年平均气温,其次是冬、春季节的平均气温;风速因子中影响较大的是7月份的平均风速;水分条件中主导因子是9月累计降水量.优选的随机森林模型模拟值与实际蓝藻水华综合指数的变化趋势基本一致,拟合优度为0.91,通过0.01显著性检验,随机森林模型模拟效果较好.用随机森林模型模拟值对太湖蓝藻水华分等级评估,模型模拟精度达到了86.7%,其中5个重度等级年份模型模拟结果完全一致,中度等级的6个年份模型模拟值有5年与之相符,中度以上等级的模拟精度达90.9%,模型能够反映气象因子对蓝藻水华综合指数的综合影响,对中、重度蓝藻水华的模拟效果更好.随机森林模型有助于理解富营养化状态下影响蓝藻水华的主导气象因子,利用气象因子的可预测性可以促进蓝藻水华预测预警能力的提升.     

金属元素调控在水华治理中的作用初探

对湖泊和河流等水体的富营养化及水华的形成机理、临界发生条件、治理等做了简要介绍，针对近年来兴起的生物控制治理水华的技术，结合抗菌技术的研究成果，探讨通过对湖泊水体中的微量元素，特别是抗菌金属元素的调控来治理水华的新技术的可能性。     

春季海州湾临洪河口浮游植物粒级结构及环境因素

2017年4月作者对海州湾临洪河口海域16个站位的常规理化因子以及浮游植物粒级结构进行了采样和分析,结果表明:调查海域盐度和温度均值分别为35.2和11.2℃,均由近岸到外海逐渐增大;悬浮物质量浓度在3.4 mg/L～137.6 mg/L变化,均值为22.8 mg/L,由近岸到外海逐渐减少,水体逐渐清澈; pH均值为8.29,近岸低,外海高; DO均值为9.8 mg/L, COD在0.34 mg/L～6.55 mg/L变化,均值为3.42mg/L,DO和COD分布规律不明显;浮游植物粒级组成以微型与小型浮游植物为主,其叶绿素a质量浓度平均值与范围分别为1.48μg/L(0.68μg/L～3.13μg/L)、9.14μg/L(2.69μg/L～25.50μg/L),且呈现自沿岸河口向外海逐渐递减的趋势;而微微型浮游植物叶绿素a质量浓度平均值仅为0.27μg/L,且分布较不规律;小型浮游植物对浮游植物总生物量的贡献率最大,高达83.89%,微型及微微型浮游植物的贡献率分别为13.60%和2.52%;在相关性分析中,各项环境因子对小型浮游植物的分布有较大的影响,其中悬浮物、pH与小型浮游植物叶绿素a浓度表现出显著相关(P0.05),溶解氧、盐度与小型浮游植物叶绿素a质量浓度呈极显著相关(P0.01),微型、微微型浮游植物的分布与各项环境因子的相关性不明显。     

1997年底中国东南沿海大规模赤潮原因生物的形态分类与生态学特征

１９９７年１１月底和１２月１９￣２５日对同年１１月中我晨至１２月底发生于广东饶平 和枯林湾及南澳岛周围海域的大规模赤的生物学、生态学及其危害进行了调查,研究表明,此次赤潮的原因生物是棕囊藻Ｐｈａｅｏｃｙｓｔｉｓ ｐｏｕｃｈｅｔｉｉ。这种赤潮生物在其生活史中有游泳单细胞和群体胶质囊２个生活阶段。游泳单细胞为球形或卵圆形,大小为６．０￣７．２μｍ,有２根不等长的鞭毛和１根定鞭丝。嫩体胶质囊为球形或近球     

非经典生物操纵驱动从水华向非水华的稳态转化——来自武汉东湖的全湖验证实验

对藻类水华的生态控制区分为欧美学者提出的经典生物操纵和我国学者提出的非经典生物操纵,前者依赖浮游动物,可用来控制小型藻类,后者依赖滤食性鱼类,可用来控制形成群体的蓝藻（特别是微囊藻）。武汉东湖是一个富营养化城市湖泊,30余年未发生水华,2021年突然暴发微囊藻水华,一度覆盖湖面近87%。东湖生态站通过对长期监测数据的分析发现,东湖目前的营养水平仍然适合蓝藻的暴发,而短期内又无法进一步有效削减营养盐负荷,因此,基于非经典生物操纵的理论（合理配置本土的滤食性鲢、鳙）,实施了定量化的生物控藻方案,结果控藻成效显著,在极端高温干旱的2022年并未发生蓝藻水华,即将东湖生态系统从水华（浊水）稳态迅速切换到了非水华稳态,完成了一种新的稳态转换,获得了经典生物操纵从未有过的成功。非经典生物操纵理论的有效性通过全湖实验得到了验证,证明它提供了一种对环境友好、成本极低且颇为有效的控制富营养湖泊中形成群体蓝藻水华的方法,具有广阔的应用前景。     

基于CMIP6模式分析北极典型海区浮游植物藻华模拟误差

在海冰覆盖的极地海区,浮游植物季节性藻华变化呈现典型的单峰特征。由于藻华过程受控于海冰、光照、混合层深度和营养盐供给等多个因素,其发生时间和强度在地球系统模式模拟结果中存在较大的不确定性。本研究选取11种CMIP6地球系统模式结果,以多种类型的观测资料和产品作为判断参考值,评估各模式结果能否准确模拟北极典型海区（巴伦支海、楚科奇海及白令海）浮游植物藻华动态的变化规律。通过计算能表征光照和营养盐限制的多个指标,分析表层叶绿素a浓度模拟结果的误差来源。结果表明,依据冰下光照时长、混合层变化速率、表层硝酸盐指标将11种模式分为3组,与参考值指标差异较小组别中的模式在藻华模拟方面明显占优,而其余模式在表层硝酸盐或混合层变化的模拟上存在较大误差,导致表层叶绿素a浓度峰值的发生时间延后且峰值浓度误差大。总体而言,地球系统模式配置中除要考虑光照和营养盐这两种基础限制条件外,也需关注由温盐控制的上混合层深度,从而准确模拟出表层叶绿素a浓度的季节性变化规律,上述研究为地球系统模式中相关参数化方案的改进提供了参考。     

巢湖西湖心底泥蓝藻对水体蓝藻生物量的贡献

2018年10月-2019年10月对巢湖西湖心水体浮游藻类群落结构以及水体和底泥蓝藻生物量进行了月度调查.结果表明:巢湖西湖心浮游藻类的主要优势种属为微囊藻属、席藻属、十字藻、卵形隐藻和鱼腥藻属.蓝藻优势种属在5-10月为微囊藻属,11-12月为鱼腥藻属,1-4月为席藻属.巢湖水体和底泥蓝藻生物量峰值分别出现在9月和2月,水体蓝藻的衰亡下沉会导致底泥蓝藻生物量的上升.巢湖蓝藻主要分布在水体,底泥蓝藻生物量相对较低,单位面积水柱与底泥蓝藻生物量6月的比值大于100,在11-3月相对较低,最低值小于2.底泥蓝藻主要分布在底泥表层0～2 cm.通过安装原位捕获器,监测了蓝藻在西巢湖湖心水柱和底泥中的垂直迁移过程和通量.结果表明:11月和2月蓝藻有明显从水柱向底泥迁移的过程;底泥蓝藻全年向水体的静态迁移量都很低,而动态迁移在11月和6月出现两个峰值,主要受底泥蓝藻生物量和再悬浮的影响.本研究结果表明削减巢湖西湖心底泥种源的最佳时期为10月至来年2月,但是由于底泥蓝藻生物量远远小于水柱蓝藻生物量,底泥蓝藻向水体复苏迁移的通量也较低,即使削减了底泥种源,也不能有效降低水体蓝藻生物量.     

基于环境卫星CCD数据的太湖蓝藻水华监测算法研究

水体富营养化引起的蓝藻水华问题,是我国湖泊面临的主要环境问题,亟需加强现状监测和变化研究;我国自主研发的环境(HJ)卫星空间分辨率高,重访周期短,可用于长时间序列蓝藻水华的动态监测.本文利用HJ卫星CCD数据,通过自动控制散点回归的方法进行相对辐射校正,再将归一化植被指数和像元生长算法相结合,提出了一种可业务化运行的蓝藻水华高精度提取算法.该算法的优点为:(1)水华提取时具有统一的阈值,解决了以往一景影像一个阈值,无法大规模批处理的难题;(2)通过对像元进行线性分解,精度可达到亚像元级别.利用该算法对太湖2009—2014年蓝藻水华进行监测,发现2013—2014年太湖蓝藻水华较以往暴发面积偏小.研究表明,该算法对蓝藻水华识别能力强,自动化程度和水华提取精度高,可作为业务化算法运行.     

春季东海近岸表层浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

采用HPLC-CHEMTAX方法分析了2008年春季东海近岸海域的表层浮游植物群落结构及其与环境因子的关系。结果表明,调查区表层浮游植物优势类群为硅藻和甲藻,对叶绿素a的平均贡献率分别为42%和32%。硅藻和甲藻均适于生长在低温、低盐和高氮磷比的环境,但硅藻水华发生在温度较低、盐度较高、氮磷比较高的长江冲淡水与外海水交汇的盐度锋面上,而甲藻水华发生在温度较高、盐度较低、氮磷比较低的冲淡水与台湾暖流交汇的温度锋面上。LOWESS回归表明,叶绿素a和甲藻分别随温度和盐度升高呈先增后降的趋势,硅藻随温度和盐度变化波动较大。叶绿素a和硅藻随氮磷比升高而递增,甲藻随氮磷比的变化波动较大。