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。     

Role of sea ice on satellite-observed chlorophyll-a concentration variations during spring bloom in the East/Japan sea

The relationship between the spring bloom along the Primorye coast and the sea ice of the Tatarskiy Strait in the northern region of the East/Japan Sea, a semi-enclosed marginal sea in the North Pacific, was investigated using the ten-year SeaWiFS chlorophyll-a concentration data and DMSP/SSMI sea ice concentration data from 1998 to 2007. Year-to-year variations in the chlorophyll-a concentrations in the spring were positively correlated with those of the sea ice concentrations in the Tatarskiy Strait in the previous winter with a correlation coefficient of 0.77. Abrupt increases in nutrients, essential for the spring bloom in the upper ocean during spring, were supplied from sea ice-melted waters. Time series of vertical distributions of the nutrients indicated that phosphate concentrations were extremely elevated in the upper ocean (less than 100 m) without any connection to high concentrations in the deep waters below. The water mass from sea ice provided preferable conditions for the spring bloom through changes in the vertical stratification structure of the water columns. Along-coast ratios of stability parameters between two neighboring months clearly showed the rapid progression of the generation of a shallow pycnocline due to fresh water originating from sea ice. This study addressed the importance of the physical environment for biogeochemical processes in semi-enclosed marginal seas affected by local sea ice.     

台湾海峡小型浮游动物的摄食对夏季藻华演替的影响

于2004年8月1~6日对台湾海峡南部近岸的藻华过程进行了定点连续跟踪观测,用稀释法研究了浮游植物的生长率和小型浮游动物对浮游植物的摄食死亡率,同时运用高效液相色谱(HPLC)技术,分析了浮游植物不同光合色素类群的生长率和摄食死亡率.结果表明,观测期间处于藻华的消退期.8月1日时,浮游植物生物量(叶绿素a)和丰度分别为2.04μg/dm3和2.99×105个/dm3,主要优势种为尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、冰河拟星杆藻(Asterionellopsis glacialis)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum),8月6日时,浮游植物生物量和丰度分别减为0.37μg/dm3和1.54×104个/dm3;而蓝藻和甲藻的丰度和比例则呈现出逐渐增加的趋势,所占的比重分别从1日的0.04%和0.85%增加到6日的9.59%和41.97%.小型浮游动物主要由无壳纤毛虫、砂壳纤毛虫、红色中缢虫(Mesodinium rubrum)和异养甲藻等类群组成,总丰度于8月2日达到最大值,为3640个/dm3,之后逐渐减少,6日时,仅为436个/dm3.观测期间,小型浮游动物在群落组成上虽一直以无壳纤毛虫和异养甲藻为主,但在具体的类群结构上却表现出了一定的差异,30μm以下的无壳纤毛虫和异养甲藻总体呈下降的趋势,而红色中缢虫、砂壳纤毛虫和大于50μm的无壳纤毛虫总体呈增加的趋势.观测期间,浮游植物的生长率为0.40~0.91d-1,小型浮游动物的摄食率为0.26~1.34d-1,摄食率和生长率总体呈逐渐下降的趋势.结果还表明,小型浮游动物的摄食率与叶绿素a具有很好的相关性(R2=0.89),对各光合色素类群的现存量和初级生产力均具有较高的摄食压力(分别为37.97%~82.24%和70.71%~281.33%),是藻华消亡的重要原因之一;此外,小型浮游动物对甲藻和蓝藻的避食行为,可能是观测期间由“硅藻”水华向“硅藻-甲藻”水华转变的重要原因之一.     

Behavior of Cu, Ni and Cd during nutrient depletion in a spring bloom in Funka Bay

The concentrations of Cu, Ni and Cd were determined in Funka Bay during a spring phytoplankton bloom, consisting of diatoms. Just after the bloom, both dissolved Cd and nutrients were removed in the euphotic zone. However, the removal ratio of Cd to phosphate was very different from that in seawater. The removal of Cd took place at a Cd/phosphate ratio of 0.07×10⁻³, which was lower than in seawater before the bloom (0.25×10⁻³), leading to an increase in this ratio in seawater exceeding 0.7×10⁻³ at the end of the bloom. Elevated concentrations of Cd and phosphate were observed in the deeper layer after the bloom due to the decomposition of detrital materials produced in the bloom. The ratio of Cd/phosphate in the regeneration step was 0.24×10⁻³ which was different from the removal ratio of 0.07×10⁻³. These observations suggest that the high Cd/phosphate ratio in the regeneration would reflect a relatively high regeneration rate of Cd than that of phosphate. No significant decrease in Cu and Ni concentrations was observed during the development of the bloom, suggesting that biological removal of these metals was not so significant during the spring bloom. The concentrations of Cd, Cu and silicate in surface waters increased after the bloom with decreasing salinity due to the influence of a spring thaw.     

浅水湖泊湖沼学与太湖富营养化控制研究

自2007年无锡暴发饮用水危机事件以来,太湖经历了前所未有的高强度、大规模治理,各种治理措施累计投资已经超过千亿元.监测显示,在治理初期太湖的氮、磷浓度下降明显,水质有所好转,但最近几年关键水质指标总磷与浮游植物叶绿素α浓度出现了波动,蓝藻水华有所反弹.研究表明,太湖的外源负荷并没有减少,这与城镇用水量增加、污水排放标准偏低、面源污染削减不足有很大的关系;同时,内源负荷也因为蓝藻水华的持续而加重,浅水湖泊水深浅、扰动强的特点强化了磷的循环利用效率,加剧了内源负荷对湖泊富营养化和蓝藻水华的影响.气候变暖叠加营养盐富集的复合效应、流域风速下降以及暴雨事件频次和强度增加等气象水文条件变化,都促进了太湖蓝藻水华的暴发;蓝藻水华的时空分布特征则受湖泊水动力的决定性影响.太湖治理的曲折过程,凸显了大型浅水湖泊湖沼学研究的不断深入与发展,未来需要继续加强多学科交叉研究,特别是基于湖泊-流域系统的气象水文、生物地球化学和生物生态学的学科交叉.对于太湖生态环境的综合治理和管理,既要注重湖泊与流域相结合,更需要重视自然科学和人文科学的有机融合,才能真正达到控制太湖富营养化、维护流域水环境安全与社会经济可持...     

2021～2022年荣成海域多相赤潮的分子鉴定

山东半岛濒临渤海和黄海,海岸带复杂,海岸线长,近岸海域赤潮事件频发。然而,由于部分赤潮物种的形态难以识别,或易降解不稳定,加上形态鉴定专业要求高,导致致灾赤潮物种未得到准确鉴定。2021年11月至2022年4月间山东荣成海域海带养殖区暴发严重赤潮事件,面积达1 440 km²,导致海带白化、溃烂,造成严重经济损失。对该海域水样固定样本的观察鉴定到两种致灾赤潮物种,红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)和多纹膝沟藻(Gonyaulax polygramma),二者均为山东近海常见的致灾赤潮物种。该研究通过对赤潮样本中活体单细胞的显微观察和单细胞测序分析,根据藻细胞形态特征与分子标记序列相似性鉴定到三种优势致灾赤潮物种,包括红色赤潮藻、多纹膝沟藻和灰白下沟藻(Katodinium glaucum)。其中灰白下沟藻由于在固定过程中不稳定而较少得到鉴定。对该赤潮海域水样开展宏条形码分析,除了发现上述三种致灾赤潮物种外,还发现了另外一个致灾赤潮物种纺锤环沟藻(Gyrodinium fusiforme)。纺锤环沟藻也由于在固定过程中不稳定而较少得到鉴定。由此可见,...     

基于小波核双重加权SVM模型的蓝藻水华识别与变化检测

以淀山湖为研究区域,利用Landsat系列遥感影像,提出了归化蓝藻指数的构建方法,结合波段组合和Gabor滤波器构建多特征空间,并基于变精度粗糙集和灰色关联决策相结合的方法进行特征空间的优化。在此基础上,采用小波核双重加权SVM分类模型,得到研究区蓝藻水华空间分布格局的识别与检测结果。以误差矩阵证明此分类模型能够较准确地识别出蓝藻水华覆盖区,满足环境调查的要求。研究成果为淀山湖蓝藻水华的防治和水生生态系统的保护提供了科学依据。     

藻源性湖泛发生过程CDOM变化对水色的影响

利用Y-型沉积物再悬浮发生装置模拟湖泛发生过程,分析其中有色可溶性有机物(CDOM)的变化特征及其对水色的影响.结果表明,藻类死亡过程消耗大量的氧气,水中溶解氧在短时间内消失殆尽,形成厌氧环境;并同时分解产生大量CDOM,使得水中CDOM显著增多.前期阶段,CDOM浓度随时间一直升高,第6 d时CDOM浓度达到峰值,CDOM在443 nm处的吸收系数a_g(443)为4.48 m^-1.水体黑度值(FeS浓度)呈先增大后减小的趋势,最大值0.35mmol/L同样出现在第6 d,整个过程中,CDOM浓度和黑度值变化趋势一致,a_g(443)与水体黑度呈显著正相关.利用Hydrolight和CIE颜色匹配函数模拟不同梯度的CDOM对水色的影响,发现随a_g(443)增大,水体颜色也逐渐由绿色转为棕色,整体向长波方向移动,水色逐渐变暗.因此,可以认为CDOM浓度变化是引起湖泛水体发黑的重要原因之一,可作为定量监测湖泛强度的指示性参数.     

蓝藻水华暴发和衰亡对太湖有色可溶性有机物的影响

利用平行因子分析(PARAFAC)技术对藻华暴发季节太湖梅梁湾和开敞区水样中有色可溶性有机物(CDOM)的三维荧光光谱进行分析,获得代表类酪氨酸、类色氨酸和类腐殖酸等3种荧光组分,这3个组分的荧光得分值均与叶绿素a浓度呈极显著正相关,其中类腐殖酸物质荧光得分值占总分值的比例也与叶绿素a浓度极显著正相关,由此可以推测,蓝藻水华可能是太湖CDOM的一个重要来源,并极大地影响了湖泊CDOM的组成结构.为进一步探索蓝藻水华对湖泊CDOM的影响,于太湖梅梁湾湖岸进行藻华暴发和衰亡模拟试验.PARAFAC结果显示,模拟试验水样CDOM的三维荧光图谱同样含有3个组分,其中类酪氨酸和类色氨酸荧光峰位置与湖泊水样基本相同,而类腐殖酸物质荧光峰则有一定程度的蓝移,表明培养试验中有新的内源类腐殖酸物质产生.利用PARAFAC模型中的得分值计算后发现,初始叶绿素a浓度越高,类腐殖酸物质所占比例越大,而实验结束时添加了高浓度和中等浓度藻的2个处理中类腐殖酸物质对荧光的贡献率也有显著提高.因此,藻华的长期暴发可以显著改变湖泊CDOM的组成,导致类腐殖酸物质比例提高.     

太湖流域水库型水源地硅藻水华发生特征及对策分析

基于溧阳市天目湖沙河水库2009—2014年的硅藻群落结构及水质调查,以及宜兴横山水库等硅藻水华期藻类和水质调查数据,分析了太湖流域水库中硅藻水华群落结构特征及受气温、水位、营养盐等环境条件的影响.结果表明,太湖流域硅藻水华的主要发生期为5—7月,快速生长期发生在气温为16~26℃期间,当气温超过26℃时,硅藻的生物量开始下降.硅藻的优势属包括针杆藻、曲壳藻、小环藻和颗粒直链藻.其中沙河水库和横山水库中针杆藻是主要危害,其生物量主导了硅藻总生物量.大溪水库有时以针杆藻为主,有时以颗粒直链藻为主.当总氮浓度低于1.0 mg/L的Ⅲ类水上限时,水体氮浓度能大大限制硅藻生物量,当总磷浓度低于0.025 mg/L的Ⅱ类水上限时,也可能对硅藻生物量产生限制.高于此营养水平,硅藻水华的严重程度主要受气温、降雨等因素影响.研究表明,对于处于中营养水平的太湖流域水库而言,硅藻生物量既受气温、降雨、水位等气象水文条件的控制,又受氮、磷、硅等营养盐供给的影响.硅藻水华的防控既要关注气候和气象条件,也要尽量削减氮、磷营养盐入湖通量,维持较低营养盐水平是确保硅藻水华不形成危害的关键.