太湖蓝藻水华遥感监测方法

利用遥感技术监测太湖蓝藻水华具有重要的现实意义.基于不同遥感数据,包括MODIS/Terra、CBERS-2 CCD、ETM和IRS.P6 LISS3,结合蓝藻水华光谱特征,采用单波段、波段差值、波段比值等方法,提取不同历史时期太湖蓝藻水华.结果表明:MODIS/Terra数据可以利用判别式Band2＞0.1和Band2/Band4＞1提取蓝藻水华;CBERS-2 CCD、ETM和IRS-P6 LISS3数据可以利用Band4大于一定阈值和Band4/Band3＞1提取蓝藻水华;波段比值(近红外,红光＞1)算法稳定,可以发展成为蓝藻水华遥感提取普适模式.同时,本文成功利用ETM和IRS.P6 LISS3数据Band4波段对蓝藻水华空间分布强度进行了五级划分.这为今后利用遥感技术,建立太湖蓝藻水华监测和预警系统莫定了基础.     

太湖蓝藻水华的MODIS卫星监测

本文基于MODIS卫星影像探讨太湖蓝藻水华的识别、监测问题.通过比较MODIS影像上不同蓝藻浓度的波段反射率值的差别,得到对蓝藻信息响应的敏感波段,利用特定波段的合成,可基本识别蓝藻的分布信息,并基于蓝藻的光谱响应特征,采用比值模型方法、进一步确定蓝藻分布的相对浓度信息.最后通过不同时相蓝藻浓度的叠加分析,得出了蓝藻水华的动态变化信息.     

水华蓝藻产毒的生物学机制及毒素的环境归趋研究进展

本文介绍并评述了蓝藻水华中最常见的毒素——微囊藻毒素的产生途径和环境归趋的国内外研究进展.主要内容包括:微囊藻毒素的来源、结构和一般特性;微囊藻毒素的分子合成机制、分布、产生规律及其功能;以及微囊藻毒素的环境归趋.重点介绍了在毒素环境归趋研究方面的重要突破,指出了该领域研究中存在的问题和今后研究的重点方向.     

蓝藻光合氮同化的特征与分子调控机理研究进展

水华蓝藻的生物学特性及其竞争优势、蓝藻水华的形成与维持机制等科学问题,一直是国内外研究的热点。氮素是诱发蓝藻水华暴发的重要营养盐,蓝藻对氮素的同化与其光合作用密切偶联。然而,水体中氮素存在多种形态,不同形态氮素对蓝藻生长和水华发生的影响具有显著差异。因此,了解蓝藻光合作用特征及其同化不同形态氮素的机制和策略,对深入理解蓝藻水华的发生机理具有重要意义。本文在蓝藻的光能捕获与激发能转移、光合电子传递、碳浓缩机制及CO₂同化等光合作用过程及其特征综述的基础上,对蓝藻摄取、同化5种主要氮素形态(NO₃^-、NO₂^-、NH₄⁺、尿素和N₂)的分子机制及其特征进行了解读,总结了蓝藻细胞光合碳、氮同化的耦合关系及调控机制;并指出了该领域的未来发展方向,以推动该方向的深入研究。     

洱海南部近岸微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子

2017年7月—2018年4月在洱海南部近岸开展了4个季度的野外调查,利用细胞分裂频率法研究微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子,结果显示:微囊藻细胞分裂频率的变化范围为6.13%～29.23%,白天显著大于夜间,但两个点位间和表中底3层间的差异均不显著;经计算,微囊藻原位生长速率的均值为(0.36±0.06)d^-1,总体高于其它有相关研究的湖泊。同时,微囊藻细胞分裂频率和原位生长速率具有显著的季节变化,表现为冬季最大(1月,19.65%±4.10%、(0.39±0.01)d^-1),秋季(10月,14.48%±4.73%、(0.36±0.02)d^-1)和夏季(7月,12.77%±3.81%、(0.37±0.07)d^-1)次之,春季(4月,10.37%±2.64%、(0.30±0.06) d^-1)最小,其中营养盐浓度的作用不明显,而地表太阳辐射和水温等影响较大。进一步分析发现,除地表太阳辐射外,影响细胞分裂频率昼夜变化的其它因子具有一定的季节异质性。研究结果可为深入研究洱海微囊藻水...     

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.     

基于水华蓝藻固有光学特性的主要类群定量识别方法

蓝藻水华是湖泊水体富营养化的重要特征之一,不同水华蓝藻类群形成的水华特征、危害及其治理方法差异显著.因此,如何快速、准确地掌握不同蓝藻类群的时空分布特征成为实施富营养化湖泊污染治理与生态恢复、蓝藻生态灾害预测预警中一个亟待解决的科学问题.本研究基于纯藻种实验室培养和室内光学控制实验,在微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Dolichospermum)、束丝藻(Aphanizomenon)3种主要水华蓝藻固有光学特性的基础上,通过甄别不同水华蓝藻的吸收、散射和后向散射光谱的特征波段,构建了基于吸收和散射特性的5种水华蓝藻类群的非线性最优化定量识别模型,其中,基于440、620和675 nm 3个波段吸收的a-CIM 440,620,675具有较为稳定的定量识别能力;并基于野外实测光学特性数据,实现了巢湖主要水华蓝藻类群的定量监测,初步分析了巢湖主要水华蓝藻类群的时空分布特性.研究表明,巢湖的水华蓝藻以鱼腥藻、微囊藻为主,束丝藻较少,鱼腥藻主要出现在温度较低的季节,微囊藻在夏季的西部湖区占优势;巢湖水华主要为微囊藻藻华和鱼腥藻藻华,且浓度较高的蓝藻主要存在于水体表面以下20 cm范围内;微囊藻和鱼腥藻在非藻华断面垂向上均匀分布.本研究可为富营养化湖泊蓝藻水华预测预警以及相关管理部门决策提供重要的理论依据和科学支撑.     

太湖底泥表层越冬藻类群落动态的荧光分析法初步研究

为探索春季湖泊底泥表层不同藻类群落的复苏规律,本实验采集了太湖梅梁湾地区的底泥,应用荧光分析法测定藻蓝素,同时测定湖泊底泥中的叶绿素a和叶绿素b,确定春季梅梁湾底泥中不同藻类类群的色素含量变化,说明荧光分析法可以应用于底泥色素分析中,初步探讨了蓝藻群落和非蓝藻群落在春季温度上升期间恢复生长过程的差异。     

蓝藻衰亡下滇池草海沉积物中各形态磷释放动态的模拟研究北大核心CSCD

为了研究滇池草海蓝藻衰亡过程中沉积物中各形态磷含量的变化,以玻璃缸为模拟实验容器,在玻璃缸中加入叶绿素a质量浓度为50μg/L的蓝藻藻浆(此叶绿素a质量浓度为蓝藻水华爆发时的叶绿素a浓度),进行蓝藻衰亡的遮光模拟实验,研究蓝藻衰亡下沉积物中各形态磷含量的变化。研究结果表明,遮光环境会促使蓝藻大量死亡,当实验进行5 d后,加了蓝藻藻浆玻璃缸中的蓝藻颜色逐渐由绿色变为黄绿色,在实验的第5天至第13天,上覆水中的叶绿素a含量大幅度减少,到第13天,上覆水中的叶绿素a质量浓度仅为0.53μg/L,减少了约95%;上覆水中蓝藻衰亡影响了沉积物中磷的释放,实验结束时,在加了蓝藻藻浆的玻璃缸中,沉积物中的全磷质量比为1 305.09 mg/kg,减小了3.9%,铁结合态磷、钙结合态磷和铝结合态磷含量分别减少了25.72%、16.87%和3.9%,有机磷含量增大11.02%;随着蓝藻的衰亡,玻璃缸上覆水中的叶绿素a含量减少,沉积物中的有机磷含量增加,钙结合态磷和铁结合态磷含量减少。蓝藻衰亡后的残体会使沉积物中的有机磷的含量增加。因此,蓝藻衰亡是引起沉积物中营养物质释放的重要因素。     

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