典型风力条件及水力调度下太湖藻华高频时空动态监测

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI) 3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响...     

利用Himawari-8高频次监测太湖蓝藻水华动态

新一代静止气象卫星Himawari-8以其10 min/次的高观测频次,为连续动态监测蓝藻水华提供了有力的数据支持.基于太湖实地光谱测量资料,提出Himawari-8卫星资料太湖蓝藻水华动态监测方法.以2015年10月2日蓝藻水华发生过程为例,利用连续、多时次Himawari-8资料,动态监测了太湖蓝藻水华的发展变化,分析蓝藻水华的出现、发展和消失,计算蓝藻水华强度的动态变化,认识蓝藻水华程度及变化特征,估算蓝藻水华的动态变化速度.上述分析为研究蓝藻水华的生长消亡过程提供了支持.进一步探讨蓝藻水华动态变化与气象要素的关系,发现在相同的温湿条件下,风场对蓝藻水华的形成、运动和消失有直接的驱动作用.     

滇池蓝藻水华发生频率与气象因子的关系

蓝藻水华暴发是在一定的营养、气候、水文条件和生态环境下形成的藻类过度繁殖和聚集的现象,是水体环境因子(如总氮、总磷、pH值、溶解氧)和气象因子综合作用的结果.然而滇池周年性水华暴发标志着滇池蓝藻水华在当前水质条件下,气象因子为关键影响因子.为了进一步探究滇池蓝藻水华发生与气象因子的规律,本文利用2010-2011年滇池蓝藻水华遥感监测资料与周边地面气象站逐月资料,研究滇池蓝藻水华月发生频率与月气象因子的关系.结果显示,滇池蓝藻水华发生频率与平均气温、最低气温、平均风速、累计日照时数和降雨量等气象因子均表现为显著相关,其中与日照时数和风速呈显著负相关.各因子中与风速的相关系数最高,说明滇池各月蓝藻水华发生频率高低与风速关系最为密切,进一步验证了在具备蓝藻水华发生所需营养盐条件下,水体稳定性对蓝藻水华发生的影响更为重要的结论.以上结果可为科学预测蓝藻水华发生,并采取相应措施减少其带来的影响提供理论依据.     

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.     

水华和赤潮的毒素及其检测与分析

本文介绍了水华和赤潮藻类各种毒素的类型及特点,对近年来毒素检测分析方法进行了综述,重点介绍微囊藻毒素（Microcystin,MCYST,MC）和麻痹性贝毒（Paralytic shellfish poisoning,PSP）的提取、检测方法。     

超声波和改性粘土集成技术在去除蓝藻水华上的应用

近年来,改性粘土除藻技术广泛应用于"水华"的治理当中,其原理是藻类与改性粘土絮凝后自然沉降.通过对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、集胞藻(Synechocystis sp.)和小球藻(Chlorella vulgaris)的絮凝比较,发现具气囊的铜绿微囊藻比其他两种藻发生再悬浮的幅度更大,次数更多.针对我国的水华藻类是以微囊藻(Microcystis sp.)等为主的情况,研究超声波和改性粘土集成技术对藻类的去除效果.结果表明,超声波和改性粘土集成技术能将藻类去除率明显提高,该法的絮体稳定性比单一絮凝法明显增强,且对群体形态的藻的去除率提升效果更好.另外,在40kHz、160W超声辐照下,铜绿微囊藻的气囊去除率在95%以上,但细胞壁保持完好,细胞活性不变,藻毒素不会因细胞破裂而释放,因此超声波和改性粘土集成方法,是治理我国蓝藻水华的有效方法.     

基于突变理论的太湖蓝藻水华危险性分区评价

蓝藻水华暴发是湖泊生态系统中营养物质长期累积的结果,是系统营养经长期演化后的极端状态.突变理论评价方法无需确定指标权重,减少了人为主观因素,并且计算方便.本文基于突变理论,采取蓝藻水华暴发的表征因子(叶绿素浓度)和导致蓝藻水华暴发的环境因子(总氮和总磷)作为潜在危险性评价指标,蓝藻水华的面积、范围以及暴发频次作为历史危险性评价指标建立多准则蓝藻水华暴发风险评价指标体系,并结合太湖九个分区进行蓝藻水华暴发危险性分区及全湖评价.研究结果表明:竺山湖和西部沿岸为极重危险性湖区;梅梁湾为重度危险性湖区;南部沿岸、贡湖和大太湖为中度危险性湖区;箭湖东茭咀、东太湖和胥湖蓝藻水华暴发危险性较小,为轻微危险性湖区.整体上看,太湖蓝藻水华暴发危险性程度由轻到重基本上沿东南-西北方向变化,与营养盐浓度由低到高分布趋势相一致.根据评价结果,可以明确太湖各区遭遇蓝藻水华暴发危险性的大小,为蓝藻水华风险管理和应急处理提供科学依据.     

水网藻(Hydrodictyon reticulatum)水华在鄱阳湖的纪录

水网藻水华在国外出现较多,在国内鲜有报道.2013年5月对鄱阳湖进行采样时首次发现水网藻水华;结合现场观测及遥感影像确定其分布范围为老爷庙至落星墩水域,分布面积约为26 hm²,推测水网藻可能是由上游稻田等静止水体迁移至鄱阳湖,在相对静水区进行聚集生长,加上合适的理化条件(温度及营养盐),从而形成水华.在此基础上,本文进一步分析了水网藻水华对鄱阳湖水生态环境可能产生的影响.     

吞噬微囊藻的鞭毛虫的培养

从一个有水华发生的池塘里采集分离到一种能吞噬微囊藻的动基体目鞭毛虫(Kinetoplastida),存光学显微镜及激光共聚焦显微镜下观察了该鞭毛虫的形态特征,初步探讨了它的培养方法.该鞭毛虫以集胞藻、微囊藻、鱼腥藻、小球藻以及蛋黄、奶粉、大肠杆菌和酵母为食物进行培养,结果集胞藻、微囊藻、奶粉、蛋黄、及酵母都是该鞭毛虫很好的食物.该鞭毛虫易于培养,繁殖迅速,培养成本低廉,有应用于生态环境中控制微囊藻水华的可能.