湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究

湖泊具有供水、渔业、旅游、维持区域生态系统平衡等功能,是支撑我国经济和社会发展的重要资源之一。但是近30年来,湖泊富营养化所导致的蓝藻水华频繁暴发,生态灾害事件频发,严重影响湖泊功能的发挥, 制约区域经济可持续发展。针对国家在保障区域水安全和生态安全、保护人民健康及建设和谐社会等方面的重大需求,国家重点基础研究发展计划项目“湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究”于2008年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括：①湖泊蓝藻水华主要衍生污染物的形成机理、迁移转化规律和毒理效应;②蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化和功能退化的机理;③蓝藻水华生态灾害评估及调控机理。针对上述科学问题,项目以蓝藻水华污染物的产生、湖泊生态系统结构与功能的响应以及生态灾害的评估与调控为研究主线,重点开展以下几个方面的研究：①蓝藻水华衍生污染物的产生及其环境过程;②蓝藻水华衍生污染物的毒理效应与生态和健康风险;③蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化与功能退化的关键过程和机制;④蓝藻水华灾害治理和调控的的技术原理和途径。项目的实施和完成将为我国湖泊蓝藻水华生态灾害的预防与控制提供理论和技术原理支撑。     

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.     

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.     

鄱阳湖流域典型水源水库水华暴发成因及氮污染溯源

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期水环境特征及其演变规律,探讨了水华暴发的成因及其促发条件,并针对识别出的主要污染因子,开展了同位素溯源研究。结果表明:(1)水库水华暴发的主要原因为水体总氮浓度显著升高(由0.77 mg/L升高至1.57 mg/L),超出了国际公认的水华暴发总氮阈值(0.5~1.2 mg/L),加之夏季高温(32℃)、水库库容量较低,促进了水华暴发;(2)无水华期,水库表层水总氮主要赋存形态为硝酸盐氮(占比>90%),水华暴发期,表层水总氮主要赋存形态由硝酸盐氮转变为有机氮(占比~86%),氮赋存形态转化的主要原因为藻类同化吸收作用;(3)硝酸盐氮、氧同位素示踪结果表明,水库硝酸盐氮主要来源于上游稻田流失的氮肥(负荷贡献率64.45%),其次为上游山区土壤氮流失(14.08%)、大气沉降(12.35%)和农村生活污水(9.12%),因此水库总氮优先控制污染源为上游稻田流失的氮肥。     

尖笔帽螺(Creseis acicula)研究进展及其在大亚湾暴发机制初探

尖笔帽螺(Creseis acicula)隶属软体动物门翼足目, 是营浮游生活的大洋暖水种, 在世界多个海域尤其是印度洋沿岸多次暴发, 但此前在中国海域未有暴发记录。2020年6—7月, 在大亚湾西南部核电站邻近海域监测到尖笔帽螺大规模暴发, 整个过程持续约1个月, 高峰期密度达到5600个·m^-3, 是迄今为止已报道的该种暴发的最高密度。尖笔帽螺的高密度区均集中在西南部沿岸区域, 尤其是岭澳核电站冷源取水口附近, 对核电冷源运行安全造成了严重影响, 引起政府、企业、科研界和社会公众的高度重视。鉴于目前对尖笔帽螺的暴发机制还知之甚少, 文章综述了尖笔帽螺生物生态学特征研究进展, 阐述了大亚湾尖笔帽螺的暴发和消退过程, 并基于对此次暴发事件的跟踪监测, 初步探讨其暴发机制及其生态效应, 认为核电站冷却水的温升效应、降雨引起的海水盐度波动以及浮游植物数量升高可能是诱发其暴发的重要因素。     

MODIS波段比值算法在太湖蓝藻水华预警及应急监测中的应用

为从宏观上快速掌控蓝藻水华发生状况,提高遥感信息处理的准确度,选取太湖上空2008年4～10月的18幅MODIS影像数据源,应用近红外波段2和可见光波段4的比值算法对太湖蓝藻水华进行了提取实验,并与目视判读结果进行了比对分析.结果表明,经过大气校正且无云层干扰的情况下,比值算法与目视判读结果吻合度较好,平均相对偏差为5.4%,有83.3%的样本相对偏差小于30%.2008年4月25日与5月22日的比值算法验证分析表明,在蓝藻暴发初期和蓝藻的快速增殖期,比值算法均能较好的区分水体与藻类,比值算法与目视解译的结果偏差分别为4.3%和10.2%.比值算法分析识别快,能有效避免因个人经验引起的差异;将比值算法与目视判读相结合,能够大大提高判读的准确度,可以在太湖蓝藻水华预警及应急监测中进行业务化应用.     

流式影像仪在东海海域甲藻藻华研究中的应用

有害藻华对海水养殖、人类健康和生态安全构成威胁,已成为全球性的生态灾害.近20年来,米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)等甲藻形成的有害藻华在东海海域连年暴发,其频率高、危害大,形成及演变机理复杂,对藻华原因种进行监测是开展有害藻华预警和防控的...     

卫星遥感解译湖泊蓝藻水华的几个关键问题探讨

蓝藻水华是全球性的水环境健康问题,对水华暴发过程信息的快速准确获取是制定有效防治措施的关键.卫星遥感因具有大范围、周期性观测的特点,被广泛地用于湖泊蓝藻水华的时空动态监测.本文指出在利用遥感对湖泊蓝藻水华进行研究时,需要注意的4个问题:(1)湖泊水体中泥沙等信号对藻华存在干扰;(2)大气程辐射及水陆边界影响藻华特征提取...     

近70年来太湖水体磷浓度变化特征及未来控制策略

分析湖泊中磷浓度的变化特征,揭示其变化的驱动机制,是有效实施湖泊水体磷浓度控制的前提.本文整理分析了太湖70年来(1949-2020年)水体磷浓度监测历史资料,对比了太湖不同湖区、不同时间尺度水体磷浓度的差异性及波动性,发现影响太湖磷浓度变化的原因既有人为的因素,也有自然的因素.无论是污染较轻的1950年,还是污染负荷...