太湖藻源性颗粒物分解过程中氨基酸的变化特征

在实验条件下研究了高浓度蓝藻堆积后水体中的藻源性颗粒物中氨基酸的分解速率、分解量和氨基酸态氮形态的变化情况.在自然光照组中,颗粒态氨基酸(PAA)的浓度从实验前的0.46 mmol/L降至实验后的0.30 mmol/L;而在无光分解组中PAA从0.44 mmol/L降至0.06 mmol/L.两种处理下PAA的降解速率常数分别为0.03916和0.17424 d~(-1).溶解态氨基酸(DAA)在分解过程中浓度比较低,随时间的变化表现出先增大后减小的趋势,在两种不同的处理下,最大值分别为10.94和7.94μmol/L,21 d后减小到与实验开始时持平,甚至低于初始值.实验初期,PAA所占比例高达74%~80%,但迅速被分解转化为DAA和铵态氮(NH_4~+-N),随着实验的进行NH_4~+-N又逐渐转化为硝态氮,其中无光分解组中的分解更为彻底,而自然光照组中PAA分解量小于无光分解组.实验结果表明,氨基酸作为水体中浮游植物的潜在氮源,可以被分解为水华过程中藻类所需的NH_4~+-N,对水华的维持具有一定的促进作用.     

基于FAI方法的洱海蓝藻水华遥感监测

利用1999 2014年Landsat卫星遥感影像数据,采用浮游藻类指数(FAI)方法识别、提取洱海蓝藻水华信息,进而获取蓝藻水华时空分布数据,为进一步分析洱海蓝藻水华发生规律及监测预警提供参考.结果表明:1999 2014年洱海夏、秋季多次发生蓝藻水华,以小型水华为主(水华面积在10 km~2以内),大型水华现象主要发生在2003、2006、2013年,其中2006年水华面积最大,达到42 km~2.除近岸湖湾区域容易产生蓝藻堆积外,洱海蓝藻大型水华主要发生在洱海北部和中部区域,南部发生频次较少.近岸区域蓝藻堆积从春季开始,中心水域水华发生在夏末和秋季(8 11月),其中大型水华集中发生在10月左右.     

基于通径分析法的太湖蓝藻水华定量气象评估模型

利用2005-2017年太湖周边区域气象观测资料和基于遥感解译的蓝藻水华信息,基于信息量权数法构建太湖蓝藻水华影响程度指数（简称为蓝藻指数）,应用通径分析法,分析年平均气温（T_y）、1-3月平均气温（T_1-3）、年降水量（R_y）、6-7月降水量（R_6-7）和年高温日数（D_Tmax）5个气象因子对蓝藻水华影响的直接效应和间接效应,在此基础上构建太湖蓝藻水华气象评估模型.结果表明,2007年蓝藻指数值最大,为0.759,2017年其次,为0.709,2009年最小,仅为0.113,蓝藻指数与实际情况基本相符;直接通径系数中T_y和T_1-3为正值,其余为负值,表明T_y和T_1-3对蓝藻水华的发生发展具有正效应,而R_y、R_6-7和D_Tmax具有负效应,总通径系数绝对值排序为：T_y > T_1-3 > R_y > R_6-7 > D_Tmax,由此可以反映各气象因子对蓝藻水华影响程度的权重.根据模型计算的综合气象指数与蓝藻指数之间的相关系数达0.826,通过0.01显著性检验,根据百分位法将蓝藻指数和气象指数进行等级划分,分类总精度为84.6%,其中中度以上达90.9%,表明模型能够较好地反映综合气象因子与蓝藻水华发生发展程度的关系,在水体富营养化程度没有明显改善的情况下,可用于太湖蓝藻水华定量气象评估.上述研究结果有助于更好地理解环境因子、尤其是气象因子在蓝藻生长和水华形成机制中所起的作用,从而为太湖蓝藻水华的监测、预测预警和精细化防控提供理论依据.     

蓝藻生消对巢湖沉积物phoD碱性磷酸酶基因细菌群落结构的影响

phoD基因编码的碱性磷酸酶驱动沉积物有机磷矿化并释放生物可利用磷,促进了富营养化湖泊蓝藻的生长与暴发,但对富营养化湖泊蓝藻生消周期phoD基因细菌群落动态变化的认识依然有限.本文研究了中国典型富营养化湖泊巢湖蓝藻生消过程沉积物碱性磷酸酶活性（APA）、phoD基因细菌多样性和群落结构的动态变化及其与环境的关系.结果显示：巢湖沉积物APA活性在蓝藻生长与暴发阶段显著升高,且与水温、pH、溶解氧（DO）等环境因子显著相关.蓝藻生消各阶段沉积物phoD基因细菌群落的优势菌属均由Pseudonocardia和Friedmanniella构成;与蓝藻潜伏期和衰亡期相比,生长初期与暴发期大多数样点沉积物Pseudonocardia的丰度显著降低而Friedmanniella显著升高.携带phoD基因的菌属丰度呈显著的时空变化,其中菌属丰度的空间异质性较高.蓝藻生长初期与暴发期的phoD基因细菌群落的Ace指数与Shannon多样性指数显著大于潜伏期与衰亡期.研究表明,携带phoD基因细菌群落结构的变化主要受APA、DO、叶绿素a、水温、总磷以及无机磷的驱动;春季蓝藻的生长消耗大量上覆水溶解性无机磷,激发了沉积物APA活性并诱发Friedmanniella生长从而缓解水体磷限制.     

MODIS卫星遥感监测太湖蓝藻的初步研究

依据2007年1～6月MODIS卫星遥感影像反演得到的太湖MODIS卫星表层水温、表层叶绿素浓度分布图,以及真彩色(1,4,3波段)合成图像,监测分析了太湖蓝藻的分布和变化情况.水温、表层叶绿素浓度分布图显示,1～6月,太湖表层水温和叶绿素浓度的分布具有明显的区域性和季节性变化特征,且可以很好的显现藻类的迁移与堆积状况,其分布及变化趋势与实测的太湖蓝藻爆发的强度、地点、分布范围基本一致.MODIS真彩色合成图像直观地反映了湖中藻类的宏观信息,其趋势与叶绿素a浓度的分布极其一致.结果表明,利用MODIS遥感数据探测太湖蓝藻水华的分布状况是可行的,MODIS可用于监测内陆湖泊藻类水华的污染情况.     

太湖生态与环境若干问题的研究进展及其展望

本文着重就太湖水动力及其生态环境效应、太湖沉积物及其内源污染问题和太湖生态系统结构与功能及其蓝藻水华等热点问题近十年来的研究进展进行了回顾.在水动力及其生态环境效应方面,初步摸索出一套适合太湖这样大型浅水湖泊的研究方法,即通过沉积物悬浮过程的研究,把风浪与水体光照透明度、内源释放、水土界面的氧化还原环境等过程和要素联系起来,获得了太湖理化要素随深度变化的内部结构特征,确立了三维水动力模拟模型在太湖应用中的必要性.建立了太湖光照和透明度与悬浮物的关系,及基于悬浮物浓度的太朔初级生产力计算模型.在太湖沉积物与内源污染问题上,初步弄清了太湖沉积物分布与污染物质分布的特征,太湖沉积物悬浮的动力作用的来源与大小.太湖水动力对内源释放的影响,进一步提出了适于太湖内源污染控制的判断方法.对于太湖生态系统结构与功能及其蓝藻水华问题,在蓝藻水华爆发过程假设的基础上,进一步通过营养盐阈值、休眠孢子复苏等方面对此进行了完善.研究还发现了富营养化导致生态系统退化,生物趋于小型化且多样性下降的现象,营养盐循环速率加快,加重水体富营养化程度.进一步通过附着生物的研究,揭示了富营养化导致草型生态系统向藻型生态系统转化的原因.在此基础上,提出了生态恢复应该首先降低营养盐负荷、其次才是生态恢复的新观念,以及湖泊治理必须先控源截污、后生态恢复的新思路.最后,就这几个方面的进一步发展做出了展望.     

基于FAI的太湖水华时空分布特征与气象驱动因子分析

对蓝藻水华进行监测是治理水华的关键。为掌握太湖蓝藻水华时空分布变化情况,本文利用2013—2020年Landsat-8 OLI影像数据,采用坡度与统计分析的方法,着重研究了浮游藻类指数(FAI)阈值,并结合气象因子分析水华暴发的驱动因素。结果表明：2013—2020年太湖夏季蓝藻水华比较严重,0.000 4可以作为提取夏季水华的基准阈值,太湖的西北部湖湾、竺山湾、梅梁湾水华频发,温度、光照会促进蓝藻水华的暴发,可为研究太湖水域质量评价提供参考。     

太湖水体水温垂向分层特征及其影响因素

为揭示大型浅水湖泊水温分层特征及其影响因素,采用温度链,高频观测太湖水温分层的周年变化过程.结果表明:太湖水体水温的垂向温差绝大多数处在0～l℃,部分处于l ～4C,偶尔超过4℃;太湖水体水温垂向温差存在季度、月、日差异,相应的分层位置也不同;水温分层影响因素包含太阳辐射、气温、风速、水密度和比热、藻华堆积等.随着太阳...     

鄱阳湖不同湖区营养盐状态及藻类种群对比

在平水期、丰水期和枯水期对鄱阳湖典型天然碟形湖、人控湖汊和主湖区进行了水质、藻类和蓝藻毒素等对比调查,结果表明鄱阳湖各个湖区的水质与藻类种群等差异较大,蓝藻毒素浓度和底泥中铁含量的分布具有一定关联性.在各水文季节蓝藻均为人控湖汊藻类的主要优势种之一.平水期鄱阳湖藻类生物量(叶绿素a浓度)与水体的pH呈正相关关系,与采样点的水深呈负相关关系,碟形湖区水体营养盐浓度和藻类细胞密度均较其他湖区水体低.丰水期各湖区的水质差异相对较小,碟形湖藻类细胞密度仍低于其他湖区,但蓝藻已成为各湖区的优势种,该时期藻类生物量与水体总磷浓度及浊度呈正相关关系.枯水季鄱阳湖各水体藻类生物量与水体总氮浓度、铵态氮浓度及电导率呈正相关关系,碟形湖与主湖区发生了完全分离,水体流动性差,暴发蓝藻水华的风险较高.高温丰枯季节鄱阳湖水体蓝藻毒素浓度与底泥铁含量呈现一定的相关分布关系,底泥铁含量高的地方,其水体蓝藻毒素浓度通常比较高,应警惕鄱阳湖流域富铁红壤流失带来的湖区蓝藻水华风险加剧后果.上述研究结果将为鄱阳湖水环境的预警和污染控制提供科学指导.     

不同密度藻屑堆积下沉积物碳氮磷释放特征

蓝藻碎屑分解引起氮磷释放已受到广泛关注,但堆积的藻屑与沉积物交互作用引发污染物释放的效应知之甚少.采集于桥水库沉积物柱状样,设置5个藻屑添加组和对照组(无藻屑添加),恒温培养(27±1℃),模拟夏季温度条件下不同密度藻屑堆积下沉积物中碳氮磷释放特征.结果表明:藻屑堆积后加强了上覆水中溶解氧与硝态氮的消耗,5个藻屑添加组18小时后上覆水均处于厌氧状态.各实验组上覆水中的溶解性有机碳(DOC)浓度在第3小时增加,且SUVA254值处于0.54~1.74 L/(mg·m)之间,说明DOC可能来源于藻源性释放.各藻屑添加组培养过程中上覆水的溶解性有机氮(DON)、铵态氮和正磷酸盐浓度持续增加,最高平均释放速率分别达4.44、0.20和0.03 mg/(L·h),分别为对照组的21.73、1.76和67.58倍;其中DON为溶解性总氮主要存在形态,在实验结束时DOC/DON比值降低,说明藻屑或者沉积物有机质短期内并未完全矿化,且DOC优先DON被微生物利用.因此蓝藻碎屑堆积增强了沉积物需氧量,加快沉积物与水之间的氮磷营养盐、DOC循环,从而对沉积物中污染物地球化学循环过程造成进一步的影响.