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.     

武汉东湖水体异味物质及其与水环境因子相互关系

根据2014年1—12月东湖3个湖区(水果湖、郭郑湖及汤菱湖)中9种溶解态异味物质(DMS、DMDS、DMTS、β-cyclocitral、β-ionone、MIB、GEO、IBMP和IPMP)的月间采样结果,对异味化合物浓度之间的相关性及其与东湖水体中主要环境因子的相关关系进行了分析.研究发现9种异味物质浓度整体水平在夏、秋季相对冬、春季较高,其中DMS、DMTS、β-cyclocitral、β-ionone的月平均浓度较高,且在夏季均超出嗅味阈值,其他几种异味物质浓度检出较低,对东湖的异味强度影响较小.低浓度β-cyclocitral及β-ionone具有烟草或芳香味,DMS与DMTS具有腐臭味,因此DMS及DMTS为东湖异味的主要致嗅物质.从异味物质空间分布来看,郭郑湖区的DMS、DMDS、β-cyclocitral及β-ionone年平均浓度均低于其他两个湖区,综合该湖区中相对较低的年平均总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度以及受人类活动影响程度较低的情况,该湖区的异味问题要轻于水果湖及汤菱湖区.此外,研究发现DMTS、β-cyclocitral和β-ionone浓度与Chl.a浓度均呈显著正相关,DMDS及DMTS浓度与TN浓度呈显著正相关,DMS及β-cyclocitral浓度与溶解氧浓度呈显著负相关,表明由于大量藻类快速腐败导致的水体含氧量下降可能会对水体异味产生重要影响.为防止东湖水体恶臭的发生,对藻类进行控制尤为重要.     

波浪作用下湖泊底泥的输沙试验研究

湖泊底泥的运动过程产生内源污染,加剧湖泊生态环境的恶化.研究湖泊底泥在波浪作用下的输沙规律,可为研究湖泊的水质变化成因及生态环境治理提供参考依据.利用大型波浪水槽,在波浪作用条件下对太湖、龙感湖、巢湖的底泥进行了起动和输沙试验,对多组波浪水文条件下湖泊底泥的输沙试验结果进行分析,详细地阐述了太湖、龙感湖、巢湖底泥在波浪作用下的输沙变化规律.分析整理试验数据,得出输沙率变化公式,为3个湖泊的水质变化成因分析及生态环境治理提供参考依据.     

巢湖表层沉积物中生物易降解物质成分特征与分布规律

富营养化湖泊的藻类残体大量沉降到湖底,其中易降解成分的降解和转化快速消耗底层水体中的溶解氧,极易造成水土界面缺氧,影响湖泊生态系统的健康.于2014年对巢湖12个样点的表层沉积物进行周年跟踪研究,分析样品中有机质来源、总有机碳(TOC)、蛋白质、总糖、总脂以及生物聚合物碳(BPC)等成分含量,揭示易降解有机质的成分特征及在巢湖的分布规律.研究表明:巢湖表层沉积物TOC含量较高,全湖样点平均含量达到1.24%.BPC含量占TOC含量的30.99%~60.48%,有机质中易降解成分含量较高,并且在冬季和夏季时在巢湖西北部湖区有明显累积;有机质及其中的生物易降解部分均主要集中在粒径4~8μm的表层沉积物上,在应用工程技术手段处理、降解表层沉积物中的过量有机质时,更应该关注粒径为4~8μm的沉积物颗粒.     

定常风对鄱阳湖水动力的影响

鄱阳湖属大风区,风场作为仅次于流域"五河"倾泻和长江顶托作用的另一重要驱动力,或在某些时刻影响局部区域的水流结构,进而影响局部水体中泥沙、污染物、营养盐等物质的输移和扩散.基于鄱阳湖二维水动力数学模型,模拟定常风场条件下的鄱阳湖流场分布及环流形式,并与无风条件下的水流时空结构进行对比.结果表明:3.03 m/s的NE向和SSW向定常风对湖泊水位影响微弱;对流速的影响主要集中在7月中旬至9月底的"湖相"期;其影响区域主要分布在湖区中部大湖面偏西岸及东部湖湾,约占湖泊最大水面积的16%;上述区域出现明显环流,环流结构具有时空异质性特点,环流区流速普遍增至无风时的两倍以上;NE向和SSW向风场产生的环流位置相近,方向相反.相比于以往鄱阳湖水动力研究中对风场的忽略,本次研究揭示了定常风场对鄱阳湖的重点影响区域、影响程度及影响形式,可为泥沙及污染物输移模拟中对风场条件的处理及可能带来的误差与误差的空间分布提供重要依据.     

洱海湖滨区蜻蜓物种多样性与环境影响因子关系初探

为探究洱海湖滨区环境因子与蜻蜓物种多样性之间的关系,2014年5月至2017年5月对洱海10个样点进行实地调查,记录植物20科46种,共采集蜻蜓11科22属28种1448个体,并对环境因子与蜻蜓多样性进行相关性分析.结果表明蜻蜓成虫多样性与植被丰富度、湿生植被覆盖度、挺水植被覆盖度和沉水植被覆盖度均呈正相关,与浮水植物覆盖度和人为干扰程度呈负相关;稚虫多样性与湖底底质和水体溶解氧呈正相关,并对结果进行了讨论.研究结果给洱海蜻蜓栖息地的保护及湖滨缓冲带生态修复提供了有益的参考和数据支持.     

湖泊蒸发观测与计算方法研究进展

湖泊蒸发是连接湖泊水分循环与能量平衡的关键纽带之一,认识湖泊蒸发过程对于理解湖-气间相互作用机制十分重要。然而,由于湖泊的形态结构、地理位置和气候背景不同,各湖泊在不同时间尺度上的蒸发特征不同。湖泊蒸发存在复杂的物理驱动过程、时间尺度相关的反馈以及空间异质性。准确地捕捉并量化湖泊蒸发过程,仍是湖沼学、水文学和气象学等学科的重要研究内容。本文首先介绍了湖泊蒸发的主要观测手段,然后概述了湖泊蒸发在日内、季节、年际、年代际四种不同时间尺度的变化特征;梳理了不同时间尺度各要素对湖泊蒸发的影响,以及湖泊蒸发与湖泊面积和深度等形态结构特性及纬度和海拔等地理因素之间的关系;对自涡度相关技术等高精度仪器应用以来的湖泊蒸发研究进展做出了总结。     

富营养化高原浅水湖泊持续多年生态修复工程效果分析——以滇池大泊口为例

大泊口位于滇池草海南部,水域面积0.52 km²,平均水深约2 m,作为滇池草海重富营养化水域生态修复示范区,大泊口分别于2015和2019年开展了两期生态修复工程,经过近年来的系统治理,大泊口水生态治理效果初步显现。为分析探究成功修复湖区水质改善、生态系统企稳向好的原因,本研究选择2015年2月—2021年12月共7年的连续监测数据,根据工程开展情况以及水生态状况将大泊口水域划分为4个部分(A1～A4水域),首先分析4个区域内主要的水质指标(悬浮物(SS)、化学需氧量(COD_Cr)、总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a))的变化趋势和相关性,其次探究不同类型生态工程的修复效果,最后与草海和外海水域进行对比,分析大泊口的治理效果。结果表明,治理后大泊口A1～A4水域的COD_Cr、TP和Chl.a稳定下降,COD_Cr分别降低18.65、27.96、25.26、40.92 mg/L,TP分别降低0.11、0.10、0.11、0.14mg/L,Chl.a分别降低0.037、0.068、0.06...     

微囊藻CO2-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO2的竞争效应

由于具有高效的CO₂-浓缩机制,蓝藻在低CO₂浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO₂浓度急剧增加,蓝藻CO₂-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO₂-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO₂-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO₂浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO₂-浓缩机制基因微进化对CO₂的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO₃^-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从...