不同氮磷营养及光温条件对蓝藻水华生消的影响

【目的】蓝藻水华暴发后消耗大量溶解氧，使水体透明度降低，某些藻类甚至产生有毒有害物质，影响其他水生生物的生长和繁殖，破坏水域生态系统的动态平衡，是水环境恶化的表征之一。探讨氮磷营养、水温和光照等环境条件对蓝藻水华生消的综合影响，可以为河湖蓝藻水华防治提供参考。【方法】构建物理模型，采用L9（3^4）正交试验，模拟研究氮磷营养、水温和光照等因素复合作用下，单一铜绿微囊藻水华生消的过程。【结果】在正交试验中，当磷营养为0．8mg／L氮营养为3．6mg／L、水温为29～30℃、光照强度为3300-3400lx时，水华暴发强烈，此时藻类比增长率为1．129；营养盐含量随藻类生长和水华暴发逐渐降低；水体pH值随时间的变化与叶绿素a基本吻合，电导率与试验设置的初始营养盐浓度直接相关；对氮磷营养、水温和光照强度与藻类比增长率之间的关系进行灰色关联分析发现，光照强度与藻类比增长率之间的关联系数最大。【结论】氮磷营养、水温及光照综合作用共同影响着蓝藻的生长和水华的暴发，但以光照对水华生消的影响最大，是蓝藻生长和水华暴发的主导性因子。

水华生消过程中巢湖水体和沉积物理化性质变化特征

湖泊水华存在复杂的生消过程,然而目前较多研究聚焦在水华持续阶段对湖泊生态系统的影响,却较少关注水华生消过程对湖泊水体和沉积物理化性质的影响.以巢湖为对象,根据历史资料确定水华区和非水华区,在相同位点分别于水华形成前期、形成期、持续期和消亡期采集水体和沉积物样品,分析水华生消过程对湖泊水体和沉积物理化指标及营养盐的影响.结果表明,巢湖研究区域水华形成期为5月中旬至6月中旬,持续期为6月中旬至9月上旬,之后进入水华消亡期.水体透明度、p H值和溶解氧在水华区与非水华区大部分时间存在显著差异,且随水华生消过程呈现不同的变化趋势,但水温、氧化还原电位和电导率在水华区和非水华区无显著差异,并随水华生消过程呈现相同的变化趋势.非水华区水体和沉积物中各形态氮、磷浓度明显低于水华区,且随时间变化幅度相对较小.在水华区,水体氮、磷浓度(总溶解性氮、硝态氮、氨氮、总氮、总溶解性磷、磷酸盐)在水华形成期和水华持续前期呈下降趋势,但在水华持续后期和水华消亡期呈增加趋势;沉积物氮、磷浓度(总氮、总磷)和总有机质含量显著高于非水华区,三者在水华区和非水华区随水华生消过程呈现不同的变化趋势.研究表明,水华生消过程对湖泊营养盐和水体及沉积物性质有不同的影响,这对湖泊富营养化治理和水华防治具有重要意义.

三峡水库香溪河库湾水华生消的数值模拟分析

三峡水库蓄水后,香溪河库湾成为富营养化敏感水域,水华大范围暴发,直接威胁流域生态、经济的可持续发展。应用WASP生态动力学模型对三峡水库香溪河库湾水华暴发的生物、化学和物理过程进行模拟研究,结合库湾2007年春季的监测资料,分析其水华生消机理,为水华防治提供借鉴。研究结果表明:模拟值较实测有一定滞后,且带有一定误差,一方面由于库湾水动力条件本身的影响,另一方面可能是由于硅营养的影响。从模拟结果来看,香溪河库湾发生大面积水华两次,第一次是3月下旬,第二次是4月上旬至中旬;若考虑库湾支流水华,则还有3月18日在高岚河GL、5月6-7日在XX00-XX01库段以及支流平邑口PY、高岚河GL和屈原河QY的两次小范围水华,总共暴发4次。实测结果是库湾曾发生4次较明显的水华,第一次是2月25日在平邑口PY,第二次是3月25日-4月9日库湾大面积暴发,第三次是5月6-7日至当月中旬小范围暴发。

水华生消过程对长江流域典型湖泊沉积物生物酶活性的影响

生物酶对矿质元素的生物地球化学循环有重要作用,但酶对环境的敏感性导致其活性易受外界因素影响。很多研究关注了富营养化对沉积物酶活性的影响,但却鲜见水华生消过程对沉积物生物酶活性影响的报道。本研究以长江流域典型湖泊——巢湖为对象,于水华生消不同时段采集沉积物和水体样品,分析沉积物水解酶和氧化还原酶活性随时间的变化。结果表明,巢湖水华形成期为5月15日-6月20日,持续期为6月20日-9月5日,之后进入水华消亡期。除部分时段的碱性磷酸酶外,水华区沉积物的脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均高于非水华区,水华区环境因子变化大导致酶活性的影响因素多样化,而非水华区环境因子变化相对较小,2种水解酶活性主要受沉积物p H值和底物含量影响,而2种氧化还原酶活性受沉积物TOC含量影响显著。从水华生消过程看,水华区脲酶、碱性磷酸酶活性变化明显大于非水华区,过氧化氢酶和多酚氧化酶也呈现类似的变化趋势。本研究表明,水华及其生消过程对沉积物生物酶的活性有影响,但影响大小与酶的种类有关。

水华生消过程对巢湖沉积物微生物群落结构的影响

水华对湖泊水体和沉积物理化和生物学性质的影响已进行了较多研究,但鲜见水华生消过程对湖泊沉积物微生物群落结构的影响.本研究以巢湖为对象,通过PCR-DGGE方法分析了水华形成、持续和消亡阶段对沉积物微生物群落结构的影响.结果表明,巢湖水华形成期为5月15日~6月20日,持续期为6月20日~9月5日,之后进入水华消亡期.PCR-DGGE分析表明,非水华区沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数、Simpson指数随时间变化较小,微生物相似度较高,温度可能是影响非水华区微生物群落结构波动的主要因子;在水华区,沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数在水华形成期和消亡期较低,在水华持续期较高,而Simpson指数则呈相反趋势,微生物相似度相对较低,表明水华形成、持续和消亡过程对微生物群落结构、优势种有不同影响,温度和水华导致的水体性质变化可能是沉积物微生物变化的主要因子.本研究表明,水华生消过程对湖泊沉积物微生物有不同的影响,这对深入评价水华对湖泊水生生态系统的影响和利用微生物防治湖泊水华有重要意义.

藻类水华聚散迁移机制及其数值模拟研究进展

氮磷污染导致的水体富营养化及藻类水华已成为世界共同面临的水生态环境问题.大量研究已阐明了营养盐、水温、光照、水流等与藻类水华生消的关系,但水华生消过程特别是表层水体藻类浓度“骤增”或“突减”的关键机制不明确,是导致难以“准确预测预报和精准防控水华”的关键所在.本文统计了国内外有关水华的研究论文,分析了藻类聚散迁移的关键机制,阐述了藻类水华预测预报模型精度的影响因素.结果表明:水华生消过程中仍有许多参数与各状态变量间的关系不够明确,甚至还有目前尚未关注到的环境因素,使得水华的模拟与预报精度难以提高.建议通过开展“藻类聚散迁移及其影响因素研究”、“微流场与藻类生理行为关系研究”、“微流场与宏观水动力指标关系研究”和“藻类聚散迁移数值模型构建方法研究”等方面研究来明确水华生消过程中的“骤增”或“突减”机制,以期进一步提高藻类水华的预测预报精度并改进防控措施.