湖泊水华蓝藻汲取装备水力性能数值模拟研究

蓝藻汲取盘是一种利用水动力对水华蓝藻进行打捞的设备,通过数值试验可以实现检验其水力性能,评价富藻水的汲取收集效果。采用计算流体动力学(CFD)技术,通过数值模拟的方法,对蓝藻汲取盘汲取头内部流动进行了计算分析。得到了设计流量工况和大流量工况条件下,藻汲取盘内部的整体流动特性、不同截面的流动情况、内部流动水头损失及不同过流断面的流动均匀性。经过数值试验的验证,蓝藻汲取盘整体流动基本无扰动,没有出现明显的旋涡、回流等紊乱流动形态,内部流动性能良好,汲取蓝藻水的效率较高。

坑口水库蓝藻水华治理应急措施

坑口水库是福建省大田县城区目前唯一的地表饮用水水源地。近年来,坑口水库水质不断下降,影响大田县城区供水安全,对水体生态系统造成危害,尤其是2022年,该水体出现了大面积的蓝藻水华。文章对该水体出现藻华的原因进行了分析,并在此基础上,从水源地综合治理角度提出了藻华治理的应急措施。

NOAA卫星监测巢湖蓝藻水华的试验分析

采用实地水质采样分析、水面光谱测量等实地监测 ,并结合NOAA气象卫星遥感信息 ,对巢湖水华进行星地同步调查监测。结果表明 ,蓝藻叶绿素的存在使得进入近红外波段水体反射率明显上升 ,基于这一光谱特性以及蓝藻特有的漂浮特性 ,可利用NOAA卫星监测巢湖等内陆大面积的严重污染湖泊蓝藻水华的分布状况。

溶藻细菌DC-L14的分离、鉴定与溶藻特性

从滇池蓝藻水华集聚区分离获得一株溶藻细菌DC-L14,经16SrDNA序列分析鉴定为Lysinibacillus fusiformis;小白鼠毒性试验初步显示该菌株未产生小白鼠中毒毒素;该菌能使铜锈微囊藻905聚集成团,沉于瓶底,最终黄化;该菌作用4d,使惠氏微囊藻107、绿色微囊藻102、水华束丝藻和水华鱼腥藻的叶绿素a下降率最高为70.1%,最低为65.5%,平均为67.2%;当细菌处于稳定生长期时溶藻效果最强,共培养4d能使铜锈微囊藻905的叶绿素a含量下降82.1%;离心沉降后检测,发现菌体本身无溶藻效果,而无菌上清液与原菌液溶藻效果相同,高温处理后的菌液溶藻能力增强,推测该细菌是通过分泌溶藻物质溶藻,该物质可能为非蛋白质类,高温可能有利于溶藻物质的释放.

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。

滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨

气象条件和营养盐浓度一直被认为是导致蓝藻水华爆发的两个重要因素。通过滇池外海Chla浓度时空分异性分析,得出晖湾中测点最易爆发蓝藻水华且爆发时间集中在每年6—9月。同时,采用基于缺失数据多重插补的EMB算法将气象条件和蓝藻水华爆发的不完全数据集进行反演,建立了滇池外海2004—2008年4—10月完整的气象、营养盐及蓝藻爆发的基础数据集,解决了表观蓝藻水华爆发研究中观测数据缺失的问题。据此,探讨了滇池外海晖湾中测点Chla、TN和TP与蓝藻水华爆发关系,进而提出了控制滇池外海蓝藻水华的一种新思路。

光照强度及温度对青草沙水库蓝藻暴发风险的模拟试验

青草沙水源地正成为上海市新兴的重要水源地，其水源安全直接影响地区安全和发展，蓝藻暴发㈣是危害其水源安全的重要方面。以长江中下游地区常见的铜绿微囊藻、四尾栅藻作为试验藻种，选择光照强度、温度为影响因子，设计不同因素水平进行室内单因素模拟试验和原水稳态模拟试验，并结合青草沙水库实际水质水文条件进行分析，以寻找该地区蓝藻生长的优势条件。结果表明铜绿微囊藻比四尾栅藻对温度变化更敏感；铜绿微囊藻在低光照下有较高的适应性和较高的比增殖速率，四尾栅藻对强光照更为敏感；在3300—6600lux、24℃的青草沙原水中，铜绿微囊藻倍增周期为20d左右，对温度变化较光照变化更敏感。应加强青草沙水库库首、滞水区等局部水域水质监测，并据此及时提出预警和防范措施，同时应在夏季预期有持续高温晴天出现时提高预警级别，防范持续日照增长后蓝藻暴发。

基于物联网技术的太湖蓝藻水华预警平台

针对以往藻类水华预测系统在数据源方面存在的不足,采用物联网技术,实现基于三层网络传输结构的监测体系,保证了数据的时间连续性;并对遥感水质参数定量反演方法、中程无线传感网络技术和藻类水华预测预警模型方面进行了改进。在此基础上,开发了太湖蓝藻预测预警平台,运行结果表明蓝藻水华未来3天的平均预测精度达到了80%以上。

武汉东湖蓝藻水华毒性的研究 Ⅰ.淡水蓝藻毒性的检测

用国外检测蓝藻水华毒性的血凝法和小白鼠腹腔注射藻类提取液法。对武汉东湖蓝藻水华进行检测。发现八月份到十月份其间的藻类水华有不同程度的毒性反应。

北京城市河湖营养状态与蓝藻水华研究

2003—2004年的调研结果显示,北京城市河湖(长河水系)总氮平均含量为1.667mg/L,总磷平均含量为0.144mg/L,浮游藻类平均细胞密度为41150×104/L,其中蓝藻占90.0%。浮游藻类的群落结构为蓝藻(Cyanophyta)-绿藻(Chlorophyta)型,河湖水体中营养盐与初级生产力的关系为浮游藻类响应型,连续两年发生以微囊藻(Microcystis)占优势的蓝藻水华。河湖水体5项指标(SD、TP、TN、CODMn、Chla)的TSIM值在57～87间,水体已达到富营养或重富营养程度。其主要原因是:1)营养盐和有机物的污染;2)北京市淡水资源紧缺,补给城市河湖水量少;3)在河湖水系治理中,底部硬化,两侧(或周围)衬砌,破坏了水体的自然生态系统,使其自净能力大大降低。

太湖蓝藻生境对气候变化的响应

近年来太湖蓝藻暴发已成为重要水污染事件,是太湖面临的重大水安全问题,气候变化因素加剧了其严重性。为了预测未来由于气候变化对太湖蓝藻暴发的影响,并提出应对气候变化的策略,开展了蓝藻生境对气候变化响应关系的研究。基于大量实测气象资料的统计分析与气候变化情景计算,总结分析了近50年来太湖流域气候变化呈现出气温增高、风速略有下降、日照减少、降雨增多、湿度降低等趋势。气候变化是太湖蓝藻水华暴发的重要影响因素,其中气温与风速变化是影响太湖藻类生长的敏感气象因子。气温升高导致的蓝藻暴发风险平均10年将增加约2%,风速降低导致蓝藻水华暴发的风险平均每5年增加约3.5%。结合蓝藻对敏感因子响应关系的试验结果,提出了截污减排、适当清除底泥、打捞蓝藻、调水引流、修复生态等应对措施。

太湖蓝藻水华发生风险区划

湖泊水华是全世界面临的严重生态环境问题之一,对人类和生态系统健康都有重大影响.以太湖为研究区域,基于近年的蓝藻水华及水环境监测数据,结合自组织特征映射神经网络和模糊风险评价方法,对太湖不同监测点蓝藻水华的发生风险进行综合评价,并借助GIS地学统计分析方法对全太湖蓝藻水华发生风险进行区划,绘制太湖蓝藻水华发生风险区划图.结果表明:太湖被分为重度风险区、中度风险区、轻度风险区、微风险区,各风险区基本呈带状分布.从各风险区面积来看,重度风险区、中度风险区、轻度风险区的面积约各占太湖总面积的1/5,而微风险区约占太湖总面积的2/5;从各风险区位置来看,重度风险区主要分布在西北部区域,且从整个湖区来看,蓝藻水华的发生风险等级自西北到东南依次递减.本研究揭示太湖水华灾害风险的空间分布规律,对支撑水环境监测和水华灾害防治方案的制定具有一定的意义.

去除藻毒素的水处理方法

蓝-绿藻水华及其所含毒素已成为我国许多富营养化水源的主要问题.蓝-绿藻所含的毒素是复杂的有机化合物,其中包括神经毒素、肝毒素和皮肤毒素.在水处理时如能有效去除藻类,则藻毒素将随之减少.除藻措施可在水源地或水厂内同时进行.在水源处可采取的措施是预氧化、投加除藻剂和防止水源水因水质或水温而引起的上下分层.一般水厂常规处理工艺不能有效去除藻毒素,可以采用强化混凝、优化粉末活性炭和臭氧以及氯的投加量、用生物活性炭过滤或组合工艺.其中生物预处理、臭氧氧化、粉末或颗粒活性炭吸附有较好去除效果.但是在藻类大量繁殖时,须慎重采用预氧化,否则当用氯或臭氧进行预氧化时,如投药量不当,会使藻细胞破裂,反而析出较多的毒素到水中.蓝-绿藻毒素的最佳去除工艺是臭氧和活性炭相结合的生物活性炭法.

北京城区河湖水质分析

调研结果显示,2003年北京城区河湖(11个监测水体)总磷、总氮含量分别为0.142mg/L、1.481mg/L,已达到比较严重的富营养状态.北京城市河湖属于藻型水体,初级生产力主要决定于浮游藻类的群落结构与密度.河湖水体中浮游藻类密度为37867.82×104cells/L,其群落由蓝藻(Cyanophyta)、绿藻(Chlorophyta)、硅藻(Bcillariophyta)、甲藻(Pyrrophy-ta)、隐藻(Cryptophyta)、黄藻(Xanthophyta)、金藻(Chrysophyta)和裸藻(Eugleniphyta)构成.群落中蓝藻占绝对优势(89.54%).在近几年的夏秋季连续发生程度不同的微囊藻(microcystis)水华,对水体功能和城市景观造成了不良影响.主要原因是:(1)氮磷和有机物的污染,(2)给城市河湖补给的水量少,(3)河湖生态系统被损害,水体自净能力差.本文对如何改善北京城市河湖水质提出了建议.

应用电子舌技术识别水体的水华污染程度

为了检测湖水、河水等水华污染情况,先采集水样,再根据国标和相关标准,将水样分为轻、中、重度水华污染3类.利用电子舌技术对采集的水样进行检测,得到的电子舌信号数据通过主成分分析,建立Fisher判别模型,正确识别率达到100%;另建立了BP神经网络对水华污染的等级进行判别,通过训练,对水样的识别率和验证率均达到100%.研究结果表明,电子舌技术简便快捷,无需复杂、专业的预处理过程,就能对湖、河水水华进行快速分类识别,在湖、河水质量监控以及建立水质预警系统方面具有理论意义和实用价值.

基于MODIS的太湖蓝藻水华暴发时空规律分析研究

太湖蓝藻水华的日益严重已经给太湖地区的经济建设和人民生活带来了巨大的损失.本文利用遥感技术的优势,对2002～2007年中611 d太湖地区MODIS遥感影像的蓝藻水华信息进行提取,引入暴发强度概念,统计蓝藻水华暴发频次,获取了2002～2007年间太湖蓝藻暴发变化情况,在此基础上分析了蓝藻水华暴发的时空规律,准确反映了太湖蓝藻水华暴发的强度、地点和分布范围,从而为太湖蓝藻应急预警工作及进一步进行环境因素的相关研究提供了有力保障.

不同水温下蓝藻水华生消模拟与预测

蓝藻是河湖水华中常见优势种群,其生命活动、物质代谢与水温密切相关,针对该问题,以铜绿微囊藻为供试对象,利用物理模型模拟了不同温度下该藻引发的水华生消的过程.结果表明:该蓝藻水华生消与水温密切相关,当营养物质及其他条件适宜时,水温为28±1℃可促进水华发生;此时藻类比增长率最高,可达1.05;水体氮磷营养在藻类进入对数生长期即消耗殆尽,水体pH和溶解氧受藻类光合作用影响发生变化,经一个周期后达到稳定状态,水体电导率主要因氮磷营养含量降低而降低.以28℃下蓝藻叶绿素a随时间变化的观测值建立时序模型AR(3)进行预测,经检验,模型模拟精度较高,在实际工作中有一定的应用价值.

太湖蓝藻水华遥感动态监测预警模型的建立

湖泊富营养化和蓝藻水华暴发是当前我国湖泊面临的最重要的环境问题之一。本文分析了内陆湖泊太湖蓝藻监测的主要问题。并详细阐述了蓝藻水华遥感动态监测预警模型的建立,即,采用生物光学模型与气象环境预警模型相结合的方式,辅以图形图像学的模块匹配验证,对蓝藻水华暴发前进行临界状态的灾害等级警示,理论上较单纯监测微囊藻叶绿素a浓度值来实现水华暴发预警更为准确。这样,提前采取相应的技术措施,减少蓝藻水华暴发带来的影响和损失。

应用生态动力学模型评价上海淀山湖富营养化控制方案

近年来，由于淀山湖入湖河流和环湖污水排放，淀山湖水质严重富营养化，夏季高温季节蓝藻水华时有发生。基于最近开展的比较系统的大规模水文、水质、生物同步监测和底质氮磷营养盐释放通量实验，进行入湖氮磷营养盐通量计算分析。通过建立淀山湖水动力一生态动力学耦合模型，利用同步实测和历史资料进行水动力模型和生态动力学模型的率定验证，模拟典型风场作用下的淀山湖三维流场特征；利用生态动力学模型系统研究淀山湖氮磷营养盐和藻类的时空变化和演替规律，初步掌握淀山湖的富营养化过程；综合评价了污染负荷削减、水力调度（水体停留时间）等措施对控制淀山湖富营养化的作用，明确磷是淀山湖藻类生长的关键营养盐限制因子。模型预测结果表明，磷负荷削减50％以上才能使淀山湖夏季蓝藻生物量开始下降；削减90％以上的营养盐负荷才能有效抑制蓝藻水华；水体停留时间的长短是藻类是否过度繁殖的重要条件，加大引水流量，减少淀山湖水体停留时间是有效控制蓝藻水华的重要途径；目前阶段，与控制营养盐负荷（50％）相比，增大引水流量可以更有效地降低蓝藻暴发时的生物量。

湖泊富营养化研究中的主要科学问题——代“湖泊富营养化研究”专栏序言

湖泊富营养化是我国湖泊当前面临的最为突出的环境问题之一,入湖生源要素循环失衡,蓝藻水华暴发与成灾机理,湖泊水生态系统退化与修复机制,以及湖泊管理科学基础等均是我国湖泊富营养化防治研究中急待解决的科学问题与理论基础.