Comparative study of hydrographic conditions for algal bloom formation in the coastal waters of east and west of Hong Kong during 1998

Phytoplankton abundance was found to be positively correlated with seasonal changes of seawater temperature in Port Shelter and Lamma Channel, Hong Kong in 1998. Rising water temperature from around 20°C to 25°C coincided with an increase in phytoplankton abundance at both locations. Heavy rains from June to September reduced salinity from 30 to 20, but the decrease in salinity was not correlated with a decline in phytoplankton abundance. In spring 1998, over 0.6×106 cells dm-3 and 0.1×106 cells dm-3 of the dinoflagellate, Gymnodinium mikimotoi Miyake et Kominami ex Oda occurred in the coastal waters of Port Shelter and Lamma Channel, respectively. High abundance of the dinoflagellate Ceratium furca (Ehr.) Claparede et Lachmann (>1×106 cells dm-3) produced long-lasting blooms in the waters of Port Shelter from September to October in 1998. The abundances of both diatoms and dinoflagellates were significantly lower in the waters of Lamma Channel than those in Port Shelter due to the less frequent blooms in 1998.

大洋硅藻席沉积与冰期旋回中的碳-氮循环

成席硅藻勃发与沉积埋藏过程链接了海洋有机碳生成-输出-埋藏以及大洋深部溶解无机碳的生成与储存的全过程,该过程及其对大洋碳-氮循环的潜在重大影响正引起学术界的关注。通过搜集整理一系列文献及数据,对成席硅藻在细胞层面的特殊功能、勃发机制以及硅藻席沉积物的时空分布特征进行了总结,尝试讨论硅藻席沉积对轨道时间尺度上全球碳-氮循环的潜在影响。由于成席硅藻具有一系列特点,包括在弱光条件下生存、利用大液泡来存储营养盐和调控浮力、与固氮蓝细菌共生、尿素循环等,导致成席硅藻在寡营养的层化水体中或者大洋锋面处容易获得生存竞争优势并发生勃发。根据沉积记录,在第四纪冰期,热带-亚热带大西洋以及热带西太平洋-东印度洋出现大规模的Ethmodiscus rex硅藻席勃发并向海洋内部输出大量有机碳。有机碳中的绝大部分都在水柱中发生降解,只有少部分保存到海底沉积物中。推测硅藻席勃发贡献了冰期深海内部“呼吸碳库”的增长以及大气二氧化碳浓度的降低。由于E.rex勃发加快了海洋上层营养盐的周转速率,因此也可能促进了冰期海洋氮储库的扩张。此外,氧同位素14/12期和4/2期间同时出现大洋无机碳碳同位素重值事件和热带-亚热带硅藻席勃发事件,二者之间可能存在机制上的关联。因此,成席硅藻是耦合大洋碳-氮循环的重要组成部分,进一步厘清地质历史时期硅藻席勃发规模及其在海洋元素循环中的作用,有助于解开冰期旋回尺度上的全球碳-氮循环之谜。

太湖流域典型水源水库藻类水华的促发条件

藻类异常增殖引发的水华是威胁我国水源地水库的主要生态问题之一。探究水源水库中藻类异常增殖的促发因素是防控藻类水华水质问题的前提。本文以太湖流域两个大(Ⅱ)型中营养水库为例,通过周年浮游植物细胞密度、生物量及相关环境因子逐月监测,分析影响水库有害藻类生物量季节性异常增殖特征及其促发条件。结果表明,地处亚热带季风区的两个水源水库均存在蓝藻和硅藻阶段性异常增殖的风险,老石坎水库5月暴发了以曲壳藻为绝对优势种的重度硅藻水华现象,硅藻细胞密度达到6232×10^(4)cells/L,赋石水库则在6和9月均出现了蓝藻细胞数达到水华级别的异常增殖现象。冗余分析表明,总磷、水温和水位是影响水库硅藻、蓝藻异常增殖的关键因素。非线性回归等统计分析表明,两个水库中水体总磷浓度显著影响藻类异常增殖强度的临界值为0.024 mg/L,而水温高于16℃时,硅藻水华事件可能发生,硅藻水华发生的最佳温度为22℃水温高于20℃时,蓝藻水华事件可能发生,蓝藻水华发生的最佳温度为30℃持续低水位或水位快速波动过程中藻类水华暴发的风险较高。研究表明,太湖流域中营养水源水库藻类异常增殖或藻类水华的发生往往是营养盐与水文气象因素共同促发的结果,在水源水库藻类水华风险防控方面,除了加强营养盐外源输入控制力度外,还应密切关注极端天气现象,充分发挥水文调度、食物链调控及应急处置等技术手段。

扬水曝气对峡谷分层型水库藻类控制机制研究

为探明扬水曝气对峡谷分层型水库中不同径向藻类生物量和结构的影响,以李家河水库为对象,对扬水曝气系统(WLAs)运行期间水体理化性质参数和藻类数量及物种进行了高频监测,采用藻类传统和功能分类法,建立了控制条件下藻类的演替规律和控制机制.结果表明,WLAs运行12d后,径向S1~S4点藻密度削减率分别为92.7%、92.9%、92.1%和89.2%;径向S1~S4点藻属结构发生演替,绿藻(珊藻)和硅藻(短缝藻和羽纹藻)转向硅藻(针杆藻,小环藻),即“高温、大型且低比表面积(S/V)藻”转向“低温、小型且高S/V藻”;水温、光可利用率(Zeu/Zmix)、营养盐的降低和混合层深度(Zmix)的增加是扬水曝气系统控藻的主要原因;径向S1~S4点Q指数升高且TLI指数降低,表明富营养化得到改善.

一种淡水水华硅藻--链状弯壳藻(Achnanthidiu mcatenatum)

作为区域重要饮用水源的浙江绍兴汤浦水库于2010年5月期间暴发以硅藻和蓝藻为主的藻类水华.对库尾、库中和坝前3处浮游植物样品进行采集和分析,结果表明,汤浦水库浮游植物密度在1.13×108～1.56×108cells/L之间,水华优势种之一为我国大陆地区首次报道的羽纹纲硅藻———链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum),另一种为丝状蓝藻———湖泊假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica),两者的平均相对丰度分别为65.6%和28.2%;链状弯壳藻是弯壳藻属中唯一适应浮游生长的种类,具有独特的带面观,能以壳面相连形成2～3个细胞的短链状群体;对国内外3次链状弯壳藻为优势种的水华案例进行分析,发现该藻为广温性种类,适应低光强和低磷浓度生长;水华生消机理则需进一步研究.

汉江下游突发“水华”的调查研究

对１９９２ 年春汉江下游水体暴发“水华”进行了调查研究，对“水华”的特征，产生的原因以及对策、建议等进行了分析、探讨。结果表明，其直接原因是以小环藻为主的硅藻的急剧增殖（ 硅藻密度达１０７ 个／Ｌ 以上） 造成的。通过对汉江“水华”发生时某些水文参数如水温、水流量、水流速等和某些水质参数如ｐＨ、ＤＯ、色度、ＣＯＤＭｎ 等发生的相应变化的研究，提出汉江“水华”的“敏感因子”（ 或“指示因子”） 及其“警界值”的概念和对汉江“水华”预警预报的设想。

换水率和营养水平对太湖流域横山水库硅藻水华的影响

为探讨水文过程对水库硅藻异常增殖的影响,对江苏宜兴横山水库的硅藻生消过程中浮游植物、水质、降水、水位、气温等指标进行观测研究.结果表明,横山水库硅藻年际生物量波动很大,9月出现明显的异常增殖,总生物量达到14.27 mg/L,硅藻的优势属为针杆藻(Synedra)、小环藻(Cyclotella)、曲壳藻(Achnanthes)和直链藻(Melosira),以针杆藻的优势度最高;浮游植物生物量与营养盐浓度关系不明显,与总氮浓度甚至呈负相关,但小环藻生物量与水体溶解性磷浓度呈正相关;水库的换水率与浮游植物生物量、硅藻的异常增殖过程和营养盐浓度水平均密切关联,总氮、溶解性磷浓度与水库换水率呈正相关,而硅藻生物量与水库换水率呈指数负相关.数值拟合分析显示硅藻生物量可以用换水率和磷浓度推算而得.研究表明,对于中营养水平的水库,硅藻生物量变化可能受水文过程与水质条件共同控制,在水库的硅藻水华防控中,既要加强营养盐水平的严格控制,也需考虑水文过程的调控手段.

汉江中下游硅藻水华形成条件及其防治对策

文章总结了汉江中下游五次硅藻水华开始发生的时间、地点及范围、持续时间、浮游植物最高密度以及浮游植物群落结构特点,1992-2000年汉江中下游硅藻水华呈现加重趋势,2000年以后,硅藻水华发生范围有所减小,但发生频度明显增加。在对历次硅藻水华形成的气象条件、水文条件、营养条件和生物条件进行分析的基础上,从控制汉江污染途径、提高汉江中下游硅藻水华预警时效和生态调水方式等方面,提出了防治汉江中下游硅藻水华对策。

太湖流域水库型水源地硅藻水华发生特征及对策分析

基于溧阳市天目湖沙河水库2009—2014年的硅藻群落结构及水质调查,以及宜兴横山水库等硅藻水华期藻类和水质调查数据,分析了太湖流域水库中硅藻水华群落结构特征及受气温、水位、营养盐等环境条件的影响.结果表明,太湖流域硅藻水华的主要发生期为5—7月,快速生长期发生在气温为16-26℃期间,当气温超过26℃时,硅藻的生物量开始下降.硅藻的优势属包括针杆藻、曲壳藻、小环藻和颗粒直链藻.其中沙河水库和横山水库中针杆藻是主要危害,其生物量主导了硅藻总生物量.大溪水库有时以针杆藻为主,有时以颗粒直链藻为主.当总氮浓度低于1.0 mg/L的Ⅲ类水上限时,水体氮浓度能大大限制硅藻生物量,当总磷浓度低于0.025 mg/L的Ⅱ类水上限时,也可能对硅藻生物量产生限制.高于此营养水平,硅藻水华的严重程度主要受气温、降雨等因素影响.研究表明,对于处于中营养水平的太湖流域水库而言,硅藻生物量既受气温、降雨、水位等气象水文条件的控制,又受氮、磷、硅等营养盐供给的影响.硅藻水华的防控既要关注气候和气象条件,也要尽量削减氮、磷营养盐入湖通量,维持较低营养盐水平是确保硅藻水华不形成危害的关键.

汉江水华硅藻生物学特性初步研究

为探寻汉江中下游早春硅藻水华频繁暴发的原因,于2010年早春硅藻水华暴发的前期,对取自汉江的原水样,从水流速度、光照强度和水体温度3个方面研究了水华硅藻——汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)的生物学特性。研究结果表明:在试验设定的流速范围内(0～0.5 m/s),汉江水华硅藻生长状况良好,在2℃环境条件下长势较好;15μE/(m2.s)和25μE/(m2.s)两组光强条件下培养的冠盘藻密度没有显著性差异,表明春季汉江流速偏低和适宜的气候条件是汉江早春硅藻水华频繁暴发的主要诱发因子;汉江水体中的营养盐浓度足以满足硅藻快速增殖的需要而形成水华,显示了汉江近年来污染负荷较重。

东海春季赤潮前后沉积物-海水界面营养盐交换速率的研究

应用实验室培养法现场研究了3~5月东海硅藻赤潮发生前后10个站位的营养盐在沉积物-海水界面的交换,并应用连续函数拟合法计算了营养盐的界面交换速率.结果显示,NO3--N在赤潮前向沉积物中汇聚[-1.33^-0.68 mmol/(m2.d)],赤潮后却基本由沉积物向海水中释放[-0.69~0.82 mmol/(m2.d)].NH4+-N在赤潮前后大都从沉积物中释放[-0.65~1.46mmol/(m2.d)],赤潮后释放速率小于赤潮前.NO2--N赤潮前后除Zc17站外都向沉积物中汇聚[-0.09~0.05 mmol/(m2.d)],赤潮后汇聚速率稍高.SiO23--Si在所有站位都由沉积物向海水释放[0.85~9.23 mmol/(m2.d)],其赤潮后速率高于赤潮前.PO34--P在赤潮前向沉积物中汇聚[-0.06^-0.01 mmol/(m2.d)],在赤潮后却由沉积物向海水中释放[0~1.26 mmol/(m2.d)].NO3--N和PO43--P向东海近海沉积物的汇聚在春季不利于硅藻赤潮的暴发,但其在硅藻赤潮暴发后从沉积物的大量释放为后面紧接的大面积甲藻赤潮的暴发提供了重要的营养物质补充.

控制汉江中下游春季硅藻水华的关键水文阈值及调度策略

导致汉江水华暴发的主要因素为高营养盐负荷、缓慢的流速、较小的流量、晴好的气候条件等原因。对水华暴发期间的汉江中下游主要水文站点的水文学特性进行了分析,研究提出了汉江中下游春季水华暴发的关键水文阈值,并提出了控制汉江中下游春季硅藻水华暴发的生态调度策略,研究结果可为南水北调中线工程的科学调度提供依据和参考。

蔺河口水库硅藻水华特征及影响因素研究

2017年4月,汉江流域岚河蔺河口水库突发水体泛深褐色的异常现象,在当地引发恐慌。针对此现象,从水质和藻类群落结构开展调查研究,探讨该水库水色突变的可能原因。结果显示蔺河口水库处于富营养化状态,藻类达到水华水平。藻类细胞密度以硅藻门、蓝藻门和隐藻门为主,其中硅藻门占浮游植物总细胞密度的90.4%;藻类生物量则以硅藻门、隐藻门和甲藻门为主,硅藻门占浮游植物总生物量的92%。硅藻门中,曲壳藻和针杆藻占主导地位,尤其是曲壳藻,平均占硅藻总生物量的98.2%。对于处于富营养状态的蔺河口水库而言,硅藻水华可能是引起水色异常的主要原因,而硅藻水华发生受营养盐浓度、气象和水文条件等因素协同控制。加强流域管理,降低营养盐负荷,有利于减少汉江流域水库硅藻水华发生的风险,保障南水北调中线工程供水水质安全。

汉江中下游冬春季硅藻水华成因研究

文章通过研究冬春季硅藻水华发生前后汉江中下游水质、水文及气象因素的变化,分析了环境因素对汉江中下游硅藻水华形成的影响。根据研究,汉江中下游硅藻水华发生时,浮游植物中以硅藻门种类最多,且以硅藻门的小环藻生物量最大。统计分析表明,汉江中下游冬春季硅藻生物量与平均气压、pH值、透明度呈显著负相关关系,而与化学需氧量、总氮指标呈显著正相关关系,说明早春季节特有的气候条件(气压值较低)、水文水质条件(枯水期水体流速缓慢、COD及氮含量略高、透明度较低)可能给硅藻生长繁殖创造了适宜条件,是汉江中下游硅藻水华发生的重要影响因素。

2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策

2018年2月汉江中下游再次暴发硅藻水华,从2月8日至3月中下旬,历时30余天,是有资料记载以来最长的一次。自水华暴发后,长江水利委员会及时启动应急预案,利用汉江中下游梯级水库群进行了水量调度,以控制水华的进一步发展,同时在汉江中下游河段设置了6个监测断面进行逐日监测。调查结果显示:此次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii),暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/L,水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区。根据调查结果,分析了水华发生的几点原因,包括硅藻优势种种源问题、污染源控制问题以及特殊的水文气象情势等,并提出了严控污染输入、优化水量调度方案、完善管理机制等几点治理对策。但要永久解决汉江水华问题,还需地方各级政府在当前河长制要求下积极作为,全面保护汉江水生态环境,彻底解决流域面源污染问题。

一种硅藻群落水华原位修复水玻璃旧砂堆积地方法

水玻璃旧砂排放量巨大,但是再生成本较高,导致很多工厂直接将旧砂排放在山谷或者深沟河道中,因旧砂表面富含碱性物质,极易污染堆放地环境。本文以修复旧砂堆放地为目的,设计了一种硅藻群落水华原位再生水玻璃旧砂的方法,介绍了硅藻品种的选用原则和培养基的改造措施,研究了容易发生水华季节条件下的硅藻群落生长的光照时间、硅藻初始加入量、培养时间等对生物原位再生效果的影响。结果表明,在培养两周后,该硅藻群落发生了水华,水体最下层为再生砂和极少量活性不足的藻体,中间层为干净的水体,最上层为漂浮的对环境无毒害的水华硅藻,三层自然分层、分离;水玻璃旧砂中的硅酸根离子去除率为49.1%,钠离子的去除率为30.1%。

硅藻应急检测方法的研究

指出了预防硅藻水华是确保河流型集中式饮用水源安全的重要工作。通过对河流中硅藻样品的采集和保存,分析了3种硅藻检测方法的可比性,为河流硅藻水华应急检测提供了可行的方法,以提高环境监测时效。

汉江中下游春季浮游植物群落结构特征及其影响因素

针对汉江中下游春季硅藻水华频繁暴发的现状，研究了水华暴发不同时期浮游植物群落结构特征，并结合水体理化因子分析，揭示硅藻水华发生的主要影响因子。结果表明：汉江春季水华暴发期间，共鉴定出浮游植物7门48属64种（含变种），其中硅藻种类所占比例最大（18属23种），不同样点所占比例介于44.13%～51.29%，其次是绿藻类（16属22种），不同样点所占比例介于28.21%～35.14%，蓝藻门和隐藻门种类数在水华期间较少，各样点仅发现2～3种，金藻门和甲藻门种类最少；水华发生期间主要优势种为硅藻门的小环藻，水华暴发初期和中期往往形成单优种，而水华末期随着其优势度的降低，蓝藻门、隐藻门和硅藻门其他种类也会形成优势种；水华暴发期间浮游植物密度最高可达2.34×107 cells·L-1，其中小环藻种群数量最高可达2.06×107 cells·L-1，占浮游植物群落总数的88%；浮游植物多样性指数中，Margalef物种丰富度指数无显著时空差异，Shannon多样性在水华中期较低，而水华初期和末期相对较高，BergerParker指数变化与Simpson指数相反；浮游植物与理化因子的冗余分析（RDA）发现，浮游植物总数量与磷酸盐、溶解氧、总磷呈正相关，与硝酸盐、温度、透明度呈负相关。