流速对水库水华优势种铜绿微囊藻生长的影响研究（研究生论坛）

为了探究流速对于水库水华优势藻生长的影响规律与作用机理,以铜绿微囊藻为例,通过室内试验开展了静水和0.05~0.3m/s流速下的藻类生长状况、水质状况及藻类脂质氧化及抗氧化体系响应的同步检测分析,发现不同流速水平下藻的生长存在显著差异,并呈现低促高抑现象,其中0.1m/s组藻密度比增长率最大、营养盐消耗率最大、长势最优,而0.3m/s组长势显著差于静水组;各组水体酸碱度均随时间趋弱碱性,溶解氧缓升,浊度则与藻密度水平保持高相关性;0.3m/s组的藻体丙二醛含量及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均显著高于其余各组。结果表明,在一定流速范围内,动水环境更利于藻类改善其漂浮聚集状态、促进光能吸收、加强对营养物质的吸收、降低氧化损伤。试验周期内确定了铜绿微囊藻在动水环境下的生长预测经验公式以及优势流速0.15m/s,为水库富营养化趋势预测以及铜绿微囊藻水华防控奠定基础。     

温度和光照对铜绿微囊藻生长的影响

铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）是常见的水华蓝藻,对湖泊和水库的环境造成恶劣影响.在室内研究了温度和光照度对铜绿微囊藻生长的影响,以期为水华的监测和分析提供数据支持.研究结果表明：铜绿微囊藻喜好高温,在水温30～35,℃时生长最佳,在水温30,℃时获得最大细胞密度;而水温低于20,℃时生长缓慢.铜绿微囊藻对光照度要求不高,较低光照度即可快速增长,光照度2,000～6,000,lx适宜铜绿微囊藻快速增殖,在4,000,lx时生长最快.     

微宇宙环境下藻类生长与理化因子回归研究

为考察水库水中藻类生长与理化因子的相关性,用微宇宙环境模拟藻类生长过程并监测理化因子变化,建立相关回归统计方程.以微宇宙环境中鱼腥藻、微囊藻和中度营养状态水体中藻类的生长为研究对象,考察藻类生长过程中理化因子的变化,建立藻生长与环境因子的线性相关矩阵,并建立相关预测方程.实验结果表明:总磷和水温是影响藻类生长显著因子;通过总磷和水温建立起的相关预测方程,能够预测水体内藻细胞浓度变化.微宇宙环境下基于理化因子所建立起的藻类生长预测方程有助于水厂准确预测藻类浓度,及时调整水处理工艺.     

氮磷与"藻华"生物量预测的模型探讨

探讨了在广东大沙河水库的绿藻、硅藻水华现象中初始总氮和总磷、Nt/Pt与“藻华”生物量之间的相关性.通过一系列试验考察了不同初始营养条件下藻类的生长规律.从定性方面,随着Nt、Pt的增加,藻生物量也增加.从定量方面,根据Nt/Pt的不同,藻类生长的限制条件不同,生物量的增长模型也不一样.提出Nt/Pt以10、40为临界值界定的3个区间,对应有不同的藻生物量模型.模型可对绿藻或硅藻“水华”的生物量进行预测.     

水库中藻类生长与其影响因素的研究

主要探讨了在水库水藻类“水华”现象中pH值的变化，发现水体pH值与藻类数量之间存在较好的相关性，并在pH值与藻种群密度D之间尝试性建立数学模型。同时发现△pH与藻类的生命活性之间也存在较好的相关性，在藻类的对数生长期内△pH达到最大值。可以通过对△pH的观测了解藻类的生长态势，并作出相应预测。     

纳米塑料对大型 氵 蚤 摄食及生长繁殖的影响

水环境中的纳米塑料（NPs）污染已成为全球性的环境问题。大型溞（Daphnia magna）作为淡水中重要的初级消费者之一,常被运用于基于生物操纵的富营养化水体修复,但关于NPs对大型溞摄食行为的影响尚不清晰。以大型溞和聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs,1 000 nm）为研究对象,探究了大型溞21 d内对产毒铜绿微囊藻（Toxic Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）摄食倾向的变化及其生理响应。结果表明,以单一产毒铜绿微囊藻作为食物来源时,大型溞受到的发育和生殖毒性最强;与对照组（单一斜生栅藻饲喂）相比,高浓度产毒铜绿微囊藻组大型溞体内超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量分别升高至对照组的3.97倍和4.55倍,总产卵次数和体长分别降低了73%和13%,且大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率呈随时间延长而升高的趋势。但在PSNPs（3.56 mg/L）暴露下,在初始藻密度为微囊藻:栅藻为1:9和微囊藻:栅藻为2.5:7.5处理组中,大型溞的滤食能力都显著下降;对照组添加PSNPs后,大型溞对斜生栅藻的滤食率降低了32%。在产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻共培养体系中,大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率比对照组降低了66%,缓解了大型溞所受的发育和生殖毒性,但不利于降低微囊藻的生物量。     

沸石负载高锰酸钾除藻及藻毒素效能研究

采用沸石及高锰酸钾在一定条件下制备沸石载高锰酸钾(ZCM)药剂,研究了不同投量下ZCM对铜绿微囊藻及藻毒素的去除和控制效果.结果表明,ZCM对单一铜绿微囊藻水样中藻类生物量和浊度均有明显的去除效果,在投量为0.11和0.17 g/L时,对叶绿素a的去除效果最好,5 d去除率分别为82%和86%,浊度降至检测限以下.ZCM药剂对铜绿微囊藻藻毒素MC-LR也有明显的去除效果,最佳药剂投量0.22 g/L时去除率达96.9%.     

壳聚糖改性蛭石絮凝除藻效果研究

以水华微囊藻为对象,研究壳聚糖改性蛭石对蓝藻的絮凝去除效果,考察藻密度、初始pH值和藻类生长期对除藻效果的影响且分析了改性蛭石表面Zeta电位的变化.结果表明,投加比m(壳聚糖)∶m(蛭石)=1∶15且蛭石投加量为18 mg/L时,除藻效果最佳,浊度、藻密度和叶绿素a(chl-a)的去除率分别达到95.16%、96.67%和100%.在最佳除藻工艺条件下,壳聚糖改性蛭石的抗藻密度冲击负荷能力强;初始pH值为2.1~6.0时,除藻效果较好;衰亡后期的藻细胞较其他生长期的DOC值较高,藻去除率仅在30%左右.低浓度EOM宏观上对混凝有促进作用,高浓度干扰混凝.壳聚糖可改变蛭石的Zeta电位为正值,压缩双电层与藻体电性中和,使得藻体脱稳、聚集.     

流速变化对于三峡库区次级支流富营养状况的影响

为了探究流速对三峡库区水体富营养化的影响程度,研究了库区次级支流回水区范围内不同流速对藻类的影响。针对库区气候及水文条件,设计了双环形水动力实验装置,在20℃与2 000 Lux下研究Chla与TN、TP、DO、pH在流速分别为v=0、1.0、2.0 m/s时的变化趋势以及相互关系,并得出以下结论:流速在0到2.0 m/s范围内,Chla随时间呈先增后减的趋势,在实验进行8～10 d均出现峰值,v=1.0 m/s的峰值最大为0.938 mg/L。由此证明在水温为20℃与光照为2000Lux,TN、TP初始浓度分别为4.56、0.14 mg/L条件下,流速v=1.0 m/s对藻类生长的促进作用最大;不同流速下藻类达到峰值的时间并不相同,先后依次为v=0、2.0、1.0 m/s。不同流速下,Chla与TN、TP显著负相关,且TP与Chla浓度相关性最大,因此在所研究的三峡库区回水区水域范围内,营养物质中磷为主要藻类生长限值因素;当v=0 m/s时,Chla与DO、pH有一定的相关性,三峡库区次级支流回水区TN、TP、DO、pH对藻类生长的影响大小为:TP>TN>DO>pH。     

营养因子与藻生物量的回归模型

主要探讨了初始总氮、总磷、氮磷比等营养因子对"水华"生物量的影响.当初始总氮质量浓度小于2.0mg/L、初始总磷质量浓度小于0.1mg/L时,藻生长高峰值与总氮总磷质量浓度比之间具有良好的规律性.在不同的氮磷比值分布区间,尝试性地提出了对应的藻"水华"生物量回归模型.该模型可对藻类"水华"的生物量进行预测.     

铜绿微囊藻去除环境内分泌干扰物17β-雌二醇的研究

环境内分泌干扰物作为一类新型污染物已经日益引起人们的关注.其中内源性雌激素17β-雌二醇(E2)因其强烈的雌激素效应,对人类和生态系统构成巨大的威胁.藻类作为初级生产者,在生态环境中扮演重要的角色,同时也能与污染物的相互作用.以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为对象,研究了E2对铜绿微囊藻生长速率的影响,并且探讨E2在藻悬浮液中的生物降解.结果表明:在0.5～4.0mg/L浓度范围内,E2对铜绿微囊藻的生长有一定的促进作用,且该促进作用随浓度增加而增强;另一方面,铜绿微囊藻对E2具有较好的去除效果,并且其降解过程遵循一级动力学.在有铜绿微囊藻存在时,E2的半衰期约为2.0天,而对照条件下E2的半衰期为39.6天.因此,铜绿微囊藻对水体中E2的生物转化起着重要作用,能有效的去除水体中该类污染物.     

铜绿微囊藻对马拉硫磷的生物降解动力学

为了降低马拉硫磷在水环境中的污染,研究了高浓度有机磷农药马拉硫磷的水解动力学及铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)对马拉硫磷的生物降解,利用数学模型对铜绿微囊藻的生长以及较高浓度马拉硫磷的水解和生物降解动力学进行了拟合.结果表明:铜绿微囊藻在马拉硫磷质量浓度分别为3.2,10 mg/L时可显著地促进其降解.当马拉硫磷的质量浓度为10 mg/L时,水解和生物降解的半衰期分别为74.8,37.7 h.     

掺硼金刚石薄膜电极电化学氧化对铜绿微囊藻的生长抑制

阳极材料采用掺硼金刚石薄膜板状电极,研究了电化学氧化中电流密度、电解时间、pH、氯离子浓度、硫酸根离子浓度对铜绿微囊藻生长抑制的影响,以及电解前后藻细胞形态的变化。结果表明,4个影响因素对铜绿微囊藻生长抑制效果显著。抑藻效果随电流密度、电解时间的增加而增加,电流密度为17 mA/cm²时藻细胞出现破裂、细胞内物质流出的现象,抑藻效果较好;当电解时间为20 min时,可完全抑制藻细胞生长;再增大电解时间,对抑藻效果无明显促进作用,初始pH在中性及酸性条件下可完全抑制藻细胞生长。抑藻效果与溶液中氯离子、硫酸根离子浓度成正相关,当溶液中氯离子浓度为6 mg/L时,可完全抑制藻细胞生长;无氯离子时,藻细胞在4 d后出现继续增长现象。     

3种酚酸对4种水华微藻生长的影响

通过测定藻细胞密度,分析邻苯二酚、没食子酸和焦性没食子酸的自氧化时间,研究了此3种酚酸对水华束丝藻、颤藻、实球藻和衣藻等4种水华微藻生长的影响。结果表明,当酚酸质量浓度超过3.2 mg/L时,3种酚酸对此4种微藻的生长均有明显的抑制作用。其中,没食子酸和焦性没食子酸对4种微藻的抑制作用比邻苯二酚更为显著。3种酚酸的自氧化测定结果表明,没食子酸和焦性没食子酸在2 h时完全消失;邻苯二酚的自氧化时间较长,约为8 d。根据上述结果,推测此3种酚酸对4种水华微藻的抑制作用很可能与其自氧化能力有关。     

铜绿微囊藻衰亡过程中产甲烷动态及关键影响因子

为探究铜绿微囊藻水华自然衰亡和水华堆积区藻快速衰亡对CH₄释放的影响,构建了室内模拟实验,研究了铜绿微囊藻自然衰亡和快速衰亡过程中水环境因子和CH₄、CO₂气体释放通量的变化。结果表明：高密度铜绿微囊藻衰亡中水环境因子和产气的变化遵循相似的时间模式,且衰亡对CH₄和CO₂的产生有显著的促进作用。自然衰亡和快速衰亡的CH₄累积释放量分别为对照组的22.80倍37.72倍,CO₂累积释放量分别为对照组的5.36倍和4.03倍。自然衰亡与快速衰亡的总碳（C）释放量差异不大,但快速衰亡释放的气体组分中CH₄的占比是自然衰亡的1.86倍。相关性分析表明,溶解性有机碳（DOC）是铜绿微囊藻衰亡中影响CH₄和CO₂释放的主导因子,且DOC中的芳香蛋白类物质和溶解性微生物代谢产物是CH₄和CO₂产生的主要底物来源。     

铜绿微囊藻与剑水蚤生态关系

为研究富营养条件下剑水蚤与铜绿微囊藻的生态关系,选取了5组具有代表性的种群数量比例,采用静态模拟法对二者进行周期13 d的生态学研究.分别采用计数法和显微计数法测定剑水蚤和铜绿微囊藻的种群数量变化.结果表明:当铜绿微囊藻数量为108个/mL且剑水蚤数量为100只/L时,二者之间相互抑制作用强烈;当铜绿微囊藻数量为107个/mL,剑水蚤数量为100只/L时,二者相互抑制作用仍较明显;当剑水蚤数量降为50只/L后,抑制作用开始减弱.可见二者抑制强度与其种群数量呈一定比例关系,为控制水华及剑水蚤的爆发提供了新的思路.     

二氧化氯预氧化对净水工艺的强化试验研究

针对水厂出现藻污染和嗅味问题,通过二氧化氯预氧化进行去除藻污染和嗅味的试验研究,结果表明:二氧化氯预氧化的投加量为1.0mg/L时,就可基本完全去除藻污染,并有效控制藻毒索的释放;能够显著增加浊度、色度、藻类和有机物的去除率;能够抑制藻类在平流沉淀池中的再生长;游离二氧化氯稳定持续地氧化积累在滤池中的藻类及胞内物质,有效地解决了滤后藻毒素及致嗅物质升高问题.二氧化氯预氧化可以作为应急除藻、解决嗅味问题的有效措施,有推广应用价值.     

水库微囊藻毒素-LR含量与环境因子的相关性研究

对华北地区某水库水体中溶解性微囊藻毒素(extracellular microcystin-LR,EMC-LR)和藻类细胞内微囊藻毒素(intracellular microcystin-LR,I MC-LR)进行了为期1a的监测,研究了EMC-LR和I MC-LR随时间的变化规律。最后,利用SPSS软件,分析EMC-LR和I MC-LR与环境影响因子的相关性。结果表明,1~3月份和12月份,EMC-LR和I MC-LR均未检出,其高峰值出现在夏秋季。水库全年实测EMC-LR含量为0.941 2±1.337 9μg/L,最大值为5.628 8μg/L,I MC-LR含量为0.0129±0.016 5 pg/cell,最大值为0.083 3 pg/cell。EMC-LR与高锰酸盐指数、叶绿素a、藻细胞密度、悬浮物和水温呈显著正相关(P<0.001),与TN、NO3--N、TN/TP和透明度呈显著负相关(P<0.001),I MC-LR与NH-N呈负相关性(P<0.05),与TN/TP呈现正相关性(P<0.05)。     

远距离调水水质安全的全面风险管理体系研究

为了保障远距离调水的水质安全,应建立全面风险管理体系.以南水北调中线工程为例,分析了丹江口水库源水的营养元素高风险状况及其原因,讨论了铜绿微囊藻的生长规律、藻毒素风险以及在远距离输水中存在的其他风险因素,提出了全面风险管理体系建设的内容及方法.介绍了全面风险管理中有关水质安全的风险控制、预测、预报、预警技术.     

营养物质和藻类在再生水制取及景观水体补给中的变化

通过实际监测了再生水处理单元中营养物质及藻生物量的沿程变化,探讨了其相关性,并以满足景观水体水质要求的再生水进行了静态模拟试验研究,分析了氮、磷在水华形成过程中的演变规律.结果表明,再生水制取过程中,絮凝-沉淀对进水中的无机氮磷、藻密度和叶绿素a的去除发挥着主要作用,其中对进水中藻密度和叶绿素a的去除率分别为72.29%和77.68%,出水中二者均值分别为4.44×10~3 cells/mL和5.97μg/L;沿程的藻密度和叶绿素a与NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P和TP呈显著正相关(相关系数r0.80).模拟试验证明,在炎热的夏季,再生水静置4d时,藻华爆发,优势藻主要为小球藻,藻密度和叶绿素a浓度分别可达8.08×10~5 cells/mL和81.73μg/L,为原水的27.76倍和5.10倍,因此,为有效降低景观水体藻类暴发增长的风险,景观回用的再生水静止停留时间不宜超过3d.所得结论对城镇污水厂再生水回用景观水体水质目标控制具有实用价值.