藻类混养生长机能与水华爆发的关系

该文讨论了藻类混养生长与水华爆发的潜在关系。通过综述混养生长能力在扩大培养某些有益藻类方面的实践情况,指出此种机能与水华爆发的关系研究受到忽视;同时介绍了目前有机碳源与藻类生长关系的研究现状,指出外源有机碳在不同理化和营养条件下对藻类生长产生不同影响的可能性,深化此方面的研究对完善认识水华爆发机理以及控制水华爆发具有重要的科学意义。     

The low TN:TP ratio,a cause or a result of Microcystis blooms?

An enclosure experiment in the shallow, subtropical Lake Donghu, China, was performed in the summer of 2001 to examine the effect of TN:TP (total phosphorus) ratios and P-reduction on the occurrence of Microcysitis blooms. The treatments were performed with enough amounts of N but with different amounts of P in the water column and sediment. Microcystis blooms occurred in the enclosures either with an initial TN:TP <29 or TN:TP>29 where the nutrients (N, P) were high enough. Microcysitis blooms never occurred in the treatments with low P concentration in spite of the presence of sufficient N. The P-rich sediments served as an important source for the P supply in the water column, and such a process was activated greatly by the outburst of Microcystis blooms which pumped up selectively P from the sediments and thus decreased the TN:TP ratios. Therefore, the low TN:TP ratio is not a cause but rather a result of Microcystis blooms.     

基于多源卫星数据的淀山湖富营养化时空分布研究

准确监测蓝藻水华是湖泊富营养化研究的基础,可为水环境部门的管理和决策提供依据。以淀山湖为研究对象,利用Sentinel-2/MSI、Landsat-8/OLI两种影像数据,并通过改进的浮游藻类指数(Floating Algae Index, FAI)监测了2019～2021年共21幅淀山湖区域影像的水华情况,然后在此基础上分析了淀山湖富营养化的分布规律。结果表明：(1)淀山湖连续三年都有蓝藻水华出现,存在富营养化情况;(2)每年的6～9月份是蓝藻水华的高发期,湖体富营养化发生的面积较大、频率较高,2020年9月和2021年8月爆发水华面积超过20 km²;(3)水华爆发速度较快,持续时间较短。     

环太湖蓝藻图像智能识别模型系统设计与应用

环太湖地区蓝藻水华频发,对水生态环境和人类健康造成严重威胁。为提升蓝藻水华监测与预警能力,本研究利用已建环太湖蓝藻视频监控资源,基于人工智能图像识别技术,依托海康威视AI开放平台,开展模型自动化训练和本地化部署;提出表观蓝藻水华强度分析评价体系,对模型识别成果进行加工应用、集成展示,构建了太湖蓝藻水华图像人工智能识别应用系统。应用结果显示：本系统实现了监控点表观蓝藻水华分布形态的在线识别与强度分析评价,使蓝藻调查由被动巡查转为主动监测和实时预警,大幅提高了太湖蓝藻水华强度监测与预警能力,为其他类似环境监测问题提供了一个可借鉴的解决方案。     

气候变化下湖库蓝藻水华发展趋势及防控对策

气候变化影响下,湖库蓝藻水华呈现全球性扩张。本文利用CiteSpace系统梳理了2006—2021年期间相关研究的历史沿革和发展趋势,总结了气候变化下湖库蓝藻水华的变化趋势,分析了气候因子对湖库蓝藻水华的影响及其机制,提出了新形势下蓝藻水华的防控对策。随着气候变化日益加剧,湖库蓝藻水华研究主题已成为了国际前沿热点之一,年发文量递增。气温升高、二氧化碳浓度增加与日照延长直接促进了蓝藻水华,而极端降雨频率升高通过增加营养盐入湖库负荷,风速下降通过促进藻类在湖库表层水体聚集,间接促进了蓝藻水华。适度严格营养盐控制标准,加强山水林田湖草综合治理,提升蓝藻水华预测预警与应急处置能力,对未来气候变化下湖库蓝藻水华防控具有重要意义。     

三峡水库夏季不同支流倒灌特性及其影响分析

为研究三峡库区夏季不同支流库湾倒灌特性及其对水温分层和营养盐分布的作用特性,以及其对水华的影响,于2017年7月对三条不同支流库湾（香溪河、大宁河、小江）的流速、水温、营养盐和叶绿素a等进行了监测。结果表明：夏季三峡库区干流水体主要以中层倒灌潜入支流库湾,均主要为温差异重流,且倒灌潜入深度与厚度主要与支流库湾河口水温分布有关。受干流倒灌的补给作用,三条支流中下游营养盐普遍呈现出“中层>底层>表层”的垂向分布规律,由于上游有磷矿产业,香溪河TP分布情况较其他支流不同,呈现上游至下游逐渐减小的趋势。干、支流间不同的温度差使支流间倒灌异重流的强度存在差异,倒灌异重流将影响支流的水温分层结构,导致支流库湾存在不同水华优势藻种及强度,进而对支流水华产生不同的影响。     

基于遥感图像3D–CNN及氮磷循环的水华预测

针对现有的藻类水华分析存在忽略水体底物中的氮磷反馈机制对藻类生长过程影响以及缺乏对整体水域的全面分析的问题,本研究以富营养化状态和叶绿素a浓度作为藻类水华的表征指标,以遥感图像及水体中的总氮和总磷为主要研究对象,提出一种基于遥感图像3D–CNN及氮磷循环的水华形成过程分析新方法.首先通过3D–CNN对遥感图像进行特征提取,并采用细菌觅食算法优化网络结构,预测水体富营养化等级,在此基础上,根据\"氮–磷–藻\"之间的耦合关系及底物反馈机制,建立三维生化动力学时变参数模型,确定水华暴发程度及临界条件,并融合遥感图像提取的特征信息建立ENN模型,预测水华暴发的时间及程度.本研究选用由MODIS卫星获取的太湖流域遥感图像及水域中的总氮和总磷等水质监测数据.仿真结果表明,基于遥感图像3D–CNN结合氮磷循环的分析方法在富营养化等级和水华暴发预测方面均取得良好效果.     

典型微量金属元素对铜绿微囊藻生长影响的研究

针对Cu、Fe、Zn的不同离子浓度对铜绿微囊藻生长的影响进行研究,以期为水体富营养化防治的进一步开展提供理论支持。试验采用BG11培养基,分别测定了3种微量金属在不同浓度下铜绿微囊藻细胞密度和细胞叶绿素a含量变化。结果表明:当Cu、Fe、Zn浓度分别为0.001、3~12、0.05 mg/L时,铜绿微囊藻生长最佳,且在最佳浓度范围内铜绿微囊藻对Cu、Fe、Zn的利用率与其生长状况呈明显的相关性。Cu、Fe、Zn在不同浓度范围对藻类光合作用的促进或抑制是影响其生长的主要因素。因此,控制水体蓝藻暴发时,除了调节氮磷以外,通过微量金属元素浓度的调节也可作为一条有效抑制蓝藻暴发的途径。