巢湖表层沉积物中生物易降解物质成分特征与分布规律

富营养化湖泊的藻类残体大量沉降到湖底,其中易降解成分的降解和转化快速消耗底层水体中的溶解氧,极易造成水土界面缺氧,影响湖泊生态系统的健康.于2014年对巢湖12个样点的表层沉积物进行周年跟踪研究,分析样品中有机质来源、总有机碳(TOC)、蛋白质、总糖、总脂以及生物聚合物碳(BPC)等成分含量,揭示易降解有机质的成分特征及在巢湖的分布规律.研究表明:巢湖表层沉积物TOC含量较高,全湖样点平均含量达到1.24%.BPC含量占TOC含量的30.99%~60.48%,有机质中易降解成分含量较高,并且在冬季和夏季时在巢湖西北部湖区有明显累积;有机质及其中的生物易降解部分均主要集中在粒径4~8μm的表层沉积物上,在应用工程技术手段处理、降解表层沉积物中的过量有机质时,更应该关注粒径为4~8μm的沉积物颗粒.     

Seasonal variation and principle of cyanobacterial biomass and forms in the water source area of Chaohu City,China

We investigated seasonal variations in cyanobacterial biomass and the forms of its dominant population(M. aeruginosa) and their correlation with environmental factors in the water source area of Chaohu City,China from December 2011 to October 2012. The results show that species belonging to the phylum Cyanophyta occupied the maximum proportion of phytoplankton biomass,and that the dominant population in the water source area of Chaohu City was M. aeruginosa. The variation in cyanobacterial biomass from March to August 2012 was well fitted to the logistic growth model. The growth rate of cyanobacteria was the highest in June,and the biomass of cyanobacteria reached a maximum in August. From February to March 2012,the main form of M.aeruginosa was the single-cell form; M.aeruginosa colonies began to appear from April,and blooms appeared on the water surface in May. The maximum diameter of the colonies was recorded in July,and then gradually decreased from August. The diameter range of M. aeruginosa colonies was 18.37–237.77 μm,and most of the colonies were distributed in the range 20–200 μm,comprising 95.5% of the total number of samples. Temperature and photosynthetically active radiation may be the most important factors that influenced the annual variation in M. aeruginosa biomass and forms. The suitable temperature for cyanobacterial growth was in the range of 15–30°C. In natural water bodies,photosynthetically active radiation had a significant positive influence on the colonial diameter of M.aeruginosa(P0.01).     

沉水植物氧化塘对污水厂尾水深度净化效果与机制的小试研究

室外采用玻璃缸装置研究了抚仙湖常见的9种沉水植物氧化塘对澄江县污水厂尾水营养盐的去除效果及机制.结果表明:氧化塘中沉水植物的光合作用导致水体较高的DO和pH值,从而提高氧化塘总氮和总磷的去除率,但沉水植物叶片的腐烂分解则提高了水体氮磷的含量.沉水植物氧化塘对总氮和总磷的去除率分别介于19.44%-64.71%和28.13%-98.33%.沉水植物的直接吸收对总氮和总磷量去除的贡献比较低,占氧化塘总氮和总磷量的0.26%-1.54%和0.47%-1.77%.沉水植物氧化塘内DO、pH变化,促进了氮的降解及氧化还原分解,使其对氮的去除占氧化塘总氮量的30.71%-65.25%,而磷的去除则主要通过化学沉淀及基质吸附,占氧化塘总磷量的73.37%-93.34%.最终,选出蓖齿眼子菜、苦草、黑藻、金鱼藻和光叶眼子菜对氧化塘中氮磷具有较高的去除率.     

湖泊沉积物中磷酸盐氧同位素前处理方法对比

磷酸盐氧同位素(δ~(18)OP)是一种有效的磷源示踪方式.由于湖泊沉积物的组成十分复杂,必须对样品进行除碳处理和纯化处理.本文对目前应用较为广泛的几种前处理方法进行比较,包括NaClO处理和H_2O_2处理等除有机碳方法,以及Blake法和Mc Laughlin法等纯化方法,以期获得适用于湖泊沉积物磷酸盐氧同位素的前处理方法.结果表明:(1)NaClO处理可以保证较高的无机磷提取效率,同时能有效地减少无机磷提取液中有机质含量,且对不同形态磷的破坏较小;H2O2对有机质的去除效果不稳定,且处理后样品磷形态之间发生转化,显著增加了提取的无机磷浓度.(2)Blake法和Mc Laughlin法分别采用磷钼酸铵(APM)+磷酸铵镁(MAP)沉淀和Ce PO4沉淀对样品进行纯化.在纯化处理湖泊沉积物过程中,Blake法优于Mc Laughlin法,主要体现为有机质去除率高,并且磷的回收率较为稳定.(3)经Blake法纯化丹麦Nordborg湖沉积物样品得到的Ag_3PO_4中C、N含量低于Mc Laughlin法且重现性好.本文结合NaClO法与Blake法的优点,建立了一种适合湖泊沉积物的磷酸盐氧同位素前处理方法:首先用2.5%NaClO对沉积物样品进行除碳预处理,然后对磷酸盐提取液依次通过氢氧化镁共沉淀(MAGIC)、APM+MAP沉淀、阳离子交换树脂处理,最后生成Ag3PO4沉淀.     

秋季连续打捞蓝藻对水-气界面温室气体通量的影响

在巢湖西北半湖近岸带设置大型围隔研究秋季连续打捞蓝藻对湖泊温室气体通量的影响,应用YL-1000型大型仿生式水面蓝藻清除设备进行原位打捞蓝藻,通过便携式温室气体分析仪-静态箱法对大型围隔内水-气界面CH₄、CO₂通量特征及其影响因素进行观测.结果表明：对比未打捞区,蓝藻连续打捞下打捞区水体中叶绿素a（Chl.a）、悬浮物（SS）浓度不断下降,两者削减率分别为72%、85%,Chl.a、SS浓度分别下降到29.6±2.5 μg/L、12.5±1.2 mg/L,打捞对围隔内颗粒态物质去除效果十分明显;打捞过程中水体溶解性有机物（DOM）中微生物代谢类腐殖质（C1）、类蛋白（C3）显著下降趋势,打捞区C1、C3组分（0.18±0.02、0.06±0.01 RU）强度明显低于未打捞区（0.26±0.05、0.12±0.03 RU）,打捞能有效控制藻源性溶解性有机质释放.同时,打捞区水-气界面CH₄通量呈显著下降趋势,未打捞区CH₄通量平均值（17.473±1.514 nmol/（m²·s））为打捞区（7.004±4.163 nmol/（m²·s））近2倍,CH₄通量与Chl.a、C1、C3组分均呈显著正相关,水体中藻源性溶解态有机质对CH₄通量具有促进作用;打捞区CO₂释放通量呈显著上升趋势,打捞区CO₂吸收通量（-0.200±0.069 μmol/（m²·s））明显低于未打捞区（-0.344±0.017 μmol/（m²·s））,CO₂通量与Chl.a、温度均呈显著负相关.秋季打捞对CH₄、CO₂综合日平均通量减排量值为0.275±0.076 mol/（m²·d）（以CO₂当量计）.研究结果揭示了巢湖秋季连续打捞蓝藻过程对水-气界面温室气体具有显著减排作用,且能在一定程度上减缓蓝藻水华与湖泊富营养化、气候变暖之间的恶性循环,为湖泊碳循环和蓝藻水华灾害防控提供科学数据支撑和理论参考.     

藻源性有机质对高原深水湖泊沉积物矿化作用的激发效应

湖泊营养水平提升,浮游植物快速增殖,大量藻类碎屑沉降到沉积物表面。藻屑作为新生不稳定有机质,对湖泊沉积物有机质(SOM)产生激发效应,影响湖泊沉积物碳循环过程。本文以深水湖泊抚仙湖南湖心沉积物为研究对象,采用优势种水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae),进行不同浓度藻屑添加(×1倍组、×5倍组和×10倍组)的培养实验。应用碳同位素在线监测仪,探究藻屑添加对于SOM矿化作用的激发效应并预测可能产生的环境效应。结果表明：(1)添加的藻屑对上覆水和间隙水发光性溶解性有机质(CDOM)组成和性质产生影响,前期CDOM中类蛋白组分含量显著增加,但后期CDOM腐殖化程度升高。同时,藻屑的添加使二氧化碳(CO₂)释放量增大,蛋白酶活性和转化酶活性增强;(2)3个不同浓度的藻屑添加组均检测到不同程度激发效应,其中×1倍组和×5倍组对SOM矿化过程前期体现为正激发效应,最大值分别达到(12.18±0.65)和(26.60±9.14)μg/(mL ws),后期两个组别都转为负激发效应;×10倍组则在整个实验过程中均表现为负激发效应;(3)藻屑的添加使得间隙水易...     

高密度蓝藻厌氧分解过程与污染物释放实验研究

采用批次培养实验模拟高密度蓝藻堆积发生的厌氧分解过程,分析蓝藻的分解速率及污染物释放规律.厌氧分解实验中,设置三组蓝藻初始密度分别为2.23×1012、1.19×1013、4.47×1013cells/L,得到叶绿素a的分解速率常数分别为0.074、0.133、0.081 d-1.蓝藻厌氧分解过程中水体呈酸性,电导率呈上升趋势,最高值为949μS/cm.化学需氧量持续升高,而UV254值先升高后降低,说明水体中有机物浓度增大,并逐渐由大分子分解为小分子有机物.蓝藻厌氧分解释放出大量溶解态氮、磷,溶解态有机氮逐渐被降解为无机氮,铵态氮含量占90%以上.研究表明,高密度蓝藻堆积发生厌氧分解可释放大量有机物和溶解态营养盐至水体中,并且随着蓝藻密度升高,污染物释放强度增大.因此水华期间应及时打捞蓝藻,以避免蓝藻大量堆积死亡导致水源区水质下降并影响自来水出水质量.     

云南抚仙湖流域废弃磷矿区水污染现状

为了探讨不同形态磷酸盐对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）藻细胞生长的影响,采用3种不同形态的磷酸盐：磷酸氢二钾（K2HPO4）,焦磷酸钠（Na4P2O7）和一聚磷酸钠（Na5P3O10）作为BG-11培养基中的添加磷源．从两种藻的生长趋势可以看出,在K2HPO4培养基中小球藻在生长初期生长速度显著高于微囊藻,当小球藻的生长到达静止期时,微囊藻的生长速度便超过了小球藻且其藻密度也高于小球藻;而在焦磷酸钠和二三聚磷酸钠培养基中,小球藻的生长速度要显著高于微囊藻．同时微囊藻和小球藻在K2HPO4培养基中的生长速度则始终高于另两种磷酸盐培养基中的生长速度．藻细胞碱性磷酸酶活性变化曲线也显示,小球藻的磷利用能力要高于微囊藻．由此可见,小球藻对磷的吸收利用能力高于微囊藻,从而表明铜绿微囊藻成为水华优势种并不是取决于其对磷酸盐的吸收利用能力。