基于藻细胞形态和光合特征的水源地藻类种群时空分布机制及预警防控

为明晰藻细胞最基本属性细胞形态在藻种时空分布与竞争演替中扮演的角色,选择来自蓝藻、绿藻等藻门的45个具有不同细胞形态特征的常见藻种,通过实验室分析藻细胞形态特征参数与光合特征间相关关系,并基于于桥水库藻类种群监测数据探究藻类形态时空分布的驱动因素。研究发现,反映藻细胞光合作用过程中捕光潜力的细胞投影面积 (CPA) 是影响藻种光合特性的关键形态学参数;通过构建CPA与光系统II中调节性能量耗散量子产量 (Y(NPQ))、光响应曲线初始斜率 (α) 、最大电子传递速率 (ETRmax) 等光合参数建的关系模型,发现CPA与Y(NPQ)呈现强正相关关系 (R² = 0.31±0.01,p < 0.001) ,Y(NPQ)是影响藻类种群时空分布的关键参数。于桥水库中藻类种群的综合Y(NPQ)具有显著季节性,由春季到夏季逐渐降低,夏季藻类综合Y(NPQ)最低 (0.057±0.075) ,秋冬季呈现增加趋势,冬季藻类综合Y(NPQ)最高 (0.072±0.062) 。此外,藻类种群综合Y(NPQ)随水深增加呈降低趋势,Y(NPQ)是影响藻类形态空间分布的重要因素。基于于桥水库数据制定了以水体Y(NPQ)为核心的有害藻类预警防控体系,以期为实现针对水源地不同形态有害藻类的预警提供参考。     

基于荧光定量PCR技术构建水源地典型致嗅物质2-甲基异莰醇的评估方法及其应用

我国地表水源中由丝状蓝藻代谢产生2-甲基异莰醇(2-MIB)导致的嗅味问题十分普遍。由于传统显微镜检测方法无法鉴别产嗅藻种,不能满足水源水质管理要求,故有必要构建能特异性表征水体产嗅潜力的检测方法。由于丝状藻代谢产生2-MIB主要受其合成功能基因调控,设计了2-MIB功能基因引物,经引物特异性检验及PCR条件优化后,构建了基于2-MIB功能基因的定量PCR方法,并采用实际环境样品进行测试与验证。结果表明：引物特异性良好,定量PCR方法能有效检测2-MIB功能基因,并绘制了标准曲线,得出检测限为8.44×10² copies·L⁻¹;实际样品测试结果显示其2-MIB功能基因浓度在2.09×10⁷~1.94×10¹⁰ copies·L⁻¹范围内,与基于仪器分析方法测定的2-MIB浓度符合线性关系(R²=0.63,P<0.01),表明定量方法可行。该方法具有灵敏性高、特异性好的特点,能特异性检测产嗅基因,可应用于水源地中产嗅潜力评估与预警。     

某水源水库嗅味来源及潜在产嗅藻分布特征解析

华东地区某水源水库近年来出现季节性嗅味问题。为解析嗅味产生来源及其成因,于2018年4月至2019年12月对该水库上游以及库内水体进行长期监测。监测结果表明,2-甲基异莰醇(2-MIB)是主要的土霉味致嗅物质,伪鱼腥藻是该水库潜在产嗅藻种,且其主要为外源输入。相关性分析结果表明,伪鱼腥藻的生长与水温及水下光照(透明度、浊度)等有关。为进一步解析水下光照因素驱动下伪鱼腥藻在水库水体中的分布特征,在水库高嗅期间开展了72 h连续监测,重点分析了伪鱼腥藻昼夜与垂向分布特征。结果表明,在08:00,伪鱼腥藻往表层迁移,在10:00—14:00,表层密度达到最高值,白天在水体中呈现明显的垂向迁移特征,而夜晚在水体中各层的分布无明显变化,这进一步说明水下光照对伪鱼腥藻生长的重要性。以上结果进一步提升了对实际水体中伪鱼腥藻分布规律的认识,可为水源地中伪鱼腥藻导致的嗅味问题提供借鉴。     

不同营养源条件下螺旋鱼腥藻生长与产嗅特征研究

蓝藻次生代谢产物所导致的嗅味问题已成为饮用水的主要水质问题之一,然而不同种属蓝藻的产嗅特征往往差别明显.本研究将从洋河水库中分离得到的可高产土臭素（geosmin）的螺旋鱼腥藻（Anabaena sp.）进行扩大化培养,通过测定不同营养源条件下的生物量及土臭素等各项指标的变化,探讨了不同营养盐条件对该螺旋鱼腥藻生长及产...     

湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征

了解大气颗粒物浓度的时空变化格局对于大气污染防治、预警预报等具有重要理论和实践意义。根据2015年1月至2015年12月湖北省13个主要城市53个监测站点每小时发布的PM10和PM2.5浓度数据,研究了湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征。结果表明,PM10和PM2.5浓度在空间上均呈现出鄂西部最低、中部最高、东部居中、南北向的均质性;时间上各城市均呈现颗粒物浓度随着月份变化先降低后升高,1月份最高,8月份最低,且呈现夏季浓度<秋季浓度<春季浓度<冬季浓度的变化规律。分析表明,湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征与降水量、气温等气象因子呈现出显著负相关关系,与风速关系不显著;与其来源中建筑施工面积、机动车保有量、货运量和客运量、人均GDP和人均第二产值关系紧密。     

城市湖泊氮磷沉降输入量及影响因子——以武汉东湖为例

城市湖泊是受人类影响最严重生态系统之一,正面临着水体污染和生态系统退化的双重压力.研究氮、磷沉降输入量及影响因素对城市湖泊管理具有重要的实践意义.本文通过对中国最大的城市湖泊之一——武汉东湖进行为期1年的氮、磷沉降连续监测,研究了大气混合沉降对武汉东湖的氮、磷输入动态,并探讨了氮、磷沉降的影响因素.结果表明:武汉东湖大气氮、磷年沉降通量分别为22.80、1.37 kg·hm~(-2)·a~(-1);总氮年沉降负荷为76.94 t·a~(-1),氨氮年沉降负荷为31.83 t·a~(-1),总磷年沉降负荷为4.61 t·a~(-1),分别占其东湖年入湖污染物的7.28%、7.61%和4.41%.从时间格局看,总氮沉降通量的季节性差异较为明显,表现为:春季(9.03 kg·hm~(-2))夏季(6.01 kg·hm~(-2))秋季(3.90 kg·hm~(-2))冬季(3.86 kg·hm~(-2));而总磷沉降通量呈现出仅春季较高(0.52 kg·hm~(-2)),占全年的38%,其他三季总磷沉降通量变化较小的特征.相关性分析显示,氮、磷沉降负荷量与降雨量、降雨时间间隔及空气颗粒物浓度(PM_(10)、PM_(2.5))等因素呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.分析表明,随着控源、截污等措施对城市湖泊氮、磷输入的控制,氮、磷沉降对城市湖泊的生态影响应引起足够的重视.