洋河水库水华优势种演替的原因
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太湖流域典型水源水库藻类水华的促发条件太湖流域典型水源水库藻类水华的促发条件引言:在太湖流域,水库是重要的水资源调节和供水保障的基础设施。
然而,随着人类活动的加剧和自然环境的变化,水库面临着越来越严重的水华问题。
水华是由藻类的大量繁殖和寿命的有限导致的水质恶化现象。
水华不仅对水库的供水功能造成威胁,还可能对水生态系统和人类健康带来严重后果。
因此,研究水华的促发条件对于预防和控制水华具有重要意义。
一、氮磷营养盐的过量输入氮磷营养盐是藻类生长和繁殖的主要限制因子。
太湖流域的水库水体中普遍存在着过量的氮磷营养盐,主要来自于农业、城市排放和废水处理厂的废水、雨水及河流污染物输入等。
这些营养盐的过量输入提供了藻类生长和大量繁殖所需的养分条件。
二、水温升高水温是藻类生长的重要环境因子,太湖流域的水库在夏季常常面临着高温的情况。
高温能够促进藻类的生长和繁殖,加快其代谢速率。
此外,高温还会引起水体中的氧气溶解度降低,导致水中缺氧状况,这对有氧生物来说是不利的,但对厌氧藻类却是有利的,从而促进了藻类水华的发生。
三、光照强度增强光照是藻类进行光合作用的重要条件,光合作用是藻类进行养分摄取和能量合成的过程。
太湖流域水库水体中浑浊物质的增加会使得光照强度下降,从而限制了藻类的生长。
然而,夏季的高温和风浪会使得水体中的浑浊物质沉降至水下,提高了水体的透明度,进而增加了光照强度,为藻类的生长提供了更好的条件。
四、水体流动性减弱水体的流动性是影响藻类生长和分布的重要因素。
在太湖流域的水库中,水流减弱或停滞会使得养分的离子浓度上升、无机溶解氧下降,从而为藻类的生长提供了适宜的环境条件。
此外,曾加大的人类活动和人为调水也会使得水库中的水流减慢,从而进一步促进藻类水华的发生。
五、外源污染物输入水库作为水源地的特点决定了其容易受到外源污染物的影响。
太湖流域的水库普遍面临着农业、城市和工业废水的污染。
这些污染物中的有机物、重金属和有机磷农药等对藻类的生长和繁殖起着直接或间接的影响。
硕士学位论文二0一0年 十一 月作者姓名 张玉宝 指导教师 徐颖副教授、储昭升副研究员 学科专业 环境工程 The distribution characters of Yanghe reservior dominant cyanobacteria and the sediment influence on it ’s growth论洋河水库优势蓝藻分布特征及底泥对其生长的影响张玉宝辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定,同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。
保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名:____________ 导师签名:_____________年月日年月日硕 士学 位 论文作者姓名 张玉宝指导教师 徐颖副教授、储昭升副研究员申请学位 工学硕士学科专业 环境工程研究方向 水污染控制理论与技术致谢至此论文完成之际我衷心的感谢徐颖副教授、储昭升副研究员。
本文从选题、研究内容及最后结论的确定他们都给予了指导性的意见,为论文的完成提供了坚实的基础。
徐颖副教授是我科学研究的引路人在学习上给了我大力支持和帮助生活上给了我细心的关怀为我在以后的工作、学习和生活中战胜困难取得成功增加勇气和信心;储昭升副研究员在工作和学习上对我严格要求、悉心教诲使我在研究生的学习生活中掌握了一定的科研能力,为人处事能力也上了一个新台阶。
本论文的完成得到了各位老师和同学的大力帮助,他们在试验设计、研究总体思路给与了我许多帮助和指导并对本论文提出了许多宝贵意见;实验员张师傅在试验设计、藻种培养及驯化中给与了我许多帮助和指导在此对她表示诚挚的感谢。
感谢郭伟峰、陈磊、李涵、刘聪、代然、涂婷婷、刘佳妮、李芸等同学对我的鼓励和帮助,感谢王慧卿、邵文华等同学在我论文格式修改过程中的帮助。
水体藻类爆发和水华形成的原因和治理途径水体藻类爆发和水华形成的原因和治理途径去除藻类与控制其生长是湖泊水库水体恢复与保护的难题,本文从藻类产生的原因和治理措施着手,试图归纳出一个比较有效的手段来解决长期以来反复困扰人们的难题,供同行参考。
1. 为什么黑臭河道和污染严重的水体没有藻类的产生?答:黑臭河道内的有机污染物含量和浓度都比较高,其中的污染物消耗了水体中的大量的氧,造成水体中的溶解氧含量相当低,生态平衡遭到严重破坏。
所以藻类等低等微生物和植物都没有生存的条件。
但是藻类生长的营养源还是客观存在。
在河道治理的初级阶段,采取曝气复氧措施后,水体中的溶解氧得到了部分提高,加上温度合适,光照合适,藻类生长的条件就成熟了,因为原来水体中存在的低等生物抗污染能力强、繁殖快、不易消亡,流入水体中及原有水体中的富含磷、氮等营养源给了这些藻类等低等生物的生长提供了生物能量。
致使通过污染治理后的初级阶段,藻类等低等生物迅速繁殖,形成另一公害而存在。
而该公害也是表示水体将遭破坏的标志。
2. 治理的总体指导原则是什么?答:水体环境将是继续治理改善和不治理将进一步恶化的关键。
治理的原则是:(1)标本兼治,分步实施;(2)物理化学治理为辅(指标),生物治理为主(治本);(3)对症治理为解决燃眉之急,长期维护为长治久安之策;(4)单项阶段治理打好基础,建立综合生态体系维系水体健康。
逐步创建水体的自我平衡和自我修复的生态环境。
3. 治理的阶段和过程如何?怎样操作?答:杀灭藻类和消除水华(1)采用物理方法:捞取水体中的丝状藻类和其它漂浮物。
有条件的地方采用循环过滤的方法去除水藻。
(2)采用化学方法:(经常使用容易引起化学物质积累,造成二次污染;藻类等浮游生物产生耐受性,微生物变异等后果)使用硫酸铜、季铵盐、活性剂、高锰酸钾、聚合氯化铝、硫酸亚铁等化学药剂,对过多的浮游生物、藻类进行杀灭、絮凝、沉降等手段,能够比较迅速改善水质,看到效果。
河流蓝藻水华现象诱因及其治理措施分析摘要:蓝藻水华在淡水河流中较为常见,一旦大面积形成,必然会对河流造成直接影响,打破水生态平衡,还可能威胁到周围居民的健康状况,因此,河流蓝藻水华现象逐渐变成有关部门开展环境治理工作的重要部分。
为了在环境治理工作中予以帮助,本文以河流蓝藻水华现象为核心,先行介绍河流蓝藻水华的概念与危害,继而分析河流蓝藻水华现象的诱发原因,并指明合理治理蓝藻水华现象的有效措施。
关键词:河流蓝藻水华现象;诱发原因;治理措施近年来,中国的部分河流开始频繁出现蓝藻水华现象, 尤其是水库,更容易出现蓝藻的生长,只要在气象、物理以及水质等适宜条件下,蓝藻便会处于爆发式生长。
蓝藻水华降低了水中的含氧量,蓝藻产生的溶解微囊藻毒素可直接侵害水生动物和人类,导致水体进一步污染。
为了从根本上解决这一现象,相关部门需要进一步了解蓝藻水华产生的原因,以便有针对性地采取措施加以控制。
一、河流蓝藻水华现象的综合概述1.概念蓝藻是一种蓝色或者黄绿色的浮游藻类,属于一种单细胞大型淡水浮游植物, 也是大自然在36亿年前就开始孕育,地球最初形成的植物之一。
由于蓝藻也属于一种自养类型的生物,所以其具备较高的适应性能,能承受各种各样的温度、冷冻、缺氧、干燥,和不同级别的盐度、强烈的紫外线辐射,即便在极寒或酷热之地,蓝藻依然能够自由生长,如:高维度海岸线、荒无人烟的山峰、温泉、冰泉、沙漠以及深海等等,这些地点的最高温度可达85℃,最低可达零下62℃,由此可知,蓝藻属于一种生命力极其顽强的生物,所以当河流之中出现大面积蓝藻后,必然会引发水华现象[1]。
2.危害(1)在一些属于钙质高和营养丰富的大型鱼类养殖水体中,有些层状绿色淡水蓝藻常于夏季大量成群聚集洄游繁殖, 在这些蓝藻的顶部沉积一层薄薄的浅蓝或浅绿色、恶臭的分层绿色淡水泡沫,称为水华,大规模绿色淡水蓝藻常常成群聚集爆发,被人们称之为"绿潮"。
绿潮期脱水会直接引起鱼类水域内的水质异常或者恶化, 在严重的情况下,脱水可能是由于水中大量的天然氧气耗尽,导致各种大型鱼类的幼鱼大量死亡。
淡水水体水华成因综述【摘要】随着水体富营养化日益严重,水华现象时有发生,对饮用水源、渔业生产以及景观带来严重影响。
本文拟从水华藻类的结构特点,气象、水文、水体理化特性以及生物因素与水华发生的关系进行全面论述,以期为水华的预警与治理提供理论支撑。
【关键词】藻类发生水华;结构近年来水体富营养化日益严重,水华现象时常发生。
如巢湖[1]、太湖[2]、滇池[3]、武汉东湖[4]等均报道过水华的发生。
淡水水华藻类的主要种类是蓝藻(如微囊藻、鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻等)和绿藻,其中有害水华藻类(主要是蓝藻)产出的毒素会直接对水生生物和人类造成损害。
水华后,藻类大量死亡,使水体中溶解氧量迅速下降,导致水生动物的死亡,使水体腥臭难闻,透明度降低,破坏生态系统平衡,最终将影响社会经济建设和人类的可持续发展。
我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的同家之一。
因此,了解藻类水华的形成机制,科学地预测水体中藻类水华的产生,并及时采取相应的技术措施,减少水华带来的影响,具有极其直要的生态和环境意义。
水华的产生是由多种因素共同作用的结果。
不仅与蓝藻本身的生理特点有关,也与气象、水文、理化特性、生物因素等密切相关。
本文拟从以上方面对水华产生的机理进行综合介绍,以期为水华的预测和治理提供理论依据。
1.藻类发生水华的结构与生理特点1.1藻类发生水华的结构特点生长在水体中的微囊藻有单体细胞和囊状不定形群体两种形态,群体常由几十个、几百个甚至上千个单体细胞组成。
微囊藻细胞壁外被胶质鞘,由于有这层胶质鞘,尽管微囊藻体内蛋白质高达49.7%,生物可利用性也受到极大的限制[5]。
我国的四大淡水鱼均不能消化这层胶囊。
至多只对细嫩和单细胞的微囊藻有消化能力。
许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊[6],使得它们能够悬浮在水中,同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。
这种通过浮力的控制一方面使得它们能更好地适应环境的变化,例如:漂浮到表层,增加获得光照的条件[7]、迁移到营养盐较适宜的位置,增加营养盐供给[8]。
2009年10月洋河水库富营养化原因分析及防治方法探讨张芸1,王秀兰1,罗阳2(1.河北省水文水资源勘测局,河北石家庄050031;2.海河流域水环境监测中心,天津300170)摘要:随着水库周边地区工农业生产的发展,致使污染水库的因素不断增多,水库水污染状况日趋严重,水体富营养化问题已成为世人广泛关注的环境问题。
作为秦皇岛饮用水源地的洋河水库饮水安全受到一定威胁。
通过分析找出造成水体富营养化的原因,有针对性地提出防治办法,为保护水库及其流域的水质和生态环境、遏制水库富营养化发展提供技术依据。
关键词:洋河水库;富营养化;原因;防治中图分类号:TV213.3文献标识码:A文章编号:1004-7328(2009)05-0026-03收稿日期:2009-06-25作者简介:张芸(1971-),女,高级工程师,主要从事水资源管理、监测及变化规律研究工作。
1洋河水库概况洋河水库位于洋河中下游的抚宁县抚宁镇湾系村,控制流域面积755km 2,总库容3.53亿m 3。
由于引青济秦工程的兴建和运行,其地位和功能已经由防洪灌溉转变成为城市供水为主,主要供应海港区和北戴河区城市用水,供水人口51.11万,日供水量12.22万t 。
1996年洋河水库第一次出现富营养化,居民的正常用水水质遭到巨大威胁。
2007年洋河水库又出现富营养化,藻类爆发惊动了国务院。
富营养化已成为威胁水库供水安全的一个重要隐患。
为此,分析水库富营养化现状,找出富营养化原因,提出保护措施与建议很有必要。
2洋河水库水量水质状况与变化趋势2.1水量状况及其年内、年际变化趋势2008年属平水年份,洋河水库平均蓄水0.5229亿m 3,11月份蓄水量最大,为0.6253亿m 3;7月份蓄水量最小,仅为0.3994亿m 3(详见图1)。
洋河水库蓄水量年内变化趋势为每年6、7月份最少,8月份之后逐渐增加,11、12月份达到最多,之后趋于平稳,翌年3月份之后逐渐减少,总的趋势为非汛期的蓄水量大于汛期(见表1)。
第5卷第9期环境工程学报Vol .5,No .92011年9月Chinese Journal of Environmental EngineeringSep .2011洋河水库水华优势种演替的原因分析赵伟1,2,3李涵1许秋瑾1*席北斗1,4魏自民2储昭升1(1.中国环境科学研究院,北京100012;2.东北农业大学生命科学学院,哈尔滨150030;3.黑龙江省环境保护科学研究院,哈尔滨150056;4.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012)摘要针对鱼腥藻和微囊藻这2种洋河水库水华暴发常见优势藻,研究了其在不同温度及硝态氮浓度下的生长情况。
结果表明,在温度15 25ħ,硝态氮浓度0.05 10mg /L 的范围内,温度的升高、硝态氮浓度的增加,对鱼腥藻的生长影响不明显,却能够明显地促进微囊藻的增长。
15ħ或0.05mg /L 硝氮条件下,鱼腥藻的比增长速率高于微囊藻,而25ħ或10mg /L 硝氮时,微囊藻的比增长速率分别达到了0.425d -1和0.466d -1,明显超过鱼腥藻。
洋河水库逐年升高的硝态氮浓度以及夏秋季节比较适宜的温度促进了微囊藻的增长,可能是洋河水库水华优势种由螺旋鱼腥藻向微囊藻转变的重要因素。
关键词洋河水库螺旋鱼腥藻微囊藻温度硝态氮中图分类号X524文献标识码A文章编号1673-9108(2011)09-1989-05Analysis of succession of dominant algal species in waterbloom of Yanghe ReservoirZhao Wei 1,2,3Li Han 1Xu Qiujin 1Xi Beidou 1,4Wei Zimin 2Chu Zhaosheng 1(1.Chinese Research Academy of Environment Sciences ,Beijing 100012,China ;2.College of Life Science ,Northeast Agricultural University ,Harbin 150030,China ;3.Heilongjiang Provincial Research Institute of Enivronmental Sciences ,Harbin 150056,China ;4.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment ,Chinese Research Academyof Environmental Sciences ,Beijing 100012,China )Abstract Anabaena sp.and Microcystis sp.are the two common dominant algal species in the water bloomoccurs in Yanghe Reservoir.Study on the growth of the above two dominant algal species was conducted under different conditions of temperature and nitrate nitrogen concentration.The results showed that no significant im-pact is caused by the increase of temperature and nitrate nitrogen concentration on the growth of Anabaena sp.,when the temperature ranged from 15ħto 25ħand the nitrate nitrogen concentration ranged from 0.05mg /L to 10mg /L ,while bringing with obvious promotion of Microcystis sp.growth.Under the condition of 15ħor 0.05mg /L nitrate nitrogen concentration ,the specific growth rate of Anabaena sp.is higher than that of Microcystis sp..However ,the specific growth rates of Microcystis sp.could reach 0.425and 0.466d -1separately under 25ħor 10mg /L nitrate nitrogen concentration ,being obviously higher than that of Anabaena sp.The yearly in-creasing nitrate nitrogen concentration and suitable temperature in summer and autumn have stimulated the growth of Microcystis sp.,which becomes the significant potential factor causing the succession of dominant algal species in the water bloom of Yanghe Reservoir from Anabaena sp.to Microcystis sp.Key words Yanghe Reservoir ;Anabaena sp.;Microcystis sp.;temperature ;nitrate nitrogen 基金项目:国家公益性行业科研专项项目(200909048,200909054);国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(2009ZX07106-001)收稿日期:2011-03-11;修订日期:2011-05-10作者简介:赵伟(1985 ),女,硕士研究生,主要从事水污染控制方面研究工作。
E-mail :zhaowei6315@126.com *通讯联系人,E-mail :xuqj@craes.org.cn洋河水库位于秦皇岛市抚宁县境内,流域面积755km 2,总库容3.586亿m 3,是秦皇岛市及北戴河地区重要的饮用水源地[1,2]。
自1985年以来,库区上游及周边污染负荷不断加剧,洋河水库部分库区发生水华,最初鱼腥藻水华频繁暴发,1992年同时暴发了鱼腥藻和微囊藻水华,此后的每年8 10月份,都有以微囊藻为优势种的较大规模水华暴发[3,4]。
国内外学者分别对鱼腥藻和微囊藻的生长环境工程学报第5卷生理特性做了大量的研究[5-7],而未见环境因子对这2种藻消长演替的影响方面的报道。
作者针对洋河水库水华暴发时这2种常见优势藻,研究其在不同温度及硝氮浓度影响下的生长增值规律,以期为阐释洋河水库中不同藻类的生长繁殖规律和水华藻种变迁的发生机理提供科学依据。
1材料与方法1.1藻种及培养基藻种为洋河水库水华暴发时提取纯化的螺旋鱼腥藻(Anabaena sp.)和惠氏微囊藻(Microcystissp.),保存在中国环境科学研究院藻类培养室。
实验采用M11培养基,组成如下:100mg/L的NaNO3,10mg/L的K2HPO4,75mg/L的MgSO4·7H2O,40mg/L的CaCl2·2H2O,20mg/L的Na2CO3,6mg/L柠檬酸铁和1mg/L的Na2EDTA·2H2O,pH为8。
1.2实验设计1.2.1藻的预培养在无菌条件下,将鱼腥藻和微囊藻转移至M11培养基中,培养至对数生长期后反复接种3次,取对数生长期藻种作为实验藻种。
螺旋鱼腥藻和微囊藻的初始接种浓度分别为:6ˑ102cells/mL和5ˑ104 cells/mL。
1.2.2温度对藻生长的影响实验在无菌条件下,将鱼腥藻和微囊藻藻种分别转移至内置200mL M11培养基的500mL三角瓶中,设置3个温度梯度:15ħ、20ħ、25ħ,每一温度设置4个平行样。
实验培养条件:光照强度为2000 2500lux,光暗比为12hʒ12h,每天人工摇动3次后更换三角瓶位置以减少光照误差。
1.2.3硝态氮对藻生长的影响接种前使用含1/10正常氮量的M11培养基进行4d的饥饿培养。
在无氮M11培养基的基础上,添加一定量的NaNO3,设置4个硝态氮浓度:0.05、0.5、2和10mg/L,每一浓度设置4个平行样。
在无菌条件下,将鱼腥藻和微囊藻分别转移至内置200 mL培养基的500mL三角瓶中。
实验培养条件:温度25ħ,光照强度为2000 2500lux,光暗比为12 hʒ12h,每天人工摇动3次。
1.3比生长速率测定螺旋鱼腥藻使用0.1mL浮游植物计数板在光学显微镜(Olympus BH-2)下计数,惠氏微囊藻细胞使用血球计数板在光学显微镜镜下计数,每个样品计数3次,取平均值。
根据定期测定的藻细胞数,按公式(1)计算对数生长期内藻类的比增长速率(μ):μ=(ln X t-ln X0)/T(1)式中,μ表示比生长率(d-1);X0表示初始藻细胞数(mL-1);X t表示第t天的藻细胞数(mL-1);T 为天数(d)。
1.4统计学方法采用SPSS分析软件进行多个样本平均值间的比较,P<0.05表明有显著性差异。
2结果与讨论2.1温度对2种藻生长的影响不同温度下螺旋鱼腥藻和微囊藻的生长曲线如图1和图2所示。
图1中,不同温度下鱼腥藻的生长曲线并没有十分明显的差异。
15、20和25ħ条件下,鱼腥藻的比增长速率分别为0.296、0.387、0.400d-1(p>0.05)。
而不同温度下微囊藻的生长曲线有较大差异,尤其是15ħ与20ħ、25ħ之间,最大藻细胞密度相差了近2个数量级,15、20和25ħ条件下,比生长速率分别为0.004、0.384和0.425 d-1(p<0.01)。
可以看出,在15ħ条件下,微囊藻的比生长速率远小于螺旋鱼腥藻,20ħ下2种藻比生长速率基本持平,而在25ħ时,微囊藻的比生长速率则明显超过了螺旋鱼腥藻。
螺旋鱼腥藻在10 35ħ范围中都可以生长,最适的生长温度为20 25ħ[6],而微囊藻的最适生长温度要更高一些,且在15ħ时微囊藻的生长还基本处在停滞期阶段[8,9],因此,温度在15 25ħ之间,螺旋鱼腥藻生长曲线相似,而微囊藻表现出了明显的差异。