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蓝藻水华暴发时间变化一定程度上表征了藻华物候特征，研究藻华物候变化可为湖泊水环境健康问题治理和缓解水生生态系统环境退化提供科学依据。以往巢湖蓝藻水华遥感监测主要基于2000年以来的MODIS卫星数据，限制了对巢湖蓝藻水华暴发时空变化过程的理解。本文利用Landsat扩展时间序列，联合MODIS数据，基于浮游藻类指数和阈值分割技术提取巢湖蓝藻水华，在评估二者藻华提取结果一致性的基础上，获取并分析了巢湖1987-2020年蓝藻水华暴发物候的规律及影响因子。结果表明：(1) 2000年前，巢湖蓝藻水华暴发规模较小，2000年后面积显著上升，大面积蓝藻水华出现频繁，2011年达到最高峰(608.4 km2);(2)1987-2020年间，巢湖蓝藻水华暴发可以分为3个阶段：(1)1987-2004年，巢湖蓝藻水华年暴发开始时间显著提前，暴发持续时间显著增加；(2)2005-2010年，藻华年暴发开始时间显著延迟，但暴发持续时间变化不显著；(3)2011-2020年，巢湖藻华暴发开始、结束和持续时间呈现年际波动，年暴发开始时间、结束时间和持续时间有所提前，但不显著；(3)巢湖... 相似文献
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蓝藻水华暴发是湖泊生态系统中营养物质长期累积的结果,是系统营养经长期演化后的极端状态.突变理论评价方法无需确定指标权重,减少了人为主观因素,并且计算方便.本文基于突变理论,采取蓝藻水华暴发的表征因子(叶绿素浓度)和导致蓝藻水华暴发的环境因子(总氮和总磷)作为潜在危险性评价指标,蓝藻水华的面积、范围以及暴发频次作为历史危险性评价指标建立多准则蓝藻水华暴发风险评价指标体系,并结合太湖九个分区进行蓝藻水华暴发危险性分区及全湖评价.研究结果表明:竺山湖和西部沿岸为极重危险性湖区;梅梁湾为重度危险性湖区;南部沿岸、贡湖和大太湖为中度危险性湖区;箭湖东茭咀、东太湖和胥湖蓝藻水华暴发危险性较小,为轻微危险性湖区.整体上看,太湖蓝藻水华暴发危险性程度由轻到重基本上沿东南-西北方向变化,与营养盐浓度由低到高分布趋势相一致.根据评价结果,可以明确太湖各区遭遇蓝藻水华暴发危险性的大小,为蓝藻水华风险管理和应急处理提供科学依据. 相似文献
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巢湖是我国五大淡水湖之一，近年来水体富营养化严重，蓝藻水华频繁暴发.通过收集2000-2015年晴好天气下2478景MODIS Terra和Aqua影像，利用浮游藻类指数，提取巢湖蓝藻水华时空分布数据.结果显示，巢湖蓝藻水华覆盖面积、暴发频率以及持续时间都在增加，每年最初暴发时间提前.从分布上来看，西巢湖依然严重，中巢湖、东巢湖水华暴发面积较以往大大增加；过去16年内巢湖蓝藻水华暴发频率持续增长，其中2007年最为严重，2008-2010年暴发频率出现缓和，此后又出现增长趋势.这些研究结果有助于掌握蓝藻水华的情况，为巢湖科学治理提供了数据支持. 相似文献
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藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点. 相似文献
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东太湖高密度网围养殖已是东太湖水资源过度开发的重要问题，彻底查清东太湖网围养殖规模，是采取一切治理措施的前提，遥感技术可真实反映湖区网围养殖情况，能避免人为的虚报、错报现象．本文利用六景TM图像和三期高精度航片，分析了东太湖20世纪80年代以来湖泊面积、网围养殖的时空变化情况并提出控制网围养殖盲目发展的对策．1984年以来，东太湖湖泊面积持续减小，20年内共减少了249．23hm^2；其中1994—2000年是湖泊消失的快速时期，消失的湖泊主要用于围垦养殖．1990年以来，网围养殖规模逐渐增大，目前几乎布满整个东太湖；1995年以来的增长速度更为迅速，2003年的网围面积10647．02hm^2，比1995年增加了9401．29hm^2，该时期内网围规模增加的年速率是1990—1995年的4倍． 相似文献
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太湖蓝藻水华暴发机制与控制对策 总被引：2，自引：0，他引：2
湖泊蓝藻水华暴发由于引发水生态系统的灾害和饮用水安全风险而成为国内外研究的热点之一.太湖蓝藻水华暴发原因多样，其中蓝藻自身的特性是水华暴发的内因，太湖的地理、水文和气象特征为蓝藻水华暴发提供了合适的温度和水动力条件，是蓝藻水华暴发的外因，湖泊草-藻型生态系统的转变以及氮、磷营养盐的高负荷输入更利于蓝藻生长，湖泊氮、磷营养盐四重循环是蓝藻水华不断暴发的维持机制，蓝藻水华暴发与氮、磷营养盐浓度之间存在交互作用关系.太湖蓝藻水华的控制应以陆源控源截污为基础，增加湖泊营养盐输出为重点，实现疏堵有机结合，其中恢复水生植被，重建草-藻结合型水生态系统是太湖湖泊生态修复的关键所在. 相似文献
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2009—2017年太湖湖泛发生特征及其影响因素 总被引：3，自引：1，他引：2
湖泛是太湖蓝藻水华较为独特的灾害表征形式，也是危害湖泊生态服务功能的主要因素，认知其发生机制、演变特征对湖泊蓝藻水华灾害防控具有重要作用.本文基于2009-2017年江苏省水文部门逐年4-10月对太湖湖泛易发区现场巡查获得的湖泛发生状况数据，结合期间水质、入湖水量、营养盐负荷等环境条件变化监测，分析了太湖水域湖泛发生的时空变化特征，研究了湖泛发生前后的环境因子变化规律，探讨了湖泛强度年际波动成因.结果表明，2009-2017年太湖共发现面积超过0.01 km2的湖泛61起，年发生次数3~17次不等；湖泛发生位置主要集中在太湖湖西沿岸带，9年发生了32次，占总频次的一半以上；其次为梅梁湾；贡湖相对较少，而巡查的东部湖区未发现湖泛事件.通过对湖泛发生日与前10日的环境条件对比分析发现，湖泛发生前5天持续的高温、低压和低风速等气象条件有利于湖泛发生：气温连续高于25℃、气压低于101.0 kPa，有利于诱发湖泛；主导风向为东南风也有利于太湖西北部蓝藻水华严重区域的湖泛发生；大量蓝藻水华物质是湖泛发生的重要物质基础：湖泛发生前10日，湖体平均藻密度基本在1500万cells/L以上.湖泛发生强度还受前一年营养盐外源负荷的影响，湖泛发生频次较高的年份，前一年总磷和总氮营养盐入湖负荷也均处于较高水平.研究表明，尽管2007年无锡贡湖水厂发生饮用水危机以来太湖流域已经开展了大量的水环境治理工程，但是截至目前，太湖的湖泛发生风险仍处于较高水平，在营养盐还未控制到较低水平之前，太湖的湖泛巡查与防控仍是十分必要和艰巨的任务. 相似文献
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结合卫星遥感技术的太湖蓝藻水华形成温度特征分析 总被引：3，自引：2，他引：1
气温对太湖蓝藻的复苏生长和水华形成、大面积暴发及衰退具有重要作用.利用太湖湖面及周边地区20032013年气象与卫星观测数据分析,结果发现太湖蓝藻水华形成的温度范围宽泛,在蓝藻复苏后,在日平均气温0~35.0℃区间都能观测到蓝藻水华现象,其中日平均气温15.1~35.0℃区间为太湖蓝藻水华频发区间,累计频次和面积占比分别为85%和90%;大面积蓝藻水华集中暴发的气温区间为20.1~35.0℃,累计频次和面积占比分别为72%和73%;蓝藻水华出现的概率随平均气温的升高而增大,二者呈二次正相关关系,而平均面积则随气温在均值附近波动,日平均气温达33℃后平均面积迅速减小.表明气温并非复苏后太湖蓝藻水华出现与否的主要限制因子,适度高温有利于蓝藻水华形成,但在日平均气温33℃以上时蓝藻水华会受到抑制.在此基础上将蓝藻水华分成4个阶段:休眠期、复苏期、增长期和衰退期,确定了基于气温的阶段量化指标,对应起始和终止的界限温度分别为:(0℃,5℃)、(5℃,15℃)、(15℃,30℃)和(30℃,0℃),据此可以计算出每年蓝藻水华的各生育阶段对应的时间节点,为防控提供依据. 相似文献
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2005-2017年北部太湖水体叶绿素a和营养盐变化及影响因素 总被引：7，自引：0，他引：7
利用国家生态观测网络太湖湖泊生态系统研究站对北部太湖14个监测点2005-2017年的营养盐和叶绿素a浓度逐月监测数据，分析了北部太湖2005年以来水体营养盐和叶绿素a变化特征，探讨了叶绿素变化的影响因素.结果表明，2015年以来，北部太湖水体叶绿素a浓度呈现显著增高特征，特别是5-7月的蓝藻水华灾害关键期，水体叶绿素a浓度增幅更加明显；营养盐方面，氮、磷对治理的响应完全不同：水体总氮、溶解性总氮、氨氮的降幅很明显，甚至在春末夏初的蓝藻生长旺盛期出现了供给不足的征兆；但水体总磷降幅却不明显，加之蓝藻水华的磷"泵吸作用"，近3 a来水体总磷浓度反而有升高趋势，溶解性总磷浓度也无明显下降趋势.不同湖区的营养盐变化也不相同：西北湖区溶解性总氮、溶解性总磷浓度显著高于梅梁湾、贡湖湾和湖心区，而且后3个湖区的水质呈现均一化趋势.统计分析表明，北部太湖水体叶绿素a浓度与颗粒氮、颗粒磷、总磷、高锰酸盐指数均呈显著正相关，与溶解态氮呈负相关；5-7月水华关键期北部太湖水体叶绿素a浓度与上半年（1-6月）逐日水温积温、总降雨量、年平均水位均呈显著正相关关系.从研究结果可以看出，近年来北部太湖水体叶绿素a浓度的波动很大程度上受水文气象因子的影响；2007年以来太湖流域一系列生态修复工程的实施，虽然明显降低了湖泊氮浓度，但由于流域和湖体的氮磷本底较高，磷的缓冲能力大，致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平，年际之间的水文气象条件差异成为蓝藻水华暴发强度差异的主控因素.为此，仍需加大对太湖流域氮、磷负荷的削减，使湖体氮、磷浓度降低到能显著影响蓝藻生长的水平，才能摆脱水文气象条件对蓝藻水华情势的决定作用. 相似文献
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"湖泛"是太湖水域近年来发生的重要环境灾害问题之一.根据2009年4-10月的太湖"湖泛"易发区巡测和跟踪监测资料,分析了2009年太湖水域"湖泛"发生情况.2009年太湖共发生11次小范围"湖泛",主要发生在太湖西岸、梅梁湾和贡湖湾局部水域.对比近年"湖泛"发生水域的水质指标,以及同期太湖蓝藻水华暴发、湖体水质及其变化情势,认为蓝藻水华强度、频次和面积与2007、2008年相比呈明显的下降趋势,从而可能降低了大面积"湖泛"暴发的机率;同时,2007年以来在太湖北部湖湾的生态清淤工程也降低了北部湖湾发生大面积"湖泛"的可能性.同期水质监测指标显示,2009年同期太湖水质综合评价为Ⅳ类、中富营养状态,而太湖湖西、竺山湖、梅梁湾水域仍为Ⅴ类或劣Ⅴ类,"湖泛"仍时有发生.蓝藻打捞、生态清淤、控源截污、"引江济太"调水是预防太湖"湖泛"的有效措施;同时,加强太湖"湖泛"巡查,建立太湖"湖泛"监测预警系统,及时发现太湖"湖泛",有序、妥善地处置黑臭水体,将对确保太湖饮用水水源地安全起到积极的作用. 相似文献
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藻蓝蛋白与叶绿素a作为特征色素常用于表征蓝藻的生物量.藻蓝蛋白与叶绿素a通常用荧光光谱或原位荧光强度检测,但是在实际水体中藻蓝蛋白与叶绿素a的荧光效应相互干扰会影响测量精度,极大限制了该方法的应用.本文根据朗伯比尔定律,利用二阶矩阵模型设计了一套在荧光检测过程中"激发光-发射光"优化抗干扰的波长选择方法,并利用多元线性回归分析建立了两种色素浓度与荧光强度之间的多元校正线性模型,实验验证了所筛选蓝藻荧光分析法中特定激发光和发射光波长的有效性.本研究实现了两种色素检测过程中的成功解耦,可在藻蓝蛋白的原位检测中排除水体中藻蓝蛋白与叶绿素a之间的相互干扰,提高藻蓝蛋白和叶绿素a的原位检测精度,为开发便携式蓝藻检测传感器时的波长选择提供理论基础. 相似文献
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MODIS 数据有免费、波段丰富、时间分辨率高等优点,是进行太湖蓝藻监测的重要数据源,由于MODIS传感器接收的是地物反射太阳辐射的信号,太阳辐射与地球大气的相互作用会引起传感器接收到的信号失真,为了提高利用MODIS数据监测太湖蓝藻的精度,必须对其进行大气校正.本文介绍了FIAASH大气校正模型的基本原理,并对2007年4月25日MODIS数据的前七个波段进行试验,对比分析了影像大气校正前后的NDVI值以检测大气校正的效果;分析表明,大气校正前后NDVI的变化趋势基本上相同,但大气校正后的NDVI动态范围更大,校正后NDVI的平均值和标准差增大,大气校正在一定程度上有效地降低了大气对遥感影像的影响,达到了增强信息的目的;最后,利用大气校正获取的地表真实反射率数据的第二波段与第一波段的比值,运用阈值法提取蓝藻信息,经试验当阈值为1.9时提取出来的蓝藻分布图基本上与实际相符.利用MODIS影像可以快速、及时地监测蓝藻爆发的位置及爆发程度. 相似文献
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利用遥感技术监测太湖蓝藻水华具有重要的现实意义.基于不同遥感数据,包括MODIS/Terra、CBERS-2 CCD、ETM和IRS.P6 LISS3,结合蓝藻水华光谱特征,采用单波段、波段差值、波段比值等方法,提取不同历史时期太湖蓝藻水华.结果表明:MODIS/Terra数据可以利用判别式Band2＞0.1和Band2/Band4＞1提取蓝藻水华;CBERS-2 CCD、ETM和IRS-P6 LISS3数据可以利用Band4大于一定阈值和Band4/Band3＞1提取蓝藻水华;波段比值(近红外,红光＞1)算法稳定,可以发展成为蓝藻水华遥感提取普适模式.同时,本文成功利用ETM和IRS.P6 LISS3数据Band4波段对蓝藻水华空间分布强度进行了五级划分.这为今后利用遥感技术,建立太湖蓝藻水华监测和预警系统莫定了基础. 相似文献
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固氮蓝藻在水生生态系统中占优势是由多种因素所引起的,如营养盐浓度及形态、氮磷比、水温和微量元素等.一般认为,湖泊中正磷酸盐浓度≥0.01 mg/L、溶解性无机氮浓度≤0.1 mg/L时,固氮蓝藻出现,并且低的氮磷比是表征水体中固氮蓝藻出现的重要指标,但引起固氮与非固氮蓝藻分异的驱动机制还需要深入研究.此外,光照、无机氮浓度与形态、异形胞丰度和溶解性有机物对蓝藻固氮速率有重要影响,进而决定蓝藻氮释放通量及对水体中氮库的贡献作用.固氮蓝藻是贫营养盐海域和海洋生态系统中氮库的重要贡献者,但在富营养化湖泊中,其贡献作用还存在争议.因此就目前国内外对固氮蓝藻相关研究做综述,以期待业界同行能够对蓝藻固氮作用及其氮释放对水生生态系统中氮循环的贡献引起重视. 相似文献
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浅水湖泊湖沼学与太湖富营养化控制研究 总被引：2，自引：1，他引：1
自2007年无锡暴发饮用水危机事件以来,太湖经历了前所未有的高强度、大规模治理,各种治理措施累计投资已经超过千亿元.监测显示,在治理初期太湖的氮、磷浓度下降明显,水质有所好转,但最近几年关键水质指标总磷与浮游植物叶绿素α浓度出现了波动,蓝藻水华有所反弹.研究表明,太湖的外源负荷并没有减少,这与城镇用水量增加、污水排放标准偏低、面源污染削减不足有很大的关系;同时,内源负荷也因为蓝藻水华的持续而加重,浅水湖泊水深浅、扰动强的特点强化了磷的循环利用效率,加剧了内源负荷对湖泊富营养化和蓝藻水华的影响.气候变暖叠加营养盐富集的复合效应、流域风速下降以及暴雨事件频次和强度增加等气象水文条件变化,都促进了太湖蓝藻水华的暴发;蓝藻水华的时空分布特征则受湖泊水动力的决定性影响.太湖治理的曲折过程,凸显了大型浅水湖泊湖沼学研究的不断深入与发展,未来需要继续加强多学科交叉研究,特别是基于湖泊-流域系统的气象水文、生物地球化学和生物生态学的学科交叉.对于太湖生态环境的综合治理和管理,既要注重湖泊与流域相结合,更需要重视自然科学和人文科学的有机融合,才能真正达到控制太湖富营养化、维护流域水环境安全与社会经济可持续发展的目标. 相似文献
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太湖富营养化条件下影响蓝藻水华的主导气象因子 总被引：2，自引：2，他引：0
利用2004-2018年卫星遥感解译的太湖蓝藻水华信息构建蓝藻综合指数，采用随机森林机器学习算法分析同期气象因子与蓝藻水华综合指数的关系，定量评估影响蓝藻水华的主要气象因子特征变量的重要性度量和贡献率.结果表明，在光、温、水、风等主要气象要素中，气温对蓝藻水华综合指数起着主导的作用，其次是风速和降水，日照时间的影响或可忽略.其中气温条件中重要性度量最大的是年平均气温，其次是冬、春季节的平均气温；风速因子中影响较大的是7月份的平均风速；水分条件中主导因子是9月累计降水量.优选的随机森林模型模拟值与实际蓝藻水华综合指数的变化趋势基本一致，拟合优度为0.91，通过0.01显著性检验，随机森林模型模拟效果较好.用随机森林模型模拟值对太湖蓝藻水华分等级评估，模型模拟精度达到了86.7%，其中5个重度等级年份模型模拟结果完全一致，中度等级的6个年份模型模拟值有5年与之相符，中度以上等级的模拟精度达90.9%，模型能够反映气象因子对蓝藻水华综合指数的综合影响，对中、重度蓝藻水华的模拟效果更好.随机森林模型有助于理解富营养化状态下影响蓝藻水华的主导气象因子，利用气象因子的可预测性可以促进蓝藻水华预测预警能力的提升. 相似文献
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Toxic cyanobacteria have become a common nuisance in freshwater lakes and reservoirs throughout the world, sometimes resulting in the closure of sites with high amenity value. Cyanobacteria are able to regulate their buoyancy state in response to changing photosynthetic rates. Additionally, the cyanobacteria are liable to become entrained within wind-induced near-surface turbulent currents, resulting in mixing and mass transport. These movement processes have been modelled. A mathematical function is presented which describes light- and nutrient-limited cyanobacterial growth. The growth model is integrated with a previous movement model (SCUM: simulation of cyanobacterial underwater movement) as movement patterns and wind-induced lake mixing strongly affect the intensity and duration of light received by the cyanobacteria and thereby determine the photosynthetic potential. Results of the model suggest that cyanobacteria are resistant to periods of lake mixing and continue to increase their biomass, but at a depressed rate. Growth is most rapid under calm conditions. The results agree well with field-based findings, confirming the validity of the growth function. 相似文献
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巢湖蓝藻死亡衰败过程中典型有害成分形成及控制对策 总被引：6，自引：4，他引：2
蓝藻暴发及其打捞后的随意堆放,会产生藻毒素、多环芳烃、臭味气体等有毒物质.通过实验室模拟巢湖蓝藻死亡衰败过程,检测其中的有机元素、沥青(A)、饱和烃、芳烃等含量变化,探讨了死亡衰败阶段蓝藻有害成分尤其是多环芳烃等有毒物质的形成及控制对策.结果表明,蓝藻死亡衰败过程中,经兼性工艺处理的蓝藻其芳烃类总含量最低,多环芳烃的种类和含量也最低.单纯厌氧作用使芳烃含量略有升高,而单纯的好氧作用使饱和烃含量增高,并随作用时间的延长而增加,在好氧处理3个月的蓝藻中达到最高值.因此,本文认为兼性工艺处理的蓝藻最适于堆肥等资源化利用,其发酵液通入农田用作肥料,气体收集用于燃烧.并且提出依靠蓝藻死亡衰败过程中的藻胆蛋白、叶绿素等的荧光强度来监测其死亡衰败进程,进而控制其有害成分形成的对策. 相似文献