太湖梅梁湾水体中紫外线状况及藻体内MAAs的检测

在对太湖梅梁湾水体中的紫外线状况以及藻体内MAAs的研究时发现：在一年的1～3月,紫外线与有效光合辐射的比值较低,而在7月较高,其余月份相对稳定;可溶性有机碳(Doc)的含量有明显的季节性变化;有色可溶性有机碳(CDOC)对紫外线的衰减作用较为明显;通过紫外分光光度计扫描和高效液相色谱方法对藻类研究时发现,藻体内有含量较高的MAAs类物质,主要为shinorine和porphyra-334。     

太湖梅梁湾夏季水体组分光谱吸收特性

2006年8月16、17日对太湖梅梁湾湖区15个样点水体进行采样,利用分光光度计和定量滤膜技术测量了水体要素CDOM、非藻类颗粒物和浮游植物的吸收系数,同时进行水质参数的测定,分别对各水体要素的光谱吸收特性进行分析,并结合水质参数建立相应的区域模式.其中,分UV-C(250～290nm)、UV-B (290～320nm)、UV-A(320～400nm)和蓝光(400～500nm)4个波段建立CDOM光谱吸收的关系模式,同时发现曲线斜率值S与440nm处吸收系数存在很好的二次函数关系,在紫外和蓝光波段R2分别达到0.958和0.835;总悬浮物的光谱吸收特征在不同深度处有些相近,有些则存在明显差异,主要是由有机和无机颗粒物剖面分布的不确定性和总悬浮物浓度所引起;非藻类颗粒物吸收系数在400～700nm的指数函数拟合斜率值S的变化范围为0.0056～0.0090nm-1(平均值(0.0070±0.0008)nm-1),各样点指数函数拟合的R2在0.91以上.在可见光波段范围各水体要素对总吸收系数的贡献大小顺序是:浮游植物＞非藻类颗粒物＞CDOM.浮游植物在蓝、绿和红光波段的平均贡献率都在0.5以上,是水体吸收的主要贡献者;在蓝、绿和红光波段,非藻类颗粒物的平均贡献率分别为0.350±0.145、0.412±0.162和0.232±0.125,CDOM的分别为0.121±0.052、0.088±0.059和0.050±0.038.     

太湖梅梁湾水体悬浮颗粒物和CDOM的吸收特性

通过测定滤膜上悬浮颗粒物和过滤液中CDOM吸光度的方法计算得到太湖梅梁湾总颗粒物和CDOM的光谱吸收系数,并计算了各吸收组份的贡献份额以及吸收与PAR衰减的比值。总颗粒物的吸收系数从400 nm到600 nm大致呈下降趋势,到675nm附近由于叶绿素a的特征吸收会出现明显峰值,峰值高低随叶绿素a浓度的变化而变化,ap(440)在3.58~9.86 m-1间变化。非藻类颗粒物和CDOM的吸收随波长增加大致按指数规律下降,ad(440)和ag(440)的变化范围分别为2.23~7.07m-1和1.06~1.70 m-1。非藻类颗粒物在400~700 nm波段的指数函数斜率Sd的平均值为(10.91±0.62)μm-1;CDOM在280~500 nm波段指数函数斜率Sg的平均值为(15.52±0.49)μm-1。浮游藻类的光谱吸收表现为在440、675 nm附近存在两个明显的峰值,分别为(2.55±1.14)、(1.34±0.69)m-1。ap(440)与TSS、OSSI、SS均存在显著性正相关,而ad(440)则只与TSSI、SS有显著性相关,aph(440)只与OSS、Chla有显著性相关。CDOM吸收系数与DOC浓度没有显著正相关,但与Chla存在显著幂函数关系,浮游藻类降解产物是水体中CDOM的重要来源之一。水体中物质吸收主要以颗粒物为主,对总吸收的贡献率在70%以上,而颗粒物中又以非藻类颗粒物占主导,一般超过40%,总吸收对漫射衰减的贡献也在40%以上。     

春季太湖梅梁湾水体中藻类光量子产额的变化规律

藻类光量子产额是表征藻类对环境因素响应的重要参数之一.利用中国科学院太湖生态网络站栈桥头测定的水体初级生产力及水下辐照度数据,计算了4个观测时段藻类的光量子产额,结果表明,自表层至30 cm处,藻类的光量子产额随深度基本呈现线性增加的趋势,但随深度的进一步增加,光量子产额增加的趋势变缓,直至接近于平直状态(在到60～80 cm之间),该最大值也基本为0.12 mol(O2)/mol(光子),且该处的光量子产额是表层的10倍左右.春季,在太湖梅梁湾60 cm以上,光并不是藻类生长的限制条件,而在60 cm以下,由于光的衰减,使得光成为限制其光合作用的条件.     

藻类爆发对太湖梅梁湾水体中NPK含量的影响

1998～2000年对太湖梅梁湾的实测结果表明,在一定范围内叶绿素a的含量与温度呈现明显的正相关;NH4^+-N和总氮(TN)、总磷(TP)含量在每年的八九月份最低,总含量与叶绿素a呈正相关。随着叶绿素a含量上升,N、P含量呈现下降趋势;K的含量与N、P相似．排污口的0号点和6号点的N、P含量相对于湖中心的8号样点来说极高,而且P已不是限制性营养元素,在其它水域,P依然是限制性营养元素,表明微囊藻(Microcystis spp.)只在TN含量为1～4mg·L^-1、TP在0．1～0．3mg·L^-1之间时爆发形成水华．     

太湖梅梁湾沿岸带水体生物学与光学特性

基于 1998～ 1999年周年 4季原位水下光场观测资料及中国科学院太湖湖泊生态系统研究站 1992～ 2 0 0 1年悬浮物、叶绿素 a、透明度长期历史观测资料分析了太湖梅梁湾沿岸带第 2号站点水体的生物学与光学特性 ,探讨了水下光合有效辐射(PAR)总量的日变化、垂直分布 ;光衰减系数的季节变化及光谱分布 ;影响光衰减系数的主要水色因子。结果表明 ,无论是 PAR还是光谱衰减系数其值都很高 ,其中 PAR衰减系数在 1.4 0～ 5 .30 / m间变化 ,均值为 2 .4 3± 0 .5 5 / m,秋季最大、夏季最小 ,真光层深度在 0 .87～ 3.2 9m间变化 ,均值为 1.98± 0 .4 1m;水下光谱在蓝光波段衰减最强烈 ,其次是红光、绿光 ,随着深度增加光谱成分出现绿移和红移现象 ,绿红光占得比例越来越大 ;光谱衰减系数随着波长的增加大致呈下降趋势 ,但在 6 70 nm附近有个峰值 ;基于线性相关分析发现在混浊的沿岸带水体中影响光衰减主要因子为水体中的悬浮物和有色可溶性有机物 ,叶绿素 a对 PAR衰减系数的贡献率只占到 1.5 9%～ 14 .2 1%。     

秋季太湖梅梁湾蓝藻的原位增殖与垂直分布

通过细胞分裂频率法对秋季太湖梅梁湾蓝藻(微囊藻)原位生长速率进行了测定, 发现微囊藻白天的细胞分裂频率高于夜间, 水柱表层微囊藻的原位生长速率最高; 湖体微囊藻的原位生长速率为0.09-0.16 d^-1, 围隔微囊藻的原位生长速率为0.20-0.35 d^-1; 蓝藻的原位生长速率受光照、温度、营养盐与生物量等因素的影响。蓝藻生物量、群体粒径组成、捕光色素及其组成等在水柱中均有垂直分布差异, 依赖于混合强度、浮力调节与群体粒径的垂直迁移或是蓝藻为了获取更为合适的光照条件。     

珠江口水体的光学特征及分析

通过2003年1月份对珠江口水体中的光谱分布,衰减系数,光反射率以及浮游植物对光吸收的研究结果显示:红光、蓝光衰减较快,绿光衰减较小,越向水体下层,绿光的相对含量越大,这主要是由于浮游植物在蓝光和红光波段处有吸收峰以及非藻颗粒对蓝紫光吸收较多的缘故;从总体来讲,绿光的辐亮度漫反射率(Lu/Ed)较蓝光和红光大:在上层水体中有一个反射强度较大的区域,可能是由于浮游植物在这一层的分布较多。     

利用导数光谱估算珠江河口水体悬浮泥沙浓度

悬浮泥沙不仅影响水体的生态状况,而且对河口地貌及岸线的演变起到重要作用。高光谱技术可用于船载、机载及星载的光学传感器上,被认为是监测光学复杂水体的有效工具。为研究高光谱技术在河口悬浮泥沙监测应用中的可行性,于2004年5月及2006年8月,在珠江口进行了两个航次的现场水质采样及同步光谱测量。测量的原始遥感反射率光谱的分辨率为0.38nm,处理成为10nm的带宽,并进一步处理成导数光谱。以悬浮颗粒物(SPM)表征悬浮泥沙,分析了SPM和各光谱间的相关性。结果显示,一阶导数光谱,特别是605nm,可用于河口水体的SPM估算。该研究结果可应用到光学复杂河口水体的悬浮泥沙现场监测,并且对Hyperion及环境1号等卫星成像高光谱数据有潜在的应用价值。     

太湖梅梁湾冬季浮游细菌的多样性

运用分子生物学方法对太湖梅梁湾2005年3月冬季水体中的浮游细菌多样性进行了研究。提取水样中细菌基因组总DNA,以细菌的16SrDNA通用引物进行PCR扩增,扩增产物经分子克隆、酶切归类分析、测序和序列分析,对水样中的细菌群落建立了针对16SrDNA的克隆文库和系统发生树。基于细菌16SrDNA克隆文库和系统发生树的分析,结果表明,该水域的优势细菌类群为拟杆菌(Cy-tophaga-Flavobacterium-Bacteroides,44.3%)和β、γ变形杆菌(Proteobacteria;β-Proteobacteria,25.3%和γ-Proteobacteria,27.8%),其中大部分细菌与黄杆菌属(Flavobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)和食酸菌属(Acidovorax)细菌的关系密切。与国外富营养化湖泊的研究报道相比较,γ-Proteobacteria类群为水体中的优势类群,是严重富营养化的太湖在冬季所具有的独特种群结构特征。     

太湖梅梁湾漫衰减系数季节性差异及其主导因素

利用2006-08-16、2007-3-28和2007-11-12三次在太湖梅梁湾15个样点的观测数据,对漫衰减系数(Kd)及其影响因素的时空差异性进行分析,发现:梅梁湾地区Kd的主要决定因素是总吸收系数,后向散射作用对Kd具有一定的影响作用,但非主导作用;梅梁湾地区水体Kd影响因素的主次关系并非固定不变,而是随着水体组分的季节性变化而变化,3月份Kd的主导影响因素是非色素物质,其次是有色可溶性有机物(CDOM)、色素物质和后向散射作用,而8月份的主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、CDOM和后向散射作用,而11月份相对较为复杂,在440nm处主导影响因素是非色素物质,其次是色素物质、CDOM和后向散射作用,595nm处主导影响因素是非色素物质吸收作用,其次是色素物质吸收作用、后向散射作用、CDOM吸收作用,675nm处主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、后向散射作用和CDOM.     

不同风浪条件下太湖梅梁湾光合有效辐射的衰减

基于2003年7月12～17日在太湖梅梁湾进行的连续6d原位水下光场观测资料,分析了不同风浪条件下光合有效辐射(PAR)的衰减和真光层深度,探讨了影响水下光合有效辐射的主导因子.结果表明,整个观测期间向下PAR衰减系数为2.63～4.71·m^-1(均值为3.63±0.47·m^-1),对应的真光层深度为0.98～1.75m(均值为1.29±0.18m),显示1.5m以下深度浮游植物、沉水植物基本上无法获取足够的太阳光能进行光合作用.从小风浪到中风浪、大风浪向下PAR衰减系数分别是2.63、3.72和4.37·m^-1,衰减系数分别增加了41%、66%.透明度、PAR衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度存在显著性线性相关,并且与悬浮物中无机颗粒物相关性最好,而与叶绿素a、脱镁叶绿素及溶解性有机碳相关性很低.多元逐步线性回归表明,叶绿素a和溶解性有机碳最先被剔除方程,说明在梅梁湾由于风浪扰动引起悬浮物浓度的改变是影响水下光场的主导因素.     

Phosphorus release from cyanobacterial blooms in Meiliang Bay of Lake Taihu, China

To investigate the relationship between cyanobacterial density and phosphorus release into a lake aquatic environment, in situ experiments with 2.5 L microcosms were conducted in Meiliang Bay, located in the northern part of Lake Taihu, China. The effects of different environmental factors on phosphorus release and the ways changes of water quality indexes are involved in phosphorus release were further examined. It was found that total dissolved phosphorus (TDP) concentration kept to low levels (around 0.488 mg L⁻¹) in the microcosm with the low cyanobacterial density (8.85 × 10⁷ cell L⁻¹) throughout the experimental period, whereas first-order kinetics of TDP release was observed in microcosms with intermediate (7.60 × 10⁸ cell L⁻¹) and high cyanobacterial density (3.65 × 10⁹ cell L⁻¹). Accordingly their TDP release rate constants were both approximately 0.8930 d⁻¹ in the latter two treatments. The dissolved inorganic phosphorus (DIP) concentrations also increased with the increase of cyanobacterial density in 4 days. However, the DIP decreased from 35.52 mg L⁻¹ on day 4 to 6.72 mg L⁻¹ on day 6 in microcosm with the high cyanobacterial density during the experiments. Temperature could remarkably improve phosphorus release, while disturbance and illumination had negative effects on it. In addition, both TDP and DIP concentrations were positively correlated with electronic conductivity, salinity and total dissolved solid, but negatively correlated to chlorophyll-a and cyanobacterial density when cyanobacterial density was more than 7.60 × 108 cell L⁻¹. Thus, more phosphorus can be released from cyanobacterial blooms at higher cyanobacterial densities in Meiliang Bay, which is also determined by high temperature. Higher dissolved phosphorus concentration in cyanobacteria-dominated lakes (regions) is mainly due to the decomposition of cyanobacteria during the outbreak of cyanobacterial bloom in Lake Taihu, especially in Meiliang Bay.     

太湖梅梁湾湖岸带浮游植物群落演替及其与水华形成的关系

利用2009～2010年周年观测数据,结合江苏太湖湖泊生态系统研究站15年监测数据,分析了太湖梅梁湾湖岸带浮游植物群落演替及其与蓝藻水华形成的关系.50次周监测结果表明:蓝藻门(Cyanophyta)、绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)分别占浮游植物总生物量的60%、16%和22%.冬春季绿藻、硅藻为主要优势种,夏秋季蓝藻门的微囊藻占绝对优势.4月下旬～6月初,平均温度低于20℃,蓝藻没有大规模生长,硅藻门、绿藻门生物量急剧降低,总生物量小于1mg·L^-1;随后温度超过25℃,蓝藻迅速增长并很快成为绝对优势,蓝藻增加滞后于绿藻、硅藻的减少.在营养盐充足、物理因素合适的条件下,浮游植物群落结构自然演替是蓝藻水华形成的主要原因之一.     

太湖梅梁湾生态系统健康状况周年变化的评价研究

生态系统健康是生态学和环境管理方面一个新兴的多学科综合性研究领域。湖泊生态系统健康包含两个方面的内涵,满足人类社会合理要求和湖泊生态系统自我维持与更新的能力。湖泊生态系统健康评价是湖泊环境管理和生态系统调控的基础。运用Exergy、结构exergy和生态缓冲容量等指标来评价太湖梅梁湾湖区2001年生态系统健康的周年变化,其健康状况由好到坏依次为3～4>1～2>11～12>9～10>5～6>7～8月份。这和分别应用营养状态指数(TSI)和生物多样性指数(DI)进行评价的结果相似,表明运用Exergy、结构exergy和生态缓冲容量指标对湖泊生态系统健康状况进行评价的方法是可行的。     

Toxicity evaluation of Meiliang Bay, Lake Taihu, China—a drinking water source

In this study, potential toxicity in organic pollutants in Meiliang Bay, Lake Taihu, a drinking water source, was investigated using the comet assay and zebrafish embryo test, and two control sites in Lake Changdang and the Changjiang (Yangtze) River were established. For the genotoxicity assay, results showed that organic extracts from water samples induce DNA damage on human lymphocytes and mouse testicular cells. A statistically significant difference (p < 0.01) was observed versus the solvent control, as shown by multiple comparisons at a dose of 100 ml tube⁻¹. The degree of DNA damage caused by Meiliang Bay water was most serious (human lymphocytes cells—184 arbitrary units (AU); 234 AU on mouse testicular cells). Organic extracts also affected zebrafish embryo development. Embryo coagulation, axis abnormality, slow absorbability of vitellicle, and multi-edema related to teratogenesis at 96 hpf were observed. In the high dose group, there was obvious edema in the hearts and vitellicles for most dysplastic embryos. Toxic potential in organic pollutants in drinking water sources from the Yangtze River and Lake Changdang were less serious than Meiliang Bay. Therefore, the drinking water source in Meiliang Bay was unsafe compared to the Changjiang River and Lake Changdang, and it is exigent that Meiliang Bay water quality should be ameliorated further.     

太湖梅梁湾浮游植物叶绿素a和初级生产力

1998年5月～1999年8月对太湖梅梁湾4站点进行了每季1次、为期1年的初级生产力及相关因子研究,分析了梅梁湾叶绿素a含量和初级生产力的时空分布特征．结果表明,梅梁湾的叶绿素a含量、初级生产力均存在明显的季节变化和空间差异,春、夏季浮游植物叶绿索a含量和初级生产力要比秋、冬季高,空间上位于污染严重的直湖港口6#点叶绿索a含量和初级生产力要高,并大致呈现从湾内向湾口递减的趋势;在春、夏、秋季光照较强时,初级生产力最大指值出现在水下20～50cm处。到冬季垂直差异不明显;10～30℃之间初级生产力基本上随温度的上升而呈指数增加趋势．浮游植物生物现存量与初级生产力存在显著的正相关．营养盐与初级生产力相关性变化很大．光照显著地影响初级生产力的日变化。春、夏季强光作用下表面光抑制现象比较明显．