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小型富营养化湖泊中微囊藻水华的物理-生物联合控制策略研究
冯闪闪
Subtype硕士
Thesis Advisor吴幸强
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral武汉
Abstract

湖泊富营养化仍然是重大水环境问题之一,蓝藻水华频繁暴发,湖泊生态安全受到严重挑战。蓝藻水华不仅影响水生态系统的群落结构、降低生物多样性,还会影响到水产养殖业的发展,影响生态景观,尤其微囊藻水华还能释放毒素、异味物质等次生代谢产物危及饮用水安全和人类健康,因此研究有效的微囊藻水华控制措施具有重大的意义。虽然目前很多学者开展了很多蓝藻水华控制策略的研究,并取得了很多重要的成果,如环湖截污、底泥疏浚、除藻剂、生物控藻等。但由于微囊藻具有独特的生物学优势,易形成表面水华且难以有效控制的特点,迫切需要进一步优化完善经济且高效的系统性治理措施,提出不同措施最适用的范围,并针对小型富营养化水体蓝藻水华控制提供可参考的依据。本论文采用室内模拟和野外原位相结合的方法研究了物理除藻(机械除藻、絮凝剂沉降)和生物控藻(大型溞以及萝卜螺等)对水华微囊藻的调控能力。本论文研究聚焦点及主要结果主要包括以下几点:(1)在湖泊富营养化水体中,蓝藻水华暴发阶段采用物理除藻方法(如高效除藻设备打捞或絮凝等)可快速且有效降低浮游植物现存生物量,同时不仅降低水体中氮磷等营养盐含量,还可以快速提高水体透明度。但存在的问题是:如后续无其他控藻措施的情况下,水体中剩余的藻在适宜的条件下可快速增殖(围隔试验表明,3-5天即可恢复到原有的生物量水平)。因此物理方法单独使用无法实现蓝藻水华的有效控制(治标不治本)。(2)物理-生物联合措施一:经物理措施去除大量藻类生物量后(如Chl a含量≤ 100 μg/L),可选用大型枝角类进行调控。原位围隔试验表明,较高密度的大型溞(40 ind/L以上)可快速降低Chl a含量,并使水体维持清水稳态(Chl a < 30 μg/L)。另外大型溞的调控可降低水体中蓝藻门藻属的占比,增加绿藻门和硅藻门占比,提高体系中多样性指数(H')、丰富度指数(D)和均匀度指数(J)值,增加水生态环境稳定性。存在问题:大型溞在富营养水体中的生长繁殖受藻粒径和藻浓度的影响,粒径较大的野外藻(≥100 μm)干扰大型溞的正常摄食,影响其存活。同时野外藻对于大型溞的产卵能力和体长均有副作用,在野外原位模拟实验系统中大型溞密度与SD和NO3--N为正相关关系,与Chl a、TP、DTN和DTP呈负相关关系。因此,浮游动物生物控藻措施单独使用也存在诸多限制因素,证明在富营养化水体中“浊水稳态”期间,生物控藻措施必须联合其他物理化学措施才能发挥其作用,达到有效控制水华的目的。(3)物理-生物联合措施二:“草型清水态”的转换被认为是控制蓝藻水华的最终目标和根本手段,当“藻型浊水稳态”向“草型清水态”过度期间,沉水植物容易附着大量萝卜螺。因此,本研究通过模拟实验开展了萝卜螺的控藻潜力研究。实验结果表明,在藻液中添加萝卜螺可快速降低水中浮游植物生物量,12 h内可将Chl a从130 μg/L降至50 μg/L,12 h后去除效率几乎不变,且萝卜螺随机刮食体系中的野外蓝藻,对藻群体并无选择,因此不会影响水体中藻群体的分布。存在问题:萝卜螺在水中能大幅提高水中TN、TP的含量,由于螺本身的新陈代谢及各种生理活动会释放营养盐,因此建议在进行萝卜螺调控水华微囊藻时避免螺类的过度繁殖。综合以上研究结果表明,物理-生物联合控制措施是控制小型富营养化湖泊中蓝藻水华的有效手段,对于蓝藻水华暴发期的湖泊建议使用机械除藻或环境友好型絮凝剂进行应急处理,接着采用大型溞和萝卜螺进行联合控制,萝卜螺对于粒径没有选择性且可以刮食表层水体的浮藻,大型溞对于水柱中粒径较小的藻有较强的摄食能力,两者的联合作用可快速降低水体中的浮游植物生物量,并使水体维持清水稳态。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39080
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
冯闪闪. 小型富营养化湖泊中微囊藻水华的物理-生物联合控制策略研究[D]. 武汉. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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