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Effects of temperature and nutrients on phytoplankton biomass during bloom seasons in Taihu Lake

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Water Science and Engineering 2012年第4期5卷 361-374页

作者： Lin-lin CAI Guang-wei ZHU Meng-yuan ZHU Hai XU bo-qiang qin State Key Laboratory of Lake Science and Environment Nanjing Institute of Geography and LimnologyChinese Academy of Sciences Wuxi Taihu Lake Management Company Limited

Long-term variations of phytoplankton chlorophyll-a （Chl-a）, nutrients, and suspended solids （SS） in Taihu Lake, a large shallow freshwater lake in China, during algal bloom seasons from May to August were analyzed using the monthly investigated data from 1999 to 2007. The effective accumulated water temperature （EAWT） in months from March to June was calculated with daily monitoring data from the Taihu Laboratory for Lake Ecosystem Research （TLLER）. The concentrations of Chl-a and nutrients significantly decreased from Meiliang Bay to Central Lake. Annual averages of the total nitrogen （TN）, total phosphorus （TP）, and Chl-a concentrations, and EAWT generally increased in the nine years. In Meiliang Bay, the concentration of Chl-a was significantly correlated with EAWT, ammonia nitrogen （NH4＋N）, TN, the soluble reactive phosphorus （SRP）, TP, and SS. In Central Lake, however, the concentration of Chl-a was only correlated with EAWT, TP, and SS. Multiple stepwise linear regression revealed that EAWT, dissolved total phosphorus （DTP）, and TP explained 99.2% of the variation of Chl-a in Meiliang Bay, and that EAWT, NH4＋-N, and TP explained 98.7% of the variation of Chl-a in Central Lake. Thus EAWT is an important factor influencing the annual change of phytoplankton biomass. Extreme climate change, such as extremely hot springs or cold springs, could cause very different bloom intensities in different years. It is also suggested that both nutrients and EAWT played important roles in the growth of phytoplankton in Taihu Lake. The climate factors and nutrients dually controlled the risk of harmful algal blooms in Taihu Lake. Cutting down phosphorus and nitrogen loadings from catchments should be a fundamental strategy to reduce the risk of blooms in Taihu Lake.

关键词： Taihu Lake Microcystis bloom water temperature nutrients climate change

Modeling of turbidity dynamics caused by wind-induced waves and current in the Taihu Lake

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International Journal of Sediment Research 2013年第2期28卷 139-148页

作者： Ting-feng WU bo-qiang qin Guang-wei ZHU Meng-yuan ZHU Wei LI Cheng-mei LUAN State Key Laboratory of Lake Science and Environment Nanjing Institute of Geography and LimnologyChinese Academy of Sciences Jiangsu Province Hydrology and Water Resource Investigation Bureau

A simple turbidity model was developed with a sound physical basis based on in situ high-frequency observations of short-term,strong wind-induced sediment suspension in Taihu Lake,*** validation results show that the model could successfully simulate turbidity caused by strong wind events,despite the relatively poor simulation accuracy for high values of turbidity caused by the entrainment of cyanobacteria by turbulence. The in situ observations and model simulation results indicate that the wind waves were within a narrow spectral band,with spectral energy mainly distributed within the 0.28-0.75 Hz band on opposite sides of the peak *** high-frequency and low-energy wind waves are sensitive to depth ***,the average depth of the lake is only 1.9 m,and wind waves still represent the main force of sediment suspension at the sediment-water ***,lake currents were of significance to the maintenance of background turbidity in calm waves or ripples and in the determination of critical shear *** considering the spatial distribution of hydrodynamics and sediment,the model can be used to simulate the turbidity of the entire lake as well as boundary conditions for three-dimensional numerical models.

关键词： Taihu Lake Wind-driven current Wind wave frequency spectrum Turbidity Critical shear stress Model

Common SNPs of APM1 Gene Are Not Associated With Hypertension or Obesity in Chinese Population

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Biomedical and Environmental Sciences 2006年第3期19卷 179-184页

作者： WEI-LI YAN SHU-FENG CHEN JIAN-FENG HUANG YAN SHENA bo-qin qiang DONG-HAI LIU DONG-FENG GU Division of Population Genetics and Prevention Cardiovascular Institute and Fuwai Hospital Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College 167 Beilishi Road Beijing 100037 China National Human Genome Center North Yongchang Rd 3-707 Beijing 100176 China

Objective To investigate whether the common variants 45T/G and 276G/T in APM1 gene were associated with hypertension combined with obesity （HO） and related clinical features in Chinese Han population. Methods A case-control study design was applied. Common polymorphisms of 45T/G and 276G/T were genotyped by PCR product sequencing in 484 cases with HO and 502 controls with normal blood presure and BMI 〈 25. Results The genotype and allele frequencies of 45T/G, 276G/T, and haplotype defined by the two variants in cases did not differ from those in controls. The means of blood pressure, BMI and waist-hip ratio did not differ among genotypes of the two polymorphisms and haplotypes. Among lipid profiles, only serum high-density lipoprotein cholesterol （HDL-C） levels were significantly lower in T allele carders than that in non-T carriers after adjusting possible confounding factors （1.21 vs 1.32 mmol/L, P=0.0001）. Condusion Polymorphisms of 45T/G and 276G/T in APM1 gene are not associated with hypertension or obesity, or their clinical features in Chinese Han population. Common polymorphism of 45T/G might be associated with serum HDL-C levels in Chinese.

关键词： Adiponectin HDL-C Hypertension Obesity

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湖泊生态恢复的基本原理与实现

生态学报 2007年第11期27卷 4848-4858页

作者：秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

当前我国湖泊污染及富营养化问题非常严重。湖泊治理的一个有效途径就是恢复水生植物,通过草型湖泊生态系统的培植来达到控制富营养化和净化水质的目的。但是,迄今为止,只有在局部水域或滨岸地区获得成功,恢复的水生植物主要是挺水植物... 详细信息

当前我国湖泊污染及富营养化问题非常严重。湖泊治理的一个有效途径就是恢复水生植物,通过草型湖泊生态系统的培植来达到控制富营养化和净化水质的目的。但是,迄今为止,只有在局部水域或滨岸地区获得成功,恢复的水生植物主要是挺水植物或漂浮植物。鲜有全湖性的水生植物恢复和生态修复成功的例子。原因是对湖泊生态系统退化及其修复的机理了解甚少。实际上,环境条件不同决定了生态系统类型的不同,只有通过环境条件的改变才能实现生态系统的转变。利用草型湖泊生态系统来净化水质,其实质是利用生态系统对环境条件的反馈机制。但是,这种反馈无法从根本上改变其环境条件,因此其作用是有限的,不宜过分夸大。以往许多湖泊生态修复的工作之所以鲜有成功的例子,原因就是过于注重水生植物种植本身,而忽视了水生植物生长所需的环境条件的分析和改善。实施以水生植物恢复为核心的生态修复需要一定的前提条件。就富营养化湖泊生态恢复而言,这些环境条件包括氮磷浓度不能太高,富含有机质的沉积物应该去除,风浪不能太大以免对水生植物造成机械损伤,水深不能太深以免影响水生植物光合作用,鱼类种群结构应以食肉性鱼为主等等。因此,在湖泊污染很重或者氮磷负荷很高的情况下,寻求以沉水植物为核心的湖泊生态恢复来改善水质是不切实际的。为此,提出湖泊治理应该遵循先控源截污、后生态恢复,即先改善基础环境,后实施生态恢复的战略路线。

关键词：湖泊生态恢复水生植物环境改善

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湖泊水质参数遥感监测研究进展

环境科学 2023年第3期44卷 1228-1243页

作者：王思梦秦伯强南京大学地理与海洋科学学院南京210023 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008

湖泊是水圈的重要组成,也是重要的淡水资源之一.湖泊的水环境日益遭到污染,监测湖泊水质动态变化对生态环境保护具有重要意义.遥感技术为湖泊水质监测提供技术支持,克服了人工采样成本低和时效性差的特点,在湖泊水质监测中得到了广泛的... 详细信息

湖泊是水圈的重要组成,也是重要的淡水资源之一.湖泊的水环境日益遭到污染,监测湖泊水质动态变化对生态环境保护具有重要意义.遥感技术为湖泊水质监测提供技术支持,克服了人工采样成本低和时效性差的特点,在湖泊水质监测中得到了广泛的应用.通过遥感可以监测的指标包括悬浮物、叶绿素a、有色可溶有机物、溶解氧和透明度等.虽然遥感为湖泊水质监测打开新思路,但是仍然存在问题:(1)遥感接受到的信号受到大气的影响,而大气校正算法不够成熟,需要更精确的大气校正来控制大气影响,消除大气和光照等对水体反射的影响;(2)受季节和空间制约,不同湖泊表面光学特性存在差异以及水中生物光学特性的差异性,利用有限实测数据建立的模型缺乏可移植性;(3)水生植物和外力作用(风力、鱼群等)的干扰,造成实测和模型估测之间的误差,而且数据的同步性难以保证,导致模型可靠性下降;(4)实测数据和遥感数据的时空尺度不匹配,难以捕捉动态精细的水质变化.因此,未来结合多源数据以及其他水文模型,深入研究水体中各组分的光学特性,优化反演算法,发展对实测数据依赖程度低的反演算法,构建可迁移的反演模型,打破模型地域局限,推动湖泊水体污染监测预警业务化发展.

关键词：遥感监测叶绿素水质反演水环境

基于水体固有光学特性的太湖浮游植物色素的定量反演

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环境科学 2006年第12期27卷 2439-2444页

作者：张运林秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

基于2005．05～2005．08对太湖全湖不同湖区92个样点吸收系数、光束衰减系数、后向散射系数等固有光学特性测定与计算，选择色素浓度反演的最佳波段组合，利用反射率比建立了太湖叶绿素a，叶绿素a与脱镁叶绿素的定量反演模型．结果表明... 详细信息

基于2005．05～2005．08对太湖全湖不同湖区92个样点吸收系数、光束衰减系数、后向散射系数等固有光学特性测定与计算，选择色素浓度反演的最佳波段组合，利用反射率比建立了太湖叶绿素a，叶绿素a与脱镁叶绿素的定量反演模型．结果表明，全湖4次采样叶绿素a、脱镁叶绿素的变化范围分别为3．9～149．8μg·L^-1、均值为（38．14±28．89）μg·L^-1；0～45．8μg·L^-1、均值为（8．49±7．24）μg·L^-1.存在很大空间差异，湖心区和草型湖区的东太湖、胥口湾、贡湖湾色素浓度一般要低于其他湖区．同样吸收系数和后向散射系数也存在很大的空间差异，αt（440）的变化范围为0．86～23．25m^-1、均值为（6．21±3．31）m^-1，bt（550）的变化范围0．05～2．25m、均值为（0．72±0．52）m^-1，东太湖、胥口湾、贡湖湾的值要低于其他湖区．400～650nm随波长增加总吸收系数大致呈下降趋势，680nm附近存在1个峰值，峰值的强弱与水体中色素浓度有关，而到720nm以后则逐渐增加，后向散射系数随波长增加则逐渐降低．反射率比R（706）／R（682）能较好地用于太湖色素浓度的反演，叶绿素a、叶绿素a与脱镁叶绿素之和幂函数反演的决定系数R^2分别达0．823、0．8645．模型能用于包括湖面反射率受湖底和沉水植物影响的全太湖．

关键词：吸收系数后向散射系数反射率叶绿素a 脱镁叶绿素

风浪对水体表层下行光场平均余弦影响的数值研究

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水科学进展 2006年第4期17卷 531-537页

作者：赵巧华秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所

针对不同风速造成的粗糙水面、不同入射光场,利用射线跟踪法计算了无云状况下水表下行光场的平均余弦。结果表明:对不同入射光场而言,不同风速对其几何结构的改变程度及趋势有着明显的不同,在较小直射入射的天顶角情况下,天空漫射光的... 详细信息

针对不同风速造成的粗糙水面、不同入射光场,利用射线跟踪法计算了无云状况下水表下行光场的平均余弦。结果表明:对不同入射光场而言,不同风速对其几何结构的改变程度及趋势有着明显的不同,在较小直射入射的天顶角情况下,天空漫射光的比例越高,水体表层下行光场平均余弦随风速的递增而递减得越小;但当直射天顶角大到一定程度时(如:80°时),其值会随风速而增大,且直射比例越高,这种趋势越明显。太阳直射光比例越高,在风速越小时,不同太阳天顶角情况下的水体表层下行光场平均余弦的差别越大,而风速越大,其差别越小。该研究有利于水体固有光学特性的反演、提高水体初级生产力的计算精度,且该方法的计算量小,精度也较高。

关键词：平均余弦太阳直射光天空漫射光射线跟踪

梅梁湾、大太湖夏季和冬季CDOM特征及可能来源分析

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水科学进展 2007年第3期18卷 415-423页

作者：张运林秦伯强中国科学院南京地理与湖泊研究所江苏南京210008

基于2004年夏季水华暴发期和冬季在梅梁湾及大太湖各2次采样,分析了夏季、冬季CDOM的特征及其可能的来源,发现夏季CDOM吸收系数、叶绿素a浓度均明显高于冬季,DOC浓度、CDOM吸收系数a(355)的变化范围分别为5.17～12.42 mg/L、2.57～6.77 ... 详细信息

基于2004年夏季水华暴发期和冬季在梅梁湾及大太湖各2次采样,分析了夏季、冬季CDOM的特征及其可能的来源,发现夏季CDOM吸收系数、叶绿素a浓度均明显高于冬季,DOC浓度、CDOM吸收系数a(355)的变化范围分别为5.17～12.42 mg/L、2.57～6.77 m-1,最大值均出现在冬季(12月15日)的直湖港入湖口。CDOM吸收系数与DOC浓度、定标后的荧光值一般都存在显著正相关,但夏季由于受浮游植物降解的影响,与DOC浓度和荧光的相关性明显低于冬季。表征CDOM组成和来源的参数比吸收系数、M值、S值存在显著的季节差异,夏季吸收系数a*(355)值明显要大于冬季,而S值、M值则要小于冬季。夏季水华暴发时CDOM吸收系数与叶绿素a浓度空间分布较为一致,吸收系数与叶绿素a浓度存在正相关,浮游植物降解产物可能是水体中CDOM的重要来源;相反,冬季CDOM吸收系数呈现从梁溪河入湖口、湾内往湾口递减的趋势,其来源可能主要以陆源为主,受入湖河流的影响较大。

关键词：梅梁湾太湖夏季冬季 CDOM 来源

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太湖有色溶解有机质光谱吸收空间的分异特征

中国环境科学 2008年第4期28卷 289-293页

作者：赵巧华秦伯强南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044 中国科学院南京地理与湖泊研究所江苏南京210008

利用模糊聚类的方法,分析了冬、夏季全太湖有色溶解有机质(CDOM)的吸收系数谱的时空演变特征.结果表明,就太湖CDOM的组成而言,冬、夏2季的CDOM均可大致划分为2类,夏季,一类位于太湖西部沿岸及北部湾区,另一类位于太湖东南部区域;冬季,... 详细信息

利用模糊聚类的方法,分析了冬、夏季全太湖有色溶解有机质(CDOM)的吸收系数谱的时空演变特征.结果表明,就太湖CDOM的组成而言,冬、夏2季的CDOM均可大致划分为2类,夏季,一类位于太湖西部沿岸及北部湾区,另一类位于太湖东南部区域;冬季,其一位于太湖北部及北部湾区,其二位于太湖的南部.太湖北部区域入湖河道输送的有机物是造成该区域CDOM的组成类型及浓度区别于太湖南部的主要因素.冬、夏2季不同盛行风引发的风生流,是造成CDOM在太湖呈现不同季节、不同空间分布的基本原因.在这2季中,北部湾区的CDOM的浓度均大于其南部区域,且南部CDOM浓度的空间变化较北部平缓.冬季全太湖CDOM组成的空间变化较夏季更为均匀.

关键词：模湖聚类有色溶解有机质风生流标准化吸收谱