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过氧化钙对铜绿微囊藻的胁迫效应及其对武汉东湖原水处理的研究

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过氧化钙对铜绿微囊藻的胁迫效应及其对武汉东湖原水处理的研究

作者：张羽珩湖北师范大学

学位级别：硕士

蓝藻水华是目前全球淡水水体面临的最大威胁之一,蓝藻具有生长速率快及适应能力强等特点,严重影响人们的用水饮水安全。目前治理蓝藻水华的手段分为物理、化学和生物手段,其中利用氧化方法来消除蓝藻水华是常见的化学手段之一。过氧化... 详细信息

蓝藻水华是目前全球淡水水体面临的最大威胁之一,蓝藻具有生长速率快及适应能力强等特点,严重影响人们的用水饮水安全。目前治理蓝藻水华的手段分为物理、化学和生物手段,其中利用氧化方法来消除蓝藻水华是常见的化学手段之一。过氧化钙被誉为“固体双氧水”,不仅能在水体中缓慢释放过氧化氢来氧化杀灭蓝藻细胞,同时还可以减少水体中生物可利用磷的含量。尽管过氧化钙治理蓝藻水华有许多优势,但相关的理论研究与应用实践尚不多见。本文以蓝藻水华的优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为材料,设计不同梯度过氧化钙处理剂量对藻细胞进行处理,通过测定培养液中细胞密度、叶绿素a和类胡萝卜素含量、叶绿素荧光、ROS含量及CAT酶活性等指标来监测过氧化钙对铜绿微囊藻的氧化损伤,同时测定胞外蛋白含量和总氮总磷的变化来观察添加过氧化钙后培养液中营养盐的变化。使用过氧化钙处理铜绿微囊藻后,测定铜绿微囊藻沉降效果以及培养液中p H和浊度的变化来分析其处置效果,为蓝藻水华的治理提供依据和支撑。在此基础上,以武汉东湖原水作为实验材料研究过氧化钙的实际处理效果,使用一种特制装置来监测不同深度过氧化氢含量、叶绿素a浓度和正磷酸盐含量的变化,同时考察不同处理剂量下浮游植物群落的变化,为过氧化钙的实际应用提供数据支撑。获得的主要研究结果如下:1.利用过氧化钙处理铜绿微囊藻,测定培养液中过氧化氢浓度、叶绿素a和类胡萝卜素含量、ROS和CAT酶活性以及叶绿素荧光变化,发现120 mg/L过氧化钙是最合适的作用剂量。该剂量下过氧化钙释放的过氧化氢在培养液中能稳定存在48h,显著提升藻细胞中ROS和丙二醛的含量,造成铜绿微囊藻光系统II中Q～Q的电子传递受阻。同时引起胞外蛋白含量和胞外总氮含量升高,表明过氧化钙能有效破坏铜绿微囊藻细胞。2.使用200 mg/L的过氧化钙处理铜绿微囊藻,细胞的沉降率达到54.07%。添加过氧化钙后,24 h内培养液p H迅速上升到10～11,浊度显著降低,处理组中胞外总磷含量减少范围为79.36%～86.88%,藻细胞多糖含量增加,并形成群体细胞,碱性磷酸酶活性增加。3.利用武汉东湖原水做实验材料,发现添加过氧化钙后,中上层(0～1 m)水体中过氧化氢现存量显著大于底部,说明底部对过氧化氢消耗更大。过氧化钙能显著减少不同深度的正磷酸盐和叶绿素a含量,并且选择性杀灭蓝藻,从而改变浮游植物群落的结构,同时能有效减少水华水体的总氮和总磷含量,增加水体的溶解氧含量。本研究确认,过氧化钙释放大量的过氧化氢对微囊藻造成强烈氧化胁迫,同时,钙离子能结合水体中的磷酸盐形成磷酸钙沉积到水体底部,显著减少水柱中的磷酸盐含量,促进水体复氧,表明其对水华蓝藻和水体磷元素具有明显的处理效果。过氧化钙是对水生态治理具有实际应用意义的化学药剂,有较好的应用前景。

关键词：化学杀藻过氧化钙氧化损伤光合系统浮游植物群落结构营养盐

浑河流域鱼类和浮游植物群落空间异质性及健康评价研究

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浑河流域鱼类和浮游植物群落空间异质性及健康评价研究

作者：谢军华中农业大学

学位级别：硕士

河流因人类需求大量增加而被过度开发,生态系统稳定性遭到重创,水生生物群落严重退化,水生态健康状况受到威胁。实施长期的生态修复可以在一定程度上恢复水生态系统,缓解水生生物多样性被破坏的危机。“十一五”以来国家和地方政府对浑... 详细信息

河流因人类需求大量增加而被过度开发,生态系统稳定性遭到重创,水生生物群落严重退化,水生态健康状况受到威胁。实施长期的生态修复可以在一定程度上恢复水生态系统,缓解水生生物多样性被破坏的危机。“十一五”以来国家和地方政府对浑河流域开展了治理和修复工作,经过十多年的生态修复,该流域生态健康状况如何不得而知。为了评估浑河流域现阶段的健康状况,本研究于2021年春、秋季对浑河流域的44个采样点的鱼类、浮游植物和环境数据进行了系统调查。研究了浑河流域鱼类和浮游植物群落结构与分布格局以及关键环境影响因子,并应用鱼类生物完整性指数(F-IBI)、浮游植物生物完整性指数(P-IBI)和综合多指标体系法评估浑河流域的健康状况。本研究将有助于流域管理者针对不同地区制定有针对性的恢复和保护措施。研究结果如下:(1)研究期间共采集到51种鱼类,隶属于11科37属。鲤科鱼类的物种数是最多的,共有27种,其种类数占比已经超过50%;鳅科鱼类和鰕虎科鱼类均有7种,其种类数占比为13.73%。鱼类群落的优势种共有4种,分别为鲫(Carassius auratus)、宽鳍鱲(Zacco platypus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)和拉氏鱥(Rhynchocypris lagowskii),相对重要性指数(IRI)值分别为4267.3、3367.3、1598.2和1184.0。鱼类群落聚类分析(CA)结果显示,浑河流域采样点沿着纵向梯度分布存在明显的空间差异,被划分为两组:其中一组主要分布于浑河的中上游区域,以敏感性鱼类为主;另一组主要分布于浑河的下游区域,以耐污种为主。中上游区域的鱼类物种丰富度指数显著高于下游,而物种多样性指数稍高于下游区域。Mann-Whitney U非参数检验结果表明,大部分的环境参数在两组之间存在显著差异性(p群落空间变异的关键环境因素。(2)调查期间共鉴定出浮游植物220种,隶属于8门82属。硅藻门的物种数最多,111种,种类数占比为50.45%,绿藻门次之,67种,物种数占比为30.45%。经鉴别统计(Y≥0.02),优势种共有5种,分别为链形小环藻(Cyclotella catenata)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、颗粒直链藻最窄变种(Melosira granulata var.angustissima)、镰形纤维藻(Ankistrodesmus falcatus)和小席藻(Phormidium tenue)。浮游植物群落CA结果表明,浑河流域的采样点在空间分布上同样被划分为两组:一组分布于浑河的上游区域和中游过渡区,另一组分布于浑河的下游区域。浑河中上游区域的浮游植物多样性指数和均匀度指数都要显著高于下游区域,而物种丰富度指数稍高于下游区域。非参数检验结果表明,中上游区域的大部分环境参数要显著高于下游区域(p浮游植物群落结构变化的关键环境因子。(3)基于F-IBI的评价结果可知,浑河流域有5.13%的采样点被评估为健康,30.77%的采样点被评估为良好,33.33%的采样点被评估为一般,25.64%的采样点被评估为较差,5.13%的采样点被评估为极差。F-IBI的平均得分为4.90,基于FIBI平均值可知浑河流域健康状况处于一般水平。基于P-IBI的评价结果可知,浑河流域有4.55%的采样点被评估为健康,50.00%的采样点被评估为良好,38.64%采样点被评估为一般,6.82%的采样点被评估为较差,不存在极差的采样点。P-IBI的平均得分为3.74,基于P-IBI平均值可知浑河流域整体健康状况处于良好水平。(4)本研究构建了包括水体理化参数、水生生物指标和物理栖息地指标综合评价体系对浑河生态系统进行评估,其结果表明,64.10%的采样点处于一般及以上健康状况水平,35.90%的采样点处于较差的健康状况水平。浑河流域水生态系统健康状况在整体上处于一般及以上水平。浑河流域中上游健康状况较好,而下游区域健康状况较差,主要受不同区域人类活动强度的影响。

关键词：鱼类群落结构浮游植物群落结构环境因素健康评价浑河流域

西北地区延河流域浮游植物群落特征及生物完整性评价

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西北地区延河流域浮游植物群落特征及生物完整性评价

作者：卢悦西安理工大学

学位级别：硕士

延河为黄河的重要支流之一,其对黄河中游生物多样性维持和生态保护具有重要作用。浮游植物作为水生生物资源的重要组成部分,对水环境变化反应迅速,在维持水生态系统的稳定性和完整性方面发挥着重要作用。因此,本研究以浮游植物为指示生... 详细信息

延河为黄河的重要支流之一,其对黄河中游生物多样性维持和生态保护具有重要作用。浮游植物作为水生生物资源的重要组成部分,对水环境变化反应迅速,在维持水生态系统的稳定性和完整性方面发挥着重要作用。因此,本研究以浮游植物为指示生物,于2021年春季(4—5月)和秋季(9—10月)对延河流域开展了系统的水生态调查。在延河干流、5条一级支流和蓄水水体(水库和淤地坝水体)共布设33个采样断面进行样品采集,探讨了浮游植物群落分布特征及其影响因素,基于浮游植物特征指数评估该流域的水环境综合质量,进而建立浮游植物生物完整性指数评价延河流域水生态健康状况。研究成果对延河流域水资源合理利用和水生态保护提供基础数据和科学依据。本研究的主要结果如下:(1)春秋两次调查共检出浮游植物7门91属253种,其中,春季(168种)以硅藻、绿藻占优,秋季(179种)以硅藻、蓝藻占优。春秋两季浮游植物密度和生物量均值分别为316.07×104 cells/L、6.41 mg/L 和 69.56×104 cells/L、1.59 mg/L。在时间尺度上,春季浮游植物丰度高于秋季;在空间尺度上,干流中游和下游河段浮游植物丰度均高于上游河段,筑坝拦截形成的蓄水水体浮游植物现存量维持在较高水平,且在秋季显著高于干支流水体。春季浮游植物多样性大于秋季,干支流水体浮游植物多样性大于蓄水水体。冗余分析结果显示:流速、溶解氧、亚硝酸盐氮和水深是影响春季浮游植物群落结构的关键因素;硝酸盐氮、水深和溶解氧是影响秋季浮游植物群落结构的关键因素。(2)延河流域浮游植物共划分为26个功能群,春季常见优势功能群为C、D、LO、MP、TB、W1,秋季常见优势功能群为C、D、LO、MP,功能群D和MP在延河流域春秋两季均占据主要优势。Qr指数能将浮游植物与其栖息地生境相结合,从而有效反映水环境质量,基于Qr指数和Shannon多样性指数的水质生物评价结果表明春季延河流域水质优于秋季,流域水质处于轻污染—中污染状态。对比两种指数的评价结果发现,Qr指数的评价结果较Shannon多样性指数的评价结果更接近水体的实际情况。冗余分析结果显示:春季浮游植物功能群分布受到流速和亚硝酸盐氮的影响,溶解氧和水深影响秋季浮游植物功能群时空分布。(3)基于浮游植物物种总数、硅藻相对丰度、硅藻属指数、硅藻商、优势功能群百分比、Shannon多样性指数和浮游植物总生物量共7个核心参数构建P-IBI。基于P-IBI评价体系的结果显示:春季和秋季均以“亚健康及以上”状态的断面占优,占比分别为94%和93.4%。干支流水体的生态健康状态优于蓄水水体,支流水体优于干流水体,干流水体的生态健康状态呈现从上游至下游逐渐下降的趋势。

关键词：延河流域浮游植物群落结构功能群环境因子生物完整性评价

2014年冬季热带西太平洋雅浦Y3海山光合色素分布及其对浮游植物群落的指示作用

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海洋与湖沼 2019年第4期50卷 830-837页

作者：赵永芳郑珊孙晓霞中国科学院海洋研究所山东胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

应用高效液相色谱结合二极管阵列检测器分析技术,研究了西太平洋雅浦Y3海山区域2014年冬季浮游植物的光合色素组成。结果表明:100m以浅,玉米黄素(Zeax)是水柱中浓度最高的光合色素,浓度为22.64-84.31ng/L,叶绿素a(chl a)浓度在水柱中均... 详细信息

应用高效液相色谱结合二极管阵列检测器分析技术,研究了西太平洋雅浦Y3海山区域2014年冬季浮游植物的光合色素组成。结果表明:100m以浅,玉米黄素(Zeax)是水柱中浓度最高的光合色素,浓度为22.64-84.31ng/L,叶绿素a(chl a)浓度在水柱中均值为(37±34)ng/L,在贫营养海区的数值范围内,水柱积分高值分布区与海山走向一致,二乙烯基叶绿素a(Dvchl a)和19′-丁酰氧岩藻黄素(19′BF)也是调查海区较高浓度的色素,在水柱中均值分别为(27±22)和(31±30)ng/L。其他色素新黄素(Neox)、叶黄素(Lute)、叶绿素b(chl b)、青绿素(Pras)平均水柱含量极低(浮游植物群落结构,调查区浮游植物群落以原绿球藻为优势藻,贡献率与环境因子不具有相关性,其次主要为蓝细菌和金藻,蓝细菌贡献率高值区分布在海山东南和东北侧0和30m水层,金藻贡献率高值区分布在75和100m水层,两者贡献率均与环境因子显著相关。

关键词： Y3海山光合色素浮游植物群落结构

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夏秋季苏州河浮游植物群落特征及其影响因子

生态与农村环境学报 2014年第4期30卷 450-457页

作者：俞秋佳徐凤洁蒋跃王昊彬余华光由文辉华东师范大学资源与环境科学学院上海200241 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241

为探究苏州河综合整治工程结束4a后夏秋季浮游植物群落特征及演变规律,了解苏州河不同河段浮游植物群落及水体污染现状,在苏州河共设置5个样点,于2012年6月至11月共进行6次采样调查.调查期间共鉴定浮游植物8门95属259种,整体浮游植物群... 详细信息

为探究苏州河综合整治工程结束4a后夏秋季浮游植物群落特征及演变规律,了解苏州河不同河段浮游植物群落及水体污染现状,在苏州河共设置5个样点,于2012年6月至11月共进行6次采样调查.调查期间共鉴定浮游植物8门95属259种,整体浮游植物群落结构以绿藻门和硅藻门为主,主要优势种为广缘小环藻（Cyclotella bodanica）、啮蚀隐藻（Cryptomons erosa）和四尾栅藻（Scenedesmus quadricanda）,均为水体有机污染指示种.浮游植物密度在0.46×10^4 ～ 1.91×10^4 L^-1之间,最高点出现在6月的武宁路桥,最低点出现在8月的赵屯.苏州河浮游植物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为3.22±0.38和0.75±0.09.从优势种种类、多样性指数和环境因子等方面来看,苏州河总体水质呈中度污染.与2005年同期相比,苏州河优势种类发生明显转变,从重度污染指示种转变为中度污染指示种.苏州河水质时空特点表现为夏秋季调查期间,苏州河干流河道无黑臭现象,下游水质明显劣于上游水质,下游水体总氮质量浓度达4.61 mg· L^-1,总磷质量浓度达0.44 mg·L^-1,氮磷比达16.48.浮游植物Shannon-Wiener多样性指数与各环境因子数据的相关性分析表明：温度和氮磷比是影响整个苏州河多样性指数的主要环境因子,下游浮游植物多样性指数分别与总氮浓度和氮磷比之间相关显著.对获得的浮游植物优势种密度与环境因子数据进行冗余分析（RDA）的结果表明,除温度以外,氮磷比是影响苏州河浮游植物密度的主要环境因子.

关键词：苏州河浮游植物群落结构环境因子 RDA分析

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海滨电厂温排水对附近海域生态环境的影响

现代农业科技 2023年第24期 135-139页

作者：曾珍柯盛赵子科陈春亮广东海洋大学广东湛江524088

本文基于2019年10月对湛江湾海滨电厂温排水受纳海域的采样调查,对比分析了温排水排放口附近站位(S9)和其他站位温度、溶解氧、营养盐和浮游植物群落结构的变化特征及影响因素。结果表明:排放口附近站位S9的表层温度受到了温排水的影响... 详细信息

本文基于2019年10月对湛江湾海滨电厂温排水受纳海域的采样调查,对比分析了温排水排放口附近站位(S9)和其他站位温度、溶解氧、营养盐和浮游植物群落结构的变化特征及影响因素。结果表明:排放口附近站位S9的表层温度受到了温排水的影响,其他站位几乎没有影响,温排水对于温度的影响主要集中在排放口附近的表层水体;排放口附近站位S9的溶解氧含量略高于其他站位,说明温排水的排放能提高排水口附近溶解氧含量;调查海域营养盐的分布主要受到湾内养殖区和湾外干净海水的共同影响,温排水仅对排放口附近(S9)营养盐含量造成局部影响;浮游植物群落调查结果表明,电厂附近站位S9的浮游植物群落结构与湾内其他站位群落结构差别不大,温排水对附近海域浮游植物群落结构的影响很小。综上所述,湛江滨海电厂温排水对附近海域生态环境影响较小。

关键词：滨海电厂温排水海域生态环境浮游植物群落结构多元统计分析

应用浮游植物荧光仪和化学分类法预测水库水华风险

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山西化工 2022年第8期42卷 50-52页

作者：余小青厦门市政南方海洋科技有限公司福建厦门361000

针对水库富营养化严重的问题,开展水库水华风险预警关键技术研究,为水库水安全保障提供技术支持,具有十分重要的现实意义。应用基于HPLC的化学分类法及调制叶绿素荧光分析手段获得水库浮游植物群落结构特征及优势浮游植物的荧光特性,将... 详细信息

针对水库富营养化严重的问题,开展水库水华风险预警关键技术研究,为水库水安全保障提供技术支持,具有十分重要的现实意义。应用基于HPLC的化学分类法及调制叶绿素荧光分析手段获得水库浮游植物群落结构特征及优势浮游植物的荧光特性,将水库富营养状况、浮游植物群落结构、浮游植物光合作用三者关联起来,从生态角度综合分析水库浮游植物对富营养化的响应,是水库水华预警研究和运用的一个重点方向。

关键词：水库浮游植物群落结构光合色素叶绿素荧光技术水华风险

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生物浮床在泥鳅养殖中对水体生境的影响

海洋湖沼通报 2018年第1期 129-134页

作者：杜兴华王妹蔡新华靳坤马迎丽张明磊李壮山东省淡水渔业研究院山东济南250013 山东省济宁市任城区水产局山东济宁272000

为探讨生态浮床对养殖池塘水质净化效果以及对浮游植物群落结构的影响,试验设置对照组1个、处理组3个,浮床覆盖率分别为5%、10%、15%,每组3重复,定期测定水化学指标和藻类的群落结构。试验结果表明:与对照组相比,处理组能够提高水体透明... 详细信息

为探讨生态浮床对养殖池塘水质净化效果以及对浮游植物群落结构的影响,试验设置对照组1个、处理组3个,浮床覆盖率分别为5%、10%、15%,每组3重复,定期测定水化学指标和藻类的群落结构。试验结果表明:与对照组相比,处理组能够提高水体透明度,降低水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)、氨氮(NH_(4+)-N)、亚硝酸盐(NO_2-N)等水化学指标,并且随着浮床覆盖率的增大,净化效果越明显。在养殖中期,处理组浮游植物的种数明显高于对照组,但其生物量却低于对照组。处理组大鳞副泥鳅的成活率、增重量显著高于对照组,但是随着浮床覆盖率增大,大鳞副泥鳅增重量并没有随之增加。因此生物浮床对改善池塘水质、丰富藻类组成、降低过高浮游植物生物量以及提高大鳞副泥鳅的成活率有一定的作用。本试验中,浮床覆盖率15%时对大鳞副泥鳅养殖有一定的应用价值。

关键词：生物浮床水质改善浮游植物群落结构池塘养殖

冬季海南岛五个海湾浮游植物光合色素分布的比较研究

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海洋科学 2016年第8期40卷 1-9页

作者：郑耀洋江涛吕淑果岑竞仪吕颂辉徐艳红江天久暨南大学赤潮与海洋生物学研究中心广东广州510632 农业部海洋渔业可持续发展重点实验室中国水产科学研究院黄海水产研究所山东青岛266071 海南省环境科学研究院海南海口571126

为了研究海南岛周边海湾浮游植物群落分布特征,于2010年12月在海南岛周边5个海湾(海口湾、澄迈湾、洋浦-新英湾、陵水新村湾、三亚大东海)进行生态调查,分析了调查区域表层水的光合色素分布特征、浮游植物群落结构以及环境因素,对浮游... 详细信息

为了研究海南岛周边海湾浮游植物群落分布特征,于2010年12月在海南岛周边5个海湾(海口湾、澄迈湾、洋浦-新英湾、陵水新村湾、三亚大东海)进行生态调查,分析了调查区域表层水的光合色素分布特征、浮游植物群落结构以及环境因素,对浮游植物不同类群的影响。本次调查共检出17种光合色素,岩藻黄素和叶绿素a是含量最高的两种色素,平均值分别达到0.410?g/L和0.278?g/L。CHEMTAX分析表明,调查海湾浮游植物类群主要包括硅藻、甲藻、蓝藻、青绿藻、隐藻等;浮游植物类群以硅藻为主,其次是隐藻与青绿藻。海南岛北部3个海湾(海口湾、澄迈湾、洋浦-新英湾)的硅藻比例低于南部2个海湾(陵水新村湾、三亚大东海),但其隐藻比例高于南部海湾。RDA结果显示,不同门类的浮游植物受环境因子影响的模式不同:定鞭藻、金藻、蓝藻与盐度、温度呈较强正相关,而与硅酸盐呈较强负相关;硅藻与盐度、温度呈较强正相关,与DIN、硅酸盐、磷酸盐呈负相关;甲藻、绿藻与DIN、磷酸盐呈较强正相关并与其他环境因子相关性较小;隐藻、青绿藻与硅酸盐呈较强正相关,与盐度、温度呈极强负相关。

关键词：海南岛浮游植物群落结构光合色素化学分类法