三峡库区典型流域藻类的演替、聚集与水华状态的研究

论文摘要

水华是水体严重富营养化的表现,“水华”暴发时大量浮游藻类聚集在水域表面,破坏了周围的环境,影响鱼类等水生生物的生存和人类对水的利用,所带来的危害很严重,尤其是对三峡水库这种大规模流域体系中的水环境危害极其严重。三峡水库形成后,库区内长江与次级河流的流速减缓、自净化能力降低、温差变小以及光照增强,从而在沿江两岸水域形成独特的消落带,在河口汇入段形成更平缓的回水区,这些都将直接影响藻类演替、增殖和聚集行为,进而成为三峡流域水华暴发的重要诱发因子。通过对三峡库区典型流域的长江和嘉陵江水体中藻类的特征和季节演替规律进行调查,发现2006年11月2007年10月浮游藻类共7门,50属,108种及其变种。藻类种群构成中硅藻占绝对优势（51.8%）,其次为绿藻和蓝藻,其他较少。硅藻细胞密度所占百分比相当高,春季嘉陵江水体中硅藻密度所占比例高于长江,秋季低于长江,其他季节差别不大;绿藻细胞密度所占比例较低,长江和嘉陵江分别不超过10.12%和10.71%,生长高峰时期均出现在春季;长江水体中蓝藻春、冬季节细胞密度所占比例最高,秋季所占比例最低（近似0%）,嘉陵江蓝藻以春、夏季所占比例最高。针对三峡库区典型流域两江的浮游藻类的生长特点,本文结合实验室模拟的方法,探讨了三峡成库后主要环境因子（氮磷比、光照强度和流速）对藻类群落结构的演替和聚集行为的影响。在不同TN/TP和光照强度的静水表层中主要藻类为蓝、绿藻,优势种为蓝藻门的水华微囊藻,总体上蓝藻的聚集参数θ大于绿藻;在流速大于0.03m·s-1的动态水体中蓝、绿藻聚集参数迅速下降,优势藻类不再明显。对水质的生态学评价结果表明:水华微囊藻聚集参数θ与生物多样性指数d拟合的可决系数R2在0.81以上,反映出优势藻聚集能力与水体环境质量的反比关系。作为水质污染和营养水平评价依据的指数d不能直接表征水华污染状态,因此,在参数θ的基础上构建了描述水华污染状态的函数G,将函数G应用于对实验结果和实际流域水华污染的评价,结果表明,水华状态函数G确实能有效和半定量刻划水华污染程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 水华的简介
• 1.1.1 水华的定义
• 1.1.2 水华的危害
• 1.1.3 常见的水华藻类
• 1.2 藻类水华的研究进展
• 1.2.1 国内外水华发生频率及状况
• 1.2.2 水华发生机理的探讨
• 1.2.3 水华监测与防治
• 1.3 藻类的生态特征
• 1.3.1 浮游藻类概述
• 1.3.2 影响藻类生长的因素
• 1.3.3 藻类用于水体营养壮态评价
• 1.4 课题主要研究内容、目的及意义
• 1.4.1 主要研究的内容
• 1.4.2 研究的目的及意义
• 2 研究方法
• 2.1 主要仪器和试剂
• 2.1.1 主要仪器
• 2.1.2 主要试剂
• 2.2 藻类的分析
• 2.2.1 种类鉴定
• 2.2.2 数量测定（计数）
• 2.2.3 生物多样性指数
• 2.3 理化参数测定
• 2.3.1 水中总氮含量测定方法
• 2.3.2 水中总磷含量测定方法
• 2.4 野外调查
• 2.4.1 样点的选定
• 2.4.2 水样采集
• 2.5 实验室模拟
• 2.5.1 不同TN/TP 下藻类生长试验
• 2.5.2 不同光照条件下藻类生长试验
• 2.5.3 不同流速下藻类生长试验
• 3 野外调查结果与分析
• 3.1 藻类的组成
• 3.1.1 藻类的种群组成
• 3.1.2 藻类种群的季节变化
• 3.2 藻类细胞密度分析
• 3.2.1 藻类细胞密度的季节变化
• 3.2.2 藻类细胞密度的组成
• 3.3 藻类年内变化规律分析
• 4 实验室模拟的结果与分析
• 4.1 优势藻类演替
• 4.1.1 试验水体中的藻类演替
• 4.1.2 表层水体中优势种的变化
• 4.2 试验水体中藻类密度的变化
• 4.3 环境因子对藻类生长的影响
• 4.3.1 藻类聚集与TN/TP、光照强度和流速之间的关系
• 4.3.2 氮磷比、光照强度和流速对藻类生长的影响
• 5 水华状态函数
• 5.1 水华状态函数的构建
• 5.2 模型中各参数的确定
• 5.2.1 聚集参数θ
• 5.2.2 藻类聚集区域的厚度h 和面积S
• 5.2.3 权重系数的确定
• 5.3 典型流域水华程度评价
• 5.3.1 水华污染程度的评价
• 5.3.2 水华状态函数G 的验证
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 部分藻类图片
• B. 作者在攻读学位期间发表的论文目录