湖泊水動(dòng)力對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)的影響

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1、湖泊水動(dòng)力對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)的影響張毅敏，張永春，張龍江，高月香，趙穎(國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局南京環(huán)境科學(xué)研究所江蘇南京21042)摘要:對(duì)銅綠微澳藻的水動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn)研究表明.流速和溫度以及昔養(yǎng)鹽濃度對(duì)藻類生長(zhǎng)有著密切影響，且可能存在一定的臨界流速.不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，臨界值不同，在N:P為4.5：1情況下推測(cè)臨界流速為0.5m/s.在N:P為27:1情況下推測(cè)臨界流速0.3m/s.經(jīng)太湖湖泊水動(dòng)力過程的野外實(shí)地觀測(cè)風(fēng)速在2.0～4m/s時(shí).與水中葉綠素a濃度呈負(fù)相關(guān);當(dāng)風(fēng)速≥5m/s時(shí).葉綠談a濃度降幅最大，并一直維持在該水平風(fēng)力導(dǎo)致的水動(dòng)力條件變化影響藻類的生長(zhǎng)和聚集狀態(tài)水動(dòng)力因索對(duì)

2、藍(lán)藻的生長(zhǎng)及聚集有著較大形響.關(guān)健詞:湖泊水動(dòng)力條件;流速:風(fēng)速:鋼綠微囊藻:水華湖泊浮游生物的種群演替和數(shù)量變化，不僅受到湖泊環(huán)境溫度、光照的周期性及本身生長(zhǎng)的生理生態(tài)狀態(tài)的影響，而且受到水體的水動(dòng)力作用影響.在大型淺水湖泊中，水動(dòng)力對(duì)浮游生物的數(shù)量、分布的影響十分明顯.太湖藍(lán)藻水華的主要浮游生物種類為微囊藻，有研究表明，隨風(fēng)漂移外來(lái)的微囊藻葉綠素a的濃度是該水域內(nèi)生長(zhǎng)的微囊藻葉綠素a的5倍.太湖梅梁灣水動(dòng)力作用過程的研究也表明，當(dāng)風(fēng)與湖流狀況變化時(shí)，浮游動(dòng)物數(shù)量也隨之而變.水動(dòng)力過程與理化因子是影響水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)和水華的暴發(fā)的重要因素，以往的水動(dòng)力的研究多側(cè)重在

3、水質(zhì)模型的建立和計(jì)算，以及理化因子和生物因子的分析與研究，近來(lái)有些學(xué)者開始關(guān)注水動(dòng)力因素對(duì)于藻類生長(zhǎng)的影響,為探討不同水動(dòng)力過程對(duì)浮游植物數(shù)量變動(dòng)以及對(duì)湖泊水環(huán)境的作用，進(jìn)而揭示藍(lán)藻水華的成因，作者進(jìn)行了湖泊水動(dòng)力過程的實(shí)地觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室的模擬實(shí)驗(yàn)研究.1實(shí)驗(yàn)室模擬1.1材料與方法利用自行研制的水動(dòng)力模擬旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置，于205年7一8月，205年10一12月在宜興大浦鎮(zhèn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)材料純培養(yǎng)的銅綠微囊藻，取自中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所，采用MA培養(yǎng)基培養(yǎng)，藻類濃度達(dá)到接種要求時(shí)，接種入實(shí)驗(yàn)裝置中.實(shí)驗(yàn)用水取自宜興大浦鎮(zhèn)林莊港河口的西太湖水.實(shí)驗(yàn)前先將湖水用3林m浮游

4、生物網(wǎng)過濾，再用0.45um定性濾膜過濾，加入實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi).用去離子水補(bǔ)充蒸發(fā)的水量.實(shí)驗(yàn)裝置采用自行研制的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)水力模擬裝置(圖1).由軸承驅(qū)動(dòng)裝置中的底座，再由底座帶動(dòng)圓桶轉(zhuǎn)動(dòng)，桶內(nèi)裝有實(shí)驗(yàn)水，水流速度由圓桶轉(zhuǎn)速確定，這可由面板上的數(shù)字控制儀控制.圓桶直徑為住6m，高0.55m轉(zhuǎn)速范圍0一150r/min，平均穩(wěn)定流速范圍0一75m/s.溫度范圍(-10±0.5)～(50士0.5)℃.光強(qiáng)范圍0～5000lx.1.2實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)分2個(gè)階段(實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)Ⅱ)進(jìn)行，分別設(shè)立8組實(shí)驗(yàn)組，其中2組為靜態(tài)對(duì)照組，每組設(shè)置2個(gè)平行.設(shè)計(jì)時(shí)考慮了藻類生長(zhǎng)的最佳光照條件(330

5、0lx)，最充分的營(yíng)養(yǎng)鹽水平以保證藻類能正常生長(zhǎng)‘實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)見表1，測(cè)試參數(shù):初始水質(zhì)中pH值、葉綠素a、總氮(TN)、氨氮(N可一哪、硝酸一亞硝酸鹽、總磷(TP)、正磷酸鹽、DO、ORP隔天測(cè)定浮游植物種類和數(shù)量采用荷蘭的scARLARsAN+型流動(dòng)分析儀測(cè)定水質(zhì)化學(xué)指標(biāo);采用美國(guó)YSI6600型水質(zhì)測(cè)定儀測(cè)定pH值、Do、oRP等理化指標(biāo).采用72型分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素a利用顯微鏡計(jì)數(shù)藻類數(shù)量.實(shí)驗(yàn)用水的初始(未投加藻類前)水質(zhì)參數(shù)見表2.比增長(zhǎng)率是在某一時(shí)間間隔內(nèi)藻類生長(zhǎng)的速率聲緬《戈2義，減趕，1);式中為為某一時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)的藻類現(xiàn)存量x1為某一時(shí)間間隔開

6、始時(shí)的藻類現(xiàn)存量t2一t1:為某一時(shí)間間隔的天數(shù)2實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果與分析2.1溫度與流速的協(xié)同作用影響(實(shí)驗(yàn)1)圖2a表明，當(dāng)流速為欣0.5m/s時(shí)，藻類在8一10d達(dá)到生長(zhǎng)高峰，其u最大，為0.07d-1流速為0.10，0.25m/s實(shí)驗(yàn)組藻類的數(shù)量明顯低于流速為0，50m/s組在圖2b中，25℃時(shí)，也出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，在藻類對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期藻類的u最大，為0.20d一1.由圖2還可見，25℃條件下藻類的數(shù)量明顯高于35℃時(shí)的藻類數(shù)量沮先行達(dá)到最大值;而35℃時(shí)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象.由此可見，溫度25℃;流速0.50m/s對(duì)藻類的生長(zhǎng)較為有利.2.2不同流速的影響(實(shí)驗(yàn)11)將流速范

7、圍進(jìn)一步細(xì)分，分為0.15，0.30，0.40,0.50，0.60，0.75m/s等6個(gè)流速段，在25℃條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖3所示.在0.30m/s的流速條件下，小6d后藻類增長(zhǎng)的數(shù)量最大，低于0.30m/s或者高于0.30m/s的實(shí)驗(yàn)組的生長(zhǎng)情況不佳‘計(jì)算，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，流速為0.3m/s的實(shí)驗(yàn)組藻類u最大，為0.46d-l.2.3討論2次實(shí)驗(yàn)表明，不同溫度下，同一流速對(duì)于藻類生長(zhǎng)的影響不同，25℃條件下流速為。0.5m/s組的藻類數(shù)量明顯高于35℃情況，且先行達(dá)到最大值.說明藻類的生長(zhǎng)適宜溫度為25℃在此溫度下，銅綠微囊藻類對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收有促進(jìn)作