范 帆，李文朝，柯 凡

(1:蘇州科技學(xué)院，蘇州 215009)

(2:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

巢湖位于安徽省中部，是我國(guó)第五大淡水湖，湖泊面積約780 km2，平均水深4.5 m.巢湖不僅是安徽省重要的漁業(yè)基地和航運(yùn)通道，也是巢湖市及周邊地區(qū)重要的飲用水水源地.自1970s 以來，巢湖富營(yíng)養(yǎng)化程度日益加劇，夏、秋季藍(lán)藻水華肆虐，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)毓I(yè)生產(chǎn)用水以及城市居民供水[1].

大部分可以形成水華的藍(lán)藻種群易在水體中聚集成藻團(tuán)，以藻團(tuán)形式存在的藍(lán)藻占據(jù)了整個(gè)種群的大部分比例.清除藍(lán)藻藻團(tuán)可以有效減少水華藍(lán)藻的總生物量，從而降低藍(lán)藻水華的危害程度甚至預(yù)防水華的暴發(fā).根據(jù)藍(lán)藻上述特性成功研制的大型仿生式水面藍(lán)藻清除設(shè)備，能汲取5 cm 富含藍(lán)藻水層，通過高密度超低孔徑篩網(wǎng)對(duì)湖水中藍(lán)藻進(jìn)行藻水分離，對(duì)肉眼可見藍(lán)藻分離率達(dá)100%，處理流量可達(dá)1000 m3/h.銅綠微囊藻是巢湖水華藍(lán)藻主要優(yōu)勢(shì)種群之一，由于其在水體中分布范圍廣、持續(xù)周期長(zhǎng)[2]以及產(chǎn)藻毒素的特性[3]，危害性遠(yuǎn)高于其他藻類.因此，本文著重考察巢湖水源地銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑季節(jié)性發(fā)育及分布狀況，為設(shè)備對(duì)銅綠微囊藻藻團(tuán)的過濾效率研究提供科學(xué)的理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 湖區(qū)簡(jiǎn)介

巢湖市水源保護(hù)湖區(qū)位于巢湖東北角(30°34'31″～31°36'45″N，117°47'8″～117°50'54″E)，西至龜山，東至裕溪河口.整個(gè)湖區(qū)是一個(gè)西寬東窄的湖灣，面積大約10 km2，平均水深2.7 m，西部湖界橫斷面長(zhǎng)約2.5 km.湖區(qū)西部水面開闊，與外湖湖水交換頻繁，湖東呈“Y”型岔口，岔口北段為封閉水灣，內(nèi)有一個(gè)小型碼頭，供漁政船?？?，水深較大，最深處達(dá)5 m 左右，南段為裕溪河口.建于河口上的巢湖閘是調(diào)節(jié)巢湖水量的關(guān)鍵性水利工程，閘門未開時(shí)，水源湖區(qū)呈半封閉狀態(tài).水源地南岸多丘陵，北岸地勢(shì)較為平坦.巢湖水源保護(hù)湖區(qū)是整個(gè)巢湖目前唯一的水源地，湖區(qū)內(nèi)設(shè)有巢湖市第一和第二自來水廠的取水口.該水源地不僅為巢湖市居民提供飲用水水源，同時(shí)也為周邊企業(yè)生產(chǎn)用水以及居民生活用水提供水源，因此水源地水質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)巢湖市的經(jīng)濟(jì)與民生有著重大影響.

1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置

在水源湖區(qū)設(shè)置2 個(gè)采樣點(diǎn)(圖1)，采樣點(diǎn) S1(31°35'31″N，117°51'7″E)位于內(nèi)湖灣內(nèi)，平均水深約為4.5 m.采樣點(diǎn) S2(31°35'59″N，117°45'36″E)位于湖區(qū)西部大湖面上，平均水深約為3.4 m.由于南岸丘陵、湖岸大壩以及河口大橋等建筑物的阻隔，內(nèi)湖灣受風(fēng)浪的擾動(dòng)較小，特別是南岸丘陵對(duì)西至西南風(fēng)風(fēng)力有明顯的削弱作用，相比開闊湖面，前者受到的水力擾動(dòng)明顯低于后者.

圖1 巢湖市水源保護(hù)湖區(qū)地理區(qū)位及采樣點(diǎn)位置Fig.1 Location of water protection zone of Chaohu City and sampling sites

1.3 水樣采集與處理

2011年 4-8月，每月中旬分別在 S1、S2點(diǎn)位采集表層(S1:水下0.5 m，S2:水下0.5 m)、中層(S1:水下 2.0 m，S2:水下1.5 m)和底層(S1:水下4.0 m，S2:水下3.0 m)水樣.用有機(jī)玻璃采水器(容量2.5 L)在每個(gè)深度取樣多次，倒入大桶(容量10 L)中混合攪勻，再用采樣瓶采集1 L 水樣，目的是盡量減小因采樣不均導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差.在水樣采集后現(xiàn)場(chǎng)加入15 ml 魯哥試劑固定，用作后續(xù)的藻團(tuán)計(jì)數(shù)以及粒徑測(cè)量.用Kestrel 4500 型便攜式氣象儀測(cè)量采樣時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)速，用采水器自帶的溫度計(jì)測(cè)量水溫.

1.4 樣品分析與數(shù)據(jù)采集

經(jīng)魯哥試劑固定后的1 L 水樣在實(shí)驗(yàn)室靜置24 h 后濃縮至30 ml，轉(zhuǎn)入定量瓶待測(cè).用于藻團(tuán)計(jì)數(shù)與粒徑測(cè)量的儀器為Nikon Ts100 型光學(xué)倒置顯微鏡，顯微鏡攝像頭為DS-Fi1 型.

首先進(jìn)行銅綠微囊藻的鑒別和藻團(tuán)計(jì)數(shù)，藻種的鑒別參照文獻(xiàn)[4-5]，藻團(tuán)的計(jì)數(shù)參照文獻(xiàn)[6].

通過該顯微鏡自帶測(cè)量軟件(NIS-Elements D，圖2)在一定放大倍數(shù)(40 ～200 倍)下對(duì)各樣品中銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑進(jìn)行測(cè)量.測(cè)量工作開始之前，先用測(cè)微臺(tái)尺定標(biāo)各個(gè)放大倍數(shù)下象素對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度.每次測(cè)量樣品時(shí)，將定量瓶充分搖勻，從中央部分吸取0.1 ml 樣品于0.1 ml 計(jì)數(shù)框內(nèi)，隨機(jī)測(cè)量出現(xiàn)在視野中的藻團(tuán)100 個(gè).在手動(dòng)測(cè)量每個(gè)藻團(tuán)的二維投影面積(S)和擬合橢圓的長(zhǎng)短軸(A 軸、B 軸)后，軟件會(huì)自動(dòng)生成等圓直徑(d)和長(zhǎng)短軸比(A 軸/B 軸)，在后文中前者簡(jiǎn)稱為粒徑，后者的倒數(shù)簡(jiǎn)稱為形狀因子.

形狀因子(shape factor)是圖像分析以及顯微鏡檢中用來數(shù)值化描述顆粒形狀的無量綱量，常用來表示微粒形狀與理想形狀(如圓形、球形、等多邊體形)之間的差異，與顆粒大小無關(guān)[7].橢圓軸比(axial ratio of an ellipse)是常用的形狀因子之一，被大多數(shù)圖像分析系統(tǒng)所采用，其值為擬合橢圓的短長(zhǎng)軸比，比值范圍為0 ～1，比值越接近0 顆粒越狹長(zhǎng)，越接近1 顆粒越規(guī)則、越接近理想形狀.計(jì)算該量時(shí)，對(duì)軸的定義有兩種:一為顆粒二維投影輪廓的最長(zhǎng)軸與最短軸，兩軸不一定垂直;二為與顆粒二維投影面積相差最小的理想橢圓的長(zhǎng)短軸，兩軸相互垂直[8]，本實(shí)驗(yàn)中對(duì)藻團(tuán)形狀因子的測(cè)量采用的是后者.

采樣期間各月份的每日氣象數(shù)據(jù)資料由巢湖氣象監(jiān)測(cè)臺(tái)站(58326)提供.由于5月份內(nèi)湖灣進(jìn)行航道疏浚，考慮到擾動(dòng)底泥及水層對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，未采集S1 的水樣.同時(shí)因?yàn)樵?月份水樣中沒有觀測(cè)到銅綠微囊藻藻團(tuán)，因此實(shí)際只測(cè)量了5月份S2 點(diǎn)位，6、7、8月份S1 和S2 點(diǎn)位的藻團(tuán)參數(shù).

圖2 顯微鏡測(cè)量軟件工作界面Fig.2 Working interface of the measurement software

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件分別對(duì)各月份S1、S2 點(diǎn)位3 個(gè)水深的藻團(tuán)粒徑和形狀因子進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA，α=0.05)，比較水源湖區(qū)不同水深藻團(tuán)粒徑和形狀因子的分布差異.分別對(duì)各月份S1、S2 點(diǎn)位的藻團(tuán)粒徑總樣本及形狀因子總樣本(將3 個(gè)不同水深的樣本混合)進(jìn)行獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，比較水源湖區(qū)各月份下內(nèi)湖灣與外湖區(qū)藻團(tuán)粒徑和形狀因子的分布差異.

2 結(jié)果與分析

2.1 銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑的統(tǒng)計(jì)描述

銅綠微囊藻藻團(tuán)之間的大小差異很大，小到只有若干個(gè)單藻構(gòu)成，大到肉眼可見.粒徑變化范圍為20.54 ～1620.28 μm，大部分粒徑分布在 30 ～300 μm 范圍內(nèi)，占樣本總數(shù)的 96.25%，粒徑小于 30 μm 的藻團(tuán)占樣本總數(shù)的0.19%，粒徑大于400 μm 的藻團(tuán)占樣本總數(shù)的3.56%.由圖3、4 可以看出，S1、S2 各月份下不同水深的藻團(tuán)粒徑樣本分布均呈正偏態(tài).對(duì)各水深粒徑樣本分布正態(tài)性進(jìn)行單樣本K-S 檢驗(yàn)的結(jié)果顯示P 值均小于0.05，即粒徑樣本不服從正態(tài)分布.

2.2 不同水深藻團(tuán)粒徑分布的統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)7 組不同水深粒徑樣本進(jìn)行單因素方差分析的結(jié)果顯示，6月份S1(df =2297，P ＜0.05)、8月份S1(df=2297，P ＜0.01)、5月份 S2(df=2305，P ＜0.01)和 6月份 S2(df=2297，P ＜0.01)不同水深的藻團(tuán)粒徑分布差異顯著.對(duì)7 組不同水深的藻團(tuán)粒徑樣本進(jìn)行多重比較(最小顯著差數(shù)，LSD)的結(jié)果顯示，在上述出現(xiàn)顯著分布差異的月份及采樣點(diǎn)，表層與中層、表層與底層的粒徑分布差異顯著高于中層與底層，因此水源湖區(qū)藻團(tuán)粒徑在水柱中的分布差異主要來自表層與中、底層的差異.

圖3 6-8月S1 點(diǎn)位不同水深的銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑分布Fig.3 Distribution of M.aeruginosa colony diameter in different depths at S1 site from June to August

圖4 5-8月S2 點(diǎn)位不同水深的銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑分布Fig.4 Distribution of M.aeruginosa colony diameter in different depths at S2 site from May to August

不同粒徑水平的銅綠微囊藻藻團(tuán)在不同水深的分布存在差異，3 組不同粒徑水平的藻團(tuán)在不同水深的比例分布(圖5)表明，粒徑小于200 μm 的藻團(tuán)在各水深的分布都比較均勻，在整個(gè)水柱中的分布沒有明顯的趨向性.粒徑大于200 μm 的藻團(tuán)在表層水中的分布比例明顯高于中、底層，說明粒徑較大的藻團(tuán)易于在水柱表層聚集.同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，在7、8月S2 采樣點(diǎn)，無論是粒徑小的藻團(tuán)還是粒徑較大的藻團(tuán)，在各水深的分布都比較均勻.

圖5 3 組不同粒徑范圍的銅綠微囊藻藻團(tuán)在不同水深的比例分布Fig.5 Ratio distribution of M.aeruginosa colonies in three ranges in different water depths

2.3 不同湖區(qū)藻團(tuán)粒徑分布的統(tǒng)計(jì)分析

分別對(duì)6、7、8月S1 和S2 采樣點(diǎn)整個(gè)水柱的粒徑樣本(將3 個(gè)水深的藻團(tuán)粒徑樣本混合，作為采樣點(diǎn)的月粒徑樣本)進(jìn)行獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果(表1)顯示:兩個(gè)采樣點(diǎn)的藻團(tuán)粒徑分布存在顯著差異，各月份下S2 的藻團(tuán)粒徑均值均大于S1.兩個(gè)采樣點(diǎn)藻團(tuán)粒徑隨月份的變化趨勢(shì)基本一致，6月份藻團(tuán)粒徑均值明顯高于其他月份.

粒徑處于100 ～200 μm 區(qū)間的藻團(tuán)占總樣本比例最高，為44.6%，大于400 μm 的藻團(tuán)占總樣本比例最低，為4%，上述兩個(gè)區(qū)間的藻團(tuán)粒徑在S1 和S2 的分布比例大致相當(dāng)，分別為21.3%和23.3%，1.7%和2.3%.兩個(gè)采樣點(diǎn)粒徑分布差異主要來自小于100 μm 和200 ～400 μm 兩個(gè)區(qū)間的藻團(tuán)，前者在S1 和S2的比例分別為21.2%和11.9%，后者比例分別為5.9%和12.5%(圖6).

表1 各月份下S1、S2 藻團(tuán)粒徑樣本的獨(dú)立t 檢驗(yàn)顯著性及均值比較*Tab.1 Significance of independent t-test and comparison of mean values between colony diameter samples at S1 and S2 sites in each month

2.4 藻團(tuán)形狀因子的統(tǒng)計(jì)分析

藻團(tuán)形狀因子最小值為 0.14，最大值為 1.00，形狀因子在 0 ～0.50、0.51 ～0.80、0.81 ～1.00 范圍內(nèi)的藻團(tuán)占總樣本比例分別為14.00%、54.63%和31.37%.對(duì)各組不同水深藻團(tuán)形狀因子的方差分析以及各月份下S1 與S2 采樣點(diǎn)間形狀因子的t 檢驗(yàn)結(jié)果表明，湖區(qū)藻團(tuán)形狀在空間分布上沒有顯著差異.但形狀因子均值隨月份的增加逐漸增大，S1 點(diǎn)6-8月均值分別為0.6479、0.7400、0.7559，S2 點(diǎn)5-8月份均值分別為0.6439、0.6572、0.7094 和 0.7422.

2.5 銅綠微囊藻藻團(tuán)計(jì)數(shù)

圖6 銅綠微囊藻藻團(tuán)各粒徑區(qū)間占6-8月份粒徑總樣本的比例及分別在S1 和S2 的比例Fig.6 Ratios of each diameter interval against the June-to-August diameter sample and their respective ratios at S1 and S2 sites

在最早觀測(cè)到藻團(tuán)的5月份，S2 水柱表、中、底層藻團(tuán)數(shù)量分別為1545、1077、1114 個(gè)/L.6月份S1 的藻團(tuán)數(shù)量略高于S2，自7月份后，S2 的藻團(tuán)數(shù)量開始明顯高于S1，兩個(gè)采樣點(diǎn)水柱中藻團(tuán)的平均數(shù)量分別為2515、5137 個(gè)/L，這一差距在8月份進(jìn)一步擴(kuò)大，兩個(gè)采樣點(diǎn)藻團(tuán)的平均數(shù)量分別為 4060、10183 個(gè)/L.

3 討論

湖水中的微囊藻藻團(tuán)不僅來自水體中微囊藻細(xì)胞的分裂增殖，同時(shí)也來自底泥中過冬藻團(tuán)的補(bǔ)充[9].當(dāng)沉積在湖底的微囊藻藻團(tuán)接受到足夠陽(yáng)光時(shí)，細(xì)胞開始進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用并生成氣囊，使得藻團(tuán)能夠漂浮[10].水溫升高也是促進(jìn)微囊藻氣囊生成的重要條件，當(dāng)水溫超過20℃時(shí)，處在黑暗環(huán)境下的非漂浮藻團(tuán)能迅速重新獲得浮力[11].水源湖區(qū)4月份的平均氣溫為 17.2 ± 0.9℃，采樣水溫為15.3℃，低水溫既不利于湖水中微囊藻的分裂繁殖[12-13]，也不利于過冬藻團(tuán)從底泥向湖水中遷移，因此在4月份較難觀測(cè)到銅綠微囊藻藻團(tuán).

水源湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑在水柱中分布的差異性主要來自表層與中、底層的差異，而中層與底層之間的差異并不顯著.表層的藻團(tuán)粒徑通常較大，不僅因?yàn)楸韺庸庹粘渥?，利于藻團(tuán)細(xì)胞的光合作用，還因?yàn)榱酱蟮脑鍒F(tuán)更容易克服紊流對(duì)藻團(tuán)的裹挾力，從而使其能停留在水體表層[14].水源湖區(qū)粒徑大于200 μm的藻團(tuán)在表層的比例明顯高于中、底層，因此可以將200 μm 理解為導(dǎo)致水柱中藻團(tuán)粒徑分布存在顯著差異的較大藻團(tuán)的粒徑下限.也有研究表明粒徑大于120 μm 的藻團(tuán)較易集中在表層[15]，兩個(gè)結(jié)論的差異可能來自對(duì)藻團(tuán)粒徑定義的不同.Wallace 等通過模型模擬，認(rèn)為粒徑達(dá)到400 μm 的銅綠微囊藻藻團(tuán)使自己變得足夠重后沉入水底，從而能接觸到泥水界面[14].Rabouille 等通過模型模擬分析后也認(rèn)為粒徑大于600 μm 的藻團(tuán)更容易停留在深水層.當(dāng)大藻團(tuán)沉入湖底時(shí)，由于底層缺少光照和水溫較低，減緩了藻團(tuán)細(xì)胞對(duì)糖原的消耗，從而延遲了藻團(tuán)向表層的回遷[16].盡管如此，長(zhǎng)時(shí)間停留在底層也會(huì)為藻團(tuán)提供一些其他優(yōu)勢(shì)，比如能使藻團(tuán)接觸到更多從沉積物中釋放出來的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[14，16].本實(shí)驗(yàn)中，在各月份下2 個(gè)采樣點(diǎn)的表層和中層均未觀測(cè)到粒徑超過800 μm 的藻團(tuán)，這些超大粒徑藻團(tuán)全都出現(xiàn)在底層.因此，水源湖區(qū)不同粒徑范圍的銅綠微囊藻藻團(tuán)在各水深分布的一般規(guī)律是:粒徑小于200 μm 的藻團(tuán)在各水深的分布都比較均勻，沒有明顯的趨向性;粒徑在200 ～800 μm 范圍內(nèi)的藻團(tuán)更易集中在湖水表層;粒徑超過800 μm 的藻團(tuán)更易集中在湖水底層.

大量研究表明風(fēng)對(duì)藻類在水體中的分布有著極其重要的影響.George 等認(rèn)為當(dāng)風(fēng)速大于3.7 m/s 時(shí)，紊流會(huì)代替層流，導(dǎo)致水柱中藻類趨于均勻性分布[17].Webster 通過構(gòu)建模型從理論上將該臨界值縮小為2 ～3 m/s[18].Cao 等通過在太湖的野外觀測(cè)，得出的實(shí)際臨界值為3.1 m/s[19].湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)在水柱中的分布對(duì)風(fēng)速的響應(yīng)十分敏感，在7月份S1、S2 點(diǎn)位，8月份S2 點(diǎn)位采樣時(shí)測(cè)得的瞬時(shí)風(fēng)速分別為3.6、5.3和4.6 m/s，此時(shí)風(fēng)浪擾動(dòng)對(duì)藻團(tuán)在水柱中分布的影響已經(jīng)遠(yuǎn)大于藻團(tuán)自身的垂直遷移運(yùn)動(dòng)，因此，上述月份和采樣點(diǎn)的藻團(tuán)粒徑和數(shù)量在整個(gè)水柱中的分布都趨向均勻.

6月份采樣前5 d(6月8-12日)湖區(qū)平均氣溫為26.5℃，平均風(fēng)速為2.7 m/s，溫度較高、風(fēng)速較小的天氣是導(dǎo)致6月份水樣的藻團(tuán)粒徑相比5月份有顯著增加的一個(gè)重要因素.從野外觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M都證實(shí)風(fēng)浪的擾動(dòng)會(huì)造成粒徑較大的微囊藻藻團(tuán)破裂[20-21]，湖區(qū)藻團(tuán)粒徑總體水平在6月份之后顯著下降與風(fēng)浪的擾動(dòng)密切相關(guān)，這也說明藻團(tuán)粒徑的變化易受短時(shí)氣象條件的影響.O'Brien 等通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)歷不同強(qiáng)度擾動(dòng)后銅綠微囊藻藻團(tuán)存在一個(gè)最大穩(wěn)定粒徑，大小在220 ～420 μm 之間，大于該粒徑的藻團(tuán)易在擾動(dòng)中破裂[21].在本實(shí)驗(yàn)中，大部分藻團(tuán)粒徑分布在300 μm 以內(nèi)，占粒徑總樣本的91.17%，粒徑在300 ～400 μm 的藻團(tuán)占總樣本的5.27%，而大于400 μm 的藻團(tuán)僅占總樣本的3.56%，屬于小概率事件，因此可以認(rèn)為水源湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)最大穩(wěn)定粒徑在300 ～400 μm 范圍內(nèi).外湖區(qū)的藻團(tuán)粒徑均值在各月份下均高于內(nèi)湖灣，說明風(fēng)浪擾動(dòng)在顯著降低湖區(qū)水體中藻團(tuán)粒徑總體水平的同時(shí)，也會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)藻團(tuán)粒徑的發(fā)育有促進(jìn)作用，該范圍的上限即為最大穩(wěn)定粒徑.這種促進(jìn)作用可能是因擾動(dòng)導(dǎo)致的水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、光照條件等環(huán)境因子變化協(xié)同作用的效果，對(duì)此機(jī)理的探討需更深入的研究.

狹長(zhǎng)形藻團(tuán)其表面積與體積的比率較大，有利于藻團(tuán)對(duì)光的吸收[10]，這樣有助于處于復(fù)蘇階段的銅綠微囊藻提高自身對(duì)光的利用效率.而在夏季，過高強(qiáng)度的光照反而會(huì)抑制微囊藻的生長(zhǎng)，此時(shí)較規(guī)則形藻團(tuán)可以減少受光面積.此外，對(duì)稱形狀的藻類在下沉?xí)r所受阻力明顯大于非對(duì)稱形狀藻類[22]，在風(fēng)浪擾動(dòng)頻繁的夏季，規(guī)則形狀有利于增加藻團(tuán)的漂浮能力.以上假設(shè)可能是引起湖區(qū)藻團(tuán)形狀變化的原因，但對(duì)此現(xiàn)象的解釋還需要結(jié)合更多生物以及非生物因素的影響.

大型仿生式水面藍(lán)藻清除設(shè)備其篩網(wǎng)的平均孔徑為30 μm，僅從藻團(tuán)粒徑大小的角度考慮，該設(shè)備對(duì)銅綠微囊藻藻團(tuán)的理論過濾效率達(dá)到99.81%.但本文所定義的藻團(tuán)粒徑是對(duì)藻團(tuán)實(shí)際大小的一個(gè)近似表征，當(dāng)藻團(tuán)近似球形時(shí)，粒徑值與藻團(tuán)實(shí)際大小吻合程度較高，而當(dāng)藻團(tuán)呈不規(guī)則形態(tài)時(shí)，上述方法的表征效果較差.這種差別會(huì)影響對(duì)篩網(wǎng)實(shí)際過濾效率的評(píng)估，比如兩個(gè)等二維投影面積且等圓直徑大于30 μm 的藻團(tuán)，一個(gè)為理想球形，一個(gè)為狹長(zhǎng)形，后者在通過篩網(wǎng)表面時(shí)可能會(huì)穿過網(wǎng)眼.盡管如此，篩網(wǎng)對(duì)藻團(tuán)分離的實(shí)際效率仍然保持在一個(gè)相當(dāng)高的水平.

研究藻團(tuán)粒徑分布不僅可以為相關(guān)工程應(yīng)用提供科學(xué)的理論支撐，同時(shí)也在一些理論研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，比如:在構(gòu)建模擬微囊藻垂直遷移模型時(shí)需要準(zhǔn)確的藻團(tuán)粒徑分布數(shù)據(jù)來支撐[21].盡管與用藻細(xì)胞數(shù)量來表征微囊藻藻團(tuán)大小的方法[23]相比，本實(shí)驗(yàn)中所使用的圖像測(cè)量技術(shù)更快速、更直觀，但這種廣泛應(yīng)用于材料學(xué)領(lǐng)域的微粒粒徑測(cè)量方法應(yīng)用到微囊藻藻團(tuán)粒徑測(cè)量上，仍然存在很大的局限性.因?yàn)橛械奈⒛以逶鍒F(tuán)呈枝杈狀，在水樣中不同的懸浮姿態(tài)在顯微鏡視野下對(duì)應(yīng)有不同的二維輪廓，并且在不同的焦距下所觀測(cè)到的輪廓也不同，因此給實(shí)際測(cè)量帶來相當(dāng)大的難度.日臻完善的顯微三維測(cè)量技術(shù)有望解決上述問題，同時(shí)精確可靠的圖像自動(dòng)識(shí)別分析系統(tǒng)也期待在藻類識(shí)別和測(cè)量領(lǐng)域得到進(jìn)一步發(fā)展[24].

4 結(jié)論

1)巢湖水源湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)最早出現(xiàn)于4月中旬至5月中旬之間.藻團(tuán)粒徑分布范圍為20.54 ～1620.28 μm，其中大部分粒徑分布在30 ～300 μm 范圍內(nèi)，占總?cè)后w的96.25%.

2)湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)粒徑在各水深的分布差異主要來自表層與中、底層差異.粒徑小于200 μm 的藻團(tuán)在各水深的分布都比較均勻，沒有明顯的趨向性;粒徑在200 ～800 μm 范圍內(nèi)的藻團(tuán)更易集中在湖水表層;粒徑大于800 μm 的藻團(tuán)更易集中在湖水底層.外湖區(qū)藻團(tuán)數(shù)量及藻團(tuán)粒徑較內(nèi)湖灣均具有明顯優(yōu)勢(shì)，兩者粒徑分布差異主要來自小于100 μm 和200 ～400 μm 區(qū)間段.

3)風(fēng)浪的擾動(dòng)不僅對(duì)藻團(tuán)有破壞作用，使藻團(tuán)粒徑整體水平顯著降低，而且使藻團(tuán)粒徑以及數(shù)量在整個(gè)水柱中的分布趨于均勻.湖區(qū)藻團(tuán)最大穩(wěn)定粒徑在300 ～400 μm 之間.

4)銅綠微囊藻藻團(tuán)形狀在空間分布上沒有顯著差異.但隨季節(jié)變化，藻團(tuán)形狀逐漸從狹長(zhǎng)形向規(guī)則形演變.

5)大型仿生式藍(lán)藻清除設(shè)備對(duì)湖區(qū)銅綠微囊藻藻團(tuán)的理論過濾效率可達(dá)99.81%.

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